根際低氧脅迫下網(wǎng)紋甜瓜幼苗生理代謝的特征及ca39;2、gaba生理調(diào)節(jié)功能

1、根際 低氧脅迫下網(wǎng)紋甜瓜幼苗生理代謝的特征及C a 2 + aG A B A生理調(diào)節(jié)功能摘 要無土 栽 培中 營 養(yǎng)液 供氧不 足或基質(zhì) 根墊的 形成均 會造成低氧脅迫， 影響 植株正常生長 發(fā)育， 成為困 擾無土栽 培技術(shù)大 4 “1 4 應(yīng)用于生 產(chǎn)的限 制性因 子， 提高 作物 在低氧脅迫 下的 耐 性和抗性對無土栽培生產(chǎn)意義重大。 C a 2 + 作為 植物生長所必需的大 量 元素和 偶聯(lián) 胞外 信號與 胞內(nèi) 生 理反應(yīng)的第

2、 二 信使， 在逆 境脅迫下細(xì) 胞內(nèi) 含量顯著提高， 與胞內(nèi)C a M形 成C a 2 + - C a M復(fù) 合物， 能 維 持細(xì) 胞 壁、 細(xì) 胞 膜及 膜蛋白 的 穩(wěn)定 性， 緩 解逆境脅迫對植物的傷害. 植物體內(nèi) 氮素代謝可分為無機(jī)氮代謝和有機(jī)氮代謝， 無 機(jī)氮代 謝包 括 N 0 3 = N . N H 4 十 一、 稍酸 還原 酶 等， 有 機(jī)氮 代 謝包 括 氛基 酸、 蛋白 質(zhì)、 多 胺等含氮 物質(zhì)的 代謝。 在

3、逆境脅迫下 植物體內(nèi) 活性氧代謝平衡受到破壞， 活性氧產(chǎn)生速率高 于清除速度， 導(dǎo)致活性氧大量積累 。 但低氧脅迫對植物體內(nèi)氮素代謝和活性氧代謝的 影響 還不清楚， 外源 鈣、 鈣抑制劑和 鈣調(diào)素 拮杭劑以 及Y 一 氨 基丁酸( G A B A) 處理對低氧脅迫下 植株低氧耐性的 影響未見系 統(tǒng)研究。本文首先從2 3 個網(wǎng)紋甜瓜 ( C u c u m i s m e l o L . v a r . r a t i c u l

4、 a l u s N a u d ) 品種中篩 選出低氧耐性 較強(qiáng)、中 等和 較弱的品 種， 并用 低氧耐性具 有顯著差異的2 個品 種為 材 料，其中 低氧耐 性 較強(qiáng)的品 種有 ‘ 東 方剛強(qiáng)’ 和 ‘ 東 方星光， ， 低氧 耐性 較弱的品 種為 ‘ 西域一號’ ， 研究了 低氧脅迫對網(wǎng) 紋甜瓜植株生長、氮代謝和活性氧代謝的影響，結(jié) 合營 養(yǎng) 液 加減C a 2 + 、 葉面 噴 施C 擴(kuò) 份 印 制 劑L 獷 十 和C 擴(kuò)

5、十 整 合劑E G T A . C a M拮 抗劑T F P和W 7 處 理 ， 研 究了C 獷 十 、 C a M對 低 氧 脅 迫 下 網(wǎng) 紋 甜 瓜 幼 苗 根系 和 葉片 氮 代 謝 、 活性氧 代謝的 影響及其與低氧耐性的關(guān)系， 利用外源噴施Y 一 氨基丁酸處理 研究了 低氧脅迫下 活性氧 代謝的變 化及Y 一 氨基丁 酸與 植 株低氧耐性的關(guān)系 .結(jié)果 表明， 根際低氧逆境脅迫下， 植株體內(nèi) 峭態(tài)氮和氛態(tài)氮 含量、 A酸還

6、原酶活性、 P r o . P A s 含量均顯著 提高 ， 可 溶性 蛋白 質(zhì)含童降 低， 根系 熱 穩(wěn)定蛋白 含量 增加，而 葉片 熱 穩(wěn)定蛋白 質(zhì)含量呈下降的 變 化 趨勢; 低氧 脅迫下 根系 稍態(tài)氮 和氨態(tài)氮 含量、稍酸 還原酶活性、 P r o . P A s 含童變 化幅 度顯著高 于 葉片 ;與 “ 西 域一號” 相比，“ 東方剛強(qiáng) ” 植 株體內(nèi) 含氮 物質(zhì)的 含量 較多， 表明 在低氧 脅迫下， 植株體內(nèi) 氮 代

7、謝 途徑 發(fā)生變 化， 稍態(tài)氮 快速還原成氨態(tài)氮以 及熱 穩(wěn)定蛋白 、 P r o , 隊s 的 快速合成， 時提高網(wǎng)紋 甜瓜低氧耐性起著重要的作用.根際 低氧 逆境脅迫下， 植株體內(nèi)姚0 2 和M D A含量以 及仇二 產(chǎn)生 速率 顯著增加，E f f e c t o f R o o t - z o n e H y p o x i a S t r e s s o n P 勿s i o l o g i c a lM e t

