盐胁迫对西瓜幼苗活性氧代谢和渗透调节物质含量的影响_韩志平
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线态氧 ( O 2 ) 等活性氧 ( ROS) 的生成 。这些活性 氧自由基通过对脂质、 蛋白质和核酸的氧化伤害而 严重破坏正常代谢
[ 5]
1
[ 4]
。植物不但可利用超氧化物歧
化酶 ( SOD) 、 过 氧 化 氢 酶 ( CAT ) 和 过 氧 化 物 酶 ( POX) 等抗氧化酶[ 6] , 也可利用抗坏血酸 ( AsA) 和 还原型谷胱甘肽 ( GSH ) 等低分子量抗氧化 剂来清 除不同类型的 ROS 。这些酶和非酶的抗 氧化物 质协同作用, 防御活性氧对细胞膜系统的伤害 , 抑制 膜脂过氧化, 从而减轻盐胁迫对植物细胞的伤害 。 在盐渍环境下生长的植物还可通过吸收无机离 子和合成有机溶质进行渗透调节而减轻体内水分亏 缺 。 NaCl 诱导的内源有机渗调物质的积累是非 盐生植物对盐胁迫的生理适应的一种有效机制 [ 10] , 其共同特征是分子量低、 易溶于水、 可在植物体内积 累到高水平而不破坏细胞内生理过程 , 主要包括 脯氨酸、 甘氨酸甜菜碱( GB) 、 糖类、 可溶性蛋白和多 元醇等[ 11] 。其主要作用是通过维持渗透平衡、 稳定 亚细胞结构如膜和蛋白, 并清除活性氧而保护植物 细胞免受盐胁迫的伤害[ 12] 。 国内外对植物在盐胁迫下的生长和生理响应的 研究已有大量文献报道, 但有关西瓜植株活性氧代 谢和渗调物质合成对盐胁迫响 应的研究尚未 见报 道。本试验采用营养液培养法 , 通过不同浓度 N aCl 处理西瓜幼苗, 研究盐胁迫对西瓜植株活性氧代谢 和渗调物质含量的影响, 为进一步阐明盐胁迫对西 瓜植株影响的生理生化机制奠定基础。
Metabolism of Reactive Oxygen Species and Contents of Osmotic Substances in Watermelon Seedlings under Salinity Stress
H AN Z hi ping , GU O Shi rong , YOU Xiu - na , SUN Jin , DU AN Jiu - ju
西北植物学报 , 2010, 30( 11) : 2210- 2218 Acta Bot. Boreal.-Occident . Sin.
¹ห้องสมุดไป่ตู้
文章编号 : 1000 - 4025( 2010) 11 - 2210 - 09
盐胁迫对西瓜幼苗活性氧代谢和 渗透调节物质含量的影响
韩志平 , 郭世荣 , 尤秀娜 , 孙
胁迫对两品种西瓜幼苗活性氧代谢和渗调物质含量的影响。结果 显示 : NaCl 胁迫抑 制了西瓜 幼苗的生长 , 耐盐 性
# 较强 的- 秀雅. 受抑制程度明显小于耐盐性较弱的-秀丽. ; 随 NaCl 浓度提高 , 叶片 OM D A 含量和质 膜 2 产生速 率、
相对透性显著增加 , - 秀丽. 的增加幅度明显大于- 秀雅. ; PO D 活性在低浓度 NaCl 下降低而高浓度下 升高 , CA T 和 AP X 活性及抗坏血酸含量随 NaCl 浓度提高而显著增加 , SO D 活性随 NaCl 浓度变化的规律两品种有所 不同 ; 脯 氨 酸、 可溶性糖含量随 NaCl 浓度提高而显著增加 , 可溶性蛋白含 量在较低浓度 N aCl 下增加而高浓度下降 低 ; 除可 溶 性蛋白外 , 50 mmol # L- 1 以 上 NaCl 胁迫下-秀雅. 抗氧化酶活性、 抗坏血酸和 渗调物质含量均明显高于-秀丽. 。研 究表 明 : N aCl 胁迫严重抑制了西瓜幼苗 的生长 , 破坏了幼苗细胞膜 结构 , 影响了活性 氧和渗调 物质的正常 代谢 , 耐 盐性较强的- 秀雅. 受抑制程度和脂质过氧化程度较低 , 与 其抗氧化酶活性和渗调物质含量较高密切相关。 关键词 : 西瓜 ; 盐胁迫 ; 活性氧代谢 ; 渗透调节 中图分类号 : Q 945. 78 文献标识码 : A
[ 1]
温室内进行。以设施园艺与无土栽培实验室筛选得 到的耐盐性较强的 -秀雅 . 和 耐盐性较弱的 -秀丽 . ( 均由安徽农业科学院园艺研究所提供 ) 西瓜 ( Citr ul l us l anatus ) 品种为试材。种子经浸种催芽后播 于装有石英砂的 塑料盘中 育苗 , 保持 昼温 22 e ~ 30 e 、 夜温 15 e ~ 20 e , 自然光照, 子叶展平后浇灌 1/ 2 剂量的 H oagland 配方营养液。 3 叶 1 心时, 选 生长整齐一致的幼苗 定植于装 有 1/ 2 剂量 H oag land 配方营养液的栽培槽中, 用气泵间歇 ( 30 m in # h ) 对营养液通气, 每 4 d 换一次营养液。缓苗 3 d 后开始处理 , 在营养液中添加分析纯 NaCl 使各处 理 NaCl 浓度分别达到 0( CK) 、 25 、 50、 75、 100、 150 m mol # L , EC 值 分 别 为 1. 48 ? 0. 10、 4. 05 ? 0. 12、 6. 75 ? 0. 15 、 9. 35 ? 0. 13、 11. 80 ? 0. 16、 16. 65
