多胺在硅诱导的高粱抗盐中的作用机理

硅能提高植物抵抗多种逆境胁迫的能力，但是其机理还不清楚。我们发现在盐胁迫下，硅能增强高粱SAMDC3（腺苷甲硫氨酸脱羧酶）基因的表达，促进多胺累积。鉴于多胺在植物抗盐中的重要作及其广泛参与植物抗逆调节，我们推测多胺在硅诱导的高粱抗盐中起着重要的作用。本课题通过系统研究在盐胁迫下，硅促进高粱体内多胺的累积，乙烯前体ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）的变化和硅提高植物抗盐性的关系,阐明多胺在硅诱导的抗盐中的作用及其机制；通过分析硅对多胺合成和代谢相关基因表达的影响，明确硅调节多胺累积的分子机制；通过分析硅对和多胺合成及代谢相关的植物激素的影响，明确多胺在硅诱导的抗盐性和植物逆境激素（ABA，乙烯）的关系。通过完成本研究将阐明多胺在硅提高植物抗盐中的功能，作用机理及其调控的分子机制。为了解硅营养生理功能以及硅肥的利用提供理论基础。

硅能提高植物抗多种逆境胁迫的能力，但是其机理并完全不清楚。本研究以高粱为材料，系统研究了在盐和干旱胁迫下外加硅对高粱的抗盐抗旱能力的影响，并分别从形态，生理和分子层面探讨了其提高植物抗旱抗盐的作用及其机制。重点探讨了硅在干旱和盐胁迫下对多胺和乙烯前体ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸）的累积的变化影响和其调控机制，阐明其在调控植物抗抗逆中的作用。在完成上述内容基础上，进一步探讨了硅在盐和干旱胁迫下对植物根系水导的影响及其调控机制。获得的主要结论如下：（1）在100 mM盐胁迫下，外施0.83 mM硅显著缓解由盐胁迫造成的生长抑制，维持叶片具有较低的渗透势和较高的膨压。果糖等渗透调节物质水平显著提高，而脯氨酸变化不显著。在盐胁迫下加硅，高粱幼苗根和叶中的的Na+ 粒子含量显著下降，K/Na比上升；（2）硅在盐胁迫下提高植物抗盐能力和减少Na+ 累积同时，伴随着促进植物体内多胺累积的增加（包括自由态和结合态的腐胺，亚精胺和精胺）和ACC（包括自由态和结合态）累积的减少。在盐胁迫下多胺合成关键基因ADC和SAMDC基因表达被硅上调。盐胁迫外施精胺表现和硅相同的功能，即在提高植物抗盐能力的同时降低植物体内Na+ 粒子的累积。外施多胺合成抑制剂（DCHA）在消除了硅提高植物抗盐的作用的，同时也增加了Na+粒子含量。硅对ABA的合成和累积无影响。以上结果表明，盐胁迫下硅诱导的多胺累积和乙烯减少参入硅调控植物的抗盐反应（3）进一步研究发现，硅在提高了植物的抗旱能力同时，其叶片和根中累积的多胺也大幅增加而ACC累积大幅减少。多胺合成相关基因（ADC，CAP， SAMDC， SPDS）的表达在干旱胁迫下被硅上调，同时乙烯合成相关的基因ACS表达被下调。上述结果表明，硅调控的多胺乙烯平衡参与了植物的抗旱反应（4）盐胁迫，盐导致的植物根系水导下降被硅显著缓解。进一步的研究结果证实了在短时间盐胁迫条件下，外源施加硅可以通过上调水通道蛋白的表达水平及缓解由于H2O2的积累而导致的水通道蛋白活性的下降来调节水通道蛋白的活性，从而提高根系水导，促进根系吸水，进而增强对高盐所引起的渗透胁迫的抗性。（5）干旱胁迫下加硅，植物的整株水导（Kplant）和根水导（Lp）明显高于不加硅幼苗。进一步的研究结果表明在水分胁迫下，硅上调水孔蛋白表达，改善根系水导，增强根系的吸水，从而维持植物较高的蒸腾和光合速率来