多胺對黃瓜幼苗耐鹽性調(diào)控機(jī)理的研究.pdf

1、土壤鹽漬化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的威脅是一個全球性的問題，國內(nèi)外蔬菜設(shè)施栽培中也普遍存在土壤鹽漬化問題，嚴(yán)重影響栽培設(shè)施的充分利用及蔬菜設(shè)施栽培的可持續(xù)發(fā)展。鹽脅迫顯著降低了作物產(chǎn)量，影響蔬菜產(chǎn)品品質(zhì)，提高作物的耐鹽性對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大。多胺(Polyamines)是生物體代謝過程中產(chǎn)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(yīng)，在多種逆境條件下，植物體內(nèi)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(diào)節(jié)機(jī)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(qiáng)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(jié)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(nèi)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(guān)系，探討了多胺在黃瓜植株耐鹽性中的生理調(diào)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(zhì)膜透性升高，葉片數(shù)減少，植株體內(nèi)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(dá)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(qiáng)的“長春密刺”，水分平衡失調(diào)，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(jìn)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(jié)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(qiáng)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(nèi)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(jié)合態(tài)和束縛態(tài)多胺含量，進(jìn)一步提高了鹽脅迫下黃瓜幼苗體內(nèi)SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶活性，降低O<'-><,2>產(chǎn)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(yùn)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(nèi)源多胺含量，提高植物體內(nèi)抗氧化酶的活性，降低ROS產(chǎn)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(jié)合態(tài)和束縛態(tài)多胺的轉(zhuǎn)化及向根系的轉(zhuǎn)運(yùn)能力有關(guān)；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(qiáng)；(Spd+Spm)/Put比值與黃瓜品種的耐鹽性密切相關(guān)；外源Put能有效地被植物吸收并向根系轉(zhuǎn)運(yùn)

8、，轉(zhuǎn)化為游離態(tài)Spd、Spm和結(jié)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(nèi)SOD、POD、CAT和APX活性，提高了O<'-><,2>產(chǎn)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(nèi)Put合成的重要途徑，黃瓜植株保持較高的內(nèi)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(guān)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(nèi)SOD、APX和GR活性，降低P<'-><,2>產(chǎn)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(jìn)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(nèi)源多胺含量，從而提高耐鹽性；單純Put的過量積累對植物