留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃实生苗抗氧化物酶和渗透调节物质的影响

高帆 谢玥 沈妍秋 雷芝 王秀 夏惠 梁东

高帆, 谢玥, 沈妍秋, 雷芝, 王秀, 夏惠, 梁东. 外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃实生苗抗氧化物酶和渗透调节物质的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(2): 291-297. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
引用本文: 高帆, 谢玥, 沈妍秋, 雷芝, 王秀, 夏惠, 梁东. 外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃实生苗抗氧化物酶和渗透调节物质的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(2): 291-297. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
GAO Fan, XIE Yue, SHEN Yanqiu, LEI Zhi, WANG Xiu, XIA Hui, LIANG Dong. Exogenous melatonin for NaCl stress with antioxidant enzymes and osmotic substances of Aclinidia deliciosa seedlings[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2018, 35(2): 291-297. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
Citation: GAO Fan, XIE Yue, SHEN Yanqiu, LEI Zhi, WANG Xiu, XIA Hui, LIANG Dong. Exogenous melatonin for NaCl stress with antioxidant enzymes and osmotic substances of Aclinidia deliciosa seedlings[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2018, 35(2): 291-297. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013

外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃实生苗抗氧化物酶和渗透调节物质的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
基金项目: 

四川农业大学大学生创新训练计划项目 201610626057

四川省科技计划项目 2017JY0054

四川省科技支撑计划项目 2016NZ0105

详细信息
    作者简介: 高帆, 从事果树生物技术研究。E-mail:18227551150@163.com
    通信作者: 梁东, 副教授, 博士, 从事果实品质调控研究。E-mail:liangeast@sina.com
  • 中图分类号: Q945;S663.4

Exogenous melatonin for NaCl stress with antioxidant enzymes and osmotic substances of Aclinidia deliciosa seedlings

  • 摘要: 盐胁迫是果树生长发育所面临的主要危机之一。为探讨外源褪黑素对缓解美味猕猴桃Actinidia deliciosa盐胁迫的生理机制,对根灌褪黑素后的美味猕猴桃实生苗进行盐胁迫处理。通过测定对照(ck),氯化钠胁迫(S1),褪黑素预处理和氯化钠胁迫(S2)下的美味猕猴桃实生苗叶片保护酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性、抗坏血酸及渗透调节物质的变化,分析外源褪黑素提高植物耐盐性的生理机理。结果表明:与对照(ck)相比,氯化钠胁迫处理后,美味猕猴桃实生苗叶片中丙二醛、脯氨酸、保护酶活性先升高再下降,抗坏血酸和可溶性蛋白质先下降再升高,过氧化氢和可溶性糖显著上升;而根灌褪黑素可有效缓解美味猕猴桃实生苗膜脂过氧化程度,降低丙二醛和过氧化氢,最多时分别降低102.45%和44.35%。同时,可显著增加脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质和抗坏血酸,并提高保护酶活性。外源褪黑素可以通过提高抗氧化物酶活性和渗透调节物质含量有效减缓氯化钠盐胁迫的危害,提高美味猕猴桃的耐盐性。
  • 图  1  外源褪黑素对氯化枘胁迫下美味称猴桃丙二醛和过氧化氢的影响

    Figure  1  Effects of exogenous melatonin on MDA content and H2O2 content in kiwifruit under NaCl stress

    图  2  外源褪黑素对氯化枘胁迫下美味称猴桃游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质的影响

    Figure  2  Effects of exogenous melatonin on proline, soluble sugar and soluble protein in kiwifruit under NaCl stress

    图  3  外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃SOD, POD, CAT活性的影响

    Figure  3  Effects of exogenous melatonin on SOD, POD, CAT activity in kiwifruit under NaCl stress

    图  4  外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃抗坏血酸的影响

    Figure  4  Effects of exogenous melatonin on AsA in kiwifruit under NaCl stress

  • [1] 徐慧妮, 王秀峰, 孙旭东, 等.黄瓜种子萌发对NO3-胁迫的响应及耐盐性评价[J].西北植物学报, 2011, 31(2):325-331.

    XU Huini, WANG Xiufeng, SUN Xudong, et al. Response and stress tolerance evaluation of cucumber cultivars under NO3-stress[J]. Acta Bot Boreal-Occident Sin, 2011, 31(2):325-331.
    [2] 周和平, 张立新, 禹锋, 等.我国盐碱地改良技术综述及展望[J].现代农业科技, 2007(11):159-161.

    ZHOU Heping, ZHANG Lixin, YU Feng, et al. Review and prospect of saline-alkali improvement technology in China[J]. Mod Agric Sci Technol, 2007(11):159-161.
    [3] 罗青红, 寇云玲, 史彦江, 等. 6种杂交榛对新疆盐碱土的生理适应性研究[J].西北植物学报, 2013, 33(9):1867-1873.

