外源亞精胺對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗生長(zhǎng)及生理特性的影響

李 冬，王艷芳，申洪濤，王麗君，李麗華，趙世民，劉 領(lǐng)*，段衛(wèi)東*

1.河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南省洛陽(yáng)市開元大道263 號(hào) 471023

2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，鄭州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第3 大街9 號(hào) 450000

3.河南省煙草公司洛陽(yáng)市公司技術(shù)中心，河南省洛陽(yáng)市開元大道246 號(hào) 471023

近年來(lái)由于全球溫室氣體排放量的增加，全國(guó)范圍內(nèi)干旱危害和水資源匱乏現(xiàn)象日益加劇［1］。干旱已成為限制農(nóng)作物產(chǎn)量的主要因素之一，所造成的損失相當(dāng)于其他非生物脅迫造成的損失之和［2-3］。干旱脅迫通過(guò)影響植物光合作用、呼吸作用、滲透調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)合成以及細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能等生理生化過(guò)程，進(jìn)而影響到農(nóng)作物和林木的生存、生長(zhǎng)及產(chǎn)量［4-5］。烤煙是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，在整個(gè)生育期內(nèi)對(duì)水分的變化極為敏感，尤其是在煙草苗期生長(zhǎng)階段，水分不足往往會(huì)導(dǎo)致煙苗移栽成活率低，嚴(yán)重影響到煙葉產(chǎn)量及品質(zhì)的形成［6］。因此，研究烤煙在干旱脅迫下的適應(yīng)性及保護(hù)機(jī)制，對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)具有重要意義。

多胺是生物體代謝活動(dòng)中產(chǎn)生的具有強(qiáng)烈生理活性的含氮堿化合物，包括腐胺（Putrescine，Put）、精胺（Spermine，Spm）和亞精胺（Spermidine，Spd）等，在植物生長(zhǎng)發(fā)育和生理調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，其中Spd 由于其多聚陽(yáng)離子特性，生理功能最強(qiáng)，可以直接作為脅迫保護(hù)物質(zhì)和脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的信號(hào)分子，協(xié)助逆境脅迫抗性機(jī)制的構(gòu)建［7］。Spd 能通過(guò)影響核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子合成、清除活性氧自由基、穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)等，參與到植物體內(nèi)許多重要的代謝過(guò)程中，提高植物抗逆性［8-9］。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，Spd 能有效緩解多種非生物脅迫對(duì)植物體造成的損害，如干旱脅迫［10-12］、低溫脅迫［13］、鹽脅迫［14-15］、低氧脅迫［16］、淹水脅迫［17］、高溫脅迫［18］和重金屬脅迫［19］等。李州等［10］研究表明，外源Spd 能通過(guò)上調(diào)抗氧化酶相關(guān)基因和促進(jìn)氨基酸代謝，減輕水分脅迫對(duì)白三葉的傷害；Yin 等［11］研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下外源Spd 和Spm 能有效提高櫻桃體內(nèi)多胺含量和抗氧化酶活性，增強(qiáng)光合作用能力；李麗杰等［12］研究發(fā)現(xiàn)，外源Spd 能顯著促進(jìn)干旱脅迫下玉米幼苗對(duì)光能的吸收利用，改善光合作用，減少玉米幼苗體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生量，減輕膜脂過(guò)氧化程度，增強(qiáng)根系活力，從而促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，緩解干旱脅迫對(duì)幼苗的損傷；Li 等［14］研究發(fā)現(xiàn)，外源Spd 可促進(jìn)能量代謝、蛋白生物合成、抗氧化和解毒防御機(jī)制的蛋白高表達(dá)，從而提高黃瓜幼苗的耐鹽性；李璟等［16］以黃瓜幼苗為材料，研究發(fā)現(xiàn)外源Spd 可有效提高低氧脅迫下根系中Spd 和Spm 含量，降低Put 含量，提高抗氧化酶活性以增強(qiáng)幼苗對(duì)低氧脅迫的耐受能力；僧珊珊等［17］研究表明，外源Spd 可通過(guò)有效改善淹水脅迫下玉米葉片光合功能，提高光系統(tǒng)Ⅱ電子傳遞速率和效率，提高根系的抗氧化酶活性，維持一定的有氧呼吸代謝，從而降低減產(chǎn)幅度；田婧等［18］研究發(fā)現(xiàn)，外源Spd 可顯著降低高溫脅迫下黃瓜幼苗葉片的膜脂過(guò)氧化程度，提高質(zhì)膜和液泡膜質(zhì)子泵活性，增強(qiáng)黃瓜幼苗的耐熱性；王紅霞等［19］研究發(fā)現(xiàn)，外源Spd 能顯著提高銅脅迫下水鱉葉片的內(nèi)源Spd 和Spm 含量，緩解礦質(zhì)元素吸收平衡的紊亂，降低膜脂過(guò)氧化損傷。可見，目前有關(guān)外源Spd 對(duì)逆境脅迫下作物生長(zhǎng)的研究已有大量報(bào)道。但在煙草上僅有韓錦峰等［20］研究發(fā)現(xiàn)，外源Spd 能有效提高烤煙根系活力，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，同時(shí)多胺還可以明顯增強(qiáng)烤煙光合作用能力，提高葉片煙堿含量，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育，提高煙葉品質(zhì)［21］。而在滲透脅迫條件下外源Spd 對(duì)烤煙幼苗生長(zhǎng)、根系形態(tài)變化及光合熒光方面的研究則鮮見報(bào)道。鑒于此，采用營(yíng)養(yǎng)液中加入聚乙二醇（PEG-6000）模擬滲透脅迫的方法，進(jìn)行了噴施外源Spd 對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗生長(zhǎng)、活性氧代謝、抗氧化酶活性、葉綠素含量及光合熒光特性的影響試驗(yàn)，旨在明確外源Spd緩解烤煙幼苗滲透脅迫的適宜濃度及作用機(jī)制，為烤煙的抗旱栽培及Spd 在煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試烤煙品種為豫煙6 號(hào)，由河南省煙草公司洛陽(yáng)市公司提供。外源亞精胺（Spd，純度為99%）購(gòu)于美國(guó)Sigma 公司，試驗(yàn)用PEG-6000 購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018 年5 月在洛陽(yáng)市河南科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院旱作與節(jié)水生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)種子用10%H2O2表面消毒10 min，蒸餾水沖洗后浸種8 h，然后在育苗盤中發(fā)芽，放入人工氣候培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，設(shè)置光照強(qiáng)度4 000 Lx，晝/夜溫度（28/20±2）℃，光照周期14 h/10 h，當(dāng)煙苗長(zhǎng)至4片真葉時(shí)，選取生長(zhǎng)均勻一致的幼苗，用蒸餾水洗凈根部后移栽于盛有Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液［pH（5.7±0.2）］的不透明水培箱中（規(guī)格：41 cm×31 cm×14.5 cm），待烤煙幼苗培養(yǎng)至五葉一心時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。滲透處理加入15%（W/V）的PEG-6000 模擬滲透脅迫（滲透勢(shì)約為-0.3 MPa）。

