DCPTA對干旱脅迫下玉米幼苗生長和抗氧化酶系統的影響

謝騰龍，孟　瑤，郝衛平，顧萬榮，曾　興，孫靜怡，李　晶，魏　湜

(1東北農業大學，哈爾濱 150030；2黑龍江省農墾科學院，哈爾濱 150038；3中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所，北京 100081)

DCPTA對干旱脅迫下玉米幼苗生長和抗氧化酶系統的影響

謝騰龍1，孟瑤2，郝衛平3，顧萬榮1，曾興1，孫靜怡1，李晶1，魏湜1

(1東北農業大學，哈爾濱 150030；2黑龍江省農墾科學院，哈爾濱 150038；3中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所，北京 100081)

摘要:以玉米自交系‘昌7-2’幼苗為材料，采用水培方式研究了模擬不同干旱脅迫程度(10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25% PEG-6000) 及15% PEG-6000干旱脅迫下不同濃度(5、10、15、20、25、30 mg/L)植物生長調節劑2-(3,4-二氯苯氧基)三乙胺(DCPTA)對玉米幼苗生長和抗氧化酶系統的影響，以篩選出玉米苗期抗旱性鑒定的適宜PEG-6000濃度，為玉米自交系苗期的抗旱性鑒定提供依據。結果表明：不同濃度PEG-6000處理后，玉米幼苗地上部和根部的干重、鮮重、葉片相對含水量及葉綠素(SPAD)含量均下降，葉片抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性增強，丙二醛(MDA)含量升高，滲透調節物質可溶性蛋白、脯氨酸的積累量增加。且當PEG-6000濃度達15%時，以上各指標變化均與清水對照差異顯著；在15%PEG-6000濃度模擬干旱脅迫下，不同濃度DCPTA處理均使玉米幼苗上述抗氧化酶活性增強，滲透調節物質含量增加，葉片相對含水量、葉綠素(SPAD)含量和生物量提高，而MDA含量降低，并以15和20 mg/ L濃度效果較佳。研究認為，室內水培條件下采用PEG-6000模擬干旱鑒定玉米苗期抗旱性的適宜濃度可初步確定為15%；DCPTA處理可促進干旱脅迫下玉米幼苗的生長，并通過提高抗氧化酶活性和滲透調節物質含量來增強其抗旱性，其適宜濃度為15和20 mg/ L。

關鍵詞:玉米；幼苗階段；干旱脅迫；2-(3,4-二氯苯氧基)三乙胺(DCPTA)；水培

干旱因其發生頻率高、分布面積大、時空分布不均勻、持續時間長的特點，嚴重影響著農業生產，最突出的表現是作物產量下降[1-4]，每年因干旱造成的糧食減產近乎于其他所有非生物脅迫因子的總和[5]，嚴重威脅中國糧食安全[6-8]。據統計，僅2013年中國農作物因旱受災1.12 ×107hm2、成災6.93 ×106hm2、絕收1.50×106hm2，造成糧食損失2 064萬t、經濟作物損失404億元，直接經濟損失125億元[9]。玉米是全球種植最廣泛的作物之一，是中國極其重要的糧食、飼料、經濟兼用作物。進入21世紀以來，干旱發生頻次和程度呈加劇趨勢，嚴重影響玉米的生長發育和產量[10]。因此，研究提高玉米抗旱性的措施，對于保障中國玉米的增產穩產具有十分重要的意義。

伴隨科學技術水平的提升和農業生產的需求，通過作物化控技術來調控作物的生長發育進程已逐步成為農業生產中重要的措施之一。近年來，植物生長調節劑因其顯著、高效的調節效應已被廣泛地應用于農業生產中[11]。在提高作物抗逆能力方面，植物生長調節劑如烯效唑、甜菜堿、亞精胺能通過改變植物生長發育和生理活性來增強作物對環境適應性和資源利用能力。叔胺類活性物質2-(3.4-二氯苯氧基)三乙胺[2-(3,4-dichlorophenoxy1)- triethylamino，DCPTA] 具有調控作物生長的作用，并已在棉花、豆類、甜菜、玉米、小麥、水稻、油菜、煙草等作物上證實[12]，但這些研究主要集中在非生物脅迫環境下生理效應方面，關于其對作物抗逆性影響的報道較少。由于聚乙二醇(PEG-6000)高滲溶液模擬干旱具有易操作、重復性好的特點已普遍用于植物的抗旱性研究[13-15]，而有關其在室內水培條件下玉米苗期抗旱性鑒定的適宜濃度目前尚無定論。