    LUO Qinghong, KOU Yunling, SHI Yanjiang, et al. Physiological characteristics of adaptability of six hybrid hazelnuts to saline-alkali land in Xinjiang[J]. Acta Bot Boreal-Occident Sin, 2013, 33(9):1867-1873.
    [4] 杨晓慧, 蒋卫杰, 魏珉, 等.植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展[J].山东农业大学学报(自然科学版), 2006, 37(2):302-305.

    YANG Xiaohui, JIANG Weijie, WEI Min, et al. Review on plant response and resistance mechanism to salt stess[J]. J Shandong Agric Univ Nat Sci, 2006, 37(2):302-305.
    [5] 黄宏文.猕猴桃研究进展[M].北京:科学出版社, 2000.
    [6] 靳娟, 鲁晓燕, 王依.果树耐盐性研究进展[J].园艺学报, 2014, 41(9):1761-1776.

    JIN Juan, LU Xiaoyan, WANG Yi. Advances in the studies on salt tolerance of fruit trees[J]. Acta Hortic Sin, 2014, 41(9):1761-1776.
    [7] LERNER A B, CASE J D, TAKAHASHI Y, et al. Isolation of melatonin, the pineal gland factor that lightens melanocytes[J]. J Am Chem Soc, 1958, 80(10):2587-2592.
    [8] 徐芳, 周海鹏, 郭早霞, 等.植物褪黑素及其抗逆性研究[J].基因组学与应用生物学, 2013, 32(2):260-266.

    XU Fang, ZHOU Haipeng, GUO Zaoxia, et al. The melatonin and its resistance to stress in plants[J]. Genom Appl Biol, 2013, 32(2):260-266.
    [9] 张庆霞, 魏海蓉, 刘庆忠, 等.果树种质资源耐盐性评价及耐盐突变研究现状[J].安徽农业科学, 2012, 40(35):17050-17053.

    ZHANG Qingxia, WEI Hairong, LIU Qingzhong, et al. Status of research on salt tolerance evaluation and salt tolerant mutant of fruit resources[J]. J Anhui Agric Sci, 2012, 40(35):17050-17053.
    [10] 周立名, 王飞, 王佳. EMS诱变处理定向筛选猕猴桃耐盐突变体研究[J].西北农业学报, 2009, 18(5):330-335.

    ZHOU Liming, WANG Fei, WANG Jia. Selection of salt-tolerant mutants from ethyl methane sulfonate mutagenized kiwifruit embryonic calli[J]. Acta Agric Boreal-Occident Sin, 2009, 18(5):330-335.
    [11] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社, 2000.
    [12] HODGES D M, DELONG J M, FORNEY C F, et al. Improving the thiobarbituric acid-reactive-substances assay for estimating lipid peroxidation in plant tissues containing anthocyanin and other interfering compounds[J]. Planta, 1999, 207(4):604-611.
    [13] 郝建军, 康宗利, 于洋.植物生理学实验技术[M].北京:化学工业出版社, 2006.
    [14] GIANNOPOLITIS C N, RIES S K. Superoxide dismutases (Ⅱ) purification and quantitative relationship with water-soluble protein in seedlings[J]. Plant Physiol, 1977, 59(2):315-318.
    [15] KATO M, SHIMIZU S. Chlorophyll metabolism in higher plants (Ⅶ) chlorophyll degradation in senescing tobacco leaves, phenolic-dependent peroxidative degradation[J]. Can J Bot, 1987, 65(4):729-735.
    [16] SCEBBA F, SEBASTIANI L, VITAGLIANO C. Activities of antioxidant enzymes during senescence of Prunus armeniaca leaves[J]. Biol Plant, 2001, 44(1):41-46.
    [17] KAMPFENKEL K, van MONTAGU M, INZÈD. Extraction and determination of ascorbate and dehydroascorbate from plant tissue[J]. Anal Biochem, 1995, 225(1):165-167.
    [18] 李会珍, 张志军, 刘培培, 等.不同基因型紫苏耐盐性比较研究[J].西北植物学报, 2011, 31(2):338-344.

    LI Huizhen, ZHANG Zhijun, LIU Peipei, et al. Comparative study on salt tolerance of different genotypical perilla[J]. Acta Bot Boreal-Occident Sin, 2011, 31(2):338-344.
    [19] 孙军利. 外源水杨酸对高温胁迫下葡萄幼苗生理特性的影响及诱导的蛋白激酶性质研究[D]. 石河子: 石河子大学, 2015.

