冠菌素调控玉米苗期根系响应干旱胁迫的生理机制

Coronatine is a new type plant growth regulator, has a significant effect in improving crop salt tolerance, drought-resistant, high (low) temperature resistance, disease Resistance and other aspects of (Non) biotic stresses. Our recent studies have found suitable concentration of Coronatine can increase the capacity of osmotic adjustment of leaf cells, reduce cell stomatal conductance, activate antioxidant enzyme systems, thereby improving drought tolerance in maize seedlings, but the effect on root what organ has a direct perception of soil drought, and the effect on root growth and development is unclear. In this study, different drought tolerance materials in maize seedlings for use, apply the paraffin, transmission electron microscopy, confocal microscopy and so on techniques for detecting the dynamic changes of endogenous hormone content, root anatomical structure and vigor soaked by Coronatine in maize seedling roots under drought stress, to clarify the mechanism of drought tolerance regulated by Coronatine in maize seedling roots, and provide support for applied research of Coronatine on drought tolerant in maize.

冠菌素一种新型植物生长调节剂，在提高作物抗盐、抗干旱、抗高（低）温和抗病等（非）生物逆境方面具有显著效应。我们近期的研究发现适宜浓度的冠菌素能够增加叶片细胞渗透调节能力、降低细胞气孔导度、激活抗氧化酶系统，从而提高玉米幼苗的耐旱性，但对直接感知土壤干旱的器官—根系生长发育的影响尚不清楚。本研究以耐旱性不同的玉米幼苗为材料，利用石蜡切片、透射电镜、激光共聚焦等技术检测冠菌素浸种后干旱胁迫下玉米幼苗根系内源激素含量和根系解剖结构及活力变化，以明确冠菌素调控玉米幼苗根系耐旱性的机制，为冠菌素在玉米抗旱生产上的应用研究提供支撑。

为探索冠菌素调控玉米苗期根系响应干旱胁迫的生理机制，选取在霍格兰培养溶液中培养的郑单958(ZD958，耐旱型)和浚单20(XD20，易旱型) 三叶期幼苗，加入冠菌素致使其在培养液中浓度为0.01μmol•L-1，48小时后利用浓度为20%聚乙二醇6000(PEG-6000) 进行模拟干旱胁迫，主要研究了冠菌素处理下干旱胁迫后玉米幼苗0、1、5、10、20天根系表观形态、抗氧化酶活性、活性氧含量、双氧水含量、脯氨酸、可溶性糖、根系微观结构等。模拟干旱胁迫下，COR明显或显著降低了叶片与根系IAA、ABA含量，提高了ZR含量，且叶片ABA、ZR含量变化较根系敏感，其中郑单958ABA最高降幅为30.8%、浚单20ABA最高降幅为28.6%；明显或显著提高了根系总长、根总面积、总体积、侧根数量、根总干重及根冠比，郑单958根总长最高增幅为5.8%、根总表面积最高增幅为29.7%、根总体积最高增幅为 13.9%；明显提高了根系SOD、POD、CAT 活性，降低了根系活性氧、双氧水、MDA含量，郑单958 CAT最高增幅为15.7%、ROS最高降幅为15.3%、H2O2最高降幅分别为13.6%、MDA最高降幅为13.2%；提高了根系可溶性糖、可溶性蛋白含量，降低了根系电导率、脯氨酸含量，其中郑单958电导率最高降幅为18.9%、脯氨酸最高降幅为17.1%。提高了叶片干重、含水量、叶绿素含量，降低了叶片电导率，郑单958叶片含水量最高增幅为23.3%、叶干重最高增幅为44.7%。冠菌素明显维持了干旱胁迫下10天后玉米幼苗根系成熟区木质部导管及皮层细胞结构完整性。冠菌素通过保持根系木质部导管及皮层细胞比较完整的显微结构及其功能，同时增加幼苗玉米侧根量、总根长、总面积，提高了根系含水量与干重，增强了根系抗氧化酶系统与渗透调节生理功能，进而响应了干旱胁迫。