試驗(yàn)共設(shè)置5 個(gè)處理：①對(duì)照（CK）：Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+噴施蒸餾水；②T1：Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液+15%PEG+噴施蒸餾水；③T2：Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液+15%PEG+噴施0.2 mmol·L-1Spd；④T3：Hoagland營(yíng)養(yǎng)液+15%PEG+噴施0.4 mmol·L-1Spd；⑤T4：Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液+15%PEG+噴 施0.6 mmol·L-1Spd。每個(gè)處理20 株煙苗，重復(fù)3 次；處理期間每2 d 更換1 次處理液，各處理每天噴施1 次蒸餾水或不同濃度的外源Spd，均勻噴施在葉片正反兩面，至形成細(xì)霧狀小液滴欲滴為止，連續(xù)噴施6 d，于處理6 d 后取烤煙幼苗自上而下第3 片葉進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 生物量與根系形態(tài)的測(cè)定

選取各處理煙苗5 株，用吸水紙將葉片和根系水分吸干，從根莖結(jié)合處剪斷，分別稱量地上部和地下部的鮮質(zhì)量；采用Epson 1680 型掃描儀（日本Seiko Epson 公司）及WinRHIZ0 2008 根系分析軟件（加拿大Regent 公司）對(duì)根系總長(zhǎng)度、根系表面積、根系平均直徑和根尖數(shù)進(jìn)行分析。

1.3.2 活性氧代謝及抗氧化酶的測(cè)定

采用氮藍(lán)四唑光化還原法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性［22］；采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶（POD）活性［22］；采用紫外吸收法測(cè)定過(guò)氧化氫酶（CAT）活性［22］；采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定丙二醛（MDA）含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）［22］；參照王愛國(guó)等［23］的方法測(cè)定超氧陰離子（O2.-）產(chǎn)生速率。