因此，本試驗以玉米自交系‘昌7-2’為材料，采用水培方式研究了不同模擬干旱脅迫程度(10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25% PEG-6000) 及15% PEG-6000模擬干旱脅迫下不同濃度(5、10、15、20、25、30mg/L)DCPTA處理后幼苗相應生理指標的變化規律，以期篩選出適用于室內水培條件下玉米自交系苗期抗旱性鑒定的適宜PEG-6000濃度，為鑒定玉米自交系苗期的抗旱性提供依據，同時篩選出15% PEG-6000干旱脅迫件下提高玉米幼苗抗旱能力較為明顯的DCPTA濃度，為其在玉米生產上的實際應用提供理論與技術依據。

1材料和方法

1.1實驗材料

PEG-6000(聚乙二醇)由天津天泰精細化學品有限公司提供，DCPTA(98%可濕性粉劑)由鄭氏化工集團提供。‘昌7-2’是近年來中國玉米育種及種子生產的一個代表性骨干自交系，以其為親本的玉米單交種在中國已大面積推廣應用。本實驗選用玉米自交系為實驗材料具有農藝性狀整齊一致，遺傳基礎單純的特點，結果可靠，同時可為后續以‘昌7-2’為材料探究DCPTA影響玉米抗旱性的分子機制選擇PEG-6000濃度及DCPTA濃度提供依據。

1.2實驗設計

將飽滿一致的種子消毒處理(5% NaClO溶液浸泡5 min后用蒸餾水洗凈)后置于24～26 ℃培養箱黑暗中萌發，待生根長苗后移入盛有1/2Hoagland培養液的育苗盆中，在幼苗長至三葉一心時對其進行處理。

1.2.1水培條件下玉米苗期抗旱性鑒定的PEG-6000濃度篩選實驗共設7個脅迫梯度，即采用10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25% PEG-6000的1/2Hoagland培養液進行模擬干旱脅迫，分別標記為P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7，以0%為對照組(CK)。

1.2.215% PEG-6000模擬干旱脅迫下DCPTA濃度篩選配制5、10、15、20、25、30 mg/L 6個濃度DCPTA的1/2Hoagland培養液，處理24 h后加入PEG-6000使其濃度為15%，分別標記為D1、D2、D3、D4、D5、D6。

每一處理設置3次重復，每天于8：00、20：00補充育苗盆內的水分并調節pH使其值穩定在6.3±0.1，以保持幼苗生長環境滲透勢、DCPTA濃度和pH恒定。干旱處理4 d后取樣測定相關指標。

1.3測定指標及方法

1.3.1幼苗干、鮮重用蒸餾水將幼苗沖洗干凈，將根部和地上部分開，并擦干水分稱取根部和地上部鮮重；再將鮮樣品置于105 ℃烘箱中殺青20 min后轉至80 ℃烘箱烘至恒重，稱取根部和地上部的干重。

1.3.2葉片相對含水量稱取葉片鮮重(mx)后，將其浸沒于蒸餾水中，并在黑暗條件下放置24 h后稱飽和重(mb)，再將其置于80 ℃恒溫烘箱中烘至恒重后稱其干重(mg)，根據以下公式計算葉片相對含水量(RWC)：

RWC(%)=[(mx-mg) / (mb-mg)]×100%

1.3.3幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性的測定參照王學奎[16]的方法，分別采用氮藍四唑法、愈創木酚法和高錳酸鉀滴定法進行測定；丙二醛(MDA)含量參照郝再彬[17]的方法采用TBA顯色法進行測定。

