GABA對不同鹽濃度下小麥萌發的影響

摘要：不同濃度NaCl和GABA處理不同品系的小麥種子，然后記錄其萌發相關的生理數據。結果表明，在輕度鹽脅迫下，一定濃度的GABA能提高不同品系小麥對鹽的抗性。

關鍵詞：NaCl；γ-氨基丁酸；鹽脅迫；抗性

中圖分類號：S512.1 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2011.03.004

Effect of GABA on Germination of Wheat in Different Concentration of Salt

HE Li-long， SHAN Zhong-ying， GAO Na-na， GUO Shang-jing

(Life science school Liaocheng university ，Liaocheng， Shandong250029，China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Different strains of wheat seed were dealed with NaCl and GABA of different concentrations and then the physiological data related were recorded. The results showed that under mild salt stress， different strains of wheat dealing with a certain concentration of GABA could improve resistance to salt.

Key words: NaCl；GABA；salt stress；resistance

土壤鹽漬化是作物生產中常遇到的自然逆境。據不完全統計，全世界共有3.8億hm2不同程度的鹽漬化土壤，中國有鹽漬化和次生鹽漬化土地 4 000萬hm2以上[1]，嚴重影響糧食產量，成為限制農業發展的主要因素。隨著人口增長和可利用耕地面積日益減少，開發利用鹽堿荒地，使之發揮出生產上的巨大潛力是一個重要課題。人們在研究過程中，發現外源γ-氨基丁酸（γ- GABA）在一定程度上可以提高植物的耐鹽性。

GABA是廣泛存在于從細菌到高等植物的一種四碳非蛋白質氨基酸，由于它在動物的大腦中含量很高，并且在動物信號轉導中起著重要的作用，大部分研究主要都集中于動物身上。近幾年，由于GABA在植物中廣泛存在， 它在植物中的作用也逐漸被人們關注。早在1949年，人們就在高等植物土豆塊莖中鑒定出GABA的存在[2]，隨后的研究發現 ，與其他的非蛋白質氨基酸在高等植物中的分布方式不同，它廣泛地存在于各種植物中以及植物的各個部分中。雖然在植物中含量很低，但是在逆境脅迫下會有大量GABA積累。最近人們以擬南芥功能基因組為工具對 GABA進行了更深入的研究， 發現GABA不僅可以作為一種信號分子， 而且在植物脅迫狀態下起著重要的作用。有研究表明，玉米在鹽脅迫時大量積累GABA，一定濃度的GABA對鹽脅迫起拮抗作用[3]。植物在種子萌發期及幼苗期耐鹽性最差，其次是生殖期，而在其他發育階段對鹽脅迫相對不敏感[4]。

小麥是我國的重要農作物，由于工業污染和人為因素造成的鹽堿地嚴重影響了小麥產量，研究小麥品種耐鹽性對小麥育種和提高小麥產量有著重要作用。但是，GABA對小麥抗鹽性的研究還不多。本試驗選取野生、耐鹽、不耐鹽3個品系的小麥種子為試材，研究在不同鹽濃度下，不同濃度的GABA對小麥種子生根發芽的影響。

1 材料和方法

1.1材 料

野生型聊大09-1、耐鹽品系德抗961、對鹽敏感的品種濟南17等3個小麥品種。

1.2材料處理

將NaCl濃度分為4個梯度100，200，300，

400 mmol·L-1，每個濃度的NaCl再設4個濃度梯度的GABA，分別為0，0.2，0.5，1 mmol·L-1，另外再設一個無處理的對照，共17個處理。每品系小麥選50粒飽滿的種子放在鋪有濾紙的培養皿中，加入配好的不同濃度梯度的培養液，共51個培養皿。將培養皿放入光照培養箱中，光照14 h，黑暗10 h，晝夜恒溫25 ℃，培養3 d后測量根長、芽長、生根率、發芽率。每個處理重復3次。

1.3數據的整理和統計分析

每種濃度梯度的小麥基數均為50個，根長和芽長的單位為cm。

2 結果與分析

2.1 鹽脅迫下不同小麥品種的萌發狀態

2.1.1芽的萌發狀態用不同濃度的NaCl處理3種小麥，3 d后測量它們的發芽數、芽均長。結果表明（表1），無論是發芽率還是芽均長都受到了鹽脅迫，而且隨著鹽濃度的增加，受到的脅迫越嚴重。其中，不耐鹽的小麥明顯比其他兩品種更敏感，NaCl濃度在200 mmol·L-1時基本不能發芽。耐鹽型小麥比野生型小麥具有較強的耐鹽能力，受到NaCl脅迫后發芽率和芽長比野生型下降的幅度慢。

