外源亞精胺提高黃瓜幼苗耐鹽性的生理調(diào)節(jié)功能研究.pdf

1、設(shè)施土壤次生鹽漬化是目前國(guó)內(nèi)外設(shè)施栽培中的主要土壤障礙因子，嚴(yán)重制約著設(shè)施蔬菜的可持續(xù)發(fā)展，設(shè)施土壤發(fā)生鹽害時(shí)，對(duì)黃瓜植株生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)造成一系列不良影響，阻礙了黃瓜設(shè)施栽培的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)。多胺是生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一類(lèi)具有強(qiáng)烈生物活性的低分子量脂肪族含氮堿，研究表明多胺在植物抗逆境脅迫中發(fā)揮著重要作用.然而，關(guān)于多胺代謝變化與蔬菜作物耐鹽性的關(guān)系以及多胺發(fā)揮的生理調(diào)節(jié)功能至今尚未闡明. 本文以耐鹽性具有明顯差異的兩個(gè)黃瓜(C

2、ucumis sativus L.)品種(耐鹽性較強(qiáng)的‘長(zhǎng)春密刺，和耐鹽性較弱的‘津春2號(hào)’)為試材，采用營(yíng)養(yǎng)液栽培，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液中添加外源Spd和多胺代謝抑制劑(MGBG和o-phen)，研究鹽(50 mmol/LNaCl)脅迫下黃瓜植株生長(zhǎng)、多胺代謝、活性氧代謝、質(zhì)子泵活性、氮代謝、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累等方面的變化，探討黃瓜葉片和根系中多胺代謝變化、細(xì)胞器結(jié)合態(tài)多胺含量變化與植株耐鹽性的關(guān)系，并探討外源Spd在提高黃瓜耐鹽性中發(fā)揮的生理調(diào)

3、節(jié)功能。主要研究結(jié)果如下： 鹽脅迫下，黃瓜幼苗葉片和根系中多胺代謝發(fā)生明顯變化：‘長(zhǎng)春密刺’幼苗中ADC、ODC、SAMDC和DAO活性升高幅度明顯大于‘津春2號(hào)’，而PAO活性升高幅度明顯小于‘津春2號(hào)’，引起‘津春2號(hào)’(游離態(tài)Spd+游離態(tài)Spm)/游離態(tài)Put比值顯著降低、游離態(tài)Put/總游離態(tài)多胺比值顯著升高，而‘長(zhǎng)春密刺’變化不明顯，且‘津春2號(hào)，體內(nèi)結(jié)合態(tài)和束縛態(tài)尤其是束縛態(tài)多胺含量增加幅度明顯小于‘長(zhǎng)春密刺’.鹽

4、脅迫下外源0.1 mmol/LSpd處理進(jìn)一步提高了黃瓜葉片和根系中SAMDC和DAO活性，降低了PAO活性，引起(游離態(tài)Spd+游離態(tài)Spm)/游離態(tài)Put比值升高以及游離態(tài)Put/總游離態(tài)多胺比值降低，也引起結(jié)合態(tài)和束縛態(tài)尤其是束縛態(tài)多胺含量的顯著增加，同時(shí)明顯緩解了鹽脅迫對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的抑制.外源MGBG處理能顯著降低鹽脅迫下幼苗體內(nèi)游離態(tài)Spd和Spm含量，增加游離態(tài)Put含量，同時(shí)加重鹽脅迫對(duì)幼苗生長(zhǎng)的抑制，而外源Spd和Sp

5、m能緩解MGBG的傷害作用，且以Spd的緩解效果更明顯.外源o-phen處理能顯著降低鹽脅迫下幼苗體內(nèi)束縛態(tài)多胺含量，同時(shí)加重鹽脅迫對(duì)幼苗生長(zhǎng)的抑制.表明黃瓜幼苗葉片和根系中游離態(tài)Put迅速向游離態(tài)Spd和Spm轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提高(游離態(tài)Spd+游離態(tài)Spm)/游離態(tài)Put比值、降低游離態(tài)Put/總游離態(tài)多胺比值，以及游離態(tài)Put迅速向結(jié)合態(tài)和束縛態(tài)多胺轉(zhuǎn)化，尤其是向束縛態(tài)多胺轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提高束縛態(tài)多胺含量，有利于提高黃瓜幼苗的耐鹽性。

