PEG6000脅迫對金柑試管苗生長的影響

李松麗，王 耀，曾 麗，蔡小東（長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025）

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PEG6000脅迫對金柑試管苗生長的影響

李松麗，王 耀，曾 麗，蔡小東
（長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025）

摘 要：以生長1個月的金柑（Fortunella margarita）試管苗為外植體，以MT為基本培養(yǎng)基，研究了不同濃度PEG6000（0％、10％、20％、30％及40％）對金柑試管苗生長發(fā)育、葉綠素含量、脯氨酸含量、根系活力及蛋白質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明：隨著PEG6000濃度增高，幼苗的形態(tài)表現(xiàn)為矮小、粗壯、葉片增厚的趨勢，蛋白質(zhì)含量逐漸降低，而脯氨酸含量逐漸增加，根系活力也逐漸降低，幼苗的葉綠素含量先上升后急劇下降，濃度為10％時含量最高。

關(guān)鍵詞：金柑（Fortunella margarita）；PEG6000；脅迫；脯氨酸；根系活力

干旱是世界范圍內(nèi)危害植物最為嚴(yán)重的逆境因子之一。干旱條件下，植物的生理代謝會發(fā)生較大的變化，降低經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量，影響其品質(zhì)。中國柑橘大多栽培于丘陵或山地地帶，常因不同程度水分脅迫而影響柑橘產(chǎn)量和品質(zhì)，嚴(yán)重制約了柑橘業(yè)的發(fā)展。因此，研究柑橘的抗旱機(jī)理有重要的理論價值和實(shí)踐意義。

聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG）是一種惰性的、非離子型的高分子滲透調(diào)節(jié)劑，其最大特點(diǎn)是本身不能穿越細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，不會引起質(zhì)壁分離，也不會被植物細(xì)胞吸收，從而使植物組織和細(xì)胞處于類似于干旱的水分脅迫之中。PEG6000誘導(dǎo)水分逆境的效果與土壤逐步干旱是類似的，許多報(bào)道認(rèn)為用PEG模擬植物干旱逆境是可行的[1-5]。研究選取長勢一致的金柑（Fortunella margarita）試管苗，在不同濃度的PEG6000脅迫下對其生長和生理指標(biāo)變化進(jìn)行了測定，以期為柑橘的抗旱育種和栽培提供可行的研究方法和理論指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為在MT培養(yǎng)基上生長1月、長勢一致的金柑試管苗，即取金柑果實(shí)剝皮取種后放入1 mol/ L NaOH浸泡5 min，期間用玻璃棒不停攪拌以去除種子上果膠。自來水沖洗10 min后，將種子用0.1％的升汞浸泡15 min，之后再用無菌水沖洗3～5遍。在超凈工作臺去種皮后接種在MT培養(yǎng)基（含30 g/L蔗糖、7.5 g/L瓊脂，pH值5.8）上。培養(yǎng)條件為光照14 h，黑暗8 h，光強(qiáng)2 000 lx左右，溫度為25℃。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將上述生長1月、長勢一致的小苗取出（除去固體培養(yǎng)基），置于液體生根培養(yǎng)基（1/2 MT＋I(xiàn)BA 0.1 mg/L＋NAA 0.5 mg/L＋蔗糖20 g/L）中。待小苗長出更多側(cè)根后，在超凈工作臺內(nèi)，將試管內(nèi)剩余的液體培養(yǎng)基倒掉，分別注入30 mL含0％、10％、20％、30％、40％ PEG6000的MT液體培養(yǎng)基進(jìn)行水分脅迫處理。培養(yǎng)20 d后從各處理中取出試管苗，液氮速凍，超低溫冰箱中保存。

1.2.2生理指標(biāo)測定方法 觀察植株形態(tài)并拍照，用直尺測量小苗株高；可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[6]；脯氨酸含量采用磺基水楊酸比色法測定[7]；根系活力的測定用TTC法[6]；葉綠素含量用研磨法測定[6]。

1.2.3數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用DPS V 3.01和Excel 2003軟件進(jìn)行分析。用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)單因素統(tǒng)計(jì)方差分析，差異顯著性水平（P<0.05）和差異極顯著性水平（P<0.01）采用Duncan新復(fù)極差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗幼苗形態(tài)的影響

觀察結(jié)果表明，隨著PEG6000濃度的增高，小苗根莖越來越粗，葉片變厚，根部顏色由白色慢慢向深灰色過渡。這表明在干旱脅迫下植株吸水性降低，影響了植株正常生長，致使葉片變厚，數(shù)量減少，從而降低水分散失。

2.2不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗株高的影響

從圖1可知，金柑植株高度隨著PEG6000濃度的增高而顯著減小。在重度脅迫，即40％ PEG6000處理下，金柑小苗平均高度僅有8.5 cm，比對照植株平均高度（14.9 cm）低6.4 cm。

圖1　不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗株高的影響

2.3不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗蛋白質(zhì)含量的影響

植株體內(nèi)可溶性蛋白的含量可作為檢測植物抗旱性的指標(biāo)之一。從圖2可知，隨著液體培養(yǎng)基中PEG6000脅迫程度的增加，金柑試管苗的蛋白質(zhì)含量顯著下降。