2.1.2根的萌發狀態根在遭受鹽脅迫時表現出與芽相同的生理狀態（表2），但在同等鹽濃度下，根生長受到的影響相對較小。

2.2鹽脅迫下加入GABA時不同小麥品種的萌發狀態

通過觀察第3天的發芽率我們可以發現，在較輕的鹽濃度下（100 mmol·L-1），一定濃度的GABA（0.2 mmol·L-1）可以對3個品系的鹽脅迫都起到明顯的拮抗作用（圖1）。通過觀察芽均長，這種GABA的拮抗作用并不是很明顯，只是在野生型中較高的GABA的濃度有拮抗的趨勢（圖2）。通過觀察第3天的生根率，耐鹽和不耐鹽兩個品系在100～200 mmol·L-1氯化鈉濃度中，GABA為0.2 mmol·L-1時，GABA對鹽害的拮抗最明顯；GABA對野生型鹽害的拮抗作用卻不是很明顯（圖3）。觀察第3天的根均長，野生型和不耐鹽兩個品系在100 mmol·L-1氯化鈉脅迫下，GABA濃度高于0.2 mmol·L-1時有較明顯的拮抗作用（圖4）；而耐鹽型品系在200 mmol·L-1氯化鈉脅迫時，GABA才有較明顯的拮抗作用，這可能是由于低濃度的鹽害（100 mmol·L-1）并未能對耐鹽型品系造成足夠的脅迫，所以GABA未能發揮其對植物脅迫的拮抗作用。綜上所述，雖然GABA對芽均長和根均長在一定鹽濃度下所引起的脅迫因品系不同而異，這可能是因為芽長和根長對外界刺激較敏感，在種子萌發前期已經受較為復雜的因素環境調控所致。但是，GABA對發芽率和生根率鹽脅迫的拮抗作用較明顯，說明GABA可能在植物受脅迫狀態下起著重要的拮抗作用，這與前人的研究是相符合的。

3結論

種子耐鹽性及其機制是植物耐鹽性早期鑒定及耐鹽個體與品種早期選擇的基礎[5]。鹽分對植物不同部位的生長發育具有不同的抑制效應，在鹽漬環境下，植物生長均受到抑制，且鹽度越高，受抑制程度越大。植物的根和地上部分對鹽脅迫的敏感度不同，一般認為地上部分較根部敏感[6-7]，這可能是因為根系在水勢較低的環境下能快速進行滲透調節，降低滲透勢，同時細胞壁伸展性增強，使其能在低水勢環境中生長。鹽脅迫對植物的影響主要表現為降低種子發芽率和成苗率，降低生物量的積累[8] 。

丁順華等[9]研究發現，耐鹽小麥的發芽率、發芽指數和活力指數等高于鹽敏感小麥。本試驗結果表明，在鹽脅迫條件下，耐鹽小麥的發芽率、生根率、芽長、根長這些生理指數均高于野生型小麥，明顯高于不耐鹽型小麥。雖然GABA能提高各種抗性指標，但還是不能肯定它是否直接作為滲透調節物質來提高小麥幼苗的抗鹽性。有研究表明，鹽脅迫條件下，GABA可通過提高保護酶系統活性而緩解鹽脅迫對植物的傷害[10]。研究鹽脅迫下GABA的生理功能最好的方法是利用其專一的突變體，藥理學實驗存在許多不確定因素。GABA代謝途徑在真核和原核生物中都是一條保守的途徑， 雖然隨著研究的深入 GABA在植物的生長發育、代謝、抗逆性作用方面取得了一定的成果， 但是它在植物中的具體功能還比較模糊。揭示 GABA在植物中的神秘面紗， 還需要大量的研究工作。

參考文獻：

[1] 馬德源，李發良，朱劍鋒，等. 6個蕎麥品種耐鹽性的比較[J].現代農業科技，2009（3）：157-158.

[2] Steward F C，Thompson J F，Dent C E.Biochemical mechanism on GABA accumulation during fruit development in tomato[J].Science，1949，110:439-440.

[3] 周翔，吳曉嵐，李云，等.鹽脅迫下玉米幼苗ABA和GABA的積累及其相互關系[J]. 應用與環境生物學報，2005（4）：412-415.

[4] 朱志華. 不同生育時期鹽脅迫對小麥產量的影響[J].中國種業，1999（3）：31-33.

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[9] 丁順華，邱念偉，楊洪兵，等.小麥耐鹽性生理指標的選擇[J].植物生理學通訊，2001， 37（2）：98-102.

[10] 田小磊，關曉嵐，李云，等.鹽脅迫條件下γ-氨基丁酸對玉米幼苗SOD、POD及CAT活性的影響[J] 實驗生物學報，2005，38（1）：75-79.