亚精胺缓解燕麦盐胁迫的生理机制研究

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本试验以白燕2号(耐盐性较强)和草莜1号(耐盐性较弱)为试验材料,研究水培培养条件下,70 m M和100 m M盐胁迫浓度下喷施0.75 m M亚精胺(Spermidine,Spd)对燕麦幼苗生长、叶片抗氧化酶活性、活性氧积累、渗透调节物质积累、内源多胺和内源激素含量以及离子平衡的影响。在温室盆栽条件下,研究了150 m M盐胁迫浓度下喷施0.75 m M Spd对两燕麦不同生育时期各器官抗氧化酶活性、渗透调节、离子积累、根系活力、叶片相对含水量、光合作用、叶绿素荧光参数、产量和产量构成因素的影响。旨在揭示Spd缓解燕麦盐胁迫伤害的生理机制,为此类外源物质在大田作物上的应用提供理论基础。主要结果如下:(1)水培条件下,Spd的施用提高了盐胁迫处理下燕麦幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,降低了O2–·的生成速率以及H2O2和丙二醛(MDA)的积累。Spd的施用提高了盐胁迫处理下细胞分裂素(ZR)水平和内源游离态Spd和Spm含量。施用Spd还增加了盐胁迫条件下,燕麦叶片中可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸的含量,有助于维持燕麦叶片的渗透平衡。叶面Spd处理也有助于维持离子营养平衡,表现为能降低根系Na+内流和Na+积累,而稳定了各器官Na+/K+、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+的比率。在耐盐性较弱的品种草莜1号和70m M盐胁迫下,施用Spd的效果更为明显。(2)盐胁迫降低了燕麦光合参数(Pn、gs、Ci、Tr和WUE等)和叶绿素荧光参数(Fm、Fv/Fm和PIabs等),且草莜1号降低幅度大于白燕2号。在盐胁迫下喷施Spd处理不同程度地提高了燕麦叶片光合参数和叶绿素荧光参数,有效地减少了盐胁迫对燕麦叶片气孔限制的负面影响,并随着生育期的推进Spd的影响增加,且对草莜1号的缓解效果更为明显。(3)盐胁迫喷施Spd处理与盐胁迫喷施清水处理相比,草莜1号叶片、茎秆和根系SOD、POD和CAT活性均增加,随着生育期的推进,Spd的影响增加,且草莜1号抗氧化酶的增加幅度大于白燕2号。与盐胁迫喷施清水处理相比,施用Spd降低叶片、茎秆和根系O2–·生成速率和MDA含量,且随着生育期的推进草莜1号降低幅度最大。(4)盐胁迫喷施Spd处理与盐胁迫喷施清水处理相比,草莜1号叶片、茎秆和根系可溶性糖含量增加,随着生育期的推进,Spd的影响增加,且草莜1号中可溶性糖含量增加幅度高于白燕2号。与此同时,与盐胁迫喷施清水处理相比,施用Spd增加了叶片、茎秆和根系脯氨酸含量,且随着生育期的推进草莜1号增加幅度最大。(5)盐胁迫喷施清水处理与正常生长喷施清水相比,两燕麦品种各器官的Na+含量增加,K+、Ca2+、Mg2+含量均降低,且草莜1号Na+含量增加幅度和K+、Ca2+、Mg2+含量降低幅度大于白燕2号。在分蘖期、拔节期、孕穗期和抽穗开花期,盐胁迫下喷施Spd与盐胁迫喷施清水相比,草莜1号根系、叶片中保持较高Ca2+、Mg2+,根系和叶片中分配较高K+,说明外源Spd通过在叶片中保持较低Na+/K+、Na+/Ca2+和Na+/Mg2+来减轻盐胁迫的危害。(6)外源Spd显著提高了盐胁迫条件下燕麦根系活力,改善植株对水分的吸收利用,叶片相对含水量保持在较高水平。施用外源Spd提高了盐胁迫条件下燕麦叶片光合作用和叶绿素荧光参数,增加了粒重和穗粒数提高燕麦产量,草莜1号产量提高幅度大于白燕2号。
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