摘要
干旱作为限制植物生长发育最重要的非生物胁迫之一，通常会引起植物生长发育、形态结构、生理生化、基因表达等一系列的变化，其对植物造成的生长减缓，远远高于盐、高温等其他非生物胁迫。北沙参为伞形科珊瑚菜属珊瑚菜（Glehnia littoralis Fr.Schmidt ex Miq.）的干燥根，属临床常用中药，国内多分布于山东、内蒙古、河北等地。虽然珊瑚菜的药用价值很高，但是野生资源衰竭，被列为国家二级保护植物。目前对珊瑚菜的抗逆研究主要集中于耐盐性机理，关于其抗旱机制尚缺乏系统研究，而从生理及分子水平上发掘珊瑚菜抗旱调控机制，对于加快珊瑚菜抗旱种质分子选育进程具有重大意义。为此，本研究以莱阳栽培种和日照野生种珊瑚菜作为供试材料，测定不同浓度PEG（Polyethylene glycol）模拟干旱胁迫下珊瑚菜的解剖结构、各项生理指标以及基因表达情况，通过比较干旱处理与正常对照的各项指标的差异，剖析两种珊瑚菜的抗旱性差异并探讨其可能的抗旱机理。 试验的主要研究结果如下： (1)对栽培种和野生种珊瑚菜分别进行不同浓度的PEG胁迫（20%、25%、30%）处理，观察其表型及解剖结构的变化。结果表明：随着干旱程度的增加，两种珊瑚菜在高浓度PEG时叶片变软弯曲，甚至出现枯叶，野生种较栽培种枯萎更加严重。叶片、上下表皮、栅栏组织及海绵组织厚度减小，其中30%PEG胁迫对两种珊瑚菜影响最为显著。 (2)测定珊瑚菜的干旱响应各项生理生化指标，包括可溶性蛋白含量、过氧化物酶（SOD）活性、超氧歧化物酶（POD）活性、氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数。依据生理指标测定值，综合分析两种珊瑚菜的抗旱能力差异。结果表明：在PEG胁迫增加的过程中，栽培种较野生种叶绿素含量降幅较小，可溶性蛋白含量较高，且较对照呈显著提高；栽培种的SOD活性在胁迫条件下显著增加，而野生种总体呈波动性变化；POD活性总体呈下降趋势，但野生种在高浓度PEG胁迫时有所回升；栽培种的CAT活性在胁迫下呈上升趋势且在30%PEG胁迫时达到最高，而野生种CAT活性各处理组与对照之间差异未达显著水平；栽培种的MDA积累量在25%PEG胁迫时达到最高，野生种MDA含量则在30%PEG胁迫时达到峰值。叶绿素荧光参数的测定中，两种珊瑚菜叶片Fv/Fm值、光化学荧光淬灭系数(qp)和PSⅡ的实际光化学效率(Y(Ⅱ))与对照相比均呈下降的趋势，但栽培种比野生种降幅小。综合以上生理指标分析，栽培种珊瑚菜在干旱胁迫下PSⅡ受损伤程度较小且保护酶系统的效率更高，相较于野生种应激反应更显著，而野生种受到干旱胁迫的损伤相对更加严重，抗旱能力低于栽培种。 (3)GlAT基因编码的AT蛋白利用辅酶A硫酯催化形成一系列的次生代谢产物，对珊瑚菜的抗逆起到关键的作用。在30%PEG对栽培种和野生种珊瑚菜导致的重度干旱胁迫下，利用实时荧光定量PCR技术，对GlAT基因的表达情况进行分析，结果表明：两种珊瑚菜的GlAT基因均上调后再下调至恢复正常，并且栽培种比野生种上调更加迅速，表达更稳定。
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