植物學(xué)

H2S對干旱脅迫下白三葉幼苗抗氧化防御能力的影響

何小雙，蔣曉琪，彭丹丹，等

摘要：白三葉是中國發(fā)展畜牧業(yè)的重要豆科牧草之一，具有高產(chǎn)、高營養(yǎng)價(jià)值、適口性良好、各種禽畜都喜食等特點(diǎn)。但其喜歡生長于溫暖濕潤地區(qū)，不耐干旱，因此干旱成為限制其發(fā)展的重要逆境因子。硫化氫（H2S）作為一種新型的內(nèi)源性氣體信號(hào)分子在植物的生長、發(fā)育過程中起重要作用；同時(shí)，在應(yīng)答非生物脅迫方面，H2S促進(jìn)過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）的同工酶活性和相應(yīng)轉(zhuǎn)錄物，有效減輕非生物脅迫的傷害。但迄今很多關(guān)于H2S緩解逆境脅迫下植物抗氧化保護(hù)的研究僅單一涉及到SOD、CAT和POD等抗氧化酶的影響，而對抗壞血酸—谷胱甘肽循環(huán)代謝及總酚、類黃酮和原花青素等非酶類抗氧化物質(zhì)的影響仍不清楚。本試驗(yàn)以‘拉丁諾’白三葉（Trifolium repens cv.‘Ladino’）為試材，通過砂培試驗(yàn)，設(shè)置4個(gè)處理：（1）CK（對照，Hoagland營養(yǎng)液）；（2）NaHS（用Hoagland營養(yǎng)液配制0.2 mmol/L的NaHS溶液，為預(yù)試驗(yàn)得出的最適宜濃度）；（3）PEG（用Hoagland營養(yǎng)液配制 20%（w/v）的PEG-6000溶液）；（4）PEG+ NaHS（在含有20%（w/v）PEG-6000的Hoagland營養(yǎng)液中加入0.2 mmol/L的NaHS溶液），在脅迫處理的第0、8和16天分別進(jìn)行葉片取樣，測定相對含水量（RWC）、膜脂過氧化、活性氧成分、抗氧化酶、抗壞血酸—谷胱甘肽循環(huán)代謝和非酶抗氧化物質(zhì)等相關(guān)生理指標(biāo)，探究模擬干旱脅迫下外源H2S對白三葉的抗旱性以及對白三葉整個(gè)抗氧化防御系統(tǒng)的影響，以期深入揭示H2S調(diào)控白三葉抗旱性的生理機(jī)制，也為探尋提高白三葉抗旱性的栽培措施提供新途徑。結(jié)果顯示：（1）0.2 mmol/L的外源 NaHS（H2S供體）能顯著提高干旱脅迫下白三葉的葉片相對含水量，維持顯著較低的電解質(zhì)滲透率（EL）和丙二醛（MDA）含量。（2）與直接干旱脅迫相比，干旱脅迫下外源添加NaHS處理的白三葉葉片內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性顯著增強(qiáng)，抗壞血酸—谷胱甘肽循環(huán)代謝中關(guān)鍵酶抗壞血酸過氧化物酶（APX）、脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）、單脫水抗壞血酸還原酶（MDHAR）和谷胱甘肽還原酶（GR）活性及其抗氧化中間產(chǎn)物抗壞血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）含量也顯著提高。（3）葉片類黃酮、總酚和原花青素的含量在一定的脅迫時(shí)間范圍內(nèi)亦顯著增加，并伴隨著活性氧成分產(chǎn)生速率和H2O2水平降低。可見，在模擬干旱逆境下，白三葉葉片的相對含水量顯著下降，膜脂發(fā)生過氧化，活性氧成分明顯增高，植株枯萎嚴(yán)重，但外源添加NaHS處理顯著緩解了干旱誘導(dǎo)的脅迫傷害。干旱脅迫下NaHS處理顯著提高了SOD、CAT和POD抗氧化酶活性，增強(qiáng)了AsA-GSH循環(huán)代謝中關(guān)鍵酶活性，從而提高了AsA與GSH水平，而活性氧水平顯著降低，表明外源 H2S能通過促進(jìn)干旱脅迫下白三葉體內(nèi)的多重抗氧化防御能力來提高其幼苗的抗旱性，而其它非酶類的抗氧化物質(zhì)（如類黃酮、總酚、原花青素等）是否參與了H2S對白三葉抗旱性的調(diào)節(jié)，還有待進(jìn)一步探討。

來源出版物：西北植物學(xué)報(bào),2017,37(1)：88-96

入選年份：2017