空間搭載對芹菜幼苗生理特性的影響

鄒原東+范繼紅+韓振芹

摘要：以空間搭載的芹菜（Apium graveolens L. var. dulce DC.）種子為試驗材料，研究了芹菜幼苗期丙二醛（MDA）、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白質、脯氨酸（Pro）含量及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性等生理指標的變化。結果表明，空間搭載的處理1、2、4葉片MDA含量有所增加，處理2、4與對照相比差異極顯著（P<0.01）；葉綠素a、葉綠素b和葉綠素（a+b）含量都高于對照，葉綠素a含量受空間射線影響較為明顯；可溶性糖、脯氨酸含量均與對照差異不顯著（P>0.05）；處理1、2、4葉片的可溶性蛋白質含量低于對照；處理2、3、4葉片的SOD、POD、CAT活性較對照均有所增加。

關鍵詞：芹菜（Apium graveolens L var. dulce DC）；空間搭載；生理特性

中圖分類號：S636.3；S603.6；S601 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）03-0601-03

中國是世界上少數幾個利用航天技術進行誘變育種的國家之一。航天育種又叫太空育種，是利用衛星、飛船等返回式航天器將作物的種子、組織、器官或生命個體搭載到宇宙空間，在強輻射、微重力、高真空等太空誘變因子的作用下使其發生遺傳性狀變異，利用有益變異選育出農作物新品種的育種新技術[1]。航天育種為培育抗病、增產新品種，選育優良后代開辟了新途徑。劉玲雪等[2]的研究表明，經過空間搭載的大豆株高、主莖節數、單株結莢、單株粒數高于地面對照。薛淮等[3]的研究表明，空間搭載后的蜀葵幼苗體內丙二醛含量升高， SOD、POD、CAT活性均低于地面對照。空間環境引起植物體內代謝異常、抗氧化酶活性受到損傷以至加速衰老。試驗探討了空間搭載對芹菜幼苗生理特性的影響，以期為芹菜航天育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料芹菜（Apium graveolens L. var. dulce DC.）由中國航天育種中心提供，種子分為5份，一份用作地面對照，另4份通過神舟七號飛行器搭載進入太空，返回地面后同期播種。試驗采用5×5拉丁方設計，于2013年3～5月在北京農業職業學院科技示范園溫室進行。從3～4片葉的幼苗開始，每周取一次葉片進行各項生理指標的測定，處理和對照各5次重復，取樣時間為上午8：00～9：00。

1.2 方法

1.2.1 葉綠素的提取及測定 葉綠素采用80%丙酮浸提法[4]提取。丙二醛（MDA）含量的測定采用TBA比色法[4]。可溶性糖含量測定采用硫酸-蒽酮比色法[4]；可溶性蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍G-250法[4]；脯氨酸（Pro）含量測定采用酸性茚三酮顯色法[5]；超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用NBT光還原法[4]；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創木酚法[4]；過氧化氫酶（CAT）活性測定采用高錳酸鉀滴定法[4]。各指標含量均以鮮重計。

1.2.2 數據分析 數據采用Excel 2003和SPSS 17.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 空間搭載對芹菜丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白質和游離脯氨酸含量的影響

從表1可以看出，與對照相比，處理1、2、4芹菜葉片的丙二醛含量有所增加，最大增加幅度和最小增加幅度分別為25.6%和2.6%；處理3丙二醛含量比對照低。與對照相比，處理2、4在經過空間照射后葉片丙二醛濃度極顯著增加（P<0.01），說明空間環境會對植株細胞膜產生一定影響。

與對照相比，芹菜幼苗葉片的可溶性糖含量明顯增加，最大增幅為0.13個百分點，空間搭載下芹菜幼苗葉片的可溶性糖含量與對照差異不顯著。

空間照射后芹菜植株葉片的可溶性蛋白質含量與對照相比總體呈下降趨勢，只有處理3的含量比對照略高。方差分析及多重比較結果表明，空間環境對芹菜幼苗葉片的可溶性蛋白質含量沒有顯著影響。

脯氨酸含量的高低決定植株滲透脅迫的壓力大小。空間照射后，處理2、3、4植株葉片中游離脯氨酸含量與對照相比有所增加；處理4的含量最高，為0.0148%。通過方差分析可知F檢驗不顯著（P=0.066>0.05）。表明空間搭載后芹菜幼苗植株脯氨酸含量與對照差異不顯著。

2.2 空間搭載對芹菜幼苗葉片葉綠素含量的影響

從表2可以看出，空間搭載4個處理的葉綠素含量（葉綠素a、葉綠素b和葉綠素（a+b）均高于對照；而且包括對照在內所有處理的葉綠素a含量要高于葉綠素b含量。處理3葉片的葉綠素a含量和對照相比差異顯著（P<0.05）；處理1和對照相比差異極顯著（P<0.01）；處理1、3、4葉片葉綠素b含量與對照相比差異顯著（P<0.05）；而處理1葉片的葉綠素（a+b）含量與對照相比差異極顯著（P<0.01）。

2.3 空間搭載對芹菜幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

由表3可知，與對照相比，空間搭載的芹菜幼苗葉片中SOD活性明顯升高，增幅達7.1%～16.8%。只有處理2與對照SOD活性差異極顯著（P<0.01）。表明空間搭載條件下的芹菜較能抵御外界傷害，增強自身清除氧自由基的能力較強。

空間環境下處理2、3、4芹菜植株葉片的POD活性和對照相比顯著增加，最高增幅達38.8%。處理2、3在空間照射的環境下葉片的POD活性和對照相比差異達顯著水平（P<0.05）；處理4和對照間差異達極顯著水平（P<0.01）。

與對照相比，空間搭載后芹菜幼苗葉片CAT活性有所增加，最小增幅為10.3%；處理4 CAT活性最高，是對照的1.34倍。空間搭載的4個處理葉片中CAT活性和對照相比差異都達顯著水平（P<0.05）；處理2、3、4和對照相比差異極顯著（P<0.01）。