滲透脅迫下外源氨基酸對(duì)蕎麥幼苗生理特性的影響

摘要：以敏感蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench）品種川蕎3號(hào)和抗逆蕎麥品種川蕎4號(hào)為試驗(yàn)材料，探討外源氨基酸對(duì)滲透脅迫下蕎麥幼苗生理特性的效應(yīng)。結(jié)果表明，滲透脅迫下適當(dāng)濃度的外源谷氨酸和天冬氨酸可顯著降低蕎麥葉片質(zhì)膜透性和MDA含量，敏感蕎麥品種降低幅度較大；顯著增加滲透脅迫下蕎麥葉片SOD和CAT活性，能使抗逆蕎麥品種CAT活性恢復(fù)到對(duì)照水平。說明適當(dāng)濃度外源氨基酸處理對(duì)滲透脅迫下蕎麥幼苗生理特性具有明顯改善作用，外源谷氨酸和天冬氨酸處理最適濃度分別為80和40 μmol/L，外源天冬氨酸處理效果優(yōu)于谷氨酸。

關(guān)鍵詞：滲透脅迫；外源氨基酸；蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench）；最適濃度；生理特性

中圖分類號(hào)：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）09-2070-03

世界范圍內(nèi)干旱導(dǎo)致作物減產(chǎn)的損失遠(yuǎn)高于其他非生物脅迫[1]；研究表明，適當(dāng)濃度的甘露醇處理能顯著提高黑豆幼苗的抗旱性[2]；適當(dāng)濃度的ALA處理能明顯促進(jìn)干旱脅迫下香蕉幼苗生長(zhǎng)，有效緩解干旱脅迫對(duì)香蕉幼苗的傷害，提高香蕉幼苗的抗旱能力[3]；而適當(dāng)濃度的外源ABA處理也可以顯著提高萱草的抗旱性[4]；所以化學(xué)調(diào)控也是提高作物抗旱性的有效途徑[5]。蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench）是蓼科蕎麥屬一年生作物，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、保健功效強(qiáng)的特點(diǎn)[6]。本研究以不同抗逆性蕎麥品種為試驗(yàn)材料，在PEG滲透脅迫下添加不同濃度氨基酸處理，通過測(cè)定質(zhì)膜透性、MDA（Malondialdehyde）含量、SOD（Superoxide dismutase）和CAT（Catalase）活性等指標(biāo)，探討滲透脅迫下外源氨基酸對(duì)蕎麥幼苗生理特性的影響，為提高滲透脅迫下蕎麥幼苗的抗逆性提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料培養(yǎng)與處理

以敏感蕎麥品種川蕎3號(hào)和抗逆蕎麥品種川蕎4號(hào)為材料，選用子粒飽滿種子，1 g/L高錳酸鉀消毒5 min，于26 ℃培養(yǎng)箱中萌發(fā)，幼苗以Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)（5 d更換1次），晝夜溫度為26 ℃/16 ℃，相對(duì)濕度60%左右，自然光照。在幼苗兩葉一心期處理，設(shè)對(duì)照組（CK）及15% PEG 6000滲透脅迫，另10組是在PEG滲透脅迫下添加20、40、60、80和100 μmol/L谷氨酸及天冬氨酸，3 d后取蕎麥頂端第2片葉測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

采用李錦樹等[7]方法測(cè)定葉片質(zhì)膜透性；采用林植芳等[8]方法測(cè)定葉片MDA含量；采用李文卿等[9]氮藍(lán)四唑法測(cè)定葉片SOD活性；采用何冰等[10]方法測(cè)定葉片CAT活性。

2 結(jié)果與分析

2.1 滲透脅迫下外源氨基酸對(duì)蕎麥葉片質(zhì)膜透性的影響

由圖1可見，蕎麥葉片質(zhì)膜透性在滲透脅迫下明顯高于對(duì)照，添加不同濃度外源氨基酸處理使?jié)B透脅迫下蕎麥葉片質(zhì)膜透性顯著降低，其中80 μmol/L外源谷氨酸使得川蕎3號(hào)和川蕎4號(hào)葉片質(zhì)膜透性下降最多，比滲透脅迫分別降低了34.76%和29.66%；40 μmol/L外源天冬氨酸使得川蕎3號(hào)葉片質(zhì)膜透性降低最多，比滲透脅迫降低了48.52%，40和60 μmol/L外源天冬氨酸使川蕎4號(hào)降低較多，比滲透脅迫分別降低了43.37%和42.97%，外源氨基酸處理使川蕎3號(hào)葉片質(zhì)膜透性降低幅度較大。

