外源甜菜碱对干旱胁迫下半夏逆境生理特性及氮代谢的影响

【摘要】本研究以半夏为材料,设置了对照组(CK,含水量75%±2),干旱组(D,含水量35%士2)、干旱组+20mmol·L-1甜菜碱(D20)、干旱组+40mmol·L-1甜菜碱(D40)四个处理组,通过喷洒不同浓度的甜菜碱溶液来研究对干旱胁迫下半夏体内各项生理指标、光合指标的变化、氮代谢过程中关键酶活性及总生物碱、鸟苷和腺苷等的药用成分的影响,以期缓解干旱胁迫对半夏生长过程中的胁迫伤害,提高半夏的抗旱性,并探讨提高半夏抵御干旱胁迫下的次生代谢调节机制,为实际生产中降低干旱伤害提供理论依据。得到主要结论如下：(1)干旱胁迫下,半夏各项生理指标均发生显著变化,表现为相对电导率增大,渗透调节物质含量增加,膜质过氧化程度加重,抗氧化酶活性发生改变。①各处理组的相对电导率值随处理时间的增加呈上升趋势。D、D(20)和D(40)随处理时间的延长上升较快,同时D(20)和D(40)的电导率值均低于D组,从整体上看,喷施外源甜菜碱溶液能有效降低电解质的外渗,维持细胞内的渗透压及细胞形态,40mmol·L-1的甜菜碱溶液效果较为明显。②随着处理时间的延长,CK、D、D(20)和D(40)组的变化趋势一致,脯氨酸含量逐渐增加,D(20)和D(40)组的脯氨酸含量均大于D组。可溶性糖含量变化与脯氨酸变化相一致,D、D(20)和D(40)组在处理过程中可溶性糖含量表现为D(40)>D(20)>D,均在第27d时达到最大值。③干旱处理后,D、D(20)和D(40)组的02-含量上升较快,随着时间的延长持续走高,且均在第27d达到最大值,表现为D>D(20)、D(40)、MDA含量与02-含量呈正相关,在整个处理期间,MDA含量表现为D>D(20)、D(40)。④经干旱处理的半夏叶片中SOD酶活性呈升高状态,在第27d达到最大值。POD、CAT活性表现为先升高后降低的趋势,在第18d开始降低,且喷施外源甜菜碱后的干旱处理组的抗氧化酶活性较高与未喷施的干旱组。(2)外源甜菜碱对干旱胁迫下半夏叶片内光合色素含量有较大影响,它们不同程度的提高了胁迫下中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量及类胡萝卜素含量。随着干旱时间的延长,荧光参数Fo、qN呈上升趋势,Fv/Fm、qP呈下降趋势,ETR与Yield则呈先升高后降低的趋势。干旱胁迫处理下,D、D(20)和D(40)组的Fo上升,且高于对照组,但D(20)和D(40)组上升幅度小于D组。Fv/Fm、qP在整个干旱处理期间总体呈下降趋势,其值也远远低于CK组,但喷施甜菜碱的处理组略高于D组。ETR与Yield呈先升高后降低的趋势,且干旱处理组值均低于CK组,D(20)和D(40)组大于D组,表明干旱胁迫会影响PSⅡ光电子能量传递占吸收光能的比例,容易造成过剩光能的积累,使电子传递受阻,而40mmol·L-1外源的甜菜碱能较好的在一定程度上缓解这种伤害,但随着时间的延长,光合机构破坏严重,这种缓解作用逐渐变得不明显。(3)随着干旱胁迫时间的增加,D(40)组中GOGAT活性及GS活性降低幅度均小于D和D(20)组,GDH活性呈先升高后降低的趋势,CK组变化不明显。在处理第9-27d时,D(40)组与D(20)组相比,总生物碱含量分别提高了6.3%、10.3%、12.3%,差异显著。腺苷和鸟苷含量随时间增加呈上升趋势,且D(40)组含量均高于D(20)组,CK组含量最高,腺苷在第27d时有降低趋势。在第27d时,D(40)组可溶性蛋白含量比D和D(20)组分别提高了7.3%和3.1%。表明40mmol·L-1的外源甜菜碱溶液能提高干旱胁迫条件下氮代谢相关酶的活性,从而加快无机氮的同化,有利于促进次生代谢物质的积累,同时也增强了半夏抵御干旱胁迫的能力。
【作者】张红敏；
【导师】吴能表；
【作者基本信息】西南大学，植物学，2014，硕士
【关键词】半夏；干旱胁迫；甜菜碱；光合生理；氮代谢；

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