    SUN Junli. Study of Exogenous Salicylic Acid on Physiological Characteristics and the Nature of Protein Kinase of Grape Young Plants Under High Temperature Stress[D]. Shihezi:Shihezi University, 2015.
    [20] 杜天浩. 外源褪黑素对氯化钠胁迫下番茄幼苗生理代谢和产量及品质的影响[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2016.

    DU Tianhao. Effects of Exogenous Melatonin on Tomato Seeldings Physiology and Friut Yield and Quality Under NaCl Stress[D]. Yangling:Northwest A & F University, 2016.
    [21] 张娜, 蒋庆, 李殿波, 等.外源施加褪黑素对氯化钠胁迫下狼尾草种子萌发及相关生理指标的影响[J].中国农业大学学报, 2014, 19(4):54-60.

    ZHANG Na, JIANG Qing, LI Dianbo, et al. Effect of exogenous melatonin on germination of Penniseturn alopecuroides under NaCl stress[J]. J Chin Agric Univ, 2014, 19(4):54-60.
    [22] 韩志平, 郭世荣, 尤秀娜, 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[J].西北植物学报, 2010, 30(11):2210-2218.

    HAN Zhiping, GUO Shirong, YOU Xiuna, et al. Metabolism of reactive oxygen species and contents of osmotic substances in watermelon seedlings under salinity stress[J]. Acta Bot Boreal-Occident Sin, 2010, 30(11):2210-2218.
    [23] 李娜, 陈红, 裴孝伯.外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗耐盐性的影响[J].热带作物学报, 2013, 34(7):1359-1364.

    LI Na, CHEN Hong, PEI Xiaobo. Effects of extraneous spermidine on the salt tolerance in cucumber seedlings under salt stress[J]. Chin J Trop Crops, 2013, 34(7):1359-1364.
    [24] BAXTER A, MITTLER R, SUZUKI N. ROS as key players in plant stress signalling[J]. J Exp Bot, 2014, 65(5):1229-1240.
    [25] ZHU Jiankang. Salt and drought stress signal transduction in plants[J]. Annu Rev Plant Biol, 2002, 53:247-273.
    [26] TAN Dunxian, MANCHESTER L C, REITER R J, et al. Melatonin directly scavenges hydrogen peroxide:a potentially new metabolic pathway of melatonin biotransformation[J]. Free Rad Biol Med, 2001, 29(11):1177-1185.
    [27] LI Chao, WANG Ping, WEI Zhiwei, et al. The mitigation effects of exogenous melatonin on salinity-induced stress in Malus hupehensis[J]. J Pineal Res, 2012, 53(3):298-306.
    [28] GARCIA J J, REITER R J, GUERRERO J M, et al. Melatonin prevents changes in microsomal membrane fluidity during induced lipid peroxidation[J]. FEBS Lett, 1997, 408(3):297-300.
    [29] LEI Xiaoyong, ZHU Ruiyu, ZHANG Guiyou, et al. Attenuation of cold-induced apoptosis by exogenous melatonin in carrot suspension cells:the possible involvement of polyamines[J]. J Pineal Res, 2004, 36(2):126-131.
    [30] 樊怀福, 李娟, 郭世荣, 等.外源NO对NaCl胁迫下黄瓜幼苗生长和根系谷胱甘肽抗氧化酶系统的影响[J].西北植物学报, 2007, 27(8):1611-1618.

    FAN Huaifu, LI Juan, GUO Shirong, et al. Effects of exogenous nitric oxide on growth and giutathione dependent antioxidative system in cucumber seedling roots under NaCl stress[J]. Acta Bot Boreal-Occident Sin, 2007, 27(8):1611-1618.
    [31] 王丽英. 褪黑素预处理对黄瓜幼苗耐盐性的影响[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2014.