1.3.4葉綠素含量采用CCM-200+葉綠素測定儀進行測定，以SPAD值代表葉綠素相對含量。

1.4數據處理

數據分析采用Microsoft Excel 2007、DPS(V7.05)數據分析系統。

2結果與分析

2.1PEG-6000和DCPTA對玉米幼苗生物量的影響

地上部和根部的鮮重、干重是評價幼苗抗逆性的常用量化指標。由表1可知，P1處理玉米幼苗地上部的鮮重、干重較CK分別下降3.86%、3.56 %，而其根干部、鮮重分別提高了6.65%、5.39 %，但都未達到顯著水平；隨PEG-6000濃度的繼續升高，各干旱脅迫程度處理玉米幼苗地上部、根系的干重和鮮重均呈逐漸下降趨勢，且P3及更高濃度處理與CK差異均達到顯著水平；P5、P6、P7處理間的根部干、鮮重和地上部干重差異不顯著，P6、P7處理間的地上部分鮮重差異不顯著。可見，低濃度( 10%以下) 的PEG-6000對幼苗根系生長具有一定促進作用，玉米幼苗對輕度干旱脅迫具有一定適應性；但PEG-6000濃度達到15%時幼苗的生長明顯受到抑制。

表1　PEG-6000和DCPTA處理下玉米幼苗地上部和根系生物量的變化

注：數據以平均值±標準差表示；同列不同字母表示處理間差異達5%顯著水平；下同。

Note：Data are expressed as mean±standard deviation;Different normal letters within same column indicate significant difference among treatments at 5% level；The same as below.

同時，在15% PEG-6000脅迫下，隨著DCPTA濃度的增加，玉米幼苗地上部和根系的干重、鮮重均呈先上升后下降的趨勢，并均在D4處理下達到最大值，且DCPTA處理大多不同程度地高于P3處理。其中，與P3處理相比，D2～D6處理地上部鮮重、D2～D4處理地上部干重以及D3～D4處理根系干、鮮重均顯著增加，尤其是D2～D4處理地上部鮮重、D2～D6處理地上部干重、D1～D6處理根系鮮重、D2～D6處理根系干重均與相應對照(CK)無顯著差異，且D3、D4處理各生物量指標數值接近于P1處理(10% PEG-6000)。說明適宜濃度的 DCPTA能顯著緩解玉米幼苗生長受到的的干旱傷害，并以15和20 mg/L DCPTA處理效果最佳，均能顯著緩解15.0% PEG-6000模擬干旱脅迫對玉米幼苗生長的抑制作用。

2.2PEG-6000和DCPTA對玉米幼苗葉片相對含水量的影響

葉片的相對含水量(RWC)可反映植物體在逆境環境下水分的虧缺程度。由圖1可知，隨著PEG-6000濃度的升高，玉米幼苗葉片相對含水量總體呈下降趨勢，且降低速度表現出慢-快-慢的特點。其中，葉片相對含水量在PEG-6000 濃度介于0～12.5%之間時下降緩慢，且當PEG-6000 濃度為10%(P1)時與CK無顯著差異，當 PEG-6000 濃度達到12.5%(P2)已與對照差異達到顯著水平；當PEG-6000 濃度介于P2～P4之間時，葉片相對含水量降幅進一步加大，且P2、P3、P4處理間均差異顯著；當PEG-6000 濃度于P4～P5之間時，葉片相對含水量降幅又逐漸減小。說明玉米幼苗具有適應輕度干旱脅迫的能力，且葉片相對含水量對12.5%-17.5% PEG-6000模擬干旱脅迫的反應更為敏感。

圖1　PEG-6000和DCPTA對葉片含水量的影響Fig 1　Eeffect of PEG-6000 and DCPTA on leaf relatire water content

同時，在15% PEG-6000模擬干旱脅迫下，玉米幼苗葉片相對含水量隨DCPTA濃度的增加呈先升后降的變化趨勢。其中，葉片相對含水量在DCPTA濃度為10(D2)、15(D3)、20(D4)mg/L時顯著高于未經DCPTA處理(15% PEG-6000)，并在濃度為15 mg/L時達到最大值，此時與12.5% PEG-6000處理葉片相對含水量差異不顯著，但仍顯著低于對照水平。說明適宜濃度的DCPTA處理能夠顯著減輕干旱脅迫造成的葉片失水程度，從而提高幼苗對干旱脅迫的適應性，減少干旱脅迫下葉片水分的散失，增強其耐旱能力。

