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小麦是重要的粮食作物,种植范围广泛。随着全球环境的恶化,土壤沙漠化、盐碱化问题已日益威胁着人类赖以生存的有限的土壤资源。我国有盐碱地2.7×107hm2,其中7×106m2为农田(约占耕地的十分之一),现在其面积仍在不断地扩大。盐分是我国小麦产量提高的一个重要限制因素,开展对小麦抗盐性的研究具有重要的理论意义与实践意义。本文研究了NaCl胁迫下小麦旗叶从全展开始以内肽酶与氨肽酶为代表的蛋白水解酶的活力变化趋势以及这两种酶的生化特性、影响酶活性的因素等内容。同时也就内肽酶、氨肽酶的活力变化与活性氧之间的关系进行了初步的探讨。主要研究结果如下:
1.NaCl胁迫浓度的确立
分别用不同浓度的NaCl溶液,于德抗961和泰山9819小麦三叶一心时进行处理,10天后测定内肽酶活性和叶绿素含量。结果表明:德抗961和泰山9819分别在NaCl浓度小于20mmol·L-1和10mmol·L-1时,叶绿素含量比对照高,内肽酶的活性比对照低。而当NaCl胁迫浓度高于20mmol·L-1时,德抗961旗叶内肽酶活性比对照高,叶绿素含量比对照低;当NaCl胁迫浓度高于10mmol·L-1时,泰山9819小麦旗叶内肽酶活性比对照高,叶绿素含量比对照低。因此研究NaCl胁迫加速小麦衰老时旗叶内肽酶活性和生化特性的研究应当选用高于30mmol/L的NaCl溶液。为了模拟真实盐碱地的情况,浓度选用100mmol/L,相当于0.59%含盐量的盐碱地(中度盐碱)。
2.NaCl胁迫下两小麦品种旗叶内肽酶及氨肽酶的变化
NaCl胁迫下,两品种小麦内肽酶、氨肽酶的活力变化随旗叶老化而明显地分为两个阶段:第一阶段为低值稳定期,酶活力在低水平范围内波动;第二阶段为速升期,酶活力迅速上升,其中氨肽酶活力的上升出现的时间迟于内肽酶。酶的这一活力变化趋势与叶绿素含量的缓降期和速降期、以及净光合速率的高值持续期和速降期相对应。总可溶蛋白含量也与之相对应。由此表明,内肽酶、氨肽酶变化与叶片光和功能衰退、叶片老化进程紧密相关。与各自对照相比,德抗961和泰山9819小麦叶片内肽酶、氨肽酶活力上升时间较早,比对照提前7天上升。
3.NaCl胁迫下两小麦品种内肽酶及氨肽酶生化特性研究
NaCl胁迫下,德抗961与泰山9819内肽酶的最适温度是42℃,最适pH为4.8;外肽酶的最适温度是37℃,最适pH是8.2。从内肽酶同工酶电泳图谱结果显示,胁迫衰老和对照都出现5种内肽酶,但NaCl胁迫下,5种内肽酶出现时间要比对照早。
4.用外源药剂处理叶片发现,6.苄基腺嘌呤(6-BA)、放线菌酮、复硝酚钠、三十烷醇和芸薹素内酯,能阻止内肽酶和外肽酶的活力上升,从而延缓衰老,脱落酸(ABA)、半胱氨酸(Cys)和丝氨酸(Ser)可促进内肽酶和外肽酶的活力上升,从而加速衰老。用H2O2处理发现,H2O2能促进内肽酶与外肽酶的从头合成。
5.用田间直接鉴定法(千粒重和穗粒重感盐指数)测定两品种小麦的抗盐性,测得德抗961小麦抗盐明显,盐胁迫下产量构成因素合理,具有良好的耐盐性和丰产性;泰山9819小麦对盐敏感,在盐胁迫下产量较低。