    WANG Liying. Effects of Melatonin Pretreatment on Salt Tolerances of Cucumber Seedlings[D]. Yangling:Northwest A & F University, 2014.
  • [1] 沈徐悦, 张浪, 陈蓉蓉, 申亚梅, 金荷仙.  盐胁迫对望春玉兰幼苗形态和相关生理指标的影响 . 浙江农林大学学报, 2021, 38(2): 289-295. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20200449
    [2] 谢德志, 魏子璐, 朱峻熠, 杜莹, 金水虎, 岳春雷.  水禾对镉胁迫的生理响应 . 浙江农林大学学报, 2020, 37(4): 683-692. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190407
    [3] 刘政, 胡孙田, 沈晓飞, 朱培, 褚旭东, 李卓娅, 罗平.  外源褪黑素处理对月季幼苗盐胁迫的缓解效应 . 浙江农林大学学报, 2020, 37(5): 957-962. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190604
    [4] 李楠, 李贺鹏, 江波, 叶碧欢, 陈友吾, 李海波.  短枝木麻黄幼苗对低温胁迫的生理响应 . 浙江农林大学学报, 2019, 36(4): 678-686. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.04.007
    [5] 王小东, 汪俊宇, 周欢欢, 傅卢成, 王彬, 张汝民, 高岩.  模拟酸雨高温胁迫对桂花品种‘杭州黄’抗氧化酶活性和非结构性碳代谢的影响 . 浙江农林大学学报, 2019, 36(1): 54-61. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.01.008
    [6] 周欢欢, 傅卢成, 马玲, 赵亚红, 张汝民, 高岩.  干旱胁迫及复水对‘波叶金桂’生理特性的影响 . 浙江农林大学学报, 2019, 36(4): 687-696. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.04.008
    [7] 韩一林, 王鑫朝, 许馨露, 高岩, 温国胜, 张汝民, 王玉魁.  毛竹幼苗抗氧化酶和AsA-GSH循环对高温干旱及协同胁迫的响应 . 浙江农林大学学报, 2018, 35(2): 268-276. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.010
    [8] 李黎, 宋帅杰, 方小梅, 杨丽芝, 邵珊璐, 应叶青.  高温干旱及复水对毛竹实生苗保护酶和脂质过氧化的影响 . 浙江农林大学学报, 2017, 34(2): 268-275. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.02.010
    [9] 王金平, 张金池, 岳健敏, 尤炎煌, 张亮.  油菜素内酯对氯化钠胁迫下樟树幼苗光合色素和叶绿素荧光参数的影响 . 浙江农林大学学报, 2017, 34(1): 20-27. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2017.01.004
    [10] 潘佳佳, 叶生月, 丁东栋, 金政, 杨萍.  4种竹子竹叶黄酮质量分数及抗氧化活性的季节变化 . 浙江农林大学学报, 2014, 31(2): 280-284. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.02.017
    [11] 郑洁, 刘芳, 吴兴波, 许改平, 丁倩倩, 高岩, 张汝民.  白三叶叶片水浸提液对几种园林植物的化感作用 . 浙江农林大学学报, 2014, 31(1): 19-27. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2014.01.004
    [12] 何奇江, 李楠, 傅懋毅, 周文伟, 王波.  氯化钠胁迫对雷竹根系活力和细胞膜透性的影响 . 浙江农林大学学报, 2013, 30(6): 944-949. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2013.06.021
    [13] 叶小齐, 吴明, 王琦, 蒋科毅, 邵学新.  杭州湾4种植物盐胁迫下种子萌发能力与分布的关系 . 浙江农林大学学报, 2012, 29(5): 739-743. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2012.05.017
    [14] 史锋厚, 朱灿灿, 沈永宝, 施季森.  超声波与渗透调节处理对油松种子萌发的影响 . 浙江农林大学学报, 2011, 28(4): 545-549. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2011.04.004
    [15] 吴建华, 张汝民, 高岩.  干旱胁迫对冷蒿保护酶活性及膜脂过氧化作用的影响 . 浙江农林大学学报, 2010, 27(3): 329-333. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2010.03.002
    [16] 李迎春, 樊卫国, 陈双林.  干旱胁迫对梨属4个重要种幼苗膜脂过氧化和抗氧化酶活性的影响 . 浙江农林大学学报, 2008, 25(4): 437-441.
    [17] 马海燕, 林松明, 徐迎春, 李永荣, 陈永辉.  氯化钠胁迫对2个中山杉无性系生长及离子吸收运输的影响 . 浙江农林大学学报, 2008, 25(3): 319-323.
    [18] 王树凤, 陈益泰, 潘红伟, 吴天林.  土壤盐胁迫下桤木8 个无性系生理特性的变化 . 浙江农林大学学报, 2006, 23(1): 19-23.
    [19] 蒲光兰, 袁大刚, 胡学华, 周兰英, 邓家林, 刘永红.  土壤干旱胁迫对3 个杏树品种生理生化特性的影响 . 浙江农林大学学报, 2005, 22(4): 375-379.
    [20] 曹帮华, 张明如, 翟明普, 毛培利.  土壤干旱胁迫下刺槐无性系生长和渗透调节能力 . 浙江农林大学学报, 2005, 22(2): 161-165.
  • 加载中
  • 链接本文:

    https://zlxb.zafu.edu.cn/article/doi/10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013

    https://zlxb.zafu.edu.cn/article/zjnldxxb/2018/2/291

图(4)
计量
  • 文章访问数:  2436
  • HTML全文浏览量:  478
  • PDF下载量:  522
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-31
  • 修回日期:  2017-06-18
  • 刊出日期:  2018-04-20

