玉米内源茉莉酸调节干旱胁迫下的光合作用和抗旱生理反应

目的]本文旨在探究玉米内源茉莉酸(JA)在抗旱反应中的作用及对内源脱落酸(ABA)合成的影响。方法]以玉米自交系B73和茉莉酸合成缺少突变体opr7opr8(opr)为试验材料,进行土壤干旱处理和快速干旱处理。土壤干旱处理:生长至V7时期植株断水,13 d后复水为干旱处理;以保持土壤湿润为对照。处理后1、4、7、10、13、16、19 d取样。研究干旱胁迫对B73及opr苗期叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(T_r),总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性蛋白含量的影响。快速干旱处理:切取V3时期幼苗地上部分,插入空试管为干旱处理;插入装满无菌水的试管为对照。各处理均置于28℃、相对湿度60%、光照强度为10 000 lx的生长箱中,分别于处理后0、1、3、6、9、12 h取样,采用RT-qPCR方法检测ABA合成通路关键基因Zm ZEP1、Zm NCED1和Zm AO1的表达情况。结果]土壤干旱处理:对照中,opr的气孔密度小于B73,Ci值略低;干旱处理后,opr与B73的P_n、G_s和T_r值均下降,opr更敏感但下降速率慢。干旱7 d后,opr的净光合能力高于B73; T-SOD、POD和CAT活性呈现先上升后下降趋势,opr的酶活性下降时间晚于B73; MDA、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量呈上升趋势,但opr的变化幅度小。植株快速干旱处理:opr和B73的Zm NCED1、Zm ZEP1和Zm AO1表达量在对照中无显著差异,干旱后均有上升,但opr中,Zm NCED1、Zm ZEP1及Zm AO1表达量低于B73。结论]opr在土壤干旱条件下能够维持更高的叶片含水量、光合作用效率和抗氧化酶活性,细胞膜损伤较低,表明玉米内源JA在植物的抗旱反应中起重要作用,内源JA的缺少能够减少水分损失,提高在干旱条件下的生存能力。快速干旱条件下,内源JA的缺少降低了ABA合成途径中的3个关键酶活性,说明抗旱反应中ABA的合成被延缓,引起了ABA调控的植物抗旱反应延迟。