摘要
水稻对温度很敏感，低温会造成水稻幼苗生长发育不良甚至死亡，严重影响水稻产量。目前，甲壳素及其衍生物作为含氮多糖已被应用于植物免疫诱抗领域，相关研究表明乙酰基团在植物免疫诱抗中发挥重要作用。N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetyl-D-glucosamine，NAG)作为一种含有乙酰基团的甲壳素结构单元具有多种生理活性，推测可能在水稻抗寒领域具有极大的应用潜力，但目前鲜有研究。本课题旨在评价N-乙酰氨基葡萄糖对水稻幼苗的抗寒效果，并进一步探究其抗寒机制，为N-乙酰氨基葡萄糖在农业免疫诱抗领域的应用提供理论依据。 首先，研究了采用根系处理方式不同浓度NAG对低温条件下水稻幼苗生长状况的影响。结果表明，外源施用NAG保护了水稻幼苗，促进其在低温环境下正常生长。NAG促进了幼苗渗透调节物质——可溶性糖的增加，低温胁迫和恢复生长过程中叶绿素的积累，具有促进水稻抗寒的效果。其中，100mg/L NAG处理后幼苗的鲜重、株高、根长分别增长14.14％、7.14％、7.22％;可溶性糖含量提高63.09％;低温胁迫及恢复生长过程中总叶绿素含量分别提高36.79％、18.94％，在此浓度下水稻幼苗抗寒效果最为显著。 其次，从生理生化水平研究了NAG对水稻幼苗抗寒效果的影响。结果表明，低温条件下，NAG促进寒害幼苗中可溶性蛋白、游离氨基酸、游离脯氨酸含量分别增长了19.58％、36.82％、19.49％，可见其通过调控渗透调节系统从而提高水稻幼苗抗寒性;NAG促进寒害幼苗根系活力提高至1.56倍，并使根上茎叶组织中硝态氮含量下降15.65％，因此，NAG可有效保护寒害幼苗根系系统从而调控水稻抗寒;同时，NAG能有效降低寒害水稻幼苗中丙二醛含量的积累，促进超氧化物歧化酶、过氧化物酶酶活力分别增长34.94％、25.42％，保护幼苗抗氧化系统，以防止脂质过氧化造成的损伤。 再次，探究了NAG对水稻幼苗的脱落酸代谢调控机制。测定了水稻幼苗内源脱落酸含量变化和脱落酸代谢途径关键基因OsZEP、OsNCED、OsSDR、AAO的表达，结果表明，低温条件下，NAG显著促进脱落酸代谢通路中OsNCED、OsSDR、AAO基因表达量分别提升至3.52倍、1.73倍、1.64倍，促进了脱落酸积累量增长16.45％，从而提高了水稻幼苗的抗寒能力。 最后，初探了NAG的水稻根系吸收情况及机制。测定了幼苗营养液中NAG浓度随加糖处理时间的变化趋势和幼苗茎叶组织中NAG的含量差异。结果表明，在加糖处理24h后营养液中NAG浓度显著下降至1.05mg/L，接近最低检测阈值。同时幼苗茎叶组织中NAG含量升高，说明外源添加的NAG能够被水稻幼苗根系吸收，并进一步被茎叶组织利用。 综上，NAG能够被水稻幼苗根系吸收并进一步被茎叶组织利用，从而调控水稻幼苗内源脱落酸代谢途径、渗透调节系统、根系系统及抗氧化系统，提高水稻抗寒性。
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