¹ 收稿日期 : 2010 - 04 -07; 修改稿收到日期 : 2010 -09 -26
基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 ( 2009CB119000) ; 现代农业产业技术体系建设专项资金 ( N ycyt x -35 -gw 18) ; 江苏省农业三项工 程 [ SX ( 2005) 088] 作者简介 : 韩志平 ( 1976- ) , 男 ( 汉族 ) , 博士 , 主要从事蔬菜作物逆境生理研究。 E - mai l: hanzhipin g0215@ 163. com * 通讯作者 : 郭世荣 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事设施园艺与无土栽培。 E -mail: srgu o@ n jau. edu. cn
Abstract: T he experiment w as carr ied out t o st udy t he ef fect of NaCl st ress o n t he react ive ox yg en species metabolism and osm ot icum cont ent of w at erm elo n ( Cit rul lus l anat us ) seedling s in hydroponically. T he re sults show ed t hat NaCl st ress inhibit ed obviously t he grow t h of w at erm elo n seedling , and t he ex t ent of in hibit ion f or -Xiuya . w as less t han that f or - Xiuli. ; Wit h increasing NaCl concentrat ion, O 2# pr oduct ion rate, MDA cont ent and m em br ane perm eabilit y in leaves of bot h cult ivars significant ly increased, and in creased r ange of -Xiuli. obviously ex ceeded -Xiuya. . P OD act ivit y declined under t he low concent rat ion of NaCl and increased under t he high co ncent ration of N aCl. CA T and A PX act ivit ies, and ascorbic acid con t ent appar ent ly incr eased w it h increasing NaCl concentr at ion. SOD act ivit y show ed dif ferent regularit y fo r tw o cult ivars. Proline and soluble sugar cont ent s significant ly increased w it h increasing NaCl co ncent ra t ion. So luble pro tein content incr eased under t he low co ncent ratio n of NaCl and decreased under t he high
- 1 - 1
。据估 计目前全世界约有 20% 的灌
[ 2]
溉土地受到盐胁迫影响 , 而中国约有盐渍土 2 600 万公顷2 [ 3] 。盐胁迫通过对各种代谢过程的影响而 造成植物体内水分亏缺, 进而导致超氧阴离子自由 基( O 2# ) 、 过氧化氢 ( H 2 O 2 ) 、 羟自由基 ( #OH ) 和单
1, 2 1* 1 1 1
( 1 College of H orti cult ure, N an jing A gricul tu ral U niver sit y/ K ey Lab orat ory of S ou t hern V eget able Crop Genetic Im provement , M inist ry of A gricul tu re, N anjing 210095, Chin a; 2 Coll ege of A gricu lt ure an d Lif e Science, S hanxi Datong U niversit y, Dat ong, S han xi 037009, Ch ina)