8、a b o l i s m i n M u s k m e l o n S e e d l i n g s a n d C a 2 + , G A B AP 勿s i o l o g i c a l R e g u l a t i o n F u n c t i o nABS T R ACTH y p o x i a s t r e s s i n t h e r o o t - z o n e i s t

9、 h o u g h t b e a m a j o r d e t e r m i n a n t i n t h e a d v e r s e e f e c to f 0 2 d e f i c i e n c y i n h y d r o p o n i c c u l t u r e a n d r o o t - c u s h i o n f o r m a t i o n i n

10、s u b s t r a t e c u l t u r e o np l a n t s p e c i e s . N o w h y p o x i a s t r e s s h a s b e c o m e a l i m i t e d f a c t o r o f s o i l l e s s c u l t u r ea p p l i c a t i o n t o l a r

11、g e a r e a p r o d u c t i o n . T h e r e f o r e , i m p r o v i n g t h e h y p o x i a t o l e r a n c e o f c r o p s p l a y s a v i t a l r o l e i n s o i l l e s s c u l t u r e . C a 2 + i s

12、t h e n e c e s s a r y m a j o r e l e m e n t o f p l a n t g r o w t ha n d a s e c o n d m e s s e n g e r o f c o u p l i n g e x t r a c e l l u l a r s i g n a l a n d i n t r a c e l l u l a r p h

13、 y s i o l o g i c a l r e a c t i o n . I t h a s b e e n k n o w n t h a t [ C a 2 + ] w i n c r e a s e r a p i d l y u n d e r e n v i r o n m e n t a l s t r e s s a n d C 擴(kuò) 十 · C a M c o m p o u n

14、 d f o r m a t i o n a f t e r C 擴(kuò) 十 c o m b i n e d w i t h t a r g e t e n z y m e C a M , w h i c hp l a y e d a n i m p o r t a n t r o l e i n s t a b l i n g t h e c e l l w a l l , c e l l m e m

15、b r a n e a n d m e m b r a n e p r o t e i n a n dr e l i e v i n g t h e h a r m o f s t r e s s t o t h e c r o p s . I n p l a n t , n i t r o g e n m e t a b o l i s m c a n b e d i v i d e d i n

16、 t oi n o r g a n i c n i t r o g e n m e t a b o l i s m ( i n c l u d i n g N 0 3 = N , N W - N , N R , ) a n d o r g a n i c n i t r o g e nm e t a b o l i s m ( i n c l u d i n g a m i n o a c i d , p r

17、 o t e i n , P A s ) . E n v i r o n m e n t s t r e s s c h a n g e t h e R O Sm e t a b o l i s m w h i c h c a u s e o v e r p r o d u c t i o n o f R O S a n d p l a n t s h a v e d e v e l o p e d s

18、o p h i s t i c a t e dm e c h a n i s m o f s c a v e n g i n g R O S . B u t l i t t l e i s k n o w n a b o u t t h e e f e c t o f h y p o x i a s t r e s s a n de x o g e n o u s c o m p o u n d s u

19、c h a s C a t + , C a 2 + a n d C a M i n h i b i t o r , G A B A o n n i t r o g e n a n d R O S m e t a b o l i s m a n d w h e t h e r C a t ' , C a M , G A B A a r e i n v o l v e d i n t h e

20、r e g u l a t i o n h y p o x i at o l e r a n c e o f c r o p s .D i f e r e n t c u l t i v a r s w e r e s o r t e d a c c o r d i n g t o t h e d i f e r e n t h y p o x i a t o l e r a n c e f r o m 2

21、3m u s k m e l o n c u l t i v a r s . A n d h y p o x i a - t o l e r a n c e m u s k m e l o n c u l t i v a r s ` D o n g f a n g g a n g q i a n g 'a n d ` D o n g f a n g x i n g g u a n g ' a n d

22、 h y p o x i a - s e n s i t i v i e c u l t i v a r s ` X i y u N o . 1 ' w e r e c h o o s e a se x p e r i m e n t a l m a t e r i a l s t o i n v e s t i g a t e t h e e f e c t o f h y p o x i a s

23、 t r e s s o n g r o w t h , n i t r o g e nm e t a b o l i s m a n d R O S m e t a b o l i s m i n m u s k m e l o n s e e d l i n g s . U n d e r h y p o x i a s t r e s s , c o m b i n e d w i t h t r e

24、a t m e n t o f e x o g e n o u s a p p l i c a t i o n C a t + , e x o g e n o u s f o l i a r s p r a y i n g L a 3 + , E G T A , T F P , W 7 a n d G A B A t o i n v e s t i g a t e d e f e c t o f C a

25、 t * , C a M , G A B A o n i n t r i n s i c h y p o x i a r e s i s t a n c e o f m u s k m e l o n s e e d l i n g s a n d e l u c i d a t e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n C a t + ,C a M , G