滲透脅迫下外源氨基酸對蕎麥幼苗生理特性的影響

摘要：以敏感蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench）品種川蕎3號和抗逆蕎麥品種川蕎4號為試驗材料，探討外源氨基酸對滲透脅迫下蕎麥幼苗生理特性的效應。結果表明，滲透脅迫下適當濃度的外源谷氨酸和天冬氨酸可顯著降低蕎麥葉片質膜透性和MDA含量，敏感蕎麥品種降低幅度較大；顯著增加滲透脅迫下蕎麥葉片SOD和CAT活性，能使抗逆蕎麥品種CAT活性恢復到對照水平。說明適當濃度外源氨基酸處理對滲透脅迫下蕎麥幼苗生理特性具有明顯改善作用，外源谷氨酸和天冬氨酸處理最適濃度分別為80和40 μmol/L，外源天冬氨酸處理效果優于谷氨酸。

關鍵詞：滲透脅迫；外源氨基酸；蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench）；最適濃度；生理特性

中圖分類號：Q945.78 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）09-2070-03

世界范圍內干旱導致作物減產的損失遠高于其他非生物脅迫[1]；研究表明，適當濃度的甘露醇處理能顯著提高黑豆幼苗的抗旱性[2]；適當濃度的ALA處理能明顯促進干旱脅迫下香蕉幼苗生長，有效緩解干旱脅迫對香蕉幼苗的傷害，提高香蕉幼苗的抗旱能力[3]；而適當濃度的外源ABA處理也可以顯著提高萱草的抗旱性[4]；所以化學調控也是提高作物抗旱性的有效途徑[5]。蕎麥（Fagopyrum esculentum Moench）是蓼科蕎麥屬一年生作物，具有營養價值高、保健功效強的特點[6]。本研究以不同抗逆性蕎麥品種為試驗材料，在PEG滲透脅迫下添加不同濃度氨基酸處理，通過測定質膜透性、MDA（Malondialdehyde）含量、SOD（Superoxide dismutase）和CAT（Catalase）活性等指標，探討滲透脅迫下外源氨基酸對蕎麥幼苗生理特性的影響，為提高滲透脅迫下蕎麥幼苗的抗逆性提供一定依據。

1 材料與方法

1.1 材料培養與處理

以敏感蕎麥品種川蕎3號和抗逆蕎麥品種川蕎4號為材料，選用子粒飽滿種子，1 g/L高錳酸鉀消毒5 min，于26 ℃培養箱中萌發，幼苗以Hoagland營養液培養（5 d更換1次），晝夜溫度為26 ℃/16 ℃，相對濕度60%左右，自然光照。在幼苗兩葉一心期處理，設對照組（CK）及15% PEG 6000滲透脅迫，另10組是在PEG滲透脅迫下添加20、40、60、80和100 μmol/L谷氨酸及天冬氨酸，3 d后取蕎麥頂端第2片葉測定相關指標。每個處理設3個重復。

1.2 測定指標及方法

采用李錦樹等[7]方法測定葉片質膜透性；采用林植芳等[8]方法測定葉片MDA含量；采用李文卿等[9]氮藍四唑法測定葉片SOD活性；采用何冰等[10]方法測定葉片CAT活性。

2 結果與分析

2.1 滲透脅迫下外源氨基酸對蕎麥葉片質膜透性的影響

由圖1可見，蕎麥葉片質膜透性在滲透脅迫下明顯高于對照，添加不同濃度外源氨基酸處理使滲透脅迫下蕎麥葉片質膜透性顯著降低，其中80 μmol/L外源谷氨酸使得川蕎3號和川蕎4號葉片質膜透性下降最多，比滲透脅迫分別降低了34.76%和29.66%；40 μmol/L外源天冬氨酸使得川蕎3號葉片質膜透性降低最多，比滲透脅迫降低了48.52%，40和60 μmol/L外源天冬氨酸使川蕎4號降低較多，比滲透脅迫分別降低了43.37%和42.97%，外源氨基酸處理使川蕎3號葉片質膜透性降低幅度較大。

