外源氫氣對干旱脅迫下小麥幼苗生理特性的影響

袁麗環(huán)　薛燕燕

摘 要：采用水培法，以小麥為材料，富氫水為供體，研究用氫水預處理小麥幼苗后對干旱脅迫下其生理特性的影響。結果表明：非干旱脅迫下，氫水與對照組相比，氫水組葉中丙二醛和可溶性蛋白含量均顯著低于對照組，而可溶性糖與脯氨酸含量均顯著高于對照組;干旱脅迫下，氫水與對照組相比，氫水組葉中丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸的含量均顯著低于對照組;表明氫水能夠通過調(diào)節(jié)這3種滲透物質(zhì)來提高小麥幼苗的抗旱力。

關鍵詞：小麥;富氫水;干旱脅迫;生理特性

中圖分類號：S512.1

文獻標識碼：A

我國小麥播種區(qū)大多處于干旱半干旱區(qū)，干旱是制約小麥（Triticum aestivum）生產(chǎn)的主要逆境因子。植物器官在干旱脅迫時，往往發(fā)生膜脂過氧化作用，丙二醛是其產(chǎn)物之一[1]，同時，在脅迫中植物體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)會大量積累。

氫氣作為新型潔能在醫(yī)學領域廣泛應用[2]。當氫氣以富氫水（Hydrogen-rich water， HRW） 的形式供應給植物時，可以減輕如干旱、冷害、鹽害、金屬汞及農(nóng)藥等多種非生物脅迫對植物生長發(fā)育的抑制[3]。富氫水是否能緩解干旱脅迫對小麥的生長影響，目前尚未見諸報道。本研究以小麥為材料，在其生長期用富氫水處理，苗期進行干旱脅迫處理，測定葉中丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量變化，初步探究外源氫氣條件下小麥幼苗對干旱脅迫的應答。

1 材料與方法

1.1 材料來源

小麥“臨優(yōu)2069”，山西農(nóng)科院小麥所提供。

1.2 試驗設計

選飽滿均勻種子，0.1%NaClO表面消毒8～10min;蒸餾水洗3次放25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中浸種露白后，將種子均整擺放培養(yǎng)皿中，45粒/盤。光照培養(yǎng)箱（溫度25 ℃，濕度 75%）光培8h，暗培16h[4]。預試驗49%富氫水（楊利艷方法制[5]）對生長有促進作用。

試驗設4組：對照組、干旱組、氫水組、干旱和氫水復合組（干旱復合組）。露白后，對照組和干旱組澆蒸餾水，氫水組和干旱復合組澆氫水，每隔1d澆水30mL。待第2葉完全展開，干旱組及干旱復合組停止?jié)菜M行干旱處理48h 。

1.3 測定方法

丙二醛含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法;可溶性糖含量采用蒽酮比色法;脯氨酸含量采用茚三酮比色法。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

本試驗數(shù)據(jù)用SPSS 19.0軟件分析，用Duncan檢驗（ P= 0.05）進行多重比較。

從表1中可知，氫水對干旱脅迫下幼苗葉片中丙二醛含量的測定中，干旱組和干旱復合組均顯著高于（P<0.05）對照組和氫水組;而干旱復合組低于干旱組;氫水組顯著低于（P<0.05）對照組，說明氫水可以降低正常生長下幼苗葉中的丙二醛含量。可溶性蛋白質(zhì)含量的測定中，干旱組顯著高于（P<0.05）未經(jīng)干旱脅迫的對照組和氫水組;干旱復合組顯著低于（P<0.05）干旱組;氫水組顯著低于（P<0.05）對照組，說明氫水處理會降低幼苗葉中可溶性蛋白的含量。可溶性糖含量的測定中，干旱組和干旱復合組顯著高于（P<0.05）未經(jīng)干旱脅迫的對照組和氫水組;干旱復合組顯著低于（P<0.05）干旱組;氫水組顯著（P<0.05）高于對照組。說明氫水處理可以提高正常條件下小麥幼苗的可溶性糖含量。脯氨酸含量的測定中，干旱組和干旱復合組顯著高于（P<0.05）未經(jīng)干旱脅迫的對照組和氫水組;而干旱復合組低于干旱組，說明氫水對干旱脅迫下脯氨酸的積累有緩解作用。

3 結論

許多研究表明，滲透調(diào)節(jié)在植物適應干旱過程中起重要作用，可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等是植物適應干旱過程幾種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的增加對降低細胞水勢、增加汁液濃度和提高植物的吸水能力是十分有利的[6]。丙二醛是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，代表膜損傷程度的大小，與逆境條件成一定相關性。研究表明，氫氣是一種選擇性抗氧化的生物活性分子[7]。在本試驗中，干旱脅迫下小麥經(jīng)氫水預處理后，其葉片丙二醛含量明顯減少，說明氫水預處理對干旱脅迫誘導葉肉細胞膜脂過氧化起有效緩解作用，從而減輕干旱脅迫對植物膜系統(tǒng)傷害，增強葉片對逆境的適應。同時氫水預處理還可誘導可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累量的增大，從而增強其葉片細胞的滲透調(diào)節(jié)能力，改善水分狀況，提高其耐旱能力。本試驗為富氫水作用小麥種子提高其抗旱性提供一定的理論依據(jù)。

參考文獻

[1]?周莉娜，曲東，邵麗麗，等.干旱脅迫下硫營養(yǎng)對小麥光和色素及MDA含量的影響[J].西北植物學報，2005，25（08）：1579-1583.

[2]Ohsawa I， Ishikawa M， Takahashi K， et al.Hydrogen acts as a therapeutic antioxidam by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals[J]. Nat Med， 2007，13（06）：688-694.

[3]Sheng Xu，Susong Zhu，Yilong Jiang，et al. Hydrogen-rich water alleviates salt stress in rice during seed germination[J].Plant and Soil， 2013， 370（1-2）： 47-57.

[4]田婧蕓，楊利艷，王創(chuàng)云，等.外源氫氣對玉米幼苗耐鹽性的影響[J].湖南師范大學自然科學學報，2018，41（06）：23-30.

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[6]楊淑慎，翁明陽，戴明，等.甜菜堿不同預處理時間下小麥幼苗對PEG-6000模擬干旱的響應[J].水土保持研究，2008，15（06）：242-244.

[7]Neumann G， Martinoia E. Cluster roots-an underground adaptation for survival in extreme environments[J].Trends in Plant Science， 2002， 7（4）：162-167.

（責任編輯 賈燦）