2.3PEG-6000和DCPTA對玉米幼苗葉片SPAD的影響

葉綠素是常見的衡量植物抗旱性的指標之一。隨著PEG-6000濃度的升高，玉米幼苗葉片SPAD值呈逐漸下降趨勢，且均顯著低于對照(圖2)。其中，葉片SPAD值在PEG-6000 濃度介于P1～P4 之間時降幅較大，且 P1～P4處理間差異顯著；當PEG-6000濃度大于17.50%時(P4)，SPAD值繼續下降，說明低濃度PEG-6000模擬干旱脅迫就可使葉綠素大量降解。

同時，在15.0% PEG-6000模擬干旱脅迫下，玉米幼苗葉片SPAD值隨DCPTA濃度的增加呈先升后降趨勢，但均不同程度地高于未經DCPTA處理(15.0% PEG-6000)，并除 5 mg/LDCPTA處理(D1)外均達到顯著水平(圖3)。其中，葉片SPAD值在DCPTA濃度小于15 mg/L(D3)時增幅逐漸減小，而在介于15和20 mg/L之間基本平穩，與P2和P3處理差異不顯著，在大于20 mg/L(D4)時下降。說明適宜濃度DCPTA可有效緩解干旱脅迫下玉米幼苗葉綠素含量的下降，抑制葉綠素分解，但隨著DCPTA濃度的增加其緩解效應有下降的趨勢，其中以15和20 mg/L DCPTA的效果較佳。

圖2　PEG-6000和DCPTA對葉綠素含量(SPAD)的影響Fig 2　Effect of PEG-6000 and DCPTA on chlorophyll content(SPAD)

圖3　PEG-6000和DCPTA處理下玉米幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量的變化Fig. 3　The activities of antioxidant enzymes and MDA content in maize seedling under PEG-6000 and DCPTA treatments

2.4DCPTA對水分脅迫下玉米幼苗葉片和根系抗氧活酶活性的影響

超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)及過氧化氧酶(CAT)是植物活性氧清除系統中重要的酶，能維持活性氧自由基產生與清除系統的平衡，丙二醛(MDA) 是脂質過氧化作用的主要產物之一，其含量的高低在一定程度上反映脂膜過氧化作用水平和膜結構的受害程度。由圖3可知，各處理幼苗葉片和根系中3種酶活性均不同程度高于清水對照處理, 并以SOD活性增幅最大(葉片為16.12%～72.87%，根系為6.60%～60.12%)，POD活性增幅次之(葉片為22.31%～49.57%，根系為13.39%～54.20%)，CAT活性增幅最小(葉片為15.78%～35.00%，根系為13.90%～30.92%)。在15% PEG-6000模擬干旱脅迫下，玉米幼苗葉片和根系中3種酶活性隨DCPTA處理濃度的增加均表現出先升高后降低的趨勢，并均在D3或者D4處理中達到最大值；各DCPTA處理幼苗葉片和根系中3種酶活性均不同程度高于P3處理(15% PEG-6000)，并大多達到顯著水平；3種抗氧化酶中，SOD活性增幅最大(葉片為11.29%～25.60%，根系為15.18%～27.73%)，POD活性增幅次之(葉片為6.73%～19.90%，根系為4.26%～17.97%)，CAT活性增幅最小(葉片為8.78%～16.34%，根系為8.30%～14.78%)；各處理幼苗葉片中3種抗氧化酶活性均大于相應的根系。另外，各處理幼苗葉片和根系中MDA含量隨DCPTA處理濃度的增加呈先降后升趨勢，且最低值均出現在D3處理中；各DCPTA處理幼苗的MDA含量均顯著低于P3處理；同樣，各處理根系中MDA含量明顯低于相應葉片中含量。以上結果說明SOD對干旱脅迫反應更敏感，是玉米適應干旱脅迫的主要抗氧化酶；DCPTA可顯著促進玉米幼苗抗氧化系統活性上升，抑制活性氧的產生，防止活性氧大量積累，顯著削弱由活性氧引起的膜脂過氧化作用，并以15和20mg/L DCPTA處理的效果較佳。

