水分胁迫下葡萄ABA系统信息交流的协同作用机理及其节水调控研究

干旱是限制我国葡萄生产的重要因素之一，因而探讨葡萄节水调控的机理对我国葡萄产业的持续、健康发展有着重要意义。在模式植物及作物中的研究表明，干旱胁迫下植物可以通过"根-冠"间的系统信息交流"遥控"气孔行为，从而大大降低水分消耗，以避免或延缓干旱对植物造成的严重影响或伤害。植物激素脱落酸（ABA）被认为是介导"根-冠"信息交流的核心信号物质，但其功能的发挥有赖于pH和水信号的"协同作用"，但这种"协同作用"的机制至今不甚清晰。有意思的是，和模式植物及作物不同，葡萄中ABA的信号交流有其独特的调控机制，如长距离传输路径中信号的加强以及气孔响应敏感度的梯度变化等等，这为ABA信号"协同作用"机理的揭示提供了一个重要的研究体系。为此，本研究拟以葡萄为试材，通过多种先进技术和手段深入剖析ABA信号的协同作用机理。本研究不仅有助于揭开葡萄抗旱的奥秘，同时也为实现葡萄水分利用的最优化提供重要的理论指导。

我干旱是限制我国农业生产发展的主要瓶颈。葡萄是我国重要果树品种之一，在我国虽栽培广泛， 但我国葡萄生产主要集中在干旱和半干旱地区，为此，在我国葡萄生产在不断追求产量和品质提高的同时，葡萄水资源的消耗，特别是葡萄水分利用的最优化的问题是一个十分重要的科学问题。 近年来，在植物水分利用最优化的探讨中，干旱胁迫下植物“根-冠”间的信息交流及其对水分利用的调控受到高度重视。.以往的研究表明，在“根-冠”信息交流中,植物激素脱落酸（ABA）可能起着核心的作用.近年来越来越多的研究发现,除ABA外,气孔运动实际上受多种信号的操纵,或者说,气孔运动实际上受多种信号的协同调控,但这种协同调控的机制不清楚。本研究旨在揭示，根源ABA和水信号对气孔运动的协同调控机制。主要研究内容包括三个部分，一是气孔对ABA信号的响应敏感度分析；”，二是根源ABA信号的传输和累积调控分析； 三是气孔运动中以ABA为核心信号的协同调控机理分析。在这三部分中，气孔运动的协同调控的机理分析是整个研究的重点。.研究发现，气孔运动对ABA的敏感度有其独特的机制, 在浇水良好的条件下, 气孔导性的大小和节位高低呈明显的正相关；而在干旱胁迫下，气孔导性和节位的关系将发生逆转。 这一新发现，揭示了气孔敏感和ABA的运输与积累之间的内在联系和操纵机制。本课题的重要发现在于，通过定量分析，清晰地揭示了化学信号和水信号的协同操纵机制，不仅丰富了传统水信号的理论,而且纠正了近年来有关“根-冠”信息传递的错误认识。关键数据是定量地分析了在整个干旱胁迫的进程中，水信号和化学信号对气孔运动操纵能力的转化。揭示出，随着干旱的进行以ABA为核心的化学信号不是减弱而是加强，这是对化学信号一个颠覆性认识。该研究的意义不仅在于丰富了有关植物“根-冠”信息传递的信息，特别是纠正甚至颠覆了有关“根-冠”信息传递的很多错误理论，而且揭示了葡萄“根-冠”信息传递的独特规律和调节机制，对葡萄节水栽培有着重要的指导意义。围绕课题发表论文7篇，3篇SCI收录，4篇核心期刊，另有一篇SCI论文在审稿中。