6、 鹽脅迫下，黃瓜細(xì)胞器結(jié)合態(tài)多胺含量變化與植株耐鹽性密切相關(guān)：鹽脅迫下，‘長(zhǎng)春密刺’葉綠體TGase活性、結(jié)合態(tài)Put和Spd含量顯著增加，而‘津春2號(hào)’變化不明顯；‘長(zhǎng)春密刺’葉綠體抗氧化酶活性和抗氧化劑含量增加幅度大于‘津春2號(hào)’，而葉綠體H2O2和MDA含量升高幅度、凈光合速率降低幅度小于‘津春2號(hào)’.暗示了葉綠體結(jié)合態(tài)Put和Spd含量的升高有利于阻止鹽脅迫對(duì)葉綠體的傷害，外源Spd顯著提高了鹽脅迫下黃瓜葉綠體TGase活性、

7、結(jié)合態(tài)多胺含量、抗氧化酶活性、抗氧化劑含量和凈光合速率，降低了H2O2和MDA含量，鹽脅迫下，‘長(zhǎng)春密刺’根系線(xiàn)粒體結(jié)合態(tài)Spd含量、線(xiàn)粒體抗氧化酶活性和抗氧化劑含量增加幅度大于‘津春2號(hào)’，而線(xiàn)粒體H2O2和MDA含量升高幅度小于‘津春2號(hào)’。暗示了線(xiàn)粒體結(jié)合態(tài)Spd含量的升高有利于阻止鹽脅迫對(duì)線(xiàn)粒體的傷害。外源Spd顯著提高了鹽脅迫下黃瓜根系線(xiàn)粒體結(jié)合態(tài)多胺含量、抗氧化酶活性和抗氧化劑含量，降低了H2O2和MDA含量升高幅度。鹽脅迫

8、下，‘長(zhǎng)春密刺’根系質(zhì)膜結(jié)合態(tài)Spd含量、質(zhì)膜H+-ATPase活性顯著升高，而‘津春2號(hào)’變化不明顯；外源Spd顯著提高了質(zhì)膜結(jié)合態(tài)Spd含量，同時(shí)顯著提高了質(zhì)膜H+-ATPase活性。表明黃瓜根系質(zhì)膜結(jié)合態(tài)Spd通過(guò)提高質(zhì)膜H+-ATPase活性從而增強(qiáng)幼苗耐鹽性，鹽脅迫下，‘長(zhǎng)春密刺’根系液泡膜結(jié)合態(tài)Put和Spd含量、液泡膜H+-ATPase、H+-PPase活性下降幅度小于‘津春2號(hào)’；外源Spd顯著提高了液泡膜結(jié)合態(tài)Spd含

9、量，同時(shí)顯著提高了液泡膜H+- ATPase活性.表明黃瓜根系液泡膜結(jié)合態(tài)Spd通過(guò)提高液泡膜H+-ATPase活性從而增強(qiáng)幼苗耐鹽性。 Spd參與鹽脅迫下黃瓜體內(nèi)活性氧代謝的調(diào)節(jié)：外源Spd能進(jìn)一步提高鹽脅迫下黃瓜葉片和根系中SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性，降低O-2產(chǎn)生速率、H2O2和MDA含量及電解質(zhì)滲漏率。并且葉片和根系中束縛態(tài)Spd含量與SOD、POD和CAT活性間呈顯著正相關(guān).而外源o-phen能顯著降低鹽脅

10、迫下幼苗體內(nèi)束縛態(tài)Spd含量，同時(shí)降低抗氧化酶活性，提高活性氧水平和膜脂傷害程度。表明外源Spd通過(guò)提高鹽脅迫下黃瓜幼苗內(nèi)源多胺尤其是內(nèi)源束縛態(tài)Spd含量，從而提高抗氧化酶活性，降低活性氧水平以及膜脂傷害。 Spd參與鹽脅迫下黃瓜體內(nèi)氮代謝的調(diào)節(jié)：外源Spd顯著抑制了鹽脅迫下黃瓜葉片和根系中DNA、RNA等核酸含量的降低；抑制了蛋白酶活性的升高，進(jìn)而減緩了可溶性蛋白質(zhì)含量的下降以及總游離氨基酸含量的升高；外源Spd促進(jìn)了鹽脅迫

11、下黃瓜植株對(duì)NO3--N的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，誘導(dǎo)葉片和根系中NR活性提高，促進(jìn)NO3--N的還原，通過(guò)促進(jìn)NH4+-N的同化，緩解過(guò)量NH4+-N積累造成的氨毒害，最終緩解鹽脅迫引起的氮代謝紊亂。 Spd誘導(dǎo)鹽脅迫下黃瓜體內(nèi)有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累：外源Spd顯著提高了鹽脅迫下黃瓜葉片和根系中吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)活性，但對(duì)脯氨酸脫氫酶(ProDH)活性無(wú)明顯影響，通過(guò)促進(jìn)脯氨酸合成進(jìn)而引起脯氨酸含量增加；外源Spd對(duì)可溶