NaCl胁迫对不同耐盐性粳稻种质幼苗叶绿素荧光特性的影响

[目的]叶绿素荧光可反映盐胁迫下植物光合机构防御机制的受害程度和抗逆性.通过分析盐胁迫对不同耐盐性粳稻种质叶绿素荧光特性的影响,揭示其诱导动力学特征,初步阐明叶绿素荧光相关基因调控粳稻种质苗期耐盐性的机制,为耐盐水稻品种筛选和培育提供理论依据.[方法]以8份耐盐、8份盐敏感粳稻种质为试验材料,于苗期在水培条件下分别测定两组种质0mmol·L-1和125 mmol·L-1 NaCl胁迫3 d、6 d的叶片叶绿素荧光参数.通过主成分分析筛选关键指标,利用隶属函数和标准差系数赋予权重法综合评价各种质资源耐盐性,获得典型耐(敏)盐种质开展叶绿素荧光相关基因OsHCF222和OsABCI7的表达特异性分析.[结果]与对照(CK,0 mmol·L-1 NaCl 3d、6 d)相比,盐胁迫(125 mmol·L-1 NaCl 3 d、6d)可显著降低粳稻种质的最大荧光产量(Fm)、原初光能转化效率(Fv/Fm).与CK相比,耐盐种质的非光化学荧光淬灭系数(NPQ)和可变荧光的非光化学猝灭系数(qN)在盐胁迫3 d时显著降低,初始荧光产量(Fo)在盐胁迫6 d显著升高;盐敏感种质的光化学淬灭系数(qP)和qN在盐胁迫3 d时显著降低,实际光化学量子产量(Y)、NPQ、表观光合电子传递速率(ETR)在盐胁迫3d、6 d时极显著降低.盐胁迫下Fm、Fv/Fm、Y、NPQ和ETR与耐盐级别(STS)均呈极显著正相关,且在耐、敏盐种质间差异显著.通过主成分分析将8个叶绿素荧光参数转换为2个主成分,累积贡献率88.018％;结合各因子载荷大小筛选出Fm、Fv/Fm、Y、NPQ和ETR5个关键指标,可将16份粳稻种质明确划分为耐盐组和盐敏感组两类.以两个主成分的隶属函数结合权重处理并累加计算盐胁迫下叶绿素荧光特性综合评价值D(DCF),并依此获得16份粳稻种质排名.采用Kinetic模式测定盐胁迫和正常生长(CK)条件下耐盐种质Cigalon、Bertone和盐敏感种质新竹8号、幸实的叶绿素荧光诱导动力学曲线.在CK条件下,4份粳稻种质表现为相似的曲线形状,斜率较大,P峰出现时间基本相同;盐胁迫下,随着盐胁迫时间的延长,盐敏感种质的P峰迅速降低,M峰和曲线斜率逐渐变小;耐盐种质仍维持较高的P峰,M峰和曲线斜率与CK相比无明显变化.通过对综合排名第1的耐盐种质Cigalon和排名第16的盐敏感种质幸实NaCl胁迫不同时间叶绿素荧光相关基因OsHCF222和OsABCI7的qPCR分析,结合叶绿素含量、耐盐相关叶绿素荧光参数的动态变化和相关分析,初步明确了 OsHCF222和OsABCI7的差异表达与粳稻种质苗期耐盐性的关系.[结论]不同耐盐性粳稻种质的叶绿素荧光参数对盐胁迫的响应不尽相同,Fm、Fv/Fm、Y、NPQ和ETR与水稻苗期耐盐性密切相关;OsHCF222和OsABCI7的表达量直接影响了粳稻种质苗期耐盐性;在耐盐粳稻中,NPQ和Fv/Fm起关键作用,Fm可能在调节盐敏感粳稻耐盐性中发挥重要作用.