《鹽地鹼蓬二型種子適應鹽漬生境的生理生態機理》是依託山東師範大學，由宋傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鹽地鹼蓬二型種子適應鹽漬生境的生理生態機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋傑
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鹽地鹼蓬是鹽鹼地區環境修復的優良植物資源，可以作為海岸帶生態屏障和污染物消解的實地系統。然而其二型種子適應鹽漬生境的機制卻不清楚。本課題擬結合室內和野外實驗，利用生理生態和分子生物學的手段，開展：（1）鹽分對鹽地鹼蓬二型種子的比例變化及種子抗鹽性的影響；（2）鹽地鹼蓬二型種子種皮結構在種子萌發期間對鹽漬生境的適應意義；（3）鹽地鹼蓬二型種子發育過程中不同部位Na+、K+ 離子轉運及萌發過程中胚維持Na+、K+ 離子穩態的生理及分子機制；（4）鹽地鹼蓬二型種子萌發相關的差異表達基因分析。通過以上研究，希望為闡明鹽生植物異型種子適應鹽漬生境的生理生態機制奠定基礎。
結題摘要
鹽地鹼蓬具有很高的耐鹽性，而且可以產生二型性種子。鹽漬環境下，鹽分越高產生的棕色種子越多，說明鹽漬生境下鹽地鹼蓬主要通過產生抗鹽性強的棕色種子來建群；與葉片和果皮相比，外界鹽分對棕色種子胚中的Na+ 和K+ 含量影響較小。鹽脅迫增加了鹽地鹼蓬葉和種皮的SsSOS1 基因的相對表達量，對SsHKT1基因的表達量的影響有相反的趨勢,而胚中兩個基因的相對表達量不受鹽脅迫的影響。上述結果表明，高鹽條件下果皮中SsSOS1轉運體合成增多，增加了Na+ 的外排量，從而確保胚中的Na+ 含量穩定，使胚不受傷害。而在外界高鹽低K+ 環境中SsHKT1對K+ 的吸收具有重要作用。鹽處理對植物生長期間不同鹽處理條件下收穫的種子的SsSOS1基因和SsHKT1基因的相對表達量影響結果表明，鹽處理增加了不同濃度鹽分條件下收穫的種子的上述基因的表達量，尤其是低鹽處理下收穫的種子；與棕色種子相比，黑色種子種皮有機物質含量更多，這些有機物當中具有蠟質成分。與棕色種子相比，黑色種子的種皮對離子和水分吸收以及對離子的阻擋作用更強。而破壞種皮後，黑色種子對水分和離子的阻擋作用明顯減小。黑色種子萌發速率比棕色種子慢， 氯仿處理後黑色種子萌發速率加快，而棕色種子幾乎不變。表明黑色種子的種皮（蠟質）能夠對種子起到保護作用。鹽地鹼蓬二型性種子種皮結構的差異可能是鹽地鹼蓬對鹽漬環境的一種適應策略，保證種群的延續；轉錄組分析表明，與乾的黑種子相比，有機和無機滲透調節物質相關基因在乾的棕種子中上調比下調的多。激素也有相似的趨勢。萌發過程中，黑色種子對照組(未處理)和處理組（300 mM NaCl）之間的差異基因中，通過GO、COG基因功能注釋，發現大量差異基因與物質的轉運和代謝、信號轉導等有關。通過KEGG代謝通路分析，494個差異基因被注釋到108個代謝通路中，包括與抗鹽性相關的一些重要物質的代謝途徑。但棕色種子中這些基因相對較少，甚至沒有。這可能是因為棕色種子具有較強的耐鹽性，能夠快速萌發，而黑色種子由於休眠和種皮的限制，在萌發過程中啟動一系列相關基因來適應鹽漬生境。
