《矽調控水稻耐鹽性的生理與分子機制》是依託浙江大學，由梁永超擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：矽調控水稻耐鹽性的生理與分子機制
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：梁永超
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水稻是中度耐鹽的穀類作物，也是矽超積累植物，其耐鹽性與矽吸收積累呈密切的內在關聯。業已證明，矽能提高水稻的耐鹽性。但其機制，尤其是分子機制不清楚。本項目擬研究矽對水稻耐鹽性調控的生理與分子機理，具有重要理論意義，對於利用矽肥調控水稻耐鹽性、提高產量也具有實際意義。本項目擬擬從矽對鹽脅迫下水稻鹽分離子、鉀和鈣離子吸收、轉運、分布與區隔化，小分子滲透調節物質的合成與代謝、內源激素如ABA 和GA等調控相關的過程入手，研究矽調控鹽脅迫水稻體內這些生理過程及其編碼相關酶的基因的表達差異的影響，從而揭示矽對水稻耐鹽性調控的生理與分子機理。分析這些受矽調控的生理與基因水平上的差異與水稻耐鹽性的關係。為生產上推廣水稻施用矽肥提高鹽漬化稻田水稻的產量與品質提供理論基礎與實用技術。
結題摘要
鹽脅迫是最主要的非生物脅迫之一，也是限制水稻生長和引起產量降低的重要原因。矽已被證明可以在多種植物中緩解鹽脅迫，但是其機制特別是分子機制仍不清楚。本項目研究內容包括矽對水稻鹽脅迫下鹽分離子吸收、轉運、積累與分布特徵的影響；矽對水稻鹽脅迫下水分平衡與滲透調節物質代謝的影響；矽對水稻鹽脅迫下內源激素的影響；以期從生理與分子水平上探究矽提高水稻耐鹽性的機制。在離子平衡方面，我們發現矽可以調控包括Na外排基因OsSOS1，液泡Na區隔基因OsNHX1，OsNHX3，OsNHX5，K吸收基因OsHAK1、OsHAK7、OsHAK11、OsHAK12以及K裝載基因OsSKOR的表達，從而調控鹽脅迫下水稻Na吸收、轉運與分布，進而在水稻中緩解離子毒害。在進一步研究中，我們結合運用水稻突變體、X-射線能譜、基因表達檢測等技術手段，發現矽在水稻根內皮層沉積可以阻隔鹽脅迫下水稻根內的質外體途徑Na轉運，從而緩解鹽脅迫；矽在內皮層的沉積是由矽轉運蛋白OsLsi1與OsLsi2協作介導；同時地上部矽積累可以通過調控地下部矽轉運基因的表達從而影響根內皮層矽沉積。利用鹽脅迫與滲透脅迫（PEG）的對比，研究了矽在水稻鹽脅迫下對離子毒害和滲透脅迫的回響機制，我們發現矽在地上部緩解了離子脅迫與滲透脅迫，在地下部主要緩解了滲透脅迫；矽對滲透脅迫的緩解主要是通過改善根形態結構、降低根滲透勢來增加水分吸收，同時提高蒸騰來增加水分轉運。另外，矽對水稻鹽脅迫下會降低地上部ABA含量，而在地下部會增加ABA的含量。綜合以上結果，我們從生理和分子層面闡述了矽緩解水稻鹽脅迫的機制，這對於我們更好的理解矽在植物中的作用和矽肥的推廣起到了重要作用。