1.3.3 葉綠素相對(duì)含量的測(cè)定

采用SPAD-502PLUS 葉綠素儀（日本Konica Minolta 公司），選取每片葉的葉尖、葉中和葉基3 個(gè)部位進(jìn)行測(cè)量，取平均值，以SPAD（Soil and plant analyzer development）值表征葉綠素相對(duì)含量。

1.3.4 光合參數(shù)的測(cè)定

采用Li-6400 型光合作用儀（美國(guó)Li-COR 公司）于上午09:00—11:00 進(jìn)行測(cè)量。測(cè)定時(shí)選擇Li-6400-02B 紅藍(lán)光源，使用開放式氣路，溫度為25 ℃，空氣相對(duì)濕度為50%～70%，設(shè)定有效光合輻射（PAR）為800 μmol·m-2·s-1，CO2濃度為400 μmol·mol-1。測(cè)定烤煙幼苗葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和胞間CO2濃度（Ci），并計(jì)算水分利用效率（Water use efficiency，WUE）即Pn/Tr，氣孔限制值（Ls）即1-Ci/Co（Co為設(shè)定的CO2濃度）。

1.3.5 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定

采用PAM-2100 便攜式調(diào)制熒光儀（德國(guó)Walz公司）在光照條件下測(cè)定光下最大熒光（Fm'）、穩(wěn)態(tài)熒光（Fs）和光下最小熒光（Fo'）；然后將同部位烤煙幼苗葉片暗適應(yīng)20 min，在黑暗條件下測(cè)定初始熒光（Fo）和最大熒光（Fm）。通過(guò)以上葉綠素?zé)晒鈪?shù)計(jì)算出光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）和非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ），測(cè)定時(shí)間同光合參數(shù)。

計(jì)算公式：

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 和IBM SPSS 22.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，運(yùn)用Duncan's 新復(fù)極差法進(jìn)行處理間差異的顯著性檢驗(yàn)，顯著水平設(shè)定為P＜0.05，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（Means±SE）表示，用Origin 9.0 軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源Spd 對(duì)烤煙幼苗鮮質(zhì)量及根系形態(tài)的影響

由表1 可知，與對(duì)照相比，單純滲透脅迫處理的烤煙幼苗的地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量降低30.67%和28.40%，總根長(zhǎng)、總根表面積、根平均直徑和根尖數(shù)分別降低33.98%、39.89%、33.33%和40.49%，說(shuō)明滲透脅迫顯著抑制了烤煙幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。與單純滲透脅迫相比，滲透脅迫條件下施加0.20、0.40 和0.60 mmol·L-1Spd 使烤煙幼苗的地上部鮮質(zhì)量分別增加13.33%、27.12%和18.03%，地下部鮮質(zhì)量分別增加13.79%、27.59%和15.52%，總根長(zhǎng)分別增加20.88%、34.59%和28.26%，總根表面積分別增加15.27%、29.08%和21.90%，根平均直徑分別增加18.75%、3.75%和10.94%，根尖數(shù)分別增加26.68%、86.52%和48.27%，差異均達(dá)到顯著水平。說(shuō)明外源Spd 處理能夠緩解滲透脅迫對(duì)烤煙幼苗生長(zhǎng)的抑制，增加生物量積累，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，且以Spd 濃度為0.40 mmol·L-1時(shí)效果最為顯著。

表1 外源Spd 對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗生長(zhǎng)的影響①Tab.1 Effects of exogenous Spd on growth of flue-cured tobacco seedlings under osmotic stress

2.2 外源Spd 對(duì)烤煙幼苗超氧陰離子產(chǎn)生速率的影響

由圖1 可知，與對(duì)照相比，單純滲透脅迫處理的烤煙幼苗O2.-產(chǎn)生速率提高207.13%。隨著外源Spd 濃度的增加，烤煙幼苗的O2.-產(chǎn)生速率呈先降低后升高的趨勢(shì)。與單純滲透脅迫相比，滲透脅迫條件下施加0.20、0.40 和0.60 mmol·L-1Spd 的O2.-產(chǎn)生速率分別降低17.02%、34.95%和22.51%，差異均達(dá)到顯著水平。說(shuō)明外源Spd 能顯著降低烤煙幼苗O2.-產(chǎn)生速率，有效減少活性氧的產(chǎn)生，且以0.40 mmol·L-1的Spd 處理效果最佳。