西大同 037009) 1, 2 1* 1
锦 , 段九菊
1
1
( 1 南京农业大学 园艺 学院 农业部南 方蔬菜遗传改良重点开放实验室 , 南京 210095; 2 山西大同大学 农学与生命科学学 院, 山
摘
要 : 采用营养液培养法 , 以耐盐性较强的-秀雅. 和耐盐性较弱的- 秀丽. 西瓜品种为材料 , 研究了不同浓度 NaCl
11 期
韩志平 , 等 : 盐胁迫对西瓜幼苗活性氧代谢和渗透调节物质 含量的影响
2211
concent rat ion of N aCl. Besides soluble prot ein content, t he act ivit ies of ant iox idant enzymes, cont ent s o f as corbic acid and osmot ic subst ances in t he leav es of -Xiuya. w ere obviously higher t han t hat in -Xiuli. be - 1 y ond 50 mmo l # L NaCl. T he resear ch revealed that salinit y seriously inhibit ed t he g row t h of w at ermelon seedling s, dest roy ed t he st ruct ure of cell m em brane, inf luenced norm al m et abolism o f react ive ox yg en spe cies and o smo ticum . T he ex tent of g row t h inhibit ion and lipid per ox idation o f -Xiuya. seedling w er e low er than t hat of -Xiuli. , w hich w as relat ed w it h hig h act ivit ies of ant io xidant enzymes and high cont ent o f os m ot ic subst ances. Key words: wat ermelon; salinity ; met abo lism of react ive ox yg en species; osm ot ic reg ulat ion 盐胁迫是影响全球植物生长和产量的主要非生 物胁迫之一
线态氧 ( O 2 ) 等活性氧 ( ROS) 的生成 。这些活性 氧自由基通过对脂质、 蛋白质和核酸的氧化伤害而 严重破坏正常代谢
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[ 4]
。植物不但可利用超氧化物歧
化酶 ( SOD) 、 过 氧 化 氢 酶 ( CAT ) 和 过 氧 化 物 酶 ( POX) 等抗氧化酶[ 6] , 也可利用抗坏血酸 ( AsA) 和 还原型谷胱甘肽 ( GSH ) 等低分子量抗氧化 剂来清 除不同类型的 ROS 。这些酶和非酶的抗 氧化物 质协同作用, 防御活性氧对细胞膜系统的伤害 , 抑制 膜脂过氧化, 从而减轻盐胁迫对植物细胞的伤害 。 在盐渍环境下生长的植物还可通过吸收无机离 子和合成有机溶质进行渗透调节而减轻体内水分亏 缺 。 NaCl 诱导的内源有机渗调物质的积累是非 盐生植物对盐胁迫的生理适应的一种有效机制 [ 10] , 其共同特征是分子量低、 易溶于水、 可在植物体内积 累到高水平而不破坏细胞内生理过程 , 主要包括 脯氨酸、 甘氨酸甜菜碱( GB) 、 糖类、 可溶性蛋白和多 元醇等[ 11] 。其主要作用是通过维持渗透平衡、 稳定 亚细胞结构如膜和蛋白, 并清除活性氧而保护植物 细胞免受盐胁迫的伤害[ 12] 。 国内外对植物在盐胁迫下的生长和生理响应的 研究已有大量文献报道, 但有关西瓜植株活性氧代 谢和渗调物质合成对盐胁迫响 应的研究尚未 见报 道。本试验采用营养液培养法 , 通过不同浓度 N aCl 处理西瓜幼苗, 研究盐胁迫对西瓜植株活性氧代谢 和渗调物质含量的影响, 为进一步阐明盐胁迫对西 瓜植株影响的生理生化机制奠定基础。
Metabolism of Reactive Oxygen Species and Contents of Osmotic Substances in Watermelon Seedlings under Salinity Stress
H AN Z hi ping , GU O Shi rong , YOU Xiu - na , SUN Jin , DU AN Jiu - ju
西北植物学报 , 2010, 30( 11) : 2210- 2218 Acta Bot. Boreal.-Occident . Sin.