2.2 滲透脅迫下外源氨基酸對(duì)蕎麥葉片MDA含量的影響

如圖2所示，蕎麥葉片MDA含量在滲透脅迫下明顯高于對(duì)照，而添加適當(dāng)濃度的外源氨基酸處理使?jié)B透脅迫下蕎麥葉片MDA含量顯著降低，80 μmol/L外源谷氨酸使得川蕎3號(hào)和川蕎4號(hào)葉片MDA含量下降最多，比滲透脅迫分別降低了32.13%和25.87%；40 μmol/L外源天冬氨酸使得川蕎3號(hào)和川蕎4號(hào)葉片MDA含量降低最多，比滲透脅迫分別降低了42.54%和38.70%，可見適當(dāng)濃度外源氨基酸處理使川蕎3號(hào)葉片MDA含量降低幅度較大。

2.3 滲透脅迫下外源氨基酸對(duì)蕎麥葉片SOD活性的影響

從圖3可以看出，蕎麥葉片SOD活性在滲透脅迫下明顯低于對(duì)照，添加不同濃度外源氨基酸處理使?jié)B透脅迫下蕎麥葉片SOD活性顯著增加，60和80 μmmol/L外源谷氨酸使得川蕎3號(hào)葉片SOD活性增加較多，比滲透脅迫分別增加了36.83%和36.52%，80 μmol/L外源谷氨酸使得川蕎4號(hào)葉片SOD活性增加最多，比滲透脅迫增加了30.07%；而40 μmol/L外源天冬氨酸使得川蕎3號(hào)和川蕎4號(hào)葉片SOD活性增加最多，比滲透脅迫分別增加了55.16%和47.82%，外源氨基酸處理使川蕎3號(hào)葉片SOD活性增加幅度較大。

2.4 滲透脅迫下外源氨基酸對(duì)蕎麥葉片CAT活性的影響

蕎麥葉片CAT活性在滲透脅迫下明顯低于對(duì)照（圖4），添加適當(dāng)濃度的外源氨基酸處理使?jié)B透脅迫下蕎麥葉片CAT活性顯著增加，其中80 μmol/L外源谷氨酸使得川蕎3號(hào)和川蕎4號(hào)葉片CAT活性增加最多，比滲透脅迫分別增加了54.14%和37.99%；40 μmol/L外源天冬氨酸使得川蕎3號(hào)和川蕎4號(hào)葉片CAT活性增加最多，比滲透脅迫分別增加了88.51%和75.33%，使?jié)B透脅迫下川蕎4號(hào)葉片CAT活性增加到對(duì)照水平。

3 討論

隨著PEG滲透脅迫濃度的增加，紅砂幼苗[11]和大巖桐組培苗[12]質(zhì)膜透性及MDA含量均呈增加趨勢(shì)；而適當(dāng)濃度的外源鈣處理可以明顯降低滲透脅迫下大花萱草葉片質(zhì)膜透性，有效緩解滲透脅迫對(duì)質(zhì)膜的傷害[13]；高氮處理也可以降低滲透脅迫條件下土沉香葉片的相對(duì)電導(dǎo)率及MDA含量[14]。本試驗(yàn)中適當(dāng)濃度的外源谷氨酸和天冬氨酸可顯著降低滲透脅迫下蕎麥葉片質(zhì)膜透性和MDA含量，敏感蕎麥品種降低幅度較大，說明外源氨基酸更有利于提高敏感蕎麥品種的抗?jié)B透脅迫能力。

研究表明，輕度滲透脅迫下芒果[15]和青岡[16]葉片SOD及CAT活性有增加現(xiàn)象；而中度以上滲透脅迫下，隨著脅迫時(shí)間的增加，水稻幼苗CAT活性[17]和猴耳環(huán)SOD活性[18]呈先上升后下降趨勢(shì)；而外源SNP處理可以明顯增加滲透脅迫下高羊茅[19]和草地早熟禾[20]幼苗SOD和CAT活性，減輕了滲透脅迫對(duì)幼苗的傷害，提高了植株的抗旱性。適當(dāng)濃度的外源谷氨酸和天冬氨酸可顯著增加滲透脅迫下蕎麥葉片SOD和CAT活性，特別是適當(dāng)濃度的天冬氨酸處理能使抗逆蕎麥品種CAT活性恢復(fù)到對(duì)照水平，從而消除了滲透脅迫的傷害效應(yīng)。

總之，適當(dāng)濃度外源氨基酸處理對(duì)滲透脅迫下蕎麥幼苗生理特性具有明顯改善作用，外源谷氨酸和天冬氨酸處理最適濃度分別為80 μmol/L和40 μmol/L，天冬氨酸處理效果優(yōu)于谷氨酸。

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