圖1 外源Spd 對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗O2.-產(chǎn)生速率的影響Fig.1 Effects of exogenous Spd on O2.-generation rate of flue-cured tobacco seedlings under osmotic stress

2.3 外源Spd 對(duì)烤煙幼苗MDA 含量的影響

由圖2 可知，與對(duì)照相比，單純滲透脅迫處理的MDA 含量提高72.42%，說(shuō)明滲透脅迫顯著提高了烤煙幼苗的膜脂過(guò)氧化水平。隨著外源Spd 濃度的增加，烤煙幼苗的MDA 含量呈先降低后升高的趨勢(shì)。與單純滲透脅迫相比，滲透脅迫條件下施加0.20、0.40 和0.60 mmol·L-1Spd 處理的MDA含量分別降低16.16%、24.19%和16.01%，差異均達(dá)到顯著水平。說(shuō)明外源Spd 能顯著降低烤煙MDA含量，減輕膜脂過(guò)氧化對(duì)細(xì)胞的損傷，且以Spd 濃度為0.40 mmol·L-1時(shí)效果最為明顯。

圖2 外源Spd 對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗MDA 含量的影響Fig.2 Effects of exogenous Spd on MDA content of flue-cured tobacco seedlings under osmotic stress

2.4 外源Spd 對(duì)烤煙幼苗抗氧化酶活性的影響

由圖3 可知，與對(duì)照相比，單純滲透脅迫處理的POD、CAT 和SOD 活性增加41.63%、15.45%和12.96%。隨著外源Spd 濃度的增加，烤煙幼苗的抗氧化酶活性呈先升高后降低的趨勢(shì)。與單純滲透脅迫相比，滲透脅迫條件下施加0.20、0.40 和0.60 mmol·L-1Spd 的POD 活性分別增加47.58%、83.94%和51.21%，CAT 活性分別增加28.51%、54.27%和23.33%，SOD 活性分別增加19.08%、35.08%和20.55%，差異均達(dá)到顯著水平。說(shuō)明外源Spd 能顯著提高烤煙幼苗抗氧化酶活性，有助于維持活性氧代謝平衡，且以Spd 濃度為0.40 mmol·L-1時(shí)效果最佳。

圖3 外源Spd 對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗POD，CAT 和SOD活性的影響Fig.3 Effects of exogenous Spd on POD,CAT and SOD activities of flue-cured tobacco seedlings under osmotic stress

2.5 外源Spd 對(duì)烤煙幼苗葉綠素相對(duì)含量的影響

由圖4 可知，與對(duì)照相比，單純滲透脅迫處理的葉綠素相對(duì)含量降低44.81%，說(shuō)明滲透脅迫顯著抑制了烤煙幼苗的葉綠素合成。隨著外源Spd濃度的增加，烤煙幼苗的葉綠素相對(duì)含量呈先升高后降低的趨勢(shì)。與單純滲透脅迫相比，滲透脅迫條件下施加0.20、0.40 和0.60 mmol·L-1Spd 處理的葉綠素相對(duì)含量分別增加33.79%、53.85%和32.42%，差異均達(dá)到顯著水平。說(shuō)明外源Spd 能顯著增加烤煙葉綠素相對(duì)含量，促進(jìn)光合色素的形成，且最適宜的Spd 濃度為0.40 mmol·L-1。

圖4 外源Spd 對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗葉綠素相對(duì)含量的影響Fig.4 Effects of exogenous Spd on relative chlorophyll content in flue-cured tobacco seedlings under osmotic stress

2.6 外源Spd 對(duì)烤煙幼苗光合作用的影響

由圖5 可知，滲透脅迫顯著降低了烤煙幼苗光合作用。與對(duì)照相比，單純滲透脅迫處理的Pn、Tr、Gs、WUE 和Ls均顯著降低，Ci顯著提高。隨著外源Spd 濃度的增加，烤煙幼苗的Pn、Tr、Gs、WUE 和Ls表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，Ci先降低后升高，差異均達(dá)到顯著水平；其中施加0.40 mmol·L-1Spd處理的Pn、Tr、Gs、WUE 和Ls較單純滲透脅迫處理分別提高178.95%、55.49%、30.01%、41.22%和34.64%，Ci降低了23.26%。說(shuō)明外源Spd 能減緩滲透脅迫對(duì)烤煙幼苗的光合抑制作用，顯著提高烤煙幼苗葉片的光合性能，從而增強(qiáng)烤煙幼苗的抗旱性。