2.4不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗脯氨酸含量的影響

從圖3可知，金柑試管苗在PEG6000濃度越高的情況下，脯氨酸的含量也越高。尤其在20％ PEG6000處理脅迫下，金柑小苗脯氨酸含量顯著升高。植株滲透調(diào)節(jié)與體內(nèi)脯氨酸含量為主，也與可溶性糖、有機(jī)酸等溶質(zhì)的積累有密切關(guān)系。試驗(yàn)中，脯氨酸含量隨脅迫程度的加劇而增加。

圖2　不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗蛋白質(zhì)含量影響

圖3　不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗脯氨酸含量影響

2.5不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗根系活力的影響

從圖4可知，在不同濃度PEG6000脅迫處理下，隨著PEG6000濃度的增加，脅迫處理20 d后，金柑小苗根系活力顯著下降。

2.6不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗葉綠素含量的影響

從圖5可知，在不同濃度PEG6000處理下，金柑小苗葉綠素含量在10％ PEG濃度下最高，但是隨后隨著PEG6000濃度的增加，小苗葉綠素含量持續(xù)下降。

圖5　不同濃度PEG6000脅迫對金柑試管苗葉綠素含量影響

3　結(jié)論與討論

PEG是一種惰性的非離子長鏈多聚體，易溶于水，是優(yōu)良的不帶電高分子滲透劑，親水性強(qiáng)，溶于水后能產(chǎn)生強(qiáng)大的滲透壓。因此，PEG常用作種子的滲調(diào)劑[8]。在用PEG處理幼苗的試驗(yàn)中，濃度是主要因素，試驗(yàn)探究了不同濃度PEG6000處理對幼苗形態(tài)、株高、葉綠素含量、蛋白質(zhì)含量、根系活力及脯氨酸含量的影響。結(jié)果表明，PEG6000對金柑試管苗的生理特性有著顯著的影響。

干旱脅迫下，植物主要通過氣孔調(diào)節(jié)、滲透調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)、抗氧化防御系統(tǒng)和干旱誘導(dǎo)蛋白的保護(hù)等措施來抵御環(huán)境脅迫。干旱脅迫下，植株吸水性降低影響正常生長，植株的高度也直接受體內(nèi)水分多少的影響，這一結(jié)果也直接驗(yàn)證了水分對植株生長的重要性。在生理上表現(xiàn)為葉綠素、可溶性蛋白、游離脯氨酸等含量的變化。水分脅迫下植物的滲透調(diào)節(jié)能力與其抗旱性呈正相關(guān)[9]，滲透調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因素，與脯氨酸、可溶性糖以及有機(jī)酸等溶質(zhì)的積累有密切關(guān)系。該研究中，脯氨酸含量隨脅迫程度的加劇而增加，這可能是由于植株在受到逆境脅迫時，脯氨酸將會大量積累以提高植物對逆境的耐力和抵抗力。隨脅干旱迫增強(qiáng)可溶性蛋白含量的下降，可能是由于蛋白合成受阻、分解加強(qiáng)所致。根系活力明顯降低，這說明水分的多少已經(jīng)極大地影響了根系的生長，而根的生長情況和活力水平直接影響地上部的營養(yǎng)狀況及產(chǎn)量水平。因此，在PEG6000中度和重度脅迫下，金柑試管苗生長緩慢，植株生長發(fā)育受阻。葉綠素含量可作為植物抗旱研究的生理指標(biāo)[10-12]。研究中葉綠素的含量在PEG6000濃度為10％的時候最高，這表明干旱脅迫對植物能起到抗旱鍛煉的作用，但隨著脅迫程度超過植株適應(yīng)強(qiáng)度，葉綠素結(jié)構(gòu)可能被破壞而逐漸降解。

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（責(zé)任編輯：夏亞男）

PEG6000 Stress Effects on Growth of Kumquat Plantlet in Vitro

LI Song-li，WANG Yao，ZENG Li，CAI Xiao-dong
（College of Horticulture and Landscape Architecture, Yangtze University, Jingzhou 434025, PRC）

Abstract：This study was conducted with one-month-old kumquat (Fortunella margarita) plantlets in vitro as explants and MT as basic culture medium to determine how different concentrations of PEG6000 at 0％, 10％, 20％, 10％ and 40％ would influence the growth, chlorophyll content, proline content, root vigor and protein content of kumquat plantlets in vitro.The results showed that as the PEG6000 concentration increased, the plantlets grew short, small, thick and solid with thickening leaves, the protein content reduced and the proline content increased gradually, the root vigor gradually reduced, and the chlorophyll content fell sharply after rising first to the maximum at the 10％.

Key words：kumquat (Fortunella margarita); PEG6000; stress; proline; root vigor

通訊作者：蔡小東

作者簡介：李松麗（1979-），女，河南南陽市人，中級實(shí)驗(yàn)師，主要從事園藝植物逆境生理研究。

基金項(xiàng)目：長江大學(xué)引進(jìn)人才啟動項(xiàng)目（801190010101）

收稿日期：2015-07-19

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.12.006

中圖分類號：S666.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-060X（2015）12-0018-03