2.5DCPTA對水分脅迫下玉米幼苗可溶性蛋白和游離脯氨酸含量的影響

圖4　PEG-6000和DCPTA處理下玉米幼苗可溶性蛋白和游離脯氨酸含量的變化Fig. 4　The soluble protein and proline content in maize seedling under PEG-6000 and DCPTA treatments

可溶性蛋白和脯氨酸是重要的滲透保護物質，可提高植株對滲透脅迫的平衡能力，有利于植物體在干旱逆境中維持體內正常所需水分，是植物適應干旱的一種表現形式。由圖4可知，可溶性蛋白和脯氨酸含量均隨PEG-6000濃度升高而增大，與CK相比，葉片和根系可溶性蛋白含量增幅分別為16.53%～41.64%和17.22%～32.04%，脯氨酸含量增幅分別為11.08%～50.63%和11.60%～58.84%。在15% PEG-6000模擬干旱脅迫下，DCPTA處理玉米幼苗葉片和根系可溶性蛋白含量分別顯著高于P3處理2.33%～7.41%和…12.27%～16.77%，并均以D4、D5、D6相對較高；同時，玉米幼苗葉片和根系脯氨酸含量隨DCPTA處理濃度增加表現出先升高后降低的趨勢，葉片和根系脯氨酸含量最大值分別出現在 20 和25 mg/L DCPTA處理中；各DCPTA處理脯氨酸含量均不同程度地高于P3處理，葉片和根系增幅分別為4.23%～12.68%和4.50%～13.29%。說明DCPTA可顯著提高水分脅迫下玉米幼苗滲透調節能力，適應干旱脅迫環境，維持其細胞水勢和相關代謝相對穩定。

3討論

3.1室內水培條件下鑒定玉米苗期耐旱性的適宜PEG-6000濃度

PEG是親水性很強的大分子有機物，其降低溶液水勢作用與加入量成反比，且不被植物所吸收。根系是利用低于土壤水勢的細胞水勢進行吸水，當溶液水勢降低時根系不易從周圍環境吸收水分造成干旱脅迫。因此，室內水培條件下PEG可作為作植物抗旱性選擇劑或水分脅迫劑模擬干旱脅迫，是科研實驗中常用的手段[18]。抗旱性鑒定時使用 PEG配成高滲溶液模擬田間干旱條件進行幼苗培養，根據幼苗長勢等鑒定植株的抗旱能力，此方法操作簡易，周期短，篩選結果與土壤試驗結果基本一致[13]。但用于抗旱性鑒定的適宜PEG濃度在作物間存在差異。例如，孟健男等[19]利用20% PEG溶液模擬干旱脅迫對‘東農冬麥1號’和‘濟麥22’小麥進行抗旱性鑒定，通過生理指標綜合分析對比兩品種的抗旱能力；李自超[20]等通過比較PEG脅迫下水、陸稻的生長勢，確定15%～20% PEG可用來鑒定水稻的抗旱性。周玉麗[21]以20% PEG-6000溶液為滲透介質模擬干旱脅迫條件比較了30個大豆品種發芽期與耐旱性相關的形態和生理指標的差異；舒英杰等[22]初步確定了室內采用PEG-6000浸種法模擬干旱脅迫鑒定大豆發芽期耐旱性的適宜濃度為 15%～25%。

形態結構與作物水分吸收和散失關系密切，植株在水分脅迫下體內細胞在結構、生理代謝上會發生一系列適應性改變，最終在形態上有所表現，因而部分形態指標可用于抗旱性鑒定。本實驗中，隨PEG-6000濃度增加，玉米幼苗的生物量、相對含水量、SPAD值呈下降趨勢，低于10% PEG-6000對幼苗生長的抑制作用不顯著， 但隨著PEG-6000濃度的升高，幼苗生長明顯受到抑制，幼苗葉片和根系的生物量、相對含水量、葉綠素含量顯著下降，且PEG-6000濃度在12.5%～17.5%間時各指標降幅最大，在PEG-6000濃度達到15%時以上各指標與清水對照(CK)差異達到顯著水平。可初步確定室內采用水培方式 PEG-6000模擬干旱脅迫鑒定玉米苗期耐旱性的適宜濃度為15%。