圖5 外源Spd 對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗光合性能的影響Fig.5 Effects of exogenous Spd on photosynthetic characteristics of flue-cured tobacco seedling under osmotic stress

2.7 外源Spd 對(duì)烤煙幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由圖6 可知，與對(duì)照相比，滲透脅迫下烤煙幼苗的PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）和光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）分別降低13.81%、29.44%和17.71%，非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ提高75.24%。隨著外源Spd 濃度的增加，烤煙幼苗的Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP 表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，NPQ 先降低后升高，差異均達(dá)到顯著水平；其中施加0.40 mmol·L-1Spd 處理的Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP 較單純滲透脅迫處理分別提高11.27%、26.58%和16.15%，NPQ 顯著降低30.93%。說(shuō)明滲透脅迫使烤煙幼苗的PSⅡ潛在活性中心受損，而葉面噴施外源Spd能有效減緩滲透脅迫下烤煙幼苗的光抑制效應(yīng)，提高光能的吸收和電子傳遞速率，且以0.40 mmol·L-1Spd 處理的效果最佳。

圖6 外源Spd 對(duì)滲透脅迫下烤煙幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Fig.6 Effects of exogenous Spd on chlorophyll fluorescence parameters of flue-cured tobacco seedling under osmotic stress

3 討論

植物在干旱環(huán)境中會(huì)形成各種抗旱耐旱的形態(tài)結(jié)構(gòu)，其中生物量的積累是植物對(duì)逆境響應(yīng)的最直接體現(xiàn)，根系是植物對(duì)脅迫環(huán)境感應(yīng)最早和最敏感的器官，植物的早期生長(zhǎng)發(fā)育主要也是依賴于根系從周圍環(huán)境中吸收養(yǎng)分和水分，以維持其正常的生命活動(dòng)［24-25］。本研究結(jié)果表明，滲透脅迫下烤煙幼苗生物積累量及根系生長(zhǎng)受到顯著抑制，施加外源Spd 能顯著緩解滲透脅迫對(duì)烤煙幼苗的傷害作用，提高其地上部與地下部生物量，促進(jìn)總根長(zhǎng)、總根表面積、根平均直徑和根尖數(shù)的增加，且Spd 濃度以0.40 mmol·L-1效果最佳，說(shuō)明在滲透脅迫下，適宜濃度的外源Spd 可有效增強(qiáng)植株根系對(duì)水分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、積累和利用，促進(jìn)烤煙幼苗的生長(zhǎng)，以適應(yīng)滲透脅迫，這與吳旭紅等［26］在燕麥幼苗上的研究結(jié)果基本一致，但表現(xiàn)出的最佳Spd 濃度不同，可能是由于植物材料及脅迫傷害程度的差異所致，還需進(jìn)一步的大田試驗(yàn)驗(yàn)證。

逆境脅迫下，植物細(xì)胞產(chǎn)生的自由基逐漸增加，其中以O(shè)2.-對(duì)植物造成的損傷最為嚴(yán)重。O2.-通過(guò)膜脂過(guò)氧化作用使細(xì)胞膜受到損害，導(dǎo)致生物體內(nèi)活性氧大量積累［27］，維系膜結(jié)構(gòu)的功能鍵斷裂，蛋白質(zhì)變性失活［28-29］。本試驗(yàn)中，滲透脅迫下烤煙幼苗體內(nèi)的O2.-產(chǎn)生速率和MDA 含量明顯提高，打破了烤煙幼苗細(xì)胞內(nèi)抗氧化代謝的平衡，產(chǎn)生了過(guò)多的活性氧，破壞了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)；外施不同濃度Spd 均能顯著降低O2.-產(chǎn)生速率和MDA 含量，這與李麗杰等［12］在玉米上的研究結(jié)果基本一致，說(shuō)明外源Spd 具有清除活性氧的作用，這有助于降低干旱脅迫下植物幼苗細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度，原因可能在于Spd 是H+的載體，具有SOD 的部分功能，能通過(guò)歧化反應(yīng)來(lái)直接或間接地清除植物組織中的活性氧自由基［30］。SOD、POD 和CAT是植物體內(nèi)活性氧自由基清除系統(tǒng)的保護(hù)酶，共同作用能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢(shì)，緩解逆境脅迫對(duì)植物細(xì)胞造成的氧化損傷［31-32］。本研究結(jié)果表明，滲透脅迫下烤煙幼苗體內(nèi)的SOD、POD 和CAT 活性均不同程度提高，表明滲透脅迫會(huì)激活植株體內(nèi)抗氧化酶相關(guān)基因，使其過(guò)量表達(dá)，自我調(diào)節(jié)以適應(yīng)滲透脅迫，施用不同濃度的外源Spd 均能顯著提高烤煙幼苗體內(nèi)的SOD、POD 和CAT 活性，且隨外源Spd 濃度的提高呈先升高后降低的趨勢(shì)，以Spd 濃度為0.40 mmol·L-1時(shí)效果最為顯著，這與李州等［10］的研究結(jié)果一致，說(shuō)明適宜濃度的外源Spd 能有效提高烤煙幼苗的抗氧化能力，這可能是由于多胺通過(guò)參與DNA 的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯，促進(jìn)功能蛋白的合成，控制生物體內(nèi)自由基的產(chǎn)生，提高抗氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)量，從而促進(jìn)逆境脅迫下植物幼苗的生長(zhǎng)［33-35］。