外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃实生苗抗氧化物酶和渗透调节物质的影响

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
    基金项目:

    四川农业大学大学生创新训练计划项目 201610626057

    四川省科技计划项目 2017JY0054

    四川省科技支撑计划项目 2016NZ0105

    作者简介:

    高帆, 从事果树生物技术研究。E-mail:18227551150@163.com

    通信作者: 梁东, 副教授, 博士, 从事果实品质调控研究。E-mail:liangeast@sina.com
  • 中图分类号: Q945;S663.4

摘要: 盐胁迫是果树生长发育所面临的主要危机之一。为探讨外源褪黑素对缓解美味猕猴桃Actinidia deliciosa盐胁迫的生理机制,对根灌褪黑素后的美味猕猴桃实生苗进行盐胁迫处理。通过测定对照(ck),氯化钠胁迫(S1),褪黑素预处理和氯化钠胁迫(S2)下的美味猕猴桃实生苗叶片保护酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性、抗坏血酸及渗透调节物质的变化,分析外源褪黑素提高植物耐盐性的生理机理。结果表明:与对照(ck)相比,氯化钠胁迫处理后,美味猕猴桃实生苗叶片中丙二醛、脯氨酸、保护酶活性先升高再下降,抗坏血酸和可溶性蛋白质先下降再升高,过氧化氢和可溶性糖显著上升;而根灌褪黑素可有效缓解美味猕猴桃实生苗膜脂过氧化程度,降低丙二醛和过氧化氢,最多时分别降低102.45%和44.35%。同时,可显著增加脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质和抗坏血酸,并提高保护酶活性。外源褪黑素可以通过提高抗氧化物酶活性和渗透调节物质含量有效减缓氯化钠盐胁迫的危害,提高美味猕猴桃的耐盐性。

English Abstract

高帆, 谢玥, 沈妍秋, 雷芝, 王秀, 夏惠, 梁东. 外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃实生苗抗氧化物酶和渗透调节物质的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(2): 291-297. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
引用本文: 高帆, 谢玥, 沈妍秋, 雷芝, 王秀, 夏惠, 梁东. 外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃实生苗抗氧化物酶和渗透调节物质的影响[J]. 浙江农林大学学报, 2018, 35(2): 291-297. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
GAO Fan, XIE Yue, SHEN Yanqiu, LEI Zhi, WANG Xiu, XIA Hui, LIANG Dong. Exogenous melatonin for NaCl stress with antioxidant enzymes and osmotic substances of Aclinidia deliciosa seedlings[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2018, 35(2): 291-297. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
Citation: GAO Fan, XIE Yue, SHEN Yanqiu, LEI Zhi, WANG Xiu, XIA Hui, LIANG Dong. Exogenous melatonin for NaCl stress with antioxidant enzymes and osmotic substances of Aclinidia deliciosa seedlings[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2018, 35(2): 291-297. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2018.02.013
  • 土壤盐渍化是一个全球性的热点问题,是农业发展所面临的主要危机之一[1]。目前,全世界约有20%的灌溉土地受到盐胁迫影响,中国约有3 460万hm2盐渍土地[2]。果树盐碱地栽培的研究也是国内外关注的重点[3]。盐胁迫下,植物细胞内自由基的产生与清除的动态平衡被打破,造成氧化胁迫,加速膜脂过氧化,有害物质积累,引起代谢紊乱[4]。褪黑素(melatonin,MEL)又称松果素,1958年被LERNER[7]从牛松果体中首次提取出来,其化学成分为N-乙酰基-5-甲氧基色胺。大量研究表明,褪黑素是一种吲哚类激素,具有植物生长调节物质的功能,同时还具有抵抗胁迫的生物刺激物质的功能,对高温、低温、紫外及电离辐射、重金属和化学污染、生物氧化等生物和非生物胁迫都有一定的抵抗作用[8]。目前,有关猕猴桃Actinidia耐盐性的研究已有一些报道[9-10],但关于外源褪黑素对盐胁迫下猕猴桃生长及抗逆生理特性的研究还比较少。猕猴桃为猕猴桃科Actinidiaceae猕猴桃属多年生藤本植物。猕猴桃果实为典型的浆果,主要是以含维生素C高,适口和特异的风味见著。猕猴桃在全球都具有极好的经济发展前景,是一种重要的果树资源[5]。前人研究表明,猕猴桃一般既不耐离子胁迫也不耐渗透胁迫[6]。因此,提高猕猴桃对盐碱地的耐性,保证猕猴桃在盐胁迫下能够维持正常的生理水平,对获得理想的产量和品质有重要意义。本研究以野生美味猕猴桃Actinidia deliciosa实生苗为材料,研究了外源褪黑素对氯化钠胁迫下其实生苗体内的活性氧代谢和渗透调节物质的影响,为合理利用褪黑素缓解美味猕猴桃栽培中的盐害问题提供理论基础。

