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外源亚精胺对干旱胁迫下番茄(Lycopersicon esculentum M.)幼苗的缓解效应及机理研究

张春梅  
【摘要】:基于干旱胁迫普遍存在和多胺可以提高植物抗逆性的认识,本试验选择耐旱性不同的2个番茄品种为研究对象,于2007年4月至2008年10月在西北农林科技大学园艺学院实验模型温室内进行,利用PEG-6000模拟根际干旱胁迫条件,对番茄幼苗内源激素、多胺含量变化与抗干旱胁迫之间的关系、光合气体交换参数、活性氧的产生及抗氧化保护系统、非结构性碳水化合物代谢及其相关酶活性变化等开展了一系列深入研究和探讨,主要取得了如下研究结果: 1番茄幼苗体内内源激素、多胺含量变化与抗干旱胁迫之间的关系 干旱胁迫下,两个品种番茄幼苗根和叶中脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)含量均迅速积累,叶中ABA累积比根中滞后;游离态亚精胺(fSpd)、精胺(fSpm)、腐胺(fPut)含量和多胺氧化酶(PAO)活性均先上升,12 h时达到峰值后下降,耐旱性强的品种‘毛粉802’幼苗根和叶中积累ABA、JA和Spd、Spm的能力明显强于耐旱性弱的品种‘皇冠’。‘皇冠’的PAO活性升高幅度大于‘毛粉802’。番茄根和叶中多胺含量和PAO活性呈显著正相关。内源多胺的积累诱导内源ABA和JA含量的升高。 2不同浓度的外源多胺对番茄抗干旱胁迫能力的影响 用0,0 .01,0.1,1 m mol/L的Spd喷施叶片,确定了外源Spd的最适浓度是0.1 m mol/L,此浓度可明显增加干旱胁迫下番茄幼苗叶内保护酶SOD, POD,APX的活性,降低O2ˉ?产生速率,减少MDA含量,有效的阻止了干旱胁迫诱导的活性氧的过度积累,减轻了干旱胁迫对番茄的伤害。 3干旱胁迫下外源Spd对2个品种番茄幼苗光合气体交换参数的影响 干旱胁迫下,与对照相比,番茄幼苗叶片的净光合速率(Pn),气孔导度(Gs),蒸腾速率(Tr)都显著下降;在胁迫前期番茄幼苗叶片净光合速率的降低是由气孔限制所造成,而在胁迫后期则是由非气孔限制所造成。而外源喷施0.1mM的亚精胺能够显著能提高干旱胁迫下番茄幼苗叶片的Pn,Gs和Tr,在胁迫后期能减缓Ci的升高,提高了番茄植株的光合能力。与‘毛粉802’相比,外源Spd对‘皇冠’的作用更明显。同时,外源Spd还略微提高了植株的水分利用率,而且抗旱性较强的‘毛粉802’在相同条件下,水分利用率均大于弱的‘皇冠’。 4干旱胁迫下外源Spd及其合成抑制剂对2个品种番茄幼苗活性氧的产生以及抗氧化保护系统的影响 PEG胁迫下,2个品种叶中O2-·产生速率、H2O2和MDA含量呈现先上升后下降的变化趋势,‘皇冠’升幅大于‘毛粉802’。表明PEG胁迫下,番茄幼苗叶中ROS积累,攻击细胞膜,导致膜脂过氧化产物MDA含量增加,而外源Spd处理(PEG+Spd)显著降低了2个品种植株ROS水平和MDA含量,增强了膜的稳定性,缓解了PEG胁迫对植株的伤害,且对耐旱性较弱的‘皇冠’的降低幅度大于‘毛粉802’,缓解效果更明显。 外源Spd处理(PEG+Spd)显著提高了干旱胁迫下2个品种幼苗叶中保护酶SOD、POD、APX、GR的活性和抗氧化物质AsA和GSH的含量,且对‘皇冠’的提高幅度大于‘毛粉802’(在CAT中不明显)。表明干旱胁迫下,外源Spd有助于提高番茄体内保护酶的活性和抗氧化物质AsA、GSH的含量来加强对H2O2的清除能力,降低ROS伤害,从而增强植株抗旱性。 在多胺合成抑制剂D-Arg和MGBG的作用下,2个品种番茄幼苗叶片中SOD、POD、活性显著降低,O2-·产生速率、H2O2和MDA含量增加,表明D-Arg和MGBG影响了胁迫下活性氧代谢的平衡、膜系统的稳定和抗氧化酶的活性,而施用外源多胺提高了植株体内抗氧化酶的活性,清除了过多ROS的积累,降低了膜脂过氧化程度,在一定程度上缓解了多胺合成抑制剂D-Arg和MGBG的这种作用,从而缓解了干旱胁迫对幼苗的伤害。这进一步证明了多胺在植物耐旱胁迫中的积极作用。多胺合成抑制剂对耐旱品种‘毛粉802’的作用比耐旱性弱的品种‘皇冠’更明显。 5干旱胁迫下外源Spd及其合成抑制剂对2个品种番茄幼苗碳水化合物代谢及相关酶活性的影响 干旱胁迫下,随着胁迫时间的延长,‘毛粉802’和‘皇冠’番茄幼苗叶片中淀粉、葡萄糖和果糖含量以及蔗糖合成酶(SS)活性呈现先升高后降低的趋势,均高于同期下正常对照,蔗糖含量、磷酸蔗糖合成酶(SPS)活性始终升高。外源Spd处理不同程度地提高了干旱胁迫下番茄幼苗叶片中蔗糖、葡萄糖和果糖的含量和叶片SS、SPS活性,降低了叶片中淀粉含量。Spd通过促进幼苗叶片内糖类的转换和利用,参与了干旱胁迫下番茄幼苗碳水化合物的代谢过程,从而降低细胞的渗透势,防止细胞内大量的被动脱水,以维持细胞膨压,增强了干旱逆境适应性。 在多胺合成抑制剂D-Arg和MGBG的作用下,番茄幼苗叶片中淀粉含量下降,蔗糖、葡萄糖和果糖含量下降,外源多胺的加入可减轻多胺合成抑制剂的这种作用,这进一步证实了多胺与碳水化合物含量的密切关系。多胺合成抑制剂对耐旱品种‘毛粉802’幼苗体内蔗糖、葡萄糖和果糖的抑制作用比耐旱性弱的品种‘皇冠’更明显。


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