大量研究表明，干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物葉片氣孔關(guān)閉，葉綠素合成受阻，光能利用效率下降，葉片光合機(jī)構(gòu)遭受破壞，光合作用減弱［36］。Spd 內(nèi)部帶電荷的氨基和亞氨基通過(guò)以非共價(jià)鍵形式與蛋白質(zhì)、核酸及帶電荷的磷脂等共同作用，維持葉片類囊體膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，抑制葉綠素的降解，減輕光系統(tǒng)內(nèi)部光化學(xué)反應(yīng)中心受到的抑制［37］。在本試驗(yàn)中，滲透脅迫下烤煙幼苗的光合抑制，主要是由于葉綠素合成能力下降和非氣孔限制因素造成的。噴施不同濃度外源Spd 均能顯著提高烤煙幼苗的SPAD 值、Pn、Tr、Gs、WUE 和Ls，這與李麗杰等［12］的研究結(jié)果一致，其原因可能是外源Spd 通過(guò)影響葉綠素合成或降解相關(guān)酶的活性，保護(hù)光合電子傳遞系統(tǒng)，維持較高的碳同化能力，從而增強(qiáng)其光合作用能力，提高其抵抗?jié)B透脅迫的能力，進(jìn)而促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)是研究植物光化學(xué)效率、光抑制和光破壞防御的有效工具，能準(zhǔn)確地檢測(cè)出完整植株在逆境條件下的光合作用真實(shí)行為，反映逆境脅迫下葉片對(duì)光能的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換和耗散情況［38-39］。本研究結(jié)果表明，滲透脅迫下烤煙幼苗葉片的PSⅡ反應(yīng)中心活性和開放程度明顯降低，過(guò)剩光能大量積累，光合機(jī)構(gòu)受到損傷，從而導(dǎo)致其光能利用能力降低。外源Spd 能緩解滲透脅迫對(duì)PSⅡ反應(yīng)中心的損傷，降低熱耗散程度，增加光合電子傳遞速率，使更多的光能用于光合作用，維持光合機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定，提高光合效率，有效緩解滲透脅迫對(duì)烤煙幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，這與李澤等［40］在油桐幼苗上的研究結(jié)果一致。但有關(guān)外源Spd 在滲透脅迫下對(duì)作物生長(zhǎng)及光合系統(tǒng)影響的分子機(jī)理，還有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)室人工模擬滲透脅迫條件下，水培試驗(yàn)結(jié)果表明：外源Spd 能有效緩解滲透脅迫對(duì)烤煙幼苗生長(zhǎng)的抑制作用，以Spd 濃度0.40 mmol·L-1時(shí)效果最佳。外源Spd 可通過(guò)提高烤煙幼苗葉片抗氧化酶活性，降低O2.-產(chǎn)生速率和MDA 生成量，減輕膜脂過(guò)氧化損傷程度，提高葉綠素含量，增強(qiáng)光合作用能力，減輕光抑制程度，維持光合電子傳遞速率，促進(jìn)植株根系的生長(zhǎng)發(fā)育，從而提高烤煙幼苗的抗旱性。