根际低氧胁迫下网纹甜瓜幼苗生理代谢的特征及Ca～（2+）、GABA生理调节功能

【摘要】：无土栽培中营养液供氧不足或基质根垫的形成均会造成低氧胁迫,影响植株正常生长发育,成为困扰无土栽培技术大规模应用于生产的限制性因子,提高作物在低氧胁迫下的耐性和抗性对无土栽培生产意义重大。Ca~(2+)作为植物生长所必需的大量元素和偶联胞外信号与胞内生理反应的第二信使,在逆境胁迫下细胞内含量显著提高,与胞内CaM形成Ca~(2+)·CaM复合物,能维持细胞壁、细胞膜及膜蛋白的稳定性,缓解逆境胁迫对植物的伤害。植物体内氮素代谢可分为无机氮代谢和有机氮代谢,无机氮代谢包括NO_3~--N、NH_4~+-N、硝酸还原酶等,有机氮代谢包括氨基酸、蛋白质、多胺等含氮物质的代谢。在逆境胁迫下植物体内活性氧代谢平衡受到破坏,活性氧产生速率高于清除速度,导致活性氧大量积累。但低氧胁迫对植物体内氮素代谢和活性氧代谢的影响还不清楚,外源钙、钙抑制剂和钙调素拮抗剂以及γ-氨基丁酸(GABA)处理对低氧胁迫下植株低氧耐性的影响未见系统研究。 本文首先从23个网纹甜瓜(Cucumis melo L.var.raticulalus Naud)品种中筛选出低氧耐性较强、中等和较弱的品种,并用低氧耐性具有显著差异的2个品种为材料,其中低氧耐性较强的品种有‘东方刚强’和‘东方星光’,低氧耐性较弱的品种为‘西域一号’,研究了低氧胁迫对网纹甜瓜植株生长、氮代谢和活性氧代谢的影响,结合营养液加减Ca~(2+)、叶面喷施Ca~(2+)抑制剂La~(3+)和Ca~(2+)螯合剂EGTA、CaM拮抗剂TFP和W7处理,研究了Ca~(2+)、CaM对低氧胁迫下网纹甜瓜幼苗根系和叶片氮代谢、活性氧代谢的影响及其与低氧耐性的关系,利用外源喷施γ-氨基丁酸处理研究了低氧胁迫下活性氧代谢的变化及γ-氨基丁酸与植株低氧耐性的关系。 结果表明,根际低氧逆境胁迫下,植株体内硝态氮和氨态氮含量、硝酸还原酶活性、Pro、PAs含量均显著提高,可溶性蛋白质含量降低,根系热稳定蛋白含量增加,而叶片热稳定蛋白质含量呈下降的变化趋势;低氧胁迫下根系硝态氮和氨态氮含量、硝酸还原酶活性、Pro、PAs含量变化幅度显著高于叶片;与“西域一号”相比,“东方刚强”植株体内含氮物质的含量较多,表明在低氧胁迫下,植株体内氮代谢途径发生变化,硝态氮快速还原成氨态氮以及热稳定蛋白、Pro、PAs的快速合成,对提高网纹甜瓜低氧耐性起着重要的作用。 根际低氧逆境胁迫下,植株体内H_2O_2和MDA含量以及O_2·~-产生速率显著增加,