脫落酸對PEG脅迫下小麥幼苗滲透調節物質和抗氧化性的影響

王賀正，于三全，沈思涵，張冬霞，王改凈，鄭金枝，畢 彪，王文杰

(1 河南科技大學農學院，洛陽 471023；2 鶴壁市鶴山區鶴壁集鎮農業服務中心，河南鶴壁 458010)

脫落酸(ABA)作為一種植物激素，不僅能促進植物葉片的衰老和脫落，而且能感知和傳遞逆境信號，參與調控植物生長發育和逆境響應[1，2]。水在植物生長中發揮著重要作用，植物遭受水分脅迫時，其體內活性氧含量會有所增加，引起細胞膜脂過氧化，細胞膜的完整性被破壞，導致膜功能改變，影響植物的正常代謝活動，進而影響其生長發育，最終導致品質和產量下降[3～5]。ABA作為信號因子、“逆境激素”，在植物干旱逆境脅迫反應中發揮著重要作用[6，7]。研究發現，水分脅迫下ABA可提高玉米根系水勢，促進玉米根系脯氨酸、可溶性糖的積累，增強滲透調節能力[8]。小麥生育早期噴施ABA可顯著提高植株旗葉光合速率、滲透調節物質含量以及抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，增加穗粒數、千粒重和產量[9]。噴施一定濃度的脫落酸能提高大豆葉綠素含量，提高光合速率，有效緩解干旱脅迫影響，維持大豆正常生理代謝[10]。小麥是世界上第二大糧食作物，世界上約有70%的小麥播種在干旱、半干旱地區。近幾年，由于環境惡化，我國可以利用的水資源快速減少，干旱問題日益嚴重[11，12]。前人對逆境脅迫下小麥的反應機制研究較多，也有以PEG-6000(聚乙二醇6000)模擬干旱脅迫研究其對小麥幼苗的影響[13，14]，但鮮見有水分脅迫下小麥幼苗對外源ABA的響應機制的報道。本試驗以不同濃度的ABA處理小麥幼苗，通過測定相關生理生化指標，探討PEG脅迫下小麥幼苗的滲透調節物質和抗氧化相關指標的變化，旨在探索提高小麥抗旱性的途徑或方法，為小麥的抗旱栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小麥品種為洛旱6號，由洛陽農林科學院提供。

1.2 材料培養與處理

試驗于2018年9月在實驗室內采用水培方法進行。種子精選后，用10%的次氯酸鈉溶液消毒20 min，蒸餾水沖洗干凈后，擺進直徑為90 cm、底部墊有濾紙的培養皿中，每皿50粒，25 ℃下催芽。待種子露白后，以Hoagland營養液培養。當長到2葉1心后，分組進行如下處理：CK(對照).20%PEG-6000；A1.20% PEG-6000+4.00 mg/L ABA；A2.20% PEG-6000+8.00 mg/L ABA；A3.20% PEG-6000+12.00 mg/L ABA。其中，20%PEG-6000溶液對應水勢為-0.49 MPa[15]。每處理設9次重復，分別于處理4、8 d后采樣測定各項指標。

1.3 測定項目與方法

1.4 數據分析

采用Excel和SPSS軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 ABA對PEG脅迫下小麥幼苗根冠比的影響

由表1可以看出，在PEG脅迫下，隨著生長天數的增加，各處理小麥根冠比趨于增加。同一測定時期，ABA處理的根冠比均比對照小，A1、A2、A3的根冠比在處理后4 d分別比對照降低了0.8%、32.3%、16.1%，在處理后8 d分別比對照降低了10.0%、24.1%、9.8%；兩測定時期均以A2處理降低幅度最大，與對照差異顯著。結果表明，施用ABA可以降低小麥幼苗的根冠比，改善幼苗地上部分的生長。ABA施用濃度為8 mg/L時，最有利于減緩PEG脅迫對小麥幼苗地上部分生長的抑制作用。

表1 不同處理小麥幼苗的根冠比

2.2 ABA對PEG脅迫下小麥幼苗可溶性糖、可溶性蛋白質和氨基酸含量的影響

圖2表明，隨著處理時間延長，各處理可溶性糖、可溶性蛋白質和氨基酸含量提高。同一測定時期，各處理含量均高于CK，且均以A2處理最高。處理后4 d和8 d，與對照相比，A2處理的可溶性糖含量分別提高了14.7%和30.7%，可溶性蛋白質含量分別提高了17.3%和18.8%，氨基酸含量分別提高了74.6%和65.1%，且差異顯著。表明外源ABA能夠促進小麥幼苗可溶性糖、可溶性蛋白質等滲透調節物質的積累，從而增強植株的滲透調節能力。

圖1 不同處理小麥幼苗可溶性糖、可溶性蛋白質和氨基酸含量

2.3 ABA對PEG脅迫下小麥幼苗和MDA含量的影響

圖2 不同處理小麥幼苗和MDA含量

2.4 ABA對PEG脅迫下小麥幼苗SOD、POD和CAT活性的影響

隨著時間延長，各處理SOD、POD和CAT活性增強(圖3)。各處理2個測定時期酶活性均高于CK，且均以A2處理最高，與對照差異顯著。處理后4 d，A2處理的SOD、POD和CAT活性分別比CK提高了52.1%、102.2%和43.4%，處理后8 d，分別提高了64.4%、164.4%和67.8%。表明PEG脅迫下施用ABA能提高小麥幼苗SOD、POD和CAT活性，增強活性氧自由基的清除能力，降低PEG脅迫對小麥幼苗的傷害。

圖3 不同處理小麥幼苗SOD、POD和CAT活性

3 討論

3.1 ABA對PEG脅迫下小麥幼苗滲透調節物質的影響

逆境脅迫下，植株能夠提高滲透調節物質的合成能力，增加其含量，從而降低細胞滲透勢，維持細胞膨壓，增強植株抗逆性?？扇苄蕴恰⒖扇苄缘鞍踪|和氨基酸是植物體內重要的滲透調節物質，在維持細胞正常的滲透壓和膜系統的穩定性、提高植株抗逆性上發揮著重要作用[20～22]。郭貴華等[23]研究表明，外源ABA能夠提高干旱脅迫下水稻葉片可溶性糖含量，使干旱條件下膜系統維持穩定，提高植株的抗旱性。金毅等[24]研究發現，大豆葉片噴施ABA后，提高了干旱脅迫下可溶性糖和可溶性蛋白質含量，降低了干旱脅迫對大豆機體的損害程度。本試驗中，外源ABA促進了小麥幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白質和氨基酸等滲透調節物質的合成和積累，增加了細胞液濃度，降低了細胞的滲透勢，有利于增強細胞吸水能力，提高小麥幼苗的抗旱性。

3.2 ABA對PEG脅迫下小麥幼苗抗氧化性的影響