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茉莉酸甲酯既是植物激素,又是重要的植物信号分子,通过调控基因表达,能诱导水稻产生化感作用,提高抗性。本论文从生物测定方法,化感水稻品种和生育期和稗草等非生物和生物影响因素,并从分子生物学角度应用银染mRNA差异显示技术探讨了茉莉酸甲酯对水稻化感作用的诱导效应,旨为得到水稻化感诱导效应的重要影响因素,并从基因水平上分析水稻化感作用与茉莉酸类物质信号途径的关系,从而为揭示水稻化感作用机制和有效分离水稻化感相关基因奠定基础。
利用常用的研究水稻化感作用的生物测定方法,并适当加以改进,设定了4种生物测定方法对2个化感水稻品种进行水稻化感作用诱导效应比较分析。结果表明:生物测定方法不同,水稻化感诱导效应存在明显差异。砂石共培和琼脂共培方式为较合理简便的水稻化感作用诱导效应研究方法。
在3叶期和4叶期比较分析了5个化感水稻品种的化感诱导效应。结果显示:不同化感水稻品种所产生的诱导效应存在差异,强化感水稻品种比弱化感品种对诱导作用更明显;生育期对水稻化感诱导效应的影响不大,不同生育期,对稗草的影响不同,3叶期主要影响稗草根生长,而4叶期主要在于稗草生物量。
稗草作为水稻生育环境中的一种生物环境因子,已有研究报道它与伴生水稻之间存在化学信号通讯现象,并且能胁迫水稻产生化感作用。采用2种生物测定方法,2种强弱不同的化感品种,生测了根长、苗高、干重3个指标,得到了以上相同结论,同时研究得到稗草胁迫显著影响MeJA对水稻化感作用的诱导效应。不同稗稻密度比,对水稻化感诱导效应的影响不同,稗稻密度比高,水稻叶化感诱导效应显著增强,而水稻茎、根化感诱导效应显著减弱。
利用差异显示技术基本原理,在本实验室构建并优化了一套切实可行的银染mRNA差异显示技术,并通过此技术,统计分析了茉莉酸甲酯诱导的可能与水稻化感作用相关的差异条带114条,其中质差条带34条,量差条带80条,获得了重现性较好的二次扩增产物差异条带7条,并进行了纯化。这一结果表明:茉莉酸甲酯作为信号分子诱导调控了水稻体系中一系列基因的表达,其中可能包括水稻化感相关基因,进而影响到水稻代谢,产生化感作用。由此可见水稻化感作用可能与茉莉酸类物质信号途径有关。
综上研究结论,展望水稻化感作用的深入研究,可以设立以稗草和茉莉酸甲酯诱导的多重实验组和对照组,选取显著影响诱导效应的实验条件,借助完善的DD-PCR,再利用反向Northern杂交技术对其差异cDNA条带进行鉴定,可能为有效分离水稻化感相关基因提供一种思路,最终为合理解释水稻化感作用机理提供依据。