摘要
植物对外源硒酸盐的吸收受外界硫酸盐环境的影响，同时硫酸盐与硒酸盐的相互作用也会影响植物生长及微量元素积累，而植物对硒酸盐的吸收依靠硫酸盐转运蛋白（SULTR），因此在外界硫酸盐环境变化时，筛选促进小麦生长和营养元素吸收积累的最适硒酸钠浓度并了解相关转运蛋白基因对富硒小麦的研究有一定的意义。本试验选取两个小麦品种，在基本营养液培养的基础上，进行硫酸盐有无与不同浓度硒酸钠组合处理，研究对小麦幼苗生长发育及微量元素含量的影响，筛选促进小麦幼苗生长的最适硒酸钠浓度，同时进行转录组测序和qPCR，研究不同处理下差异SULTR基因在根和叶片中的表达模式，得到的主要结果如下： （1）在不同营养液中，低浓度硒酸钠有促进小麦幼苗生长并增加植株铁、铜、锌、硒、钼等各种有益元素含量的作用。缺硫营养液(-S)和正常营养液(+S)处理下，促进小麦幼苗生长的最适硒酸钠浓度分别为1和5μmol·L-1，此时小麦苗高、根长、叶绿素含量和硒耐受指数均较高，铁、铜、锌、硒、钼等元素在根、茎、叶各部位的积累也较高。 （2）植物吸收的硒和钼在植株体内移动性较强，从小麦幼苗根部向地上部转运，主要集中在地上部。而铁、铜和锌在植物体内的迁移能力较差，主要是在根部积累。缺硫处理能促进小麦幼苗根、茎、叶的硒和钼的积累，且随着硒酸钠浓度的增加，差异呈显著甚至极显著，表明硒酸钠和钼酸盐分别与硫酸盐之间存在竞争作用。硫缺乏和硒酸钠处理均会降低根部铁、铜、锌含量，但是高浓度硒酸钠可以提高根部铁、铜和锌含量使其接近于正常营养液不加硒酸钠处理，适宜浓度硒酸钠可以提高叶片铁、铜和锌含量。在不同营养液中，小麦叶片硒含量随硒酸钠浓度的增加而增加，缺硫处理下，硒酸钠浓度为10μmol·L-1时叶片的硒含量最高，此时两个小麦品种都出现毒害症状，叶片变黄，叶绿素含量和根长最低，硒耐受指数最低，硫酸盐可以在一定程度上减轻硒对小麦幼苗的毒害。 （3）对正常营养液结合0和10μmol·L-1硒酸钠处理的冬黑1号的根和叶片进行转录组测序，差异基因主要集中在苯丙烷类生物合成、淀粉和蔗糖代谢、植物激素信号转导等KEGG通路上，富集于27个GO功能，共筛选出9个差异SULTR基因，分布在4个SULTR基因亚族，COG分类为无机离子转运与代谢，生物信息学分析后发现除TaeSultr3.5的理化性质不太明确外，其余SULTR均为稳定存在的碱性脂溶性疏水蛋白。选取6个差异SULTR基因测定其在不同处理下不同部位的表达量。 （4）植物根系通过高亲和力的硫酸盐转运蛋白从营养液中吸收硒酸钠，不同营养液处理下，两品种根部基因的表达量均高于相同浓度硒酸钠处理下的叶片。小麦幼苗根部对外源硒酸钠的吸收依赖于TaeSultr1.1、TaeSultr1.3和TaeSultr2.1的高表达，TaeSultr1.3在小麦幼苗叶片对硒的积累过程发挥重要作用，且基因的表达与硫营养状况无关。在不同浓度硒酸钠处理后,TaeSultr1.1、TaeSultr1.3、TaeSultr2.1、TaeSultr3.3在硫酸盐充足的营养液处理的根部表达较为突出。TaeSultr1.1、TaeSultr1.3、TaeSultr2.1在硫缺乏营养液培养的根部表达突出。 （5）6个SULTR基因在叶片的表达为硫酸盐诱导，在根部的表达为硫缺乏诱导。硫充足时，添加硒酸钠会抑制叶片中基因的表达，促进根中基因的表达，从而促进根部对硒酸钠的吸收，同时对小麦幼苗的生长发育起保护作用，不会使过量硒对植株造成损伤。
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