多胺對黃瓜幼苗耐鹽性調控機理的研究.pdf

1、土壤鹽漬化對農業(yè)生產的威脅是一個全球性的問題，國內外蔬菜設施栽培中也普遍存在土壤鹽漬化問題，嚴重影響栽培設施的充分利用及蔬菜設施栽培的可持續(xù)發(fā)展。鹽脅迫顯著降低了作物產量，影響蔬菜產品品質，提高作物的耐鹽性對農業(yè)生產意義重大。多胺(Polyamines)是生物體代謝過程中產生的一類具有生物活性的低分子量脂肪族含氮堿，主要包括腐胺(Put)、亞精胺(Spd)和精胺(Spm)。研究表明，多胺廣泛作用于植物生長、形態(tài)建成、衰老和對環(huán)境脅迫的響

2、應，在多種逆境條件下，植物體內多胺含量迅速發(fā)生變化。但多胺對蔬菜作物耐鹽代謝過程的生理作用及其調節(jié)機制尚未闡明。 本文選用兩個耐鹽能力不同的黃瓜品種(耐鹽性較強的“長春密刺”和耐鹽性較弱的“津春2號”)為試材，采用營養(yǎng)液水培法，通過在營養(yǎng)液中添加NaCl，研究鹽脅迫對黃瓜幼苗生長、水分吸收和利用、以及K<'+>、Na<'+>、Cl<'->吸收和在器官中分布的影響，結合外源多胺(Put、Spd和Spin)、多胺合成酶抑制劑(D-A

3、rg和MGBG)和多胺氧化酶抑制劑AG，研究黃瓜幼苗體內多胺含量變化與鹽脅迫下幼苗生長、活性氧代謝、以及K<'+>、Na<'+>、Cl<'->吸收和在器官中分布的關系，探討了多胺在黃瓜植株耐鹽性中的生理調節(jié)功能，探討采用外源多胺提高黃瓜幼苗耐鹽性的可行性。 不同濃度(50、75和100 mmol·L<'-1>)NaCl處理下，黃瓜幼苗凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(T<,r>)下降，根系活力和葉片水分利用率(WUE)先升后降，根系

4、吸收面積下降，質膜透性升高，葉片數(shù)減少，植株體內K<'+>含量下降，Na<'+>和Cl<'->含量升高，K/Na比值下降。25 mmol·L<'-1>NaCl對黃瓜幼苗生長影響較小，50 mmol·L<'-1>是造成中等鹽害的濃度，100 mmol·L<'-1>則達到了黃瓜幼苗生長的極限鹽濃度。在同等鹽脅迫條件下，耐鹽性較弱的“津春2號”各項指數(shù)變化幅度明顯大于耐鹽性較強的“長春密刺”，水分平衡失調，離子失衡加劇，植株生長受抑制更明顯。

5、 外源噴施1.0和5.0 mmol·L<'-1> Put、0.2和1.0 mmol·L<'-1> Spd、0.2和1.0 mmol·L<'-1> Spm均可以顯著促進鹽脅迫下黃瓜幼苗生長，為緩解黃瓜幼苗鹽脅迫傷害的適宜濃度。鹽(50 mmol·L<'-1> NaCl)脅迫下，黃瓜幼苗葉片和根系中游離態(tài)、結合態(tài)和束縛態(tài)多胺含量均有不同程度的增加，耐鹽性較強的“長春密刺”幼苗中游離態(tài)(Spd+Spin)/Put比值要高于耐鹽性較弱的

6、“津春2號”。外源Put、Spd和Spm改變了鹽脅迫下黃瓜幼苗植株體內游離態(tài)多胺的含量及不同種類多胺之間的比例，提高了結合態(tài)和束縛態(tài)多胺含量，進一步提高了鹽脅迫下黃瓜幼苗體內SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶活性，降低O<'-><,2>產生速率和H<,2>O<,2>含量，降低了MDA含量，緩解了K<'+>含量的降低，減少了Na<'+>和Cl<'->的積累，提高了K/Na比值及K<'+>、Na<'+>吸收和運輸?shù)倪x擇性，提高了鹽脅迫

7、下黃瓜幼苗的生物積累量。表明，外源多胺通過提高鹽脅迫下黃瓜幼苗內源多胺含量，提高植物體內抗氧化酶的活性，降低ROS產生，提高離子吸收的選擇性，緩解鹽脅迫對植物造成的傷害；三種多胺的作用與其向下游多胺、向結合態(tài)和束縛態(tài)多胺的轉化及向根系的轉運能力有關；外源spd和Spm抑制Na<'+>積累的作用較大，外源Put抑制Cl<'->積累的作用較強；(Spd+Spm)/Put比值與黃瓜品種的耐鹽性密切相關；外源Put能有效地被植物吸收并向根系轉運

8、，轉化為游離態(tài)Spd、Spm和結合態(tài)、束縛態(tài)多胺而提高植株耐鹽性。鹽(50 mmol·L<'-1>NaCl)脅迫下，“長春密刺”幼苗葉片和根系中ADC、ODC和SAMDC活性均有不同程度的升高。D-Arg能顯著降低鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系中各種多胺含量，MGBG能顯著降低鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片和根系中Spd和Spm含量，增加游離態(tài)Put含量，D-Arg和MGBG這兩種處理均降低了各器官尤其是根系和葉片中的K/Na比值，提高葉片中Cl<'

9、->含量；降低了鹽脅迫下黃瓜幼苗植株體內SOD、POD、CAT和APX活性，提高了O<'-><,2>產生速率、H<,2>O<,2>含量和MDA含量，植株生物積累量下降。同時施加Put能部分緩解D-Arg的作用，表明ADC途徑是鹽脅迫下黃瓜幼苗體內Put合成的重要途徑，黃瓜植株保持較高的內源多胺含量有利于其耐鹽性；同時施加外源Spd、Spm均能在一定程度上緩解MGBG的作用，且Spd的緩解效果更明顯，表明黃瓜幼苗中較高的游離態(tài)Spd、Sp

10、m含量有利于提高幼苗的耐鹽性，并且Spd含量與植株耐鹽性的關系更為密切。 鹽(50 mmol·L<'-1>NaCl)脅迫下，“長春密刺”幼苗葉片中DAO和PAO活性均明顯升高，而根系中則先升后降。AG能顯著降低鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片中DAO和PAO活性，提高黃瓜幼苗葉片和根系中各種多胺含量，提高K/Na比值，降低Na<'+>和Cl<'->積累，提高鹽脅迫下黃瓜幼苗植株體內SOD、APX和GR活性，降低P<'-><,2>產生速率和H

11、<,2>O<,2>含量，降低鹽脅迫下黃瓜植株MDA含量，明顯增加了鹽脅迫下植株生物積累量。同時施加MGBG使Put含量進一步升高，Spd和Spm含量下降，(Spd+Spm)/Put比值降低，SOD、APX和GR活性明顯下降，MDA含量升高，顯著降低了鹽脅迫下黃瓜幼苗植株生物積累量，加重了鹽脅迫的傷害。表明，鹽脅迫下多胺氧化酶活性升高不利于植物耐鹽性，低DAO活性使黃瓜幼苗保持較高的內源多胺含量，從而提高耐鹽性；單純Put的過量積累對植物