外源腐胺緩解黃瓜幼苗鹽脅迫傷害的光合作用機理.pdf

1、土壤鹽漬化對農業(yè)生產(chǎn)的威脅是一個世界性的熱點問題，也是影響全球生態(tài)環(huán)境的重要因素之一。近年來，隨著設施園藝面積的不斷擴大，我國已成為設施園藝大國。然而，由于不科學的施肥和灌溉，加之保護設施的特殊環(huán)境，導致設施土壤次生鹽漬化日益嚴重，制約了我國設施園藝健康和可持續(xù)的發(fā)展。黃瓜（Cucumis sativus L.）是我國設施栽培面積最廣的蔬菜作物之一，其根系對鹽漬環(huán)境非常敏感，當土壤發(fā)生鹽害時，黃瓜植株光化學效率明顯降低，生長發(fā)育會受到顯

2、著抑制，嚴重影響了黃瓜的產(chǎn)量和品質。多胺（Polyamines，PAs）作為一種新型的植物生長調節(jié)物質，是生物體代謝過程中產(chǎn)生的一類具有強烈生物活性的低分子量脂肪族含氮堿。多胺在逆境脅迫中不僅作為一種直接的脅迫保護物質，而且作為一種信號分子間接地參與信號轉導，有利于植物逆境脅迫抗性機制的構建。目前，國內外關于多胺可提高逆境脅迫下植物光合作用能力的觀點已得到了普遍認可。然而，關于多胺緩解鹽脅迫下植株光化學效率下降的機制至今仍缺乏深入研究。

3、
　　 本文以鹽敏感的黃瓜品種‘津優(yōu)4號'為試材，采用營養(yǎng)液栽培，通過葉面噴施腐胺（putrecine，Put），研究了外源Put對鹽脅迫下（75 mmol·L-1NaCl）黃瓜葉片光合器官結構和功能的影響，從光合作用、葉綠體超微結構、類囊體膜脂肪酸組分、類囊體膜蛋白質組等方面，探討外源Put調控鹽脅迫下黃瓜幼苗光合器官結構和功能適應性變化的作用機制。主要結果如下:
　　 1.葉面噴施5～15 mmol·L-1 Put均

4、能緩解鹽脅迫對黃瓜植株光化學效率造成的抑制，其中以8 mmol·L-1 Put緩解效果最好，顯著提高幼苗光合色素含量，促進鹽脅迫下黃瓜幼苗的生長。
　　 2.鹽脅迫下，葉面噴施8 mmol·L-1 Put顯著提高黃瓜幼苗葉片最大光化學效率（Fv/Fm）、PSⅡ實際光化學效率(ΦPSⅡ)和保護性熱耗散（ΦNPQ）能力，降低非調節(jié)性熱耗散（ΦNO），并且Put顯著增強光耐受能力和電子傳遞能力，降低光損傷程度。說明外源Put通過增強鹽

5、脅迫下黃瓜幼苗葉片熱耗散能力，減輕不可逆光抑制，進而緩解鹽脅迫對黃瓜幼苗光化學效率的抑制。
　　 3.葉面噴施Put可顯著提高鹽脅迫下黃瓜幼苗單位反應中心電子傳遞速率(ETo/RC)，增加原初光化學產(chǎn)額(Ψo)和電子傳遞量子產(chǎn)額（(Ψ)Eo），而降低單位反應中心的能態(tài)淬滅(DIo/RC)、單位反應中心吸收的光能（ABS/RC）和單位反應中心用于還原QA的能量（TRo/RC），使更多的能量用于光化學淬滅。表明Put能夠調節(jié)鹽脅迫下

6、黃瓜幼苗原初光化學反應過程中電子傳遞和能量分配，優(yōu)化光合器官的結構性能(PIABS)，從而維持鹽脅迫下具有較高的光合作用質子驅動力(DFABS)。
　　 4.葉面噴施Put顯著降低鹽脅迫下黃瓜幼苗類囊體膜十四碳烯酸、棕櫚酸以及總飽和脂肪酸(SFA)的含量，提高十六碳三烯酸、亞油酸、亞麻酸以及總不飽和脂肪酸(UFA)的含量，導致UFA/SFA的比率顯著增加，并且Put也降低了鹽脅迫下黃瓜幼苗類囊體膜脂的氧化程度，類囊體膜上嗜鋨顆粒

7、的數(shù)量減少。這些結果表明，外源Put通過提高幼苗類囊體膜上不飽和脂肪酸組分的含量，增強膜脂的流動性，降低鹽脅迫對類囊體膜的氧化破壞，維持葉綠體內基粒和基質類囊體片層的有序排列，從而提高鹽脅迫下黃瓜幼苗的光化學效率。
　　 5.利用藍綠溫和膠凝膠電泳（BN-PAGE）和SDS-尿素-PAGE電泳技術對類囊體膜復合體蛋白亞基進行分離，總共有60多個膜蛋白點通過肉眼可見。選取差異表達的34個蛋白點進行質譜分析，結果表明，鹽脅迫引起幼苗

8、類囊體膜上能量合成和PSⅡ反應中心蛋白表達下調，如ATPase CF1、ATPase、CP47、D1、Qb和PsbA等（其中D1、CP47、Qb和PsbA膜蛋白下降幅度較大），而一些膜蛋白在鹽脅迫下表達上調，如CP24蛋白、D2和LHCⅡ等。編碼應答膜蛋白的基因轉錄分析表明，鹽脅迫下，除CP47、LHCⅡ、 D2和Atp1基因外，其它5個候選轉錄子與對應的蛋白豐度表現(xiàn)出了一致的變化。鹽脅迫下，外源Put能夠不同程度地逆轉鹽脅迫下類囊體膜

9、蛋白合成和轉錄水平的表達。
　　 6.外源Put處理可顯著提高鹽脅迫下葉綠體內超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)的活性，提高參與葉綠體內AsA-GSH循環(huán)的過氧化物酶(APX)、谷胱甘肽還原酶(GR)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)和單脫氫抗壞血酸還原酶(MDAR)的活性，以及增加抗壞血酸(AsA)、氧化性谷胱甘肽(GSSG)、還原性谷胱甘肽(GSH)、單脫氫抗壞血酸(DAsA)的含量，減少活性

10、氧(ROS)的含量，顯著降低鹽脅迫下幼苗葉綠體內Na+和Cl-含量的積累。這些結果表明，Put能夠緩解鹽脅迫對黃瓜幼苗光合器官誘導的氧化傷害和離子毒害。
　　 7.外源Put顯著提高鹽脅迫下黃瓜幼苗葉片NPQfast組分中高能態(tài)淬滅(qE)，顯著增加鹽脅迫下幼苗葉片紫黃質(V)、單環(huán)氧玉米黃質(A)、玉米黃質(Z)和總的葉黃素庫（V+A+Z）的含量，并提高DEPS的比率。表明Put通過調節(jié)鹽脅迫下類囊體膜能態(tài)化和促進葉黃素循環(huán)耗