γ-氨基丁酸對低氧脅迫下甜瓜幼苗活性氧代謝及關(guān)鍵酶表達的影響.pdf

1、無土栽培中,水培營養(yǎng)液溶氧濃度低,消耗快,基質(zhì)培水分管理不當以及“根墊”的形成等都會使植株根系供氧不足,極易形成低氧逆境,影響植株正常的生長發(fā)育。低氧逆境已成為設施栽培中制約設施蔬菜生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的一種重要限制因素。γ-氨基丁酸(GABA)是一種以自由態(tài)存在的四碳非蛋白質(zhì)氨基酸,通過調(diào)節(jié)胞質(zhì)pH值、作為三羧酸循環(huán)的支路、臨時氮庫、誘導乙烯合成、滲透調(diào)節(jié)等作用,參與植物體許多生理代謝過程,而且可促進植物DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成,增強植

2、物體對酸、鹽、低溫、低氧等非生物脅迫和以及蟲害等生物的抗性。
　　 本試驗以甜瓜品種“西域一號”幼苗為材料,采用營養(yǎng)液水培方法,分別設正常通氣+GABA(5mmol·L-1)、低氧脅迫、低氧脅迫+GABA(5mmol·L-1)處理,以正常通氣處理為對照,研究了外源添加γ-氨基丁酸(GABA)對正常通氣和低氧脅迫下甜瓜幼苗活性氧代謝、抗氧化酶同工酶及基因表達的影響。
　　 試驗證明,與正常通氣處理相比,低氧脅迫處理導致甜瓜

3、幼苗體內(nèi)O2產(chǎn)生速率和H2O2、MDA含量顯著增加,同時抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX、GR等)活性和抗氧化物質(zhì)(AsA、GSH)含量顯著提高。低氧脅迫下外源添加GABA通過顯著提高SOD、CAT、APX、GR等酶活性和AsA、GSH含量,降低了植株體內(nèi)O2產(chǎn)生速率和H2O2、MDA含量;而正常通氣條件下外源添加GABA處理中的CAT、GR酶活性和AsA、GSH含量顯著提高,H2O2、MDA含量顯著降低,而對其他指標影響較小。

4、結(jié)果表明外源添加GABA可以通過顯著提高低氧脅迫下抗氧化酶活性和抗氧化物質(zhì)含量,降低活性氧積累,維持細胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,從而減輕低氧脅迫對甜瓜幼苗的傷害。
　　 與正常通氣處理相比,低氧脅迫處理的抗氧化酶SOD、POD、CAT、APX等同工酶的表達量均顯著增加,表現(xiàn)為同工酶圖譜中的一條或多條條帶寬度增加或條帶亮度增加。無論是正常通氣或是低氧脅迫條件下,外源GABA處理均能誘導抗氧化酶SOD、CAT、APX等同工酶的表達量明顯提高;

5、而POD同工酶的表達量卻顯著降低,其中正常通氣條件下甜瓜幼苗根系中加入外源GABA處理的POD同工酶譜帶表現(xiàn)尤其明顯。試驗結(jié)果證明,低氧脅迫下加入外源GABA處理,可通過提高抗氧化酶SOD、POD、CAT、APX等同工酶的表達增強甜瓜植株的耐低氧性。這與抗氧化酶SOD、POD、CAT、APX等活性變化趨勢的測定結(jié)果相一致。
　　 采用實時熒光定量PCR技術(shù)證明了低氧脅迫下,甜瓜幼苗根系中CmSOD、CmPOD、CmCAT、CmA

6、PX等抗氧化酶的相對表達量顯著高于對照。低氧脅迫加入外源GABA處理的條件下,抗氧化酶CmSOD、CmPOD、CmCAT、CmAPX基因的相對表達量在12h～24h的時間段內(nèi)達到最大值,抗氧化酶基因達到表達量最大值的速率均優(yōu)先于低氧脅迫處理。正常通氣加入外源GABA處理下的抗氧化酶CmCAT、CmAPX基因的相對表達量顯著高于對照,而抗氧化酶CmSOD、CmPOD基因的相對表達量與對照處理無明顯差異。試驗結(jié)果證明,在低氧脅迫條件下甜瓜幼