    • 于2016年1月将采于陕西秦岭的美味猕猴桃种子4 ℃层积2个月,然后在培养箱中变温处理2周,光暗周期为8 h/16 h,昼夜温度为25 ℃/4 ℃。之后25 ℃恒温培养至种子萌芽。将发芽的种子播种到育苗盘中,上面覆盖2 mm的营养土,于人工气候室中培养,光暗周期为12 h/12 h,昼夜温度为25 ℃/20 ℃。当实生苗长到2~3片真叶时,选取长势一致的实生苗移到装有珍珠岩的花盆中,3株·盆-1。移苗后注意保湿遮阴,浇营养液。

      当美味猕猴桃实生苗长至9~10片叶时,进行试验处理。选择整齐一致的壮苗分成5组,其中3组分别连续5 d根灌0.1 μmol·L-1褪黑素溶液,其余2组根灌相同体积的清水。在最后一次根灌褪黑素溶液的第2天开始进行盐胁迫处理。任选1组根灌清水的猕猴桃实生苗作为空白对照(ck),即继续根灌清水,其余2组猕猴桃实生苗均根灌100 mmol·L-1的氯化钠溶液,连续根灌12 d,处理期间适当补充1/2Hoagland营养液。各处理分别表示为:①ck。清水处理。②S1。氯化钠(100 mmol·L-1)。③S2。褪黑素(0.1 μmol·L-1)+氯化钠(100 mmol·L-1)。10盆·处理-1,重复3次。氯化钠胁迫处理浓度和试验处理天数均根据预备试验确定。在氯化钠浇灌处理后的第0,3,6,9,12天分别采取根基向上第3~5片真叶,将叶片在液氮速冻后,置于-80 ℃超低温冰箱中保存,用于测定生理指标。

    • 脯氨酸采用酸性茚三酮法测定[11]。丙二醛(malondialdehyde,MDA)参照硫代巴比妥酸法[12]。过氧化氢参照郝建军等[13]的方法。可溶性糖、可溶性蛋白质参照李合生等[11]的方法。超氧化物歧化酶(SOD)的活性采用GIANNOPOLITIS等[14]的方法。过氧化氢酶(CAT)活性采用改良后的KATO等[15]的方法。过氧化物酶(POD)活性采用SCEBBA等[16]的方法。抗坏血酸(AsA)参考KAMPFENKEL等[17]的铁离子(Fe3+)还原法。

    • 所有数据输入Excel表格,计算平均数和标准差,并利用SPSS 22.0对所有数据进行显著性分析。

    • 逆境条件下,植物体内丙二醛质量摩尔浓度的高低能够反映出细胞膜的损伤程度,是膜脂过氧化的主要产物。图 1显示:在未经氯化钠处理前,各个处理间的丙二醛没有显著的差异。氯化钠胁迫至6 d时,S1处理和S2处理的丙二醛质量摩尔浓度达最高值,较对照植株上升490.32%和262.81%。氯化钠胁迫6 d后,丙二醛开始下降,但仍高于ck。此外,随着氯化钠胁迫时间的增加,S1处理和S2处理的过氧化氢质量摩尔浓度逐渐上升,在12 d时达最大值。胁迫12 d,S1处理较ck处理增加了83.90%,而S2处理仅增加了27.40%。由此推测,外源褪黑素可显著缓解盐碱逆境条件下丙二醛和过氧化氢的积累,保护细胞膜的完整性,降低膜脂过氧化程度,从而提高美味猕猴桃的耐性,减轻盐胁迫对植物的伤害程度。

      图  1  外源褪黑素对氯化枘胁迫下美味称猴桃丙二醛和过氧化氢的影响

      Figure 1.  Effects of exogenous melatonin on MDA content and H2O2 content in kiwifruit under NaCl stress