3.2DCPTA與干旱脅迫下玉米幼苗生長的關系

研究發現DCPTA可促進非逆境脅迫下四季豆、大豆、玉米幼苗植株生長、產量的增加[23-25]。顧萬榮等[26]研究表明，適宜濃度DCPTA培養基培養的擬南芥發芽率、發芽勢提高，胚根、胚軸長度增加，同時促進其儲藏物質的轉化。本實驗中，DCPTA處理能不同程度地緩解15% PEG-6000模擬干旱脅迫對玉米幼苗生長的抑制作用，并對地上部的生長的效果尤為明顯，其適宜濃度為15和20 mg/L。

光合作用是植物生長的基礎，水分是影響光合作用最重要的因子之一。葉片光合色素含量是反映植物光合能力的一個重要指標，而干旱脅迫會引起葉綠素分解速率大于合成速率，進而影響原初反應和激發能的傳遞，導致光能吸收效率下降。 研究表明，隨著PEG濃度加大，水稻幼苗受到的干旱脅迫程度加大，其葉綠素總量和Chl a、Chl b含量均開始下降，并使光合機構吸收和傳遞光能效率下降[27]；非逆境條件下，DCPTA處理可增加小麥[28]、玉米[25]幼苗葉綠素含量。在干旱條件下保持葉綠素含量的穩定有助于植株在逆境中的生存生長。曲天明[29]研究表明DCPTA處理可以顯著提高玉米幼苗葉片的SPAD值，有助于提高了光合作用的效率；原立地等[30]報道，噴施DCPTA處理能夠顯著緩解低溫脅迫下玉米葉片葉綠素含量的下降。本研究中隨干旱脅迫程度的加重，幼苗葉片SPAD值呈下降趨勢，干旱脅迫使葉片葉綠素含量降低；進一步分析發現，DCPTA處理在一定程度上抑制了玉米幼苗葉綠素的降解，這可能與DCPTA提高干旱脅迫下抗氧化酶系統的活性，增強活性氧的清除作用，維持葉綠體膜系統的穩定性有關。

3.3DCPTA與干旱脅迫下玉米幼苗抗氧化酶活性的關系

逆境脅迫可引起細胞內活性氧水平增加而導致氧化脅迫[31-33]， 一般認為植物抗逆性的強弱與其抗氧化酶活性密切相關[34-36]。SOD、POD和CAT是植物內重要的保護酶，它們既有分工又有合作，在抗逆代謝中起著重要的作用。干旱脅迫可誘導抗氧化酶基因的的表達。近年來研究發現DCPTA不僅能提高作物產量和改善品質，而且在增強植物抗逆性方面也具有正向作用。朱恒光等[37]研究表明低溫脅迫下DCPTA處理可使玉米幼苗體內抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性升高，MDA累積量下降。張翯等[38]研究表明鹽脅迫下DCPTA處理可使玉米幼苗MDA含量降低21.6%。本研究結果與前人一致， DCPTA處理使干旱脅迫下玉米幼苗葉片和根系的SOD、POD 和 CAT活性增加，MDA含量降低，其適宜濃度為15 和20 mg/L。

3.4DCPTA與干旱脅迫下玉米幼苗脯氨酸及可溶性蛋白含量的關系

干旱條件下，植物體內積累脯氨酸和可溶性蛋白等滲透調節物質是植物適應逆境的自身調節方式，其作用是提高細胞溶質含量，增強其滲透調節能力。干旱脅迫下，冠菌素、亞精胺處理能顯著提高玉米幼苗葉片中的脯氨酸含量[39]；王芳等[40]發現，水楊酸處理甜玉米種子可提高玉米幼苗脯氨酸含量，表明生理活性物質可通過增強植物體內脯氨酸的含量來維持植株的正常形態和生理代謝，增強植物對干旱脅迫的適應能力。朱恒光等[37]研究表明DCPTA可顯著提升低溫脅迫下玉米幼苗可溶性蛋白含量，增強植株抗低溫能力。在本實驗中，DCPTA處理誘導了干旱脅迫下玉米幼苗葉片內脯氨酸和可溶性蛋白的積累，這與前人關于生理活性物質通過提高植物體內脯氨酸和可溶性蛋白含量來增強玉米抗逆性的結論一致。

