外源24-表油菜素內(nèi)酯對低氧脅迫下黃瓜幼苗活性氧及碳代謝的影響.pdf

1、洪水、冬季冰封、過多的降雨、灌溉不均勻、土壤緊實以及無土栽培生產(chǎn)實踐中管理不當?shù)染资罐r(nóng)作物根系供氧不足，造成低氧脅迫，并最終導致其生長和產(chǎn)量的下降.油菜素內(nèi)酯(Brassinolide，BR)是廣泛存在于植物中的類似于動物和昆蟲甾醇類激素的一種天然產(chǎn)物，已證明其在植物的種子休眠與萌發(fā)、器官分化、維管組織發(fā)育、開花和衰老以及向性建成等各個生長發(fā)育的過程中起到重要調(diào)控作用.目前已被公認為第六大類植物激素.同時，研究表明BR在植物抗逆境脅迫

2、中發(fā)揮著重要作用.然而，關(guān)于BR與蔬菜作物低氧耐性的關(guān)系以及BR在此過程中發(fā)揮的生理調(diào)節(jié)功能至今尚未闡明. 本文以低氧耐性具有明顯差異的兩個黃瓜(Cucumis sativus L.)品種(耐低氧較強的‘綠霸春4號’和耐低氧較弱的‘中農(nóng)8號’)為試材，采用營養(yǎng)液栽培，通過營養(yǎng)液添加1μg.L-124-表油菜素內(nèi)酯(EBR)，研究營養(yǎng)液溶氧濃度1 mg.L-1的根際低氧脅迫下黃瓜植株生長、碳代謝以及活性氧代謝的變化，探討其與植株低

3、氧耐性的關(guān)系，以及外源EBR在提高黃瓜低氧耐性中發(fā)揮的生理調(diào)節(jié)功能。主要研究結(jié)果如下： 1.根際低氧脅迫下，黃瓜地上部和根系生長均顯著受抑而下降，抗低氧能力較強的‘綠霸春4號’地上部鮮重、干重，根的總長、總表面積、總體積以及總根尖數(shù)降低幅度均低于抗低氧能力較弱的‘中農(nóng)8號’. 2.低氧脅迫下，兩品種黃瓜根系三羧酸循環(huán)顯著受阻，無氧呼吸代謝被促進，與耐低氧能力較弱的品種‘中農(nóng)8號’相比，耐低氧能力較強的品種‘綠霸春4號’根

4、系SDH，IDH活性降低幅度以及LDH活性、乳酸含量增加幅度較小，PDC、ADH活性以及乙醇、丙氨酸含量增加幅度較大，兩品種幼苗根系A(chǔ)laAT活性以及乙醛含量沒有顯著差異.表明低氧脅迫下根系乙醇發(fā)酵的增強和丙氨酸的積累有利于植株防御低氧傷害. 3.低氧脅迫下，耐性不同的兩品種幼苗中顯著積累了不同類型的碳水化合物，根系中淀粉和葡萄糖含量表現(xiàn)出顯著差異.耐低氧能力較強的品種‘綠霸春4號’根系中淀粉含量維持不變，葡萄糖含量顯著提高：相

5、反，耐低氧能力較弱的品種‘中農(nóng)8號’根系中淀粉和葡萄糖含量均顯著降低.同時，耐性不同的兩品種幼苗中糖酵解代謝酶活性變化也表現(xiàn)出明顯的品種差異，‘綠霸春4號’根系中AI活性略有降低，PFK活性呈先上升后下降的變化趨勢，試驗期間高于對照；相反，‘中農(nóng)8號’根系中AI活性持續(xù)降低，PFK活性在整個試驗期間緩漫降低，且低于對照水平，表明低氧條件下，黃瓜根系淀粉和葡萄糖含量以及AI和PFK活性的變化特性可用來區(qū)別品種的耐性。 4.低氧脅迫

6、下，黃瓜幼苗葉片和根中活性氧、MDA和抗氧化劑含量以及SOD、CAT、APX和DHAR活性均顯著提高；耐低氧性較強的‘綠霸春4號’葉片和根中活性氧和MDA含量的上升幅度小于耐低氧性較弱的‘中農(nóng)8號’，而保護酶活性和還原型抗氧化劑含量的提高幅度大于‘中農(nóng)8號’. 5.營養(yǎng)液添加EBR顯著緩解了根際低氧脅迫對黃瓜幼苗生長的抑制：低氧脅迫下，EBR處理后‘綠霸春4號’和‘中農(nóng)8號’幼苗根系總長度分別提高23％和37％，總表面積分別提高

7、26％和29％；EBR處理后‘中農(nóng)8號’幼苗根系總根尖數(shù)顯著提高，‘綠霸春4號’無明顯變化；外源EBR對低氧脅迫傷害的緩解效果‘中農(nóng)8號’大于‘綠霸春4號’. 6.EBR參與低氧脅迫下黃瓜根系呼吸代謝的調(diào)節(jié)：外源EBR處理顯著提高了低氧脅迫下兩品種黃瓜幼苗根系SDH、IDH和ADH活性，降低了兩品種根系LDH、AlaAT活性及‘中農(nóng)8號’根系PDC活性，降低了兩品種根系乳酸含量，而對‘綠霸春4號’根系PDC活性及兩品種根系乙醛、

8、乙醇和丙氨酸含量無明顯影響。表明低氧脅迫下，外源EBR處理可通過部分恢復有氧呼吸、增強乙醇發(fā)酵及根系乳酸分泌能力提高植株抗低氧脅迫的能力. 7.EBR參與低氧脅迫下黃瓜體內(nèi)碳水化合物代謝的調(diào)節(jié)：低氧條件下，EBR處理進一步提高了兩品種根系蔗糖和果糖含量以及大部分的糖酵解代謝酶活性，而對葉片中大部分碳水化合物含量和糖酵解代謝酶活性均無顯著影響。表明EBR處理直接參與調(diào)節(jié)黃瓜幼苗體內(nèi)碳水化合物代謝，通過促進低氧脅迫下碳水化合物從葉片