    • 图 2可知:S1处理和S2处理的脯氨酸的质量分数在0~3 d显著上升,上升幅度为53.74%和58.87%,3~12 d则开始逐渐下降,但仍维持较高水平,且S2处理显著高于S1处理。美味猕猴桃叶片的可溶性糖质量分数随氯化钠胁迫时间的延长逐渐升高,胁迫12 d时达最高值,且S2处理的可溶性糖均高于S1处理。由此可推测:外源褪黑素的施加有利于促进植物体内游离脯氨酸和可溶性糖的增加,增强细胞内渗透势能力,以达到提高植物抵抗逆境的能力。美味猕猴桃叶片中可溶性蛋白质质量分数变化差异不明显。氯化钠胁迫后,ck处理的质量分数变化不明显,而S1和S2的可溶性蛋白质呈先降低后升高的趋势,0~3 d时降低,分别降低了8.08%和2.10%,随后开始逐渐上升。氯化钠胁迫12 d时,S1处理和S2处理可溶性蛋白质高于对照,分别为6.22 mg·g-1和6.39 mg·g-1。可见,外源褪黑素处理可以缓解盐胁迫下美味猕猴桃蛋白质的降解。

      图  2  外源褪黑素对氯化枘胁迫下美味称猴桃游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质的影响

      Figure 2.  Effects of exogenous melatonin on proline, soluble sugar and soluble protein in kiwifruit under NaCl stress

    • 超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的大小代表了清除细胞内活性氧能力的高低,是植物逆境条件下保护细胞的重要酶类。由图 3可知:SOD和POD活性的变化模式相似,均呈先升高再降低的趋势。氯化钠胁迫0~6 d,S1处理和S2处理的SOD和POD活性逐渐上升,S1处理SOD活性上升6.26%,S2上升6.88%;POD活性则显著增加,分别增加156.61%和180.66%。6~12 d时活性逐渐降低,12 d时SOD活性低于ck,POD活性仍保持较高水平,且S2的SOD和POD活性均高于S1。所以,可认为外源褪黑素激活了氯化钠胁迫下美味猕猴桃体内的SOD和POD活性,增强了植物体内活性氧的清除能力,有效稳定了膜质透性,增强了美味猕猴桃的抗盐性。

      图  3  外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃SOD, POD, CAT活性的影响

      Figure 3.  Effects of exogenous melatonin on SOD, POD, CAT activity in kiwifruit under NaCl stress

      CAT具有清除植物体内过氧化氢的作用,也是植物酶促防御系统的重要组分。在开始氯化钠浇灌处理的当天(0 d),ck,S1,S2处理的美味猕猴桃实生苗叶片中CAT活性差异不显著。0~3 d,S1处理和S2处理的CAT活性显著升高,分别增加了92.08%和164.36%。3~12 d,植株体内CAT活性逐渐下降,且逐渐低于0 d的活性,分别降低35.64%和15.84%。由此可以推测:外源褪黑素激活了美味猕猴桃体内CAT活性,CAT活性的增加提高了美味猕猴桃清除过氧化氢的能力,有效缓解了氯化钠胁迫诱导的膜脂过氧化,提高了美味猕猴桃的耐盐性。

    • 图 4可知:与对照(ck)植株相比,在盐胁迫前3 d,S1处理和S2处理抗坏血酸(AsA)显著降低,而随着盐胁迫时间的增长,又开始逐渐上升,并维持较高水平,12 d时达最大值,分别上升56.58%和90.49%。这表明:外源褪黑素可以有效增加美味猕猴桃体内的抗坏血酸,增强植物清除活性氧的能力,从而提高美味猕猴桃的耐盐性。

      图  4  外源褪黑素对氯化钠胁迫下美味猕猴桃抗坏血酸的影响

      Figure 4.  Effects of exogenous melatonin on AsA in kiwifruit under NaCl stress

    • 盐胁迫是限制植物生长和作物产量的重要环境因素。盐胁迫对植物组织和器官的生长发育具有显著的影响[18]。目前,关于褪黑素和植物耐盐性关系的研究还不多。本研究表明:外源褪黑素可有效缓解美味猕猴桃体内丙二醛(MDA)和过氧化氢的积累,增加体内脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质,增强SOD,POD,CAT活性,提高抗坏血酸。