綜上所述，本研究采用不同濃度(10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25%) 的 PEG-6000模擬干旱對室內水培條件下的玉米幼苗進行處理，通過幼苗地上部和根系的干重、鮮重，以及葉片相對含水量、SPAD值等幼苗長勢指標比較分析，認為室內水培條件下采用模擬干旱脅迫鑒定玉米苗期抗旱性的適宜PEG-6000濃度為15%。在15%PEG-6000干旱脅迫條件下，DCPTA可提高玉米幼苗抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性，增強植株對活性氧的清除能力，減輕膜脂過氧化程度，降低丙二醛(MDA)含量，抑制葉綠素分解，促進幼苗生長；同時，通過促進幼苗滲透調節物質(可溶性蛋白、脯氨酸)的積累，增強滲透調節能力，維持葉片較高的相對含水量；在15%PEG-6000干旱脅迫條件下，DCPTA的適宜濃度為15和20 mg/L。另外，高濃度DCPTA對玉米幼苗生長是否具有抑制作用，以及室內水培條件通過PEG-6000模擬干旱與生產實踐中是否一致等問題仍需進一步研究，這些研究將為DCPTA在玉米生產上的應用提供理論與技術依據。

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(編輯:裴阿衛)

Effect of DCPTA on the Growth and Antioxidant Enzyme Systems of Maize Seedlings under Drought Stress

XIE Tenglong1, MENG Yao2,HAO Weiping3,GU Wangrong1,ZENG Xing1,SUN Jingyi1,LI Jing1, WEI Shi1

(1.Northeast Agricultural University, Harbin, 150030, China; 2. Heilongjiang Land Reclamation Academy of Sciences, Harbin, 150038, China; 3.Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

Abstract:Under hydroponic conditions，Chang7-2 were used to study the effect of different PEG-6000 concentrations(10 %,12.5%,15%,17.5%,20%,22.5%,25%)and different concentrations (5,10,15,20,25,30 mg / L) plant growth regulator 2-(3,4-dichlorophenoxy1)-triethylamino(DCPTA)under 15.0% PEG-6000 simulated drought stress on maize seedling growth and antioxidant enzyme systems. The results showed that, biomass index(dry and fresh weight of shoot and root), leaf relative water content(RWC) and SPAD value decreased after the PEG-6000 treatment, antioxidant enzyme (SOD, POD, CAT) activities ,malondialdehyde (MDA) content and osmotic adjustment substance (soluble protein, proline) accumulation increased，when PEG-6000 concentration reached 15%. The indices significantly different from control; The treatment by addition of DCPTA to the hydroponic solution induced an increase in drought tolerance during subsequent exposure to 15% PEG-6000 water stress. This was evidenced by the indices (biomass, RWC, SPAD, antioxidant enzyme activities, MDA content and osmotic adjustment substances) of maize seedling. We can concluded preliminarily that the appropriate PEG-6000 concentration for the identification of maize drought tolerance in seedling stage was 15%; DCPTA could enhance drought tolerance of maize seedling by modulating growth, increasing osmotic adjustment substance accumulation and antioxidant enzyme activities. The appropriate concentration was 15 and 20mg/L.

Key words:maize; seedling stage; drought stress; 2-(3,4-dichlorophenoxy1)-triethylamino(DCPTA); hydroponics

文章編號:1000-4025(2016)04-0721-09

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.04.0721

收稿日期:2015-11-28;修改稿收到日期:2016-03-28

基金項目:中國博士后基金(2012M510913)；黑龍江省博士后基金(LBH-Z12036)；黑龍江省青年科學基金(QC2015032)；東北農業大學“青年才俊”項目(14QC24)；2015哈爾濱市應用技術研究與開發項目(2015RQQXJ046)

作者簡介:謝騰龍(1988-)，男，博士，主要從事作物逆境生理及調控研究。E-mail：251007911@qq.com *通信作者:顧萬榮，博士，副研究員，主要從事玉米逆境生理生態及其化學調控技術的研究。E-mail：wanronggu@163.com

中圖分類號:Q945.78;S513

文獻標志碼:A