PEG-6000對低溫下馬鈴薯試管苗相關生理指標的影響

吳雁斌，王一航，胡新元，文國宏，李高峰，鄭永偉，張 榮，李建武，閻耀廷

（1.甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省慶陽市農業技術推廣中心，甘肅慶陽 745000）

聚乙二醇（PEG）是一種大分子化合物，易溶于水，其分子量大于4 000時植物不能吸收，能奪取水分降低水勢，造成滲透脅迫，常用于對植物滲透脅迫的研究［1～2］。目前關于滲透脅迫對植物生理指標影響的研究較多，但是對植物積累滲透調節物質的量以及積累能力的大小、保護酶活性的升高程度與抗旱性的關系研究結果很不一致［3］。曾乃燕等研究表明，低溫脅迫下植物抗氧化系統中的酶和小分子物質含量及活性均發生變化［4］。我們通過PEG-6000脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗的丙二醛、可溶性蛋白、游離脯氨酸、葉綠素含量及抗氧化酶類活性的影響研究，以期初步了解干旱脅迫下適于低溫條件的馬鈴薯有關生理機制。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

聚乙二醇6000（PEG-6000）由天津市光復精細化工研究所生產。隴薯3號試管苗由甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所提供。

1.2 試驗方法

根據已有的方法建立供試馬鈴薯試管苗擴繁體系［5］，基礎培養基為MS培養基，PEG-6000濃度梯度為0（CK）、50、100、150、200、250 g/kg，在無菌條件下將生長25 d的隴薯3號脫毒試管苗接種于各處理培養基中，每處理3瓶。接種后置于光照培養箱內（溫度4℃，光照2 500 Lx、24 h/d）培養，株高4 cm后開始測定相關生理指標，每隔7 d測定1次，共測定5次。

1.3 測定方法

丙二醛（MDA）含量采用雙組分分光光度計法測定，用鄒琦、由繼紅等的方法計算［6～7］。脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法的測定，葉綠素含量采用無水乙醇與丙酮（1∶1，V/V）混合液浸泡法測定。酶液制備方法為：取0.2 g新鮮馬鈴薯組培苗加少許石英砂和5mL預冷的酶提取液（用pH 7.8的磷酸緩沖液配制，含EDTA 5m mol/L、AsA 2mmol/L、PVP 2%）于冰浴研缽中，迅速勻漿后在4℃、4000 r/min下離心15min，留取上清液。可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定，POD活性采用0.3%愈創木酚法測定，SOD活性采用NBT光還原法測定，CAT活性采用240 nm比色法測定。

1.4 數據分析

用DPS軟件進行數據分析，以Excel軟件繪制圖表。

2 結果分析

2.1 PEG-6000脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗丙二醛含量的影響

丙二醛（MDA）含量越高，說明植物細胞質膜傷害越大，受到的脅迫也越強。從圖1可以看出，在4℃低溫條件下，不同濃度PEG-6000脅迫馬鈴薯試管苗的MDA含量均較不添加PEG-6000（CK）增加，且除添加200 g/kg PEG-6000處理外，PEG-6000濃度越高，在同一測試日的丙二醛含量也越高。說明PEG-6000脅迫可造成4℃低溫下馬鈴薯試管苗膜脂過氧化，其中添加200 g/kg PEG-6000處理的馬鈴薯試管苗膜脂過氧化程度較輕。

圖1 滲透脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗丙二醛含量的影響

2.2 PEG-6000脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗脯氨酸含量的影響

脯氨酸起著細胞質滲透調節劑的作用，能夠維持質膜結構的完整性，可增強作物的抗旱性，有效維持膨壓，降低細胞滲透勢，提高作物的抗旱能力。正常狀況下植物脯氨酸含量較低，在遇到逆境時，游離脯氨酸就會大量積累并清除活性氧從而保護細胞不受損傷。從圖2可以看出，在4℃低溫條件下，不同濃度PEG-6000脅迫馬鈴薯試管苗的脯氨酸含量均呈先升后降又上升趨勢，這與同期不添加PEG-6000處理（CK）的變化趨勢一致。說明低溫下PEG-6000造成的干旱脅迫對馬鈴薯試管苗脯氨酸含量的影響并不明顯。

圖2 滲透脅迫對低溫馬鈴薯試管苗脯氨酸含量的影響

2.3 PEG-6000脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗葉綠素含量的影響

葉綠素含量與抗性為負相關，是植物遭受滲透脅迫的重要特征之一［8］。從圖3可以看出，在4℃低溫條件下，不添加PEG-6000（CK）時，馬鈴薯試管苗的葉綠素含量隨時間的延長總體呈波動性下降趨勢；添加不同濃度PEG-6000后，葉綠素含量總體變化不明顯，說明4℃低溫下，PEG-6000造成的干旱脅迫對馬鈴薯試管苗葉綠素含量的影響不明顯。

圖3 滲透脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗總葉綠素含量的影響

2.4 PEG-6000脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗蛋白質含量的影響

可溶性蛋白含量代表了植物細胞內各種酶和大分子蛋白的含量，可表示植物酶活力的大小及酶的純度［8～11］。從圖4可以看出，在4℃低溫條件下，不添加PEG-6000（CK）的馬鈴薯試管苗蛋白質含量隨著時間的延長呈現波動性降低趨勢，說明長期低溫對馬鈴薯試管苗蛋白質的產生有阻礙作用；與對照相比，添加不同濃度PEG-6000各處理的馬鈴薯試管苗蛋白質含量均呈現不規則變化，說明PEG-6000脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗的抗寒性及抗旱性有誘導作用，PEG-6000可以通過刺激試管苗中蛋白質的產生，進而促進相關酶類的合成，從而提高植物抗低溫的能力。

圖4 滲透脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗蛋白質含量的影響

2.5 PEG-6000脅迫對低溫下馬鈴薯試管苗相關酶活性的影響

低溫下，植物產生活性氧并使之超過傷害閥值，要防止植物低溫傷害就要提高植物清除活性氧的能力［12～13］。SOD通過歧化反應生成H2O2和O2，從而消除氧自由基對植物的傷害，但生成的H2O2對植物組織又產生毒害，而CAT可以清除植物組織中的H2O2，POD參與葉綠素的降解和活性氧的產生，因此把SOD、CAT和POD 3種酶統稱為細胞保護酶系統，一定量的保護酶可避免活性氧自由基的傷害［14～16］。

從表1可知，在4℃低溫條件下，添加不同濃度PEG-6000的馬鈴薯試管苗，隨時間的延長，SOD、POD、CAT活性均表現出提高趨勢。SOD活性以添加100 g/kg PEG-6000處理和200 g/kg PEG-6000處理表現較高，除第2次測定值小于不添加PEG-6000處理（CK）外，其余4次均高于同期對照。POD活性以添加50 g/kg PEG-6000處理最高，5次測定值均高于同期對照。CAT活性以添加100 g/kg PEG-6000處理最高，5次測定值均高于同期對照，且添加50、150、200、250 g/kg各處理，除第1次測定值均小于不添加PEG-6000處理（CK）外，其余4次均高于同期對照。

表1 低溫下PEG-6000脅迫的馬鈴薯試管苗SOD、POD、CAT活性

3 小結

試驗結果表明，在4℃低溫下，不同濃度的PEG-6000脅迫可造成馬鈴薯試管苗膜脂過氧化，使其丙二醛含量增加，脯氨酸、葉綠素含量發生變化；SOD、POD、CAT 3種酶活性均表現出不同程度的上升趨勢。

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