¹ห้องสมุดไป่ตู้
文章编号 : 1000 - 4025( 2010) 11 - 2210 - 09
盐胁迫对西瓜幼苗活性氧代谢和 渗透调节物质含量的影响
韩志平 , 郭世荣 , 尤秀娜 , 孙
胁迫对两品种西瓜幼苗活性氧代谢和渗调物质含量的影响。结果 显示 : NaCl 胁迫抑 制了西瓜 幼苗的生长 , 耐盐 性
# 较强 的- 秀雅. 受抑制程度明显小于耐盐性较弱的-秀丽. ; 随 NaCl 浓度提高 , 叶片 OM D A 含量和质 膜 2 产生速 率、
相对透性显著增加 , - 秀丽. 的增加幅度明显大于- 秀雅. ; PO D 活性在低浓度 NaCl 下降低而高浓度下 升高 , CA T 和 AP X 活性及抗坏血酸含量随 NaCl 浓度提高而显著增加 , SO D 活性随 NaCl 浓度变化的规律两品种有所 不同 ; 脯 氨 酸、 可溶性糖含量随 NaCl 浓度提高而显著增加 , 可溶性蛋白含 量在较低浓度 N aCl 下增加而高浓度下降 低 ; 除可 溶 性蛋白外 , 50 mmol # L- 1 以 上 NaCl 胁迫下-秀雅. 抗氧化酶活性、 抗坏血酸和 渗调物质含量均明显高于-秀丽. 。研 究表 明 : N aCl 胁迫严重抑制了西瓜幼苗 的生长 , 破坏了幼苗细胞膜 结构 , 影响了活性 氧和渗调 物质的正常 代谢 , 耐 盐性较强的- 秀雅. 受抑制程度和脂质过氧化程度较低 , 与 其抗氧化酶活性和渗调物质含量较高密切相关。 关键词 : 西瓜 ; 盐胁迫 ; 活性氧代谢 ; 渗透调节 中图分类号 : Q 945. 78 文献标识码 : A
[ 1]
温室内进行。以设施园艺与无土栽培实验室筛选得 到的耐盐性较强的 -秀雅 . 和 耐盐性较弱的 -秀丽 . ( 均由安徽农业科学院园艺研究所提供 ) 西瓜 ( Citr ul l us l anatus ) 品种为试材。种子经浸种催芽后播 于装有石英砂的 塑料盘中 育苗 , 保持 昼温 22 e ~ 30 e 、 夜温 15 e ~ 20 e , 自然光照, 子叶展平后浇灌 1/ 2 剂量的 H oagland 配方营养液。 3 叶 1 心时, 选 生长整齐一致的幼苗 定植于装 有 1/ 2 剂量 H oag land 配方营养液的栽培槽中, 用气泵间歇 ( 30 m in # h ) 对营养液通气, 每 4 d 换一次营养液。缓苗 3 d 后开始处理 , 在营养液中添加分析纯 NaCl 使各处 理 NaCl 浓度分别达到 0( CK) 、 25 、 50、 75、 100、 150 m mol # L , EC 值 分 别 为 1. 48 ? 0. 10、 4. 05 ? 0. 12、 6. 75 ? 0. 15 、 9. 35 ? 0. 13、 11. 80 ? 0. 16、 16. 65
¹ 收稿日期 : 2010 - 04 -07; 修改稿收到日期 : 2010 -09 -26
基金项目 : 国家重点基础研究发展计划 ( 2009CB119000) ; 现代农业产业技术体系建设专项资金 ( N ycyt x -35 -gw 18) ; 江苏省农业三项工 程 [ SX ( 2005) 088] 作者简介 : 韩志平 ( 1976- ) , 男 ( 汉族 ) , 博士 , 主要从事蔬菜作物逆境生理研究。 E - mai l: hanzhipin g0215@ 163. com * 通讯作者 : 郭世荣 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事设施园艺与无土栽培。 E -mail: srgu o@ n jau. edu. cn
Abstract: T he experiment w as carr ied out t o st udy t he ef fect of NaCl st ress o n t he react ive ox yg en species metabolism and osm ot icum cont ent of w at erm elo n ( Cit rul lus l anat us ) seedling s in hydroponically. T he re sults show ed t hat NaCl st ress inhibit ed obviously t he grow t h of w at erm elo n seedling , and t he ex t ent of in hibit ion f or -Xiuya . w as less t han that f or - Xiuli. ; Wit h increasing NaCl concentrat ion, O 2# pr oduct ion rate, MDA cont ent and m em br ane perm eabilit y in leaves of bot h cult ivars significant ly increased, and in creased r ange of -Xiuli. obviously ex ceeded -Xiuya. . P OD act ivit y declined under t he low concent rat ion of NaCl and increased under t he high co ncent ration of N aCl. CA T and A PX act ivit ies, and ascorbic acid con t ent appar ent ly incr eased w it h increasing NaCl concentr at ion. SOD act ivit y show ed dif ferent regularit y fo r tw o cult ivars. Proline and soluble sugar cont ent s significant ly increased w it h increasing NaCl co ncent ra t ion. So luble pro tein content incr eased under t he low co ncent ratio n of NaCl and decreased under t he high
- 1 - 1
。据估 计目前全世界约有 20% 的灌
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溉土地受到盐胁迫影响 , 而中国约有盐渍土 2 600 万公顷2 [ 3] 。盐胁迫通过对各种代谢过程的影响而 造成植物体内水分亏缺, 进而导致超氧阴离子自由 基( O 2# ) 、 过氧化氢 ( H 2 O 2 ) 、 羟自由基 ( #OH ) 和单
1, 2 1* 1 1 1
( 1 College of H orti cult ure, N an jing A gricul tu ral U niver sit y/ K ey Lab orat ory of S ou t hern V eget able Crop Genetic Im provement , M inist ry of A gricul tu re, N anjing 210095, Chin a; 2 Coll ege of A gricu lt ure an d Lif e Science, S hanxi Datong U niversit y, Dat ong, S han xi 037009, Ch ina)
西大同 037009) 1, 2 1* 1
锦 , 段九菊
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( 1 南京农业大学 园艺 学院 农业部南 方蔬菜遗传改良重点开放实验室 , 南京 210095; 2 山西大同大学 农学与生命科学学 院, 山
摘
要 : 采用营养液培养法 , 以耐盐性较强的-秀雅. 和耐盐性较弱的- 秀丽. 西瓜品种为材料 , 研究了不同浓度 NaCl
11 期
韩志平 , 等 : 盐胁迫对西瓜幼苗活性氧代谢和渗透调节物质 含量的影响
2211
concent rat ion of N aCl. Besides soluble prot ein content, t he act ivit ies of ant iox idant enzymes, cont ent s o f as corbic acid and osmot ic subst ances in t he leav es of -Xiuya. w ere obviously higher t han t hat in -Xiuli. be - 1 y ond 50 mmo l # L NaCl. T he resear ch revealed that salinit y seriously inhibit ed t he g row t h of w at ermelon seedling s, dest roy ed t he st ruct ure of cell m em brane, inf luenced norm al m et abolism o f react ive ox yg en spe cies and o smo ticum . T he ex tent of g row t h inhibit ion and lipid per ox idation o f -Xiuya. seedling w er e low er than t hat of -Xiuli. , w hich w as relat ed w it h hig h act ivit ies of ant io xidant enzymes and high cont ent o f os m ot ic subst ances. Key words: wat ermelon; salinity ; met abo lism of react ive ox yg en species; osm ot ic reg ulat ion 盐胁迫是影响全球植物生长和产量的主要非生 物胁迫之一