2.2 滲透脅迫下外源氨基酸對蕎麥葉片MDA含量的影響

如圖2所示，蕎麥葉片MDA含量在滲透脅迫下明顯高于對照，而添加適當濃度的外源氨基酸處理使滲透脅迫下蕎麥葉片MDA含量顯著降低，80 μmol/L外源谷氨酸使得川蕎3號和川蕎4號葉片MDA含量下降最多，比滲透脅迫分別降低了32.13%和25.87%；40 μmol/L外源天冬氨酸使得川蕎3號和川蕎4號葉片MDA含量降低最多，比滲透脅迫分別降低了42.54%和38.70%，可見適當濃度外源氨基酸處理使川蕎3號葉片MDA含量降低幅度較大。

2.3 滲透脅迫下外源氨基酸對蕎麥葉片SOD活性的影響

從圖3可以看出，蕎麥葉片SOD活性在滲透脅迫下明顯低于對照，添加不同濃度外源氨基酸處理使滲透脅迫下蕎麥葉片SOD活性顯著增加，60和80 μmmol/L外源谷氨酸使得川蕎3號葉片SOD活性增加較多，比滲透脅迫分別增加了36.83%和36.52%，80 μmol/L外源谷氨酸使得川蕎4號葉片SOD活性增加最多，比滲透脅迫增加了30.07%；而40 μmol/L外源天冬氨酸使得川蕎3號和川蕎4號葉片SOD活性增加最多，比滲透脅迫分別增加了55.16%和47.82%，外源氨基酸處理使川蕎3號葉片SOD活性增加幅度較大。

2.4 滲透脅迫下外源氨基酸對蕎麥葉片CAT活性的影響

蕎麥葉片CAT活性在滲透脅迫下明顯低于對照（圖4），添加適當濃度的外源氨基酸處理使滲透脅迫下蕎麥葉片CAT活性顯著增加，其中80 μmol/L外源谷氨酸使得川蕎3號和川蕎4號葉片CAT活性增加最多，比滲透脅迫分別增加了54.14%和37.99%；40 μmol/L外源天冬氨酸使得川蕎3號和川蕎4號葉片CAT活性增加最多，比滲透脅迫分別增加了88.51%和75.33%，使滲透脅迫下川蕎4號葉片CAT活性增加到對照水平。

3 討論

隨著PEG滲透脅迫濃度的增加，紅砂幼苗[11]和大巖桐組培苗[12]質膜透性及MDA含量均呈增加趨勢；而適當濃度的外源鈣處理可以明顯降低滲透脅迫下大花萱草葉片質膜透性，有效緩解滲透脅迫對質膜的傷害[13]；高氮處理也可以降低滲透脅迫條件下土沉香葉片的相對電導率及MDA含量[14]。本試驗中適當濃度的外源谷氨酸和天冬氨酸可顯著降低滲透脅迫下蕎麥葉片質膜透性和MDA含量，敏感蕎麥品種降低幅度較大，說明外源氨基酸更有利于提高敏感蕎麥品種的抗滲透脅迫能力。

研究表明，輕度滲透脅迫下芒果[15]和青岡[16]葉片SOD及CAT活性有增加現象；而中度以上滲透脅迫下，隨著脅迫時間的增加，水稻幼苗CAT活性[17]和猴耳環SOD活性[18]呈先上升后下降趨勢；而外源SNP處理可以明顯增加滲透脅迫下高羊茅[19]和草地早熟禾[20]幼苗SOD和CAT活性，減輕了滲透脅迫對幼苗的傷害，提高了植株的抗旱性。適當濃度的外源谷氨酸和天冬氨酸可顯著增加滲透脅迫下蕎麥葉片SOD和CAT活性，特別是適當濃度的天冬氨酸處理能使抗逆蕎麥品種CAT活性恢復到對照水平，從而消除了滲透脅迫的傷害效應。

總之，適當濃度外源氨基酸處理對滲透脅迫下蕎麥幼苗生理特性具有明顯改善作用，外源谷氨酸和天冬氨酸處理最適濃度分別為80 μmol/L和40 μmol/L，天冬氨酸處理效果優于谷氨酸。

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