      游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质是植物体内的3个重要渗透调节物质,能够增加植物细胞在高温、盐碱等逆境条件下的功能蛋白数量,保持细胞原生质体与环境之间的渗透平衡和结构完整性保护膜系统稳定性,提高植物抵抗逆境的能力。脯氨酸能够提高细胞原生质的亲水性,具有减少可溶性蛋白质沉淀或增加蛋白质可溶性的作用,增强植物组织细胞的持水性,防止植物细胞脱水,保护细胞质膜的完整性[19]。植物在遭受逆境时,叶片可溶性蛋白质合成速率会发生变化,而可溶性蛋白质含量变化可以反映蛋白质合成、变性和降解多方面信息。已有研究表明:氯化钠胁迫会使番茄Lycopersicon esculentum幼苗[20]和狼尾草Penniseturn alopecuroides[21]体内的脯氨酸显著上升,可溶性蛋白质下降,而外源褪黑素的施加可以提高番茄幼苗和狼尾草体内的脯氨酸和可溶性糖。本研究表明:氯化钠胁迫可导致美味猕猴桃苗体内脯氨酸显著积累,并随着氯化钠胁迫时间延长一直保持较高水平,这是植物的自我保护机制,而外源褪黑素预处理会进一步增加脯氨酸,说明褪黑素增强了这种保护机制。由此可以推测:外源褪黑素预处理可有效地提高盐胁迫下美味猕猴桃的脯氨酸,维持较低的细胞渗透势,减少水分流失,从而提高美味猕猴桃的耐盐性。氯化钠胁迫下,美味猕猴桃实生苗体内可溶性蛋白质先下降后上升,可能是由于刚经受胁迫时,美味猕猴桃体内由于胁迫产生的活性氧破坏了蛋白质的稳定性或影响了蛋白质合成的生理代谢途径,随后美味猕猴桃自我保护机制的启动使蛋白质发生回升,而褪黑素预处理可以减少氯化钠胁迫下美味猕猴桃蛋白质的降解,猜测是由于褪黑素促进了美味猕猴桃实生苗体内热激蛋白质的合成,保护了体内蛋白质免受破坏。可溶性糖也是重要的渗透调节物质,在植物遭受逆境时大量合成,维持细胞内渗透势,保护膜系统稳定性,因此也具有重要作用。氯化钠胁迫会导致植物体内可溶性糖显著增加[22-23]。本研究表明:美味猕猴桃实生苗体内可溶性糖在盐胁迫过程中显著增加,外源褪黑素的施加可进一步显著提高可溶性糖。由此可推测,褪黑素通过提高可溶性糖,增强维持细胞内的渗透势,从而达到提高美味猕猴桃抵抗逆境的能力。

      活性氧(ROS)作为信号转导途径的第二信使参与植物生长和建成[24]。正常情况下植物体内ROS的产生和消除处于动态平衡状态,这种平衡状态主要由抗氧化物酶和抗氧化物质调节。而当植物处于逆境条件时,体内的活性氧系统被打破,产生大量ROS,导致负氧离子(O2-),氢氧根(OH-)等自由基的大量累积,自由基启动膜脂过氧化作用,膜透性增大,破坏膜结构的完整性,进而引起蛋白质变性,DNA损伤,碳水化合物的氧化、色素的降解以及酶活性受损,甚至细胞死亡[25]

      本研究显示:氯化钠胁迫条件下,美味猕猴桃实生苗叶片中丙二醛(MDA)和过氧化氢均显著上升,且随氯化钠盐胁迫时间延长,均维持较高水平。用外源褪黑素预处理可有效缓解美味猕猴桃体内丙二醛和过氧化氢的积累。这可能是由于外源褪黑素预处理有效地缓解了活性氧的产生速率,降低了活性氧对细胞膜的伤害[26-27]。另外,褪黑素具有一定抗氧化能力和在细胞培养中被证明具有保护膜(细胞核和血浆膜)完整性的功能[28-29]

      植物体内清除活性氧的重要保护酶是SOD,POD和CAT,能够有效地分解植物体内的活性氧自由基,使植物免受伤害。本研究表明:SOD,POD和CAT的活性随着氯化钠胁迫时间的延长呈先上升后下降的趋势,而外源褪黑素预处理能够显著增加美味猕猴桃实生苗的SOD,POD和CAT活性,提高美味猕猴桃实生苗清除活性氧的能力,这与王丽英[31]研究褪黑素预处理对黄瓜Cucumis sativus幼苗SOD,POD和CAT活性影响的变化趋势一致。由此可以推测:外源褪黑素可能作为抗氧化剂增强抗氧化物酶相关基因的表达来提高抗氧化酶活性,从而增强清除细胞内活性氧的能力,提高美味猕猴桃耐盐性。

      除此以外,抗坏血酸(AsA)也是关键的非酶促抗氧化剂,除了参与抗坏血酸-谷胱甘肽循环外,也可直接清除负氧离子(O2-)和过氧化氢等活性氧[30]。本研究表明:外源褪黑素预处理显著提高了美味猕猴桃实生苗体内抗坏血酸,且随着氯化钠盐胁迫时间的延长,增长越显著。由此推测:外源褪黑素预处理可以有效提高美味猕猴桃实生苗体内抗坏血酸,增强清除活性氧能力,抑制脂质过氧化,从而提高美味猕猴桃耐盐性。综上所述,外源褪黑素预处理美味猕猴桃实生苗,能有效减弱氯化钠胁迫对其活性氧代谢和渗透调节物质的影响,提高美味猕猴桃的耐盐性。

参考文献 (31)

目录

    /

    返回文章
    返回