甜菜堿對(duì)蘋果抗旱性的影響及其生理機(jī)制的研究.pdf

1、在干旱、鹽漬等逆境脅迫下，植物通過積累一些小分子相容性物質(zhì)而減輕逆境脅迫造成的傷害；甜菜堿(glycinebetaine，GB)是主要的相容性物質(zhì)之一，它能夠有效地提高植物的滲透調(diào)節(jié)能力，因此，促進(jìn)甜菜堿的生物合成對(duì)增強(qiáng)植物的抗逆性有重要意義。本研究以紅富士蘋果(MalusdomesticaBorkhc.v.RehdFuji)離體葉片、蘋果砧木湖北海棠(Malushupehensis(Pamp)Rehd.)和山定子(Malusbacca

2、ta(L.)Borkh.)為試材，通過動(dòng)態(tài)測(cè)定、抑制劑處理等方法，探討了失水條件下蘋果葉片積累甜菜堿的信號(hào)調(diào)控過程，茉莉酸甲酯(MeJA)對(duì)蘋果甜菜堿積累的效應(yīng)，以及在自然干旱、PEG模擬干旱和外源施用等條件下，甜菜堿對(duì)蘋果抗旱性的影響等。結(jié)果如下： 1.蘋果葉片失水引起蛋白激酶活性、BADH活性升高，GB積累。其中，蛋白激酶活性升高最早，在失水30min后，可溶性蛋白激酶和膜蛋白激酶活性均迅速升高，膜蛋白激酶活性升高10倍，升

3、高幅度遠(yuǎn)大于可溶性蛋白激酶，表明膜蛋白激酶對(duì)失水反應(yīng)更敏感；失水2小時(shí)后，BADH活性和GB含量才有明顯增加。蛋白激酶和蛋白磷酸酶抑制劑處理降低了失水條件下的BADH活性升高和GB的積累，使過氧化氫產(chǎn)生高峰推遲。因此認(rèn)為，蛋白質(zhì)磷酸化與去磷酸化反應(yīng)參與了失水條件下蘋果葉片GB的積累過程。 2.水楊酸(SA)、草酸(OXA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和過氧化氫(H2O2)等物質(zhì)處理提高了蘋果葉片BADH活性和GB積累量。在0～200

4、μM范圍內(nèi)，MeJA對(duì)BADH的作用效果隨濃度的升高而增強(qiáng)，100μMMeJA使GB積累量達(dá)最高。 3.MeJA處理提高了失水條件下蘋果葉片BADH活性和GB積累，蛋白激酶和蛋白磷酸酶抑制劑降低了失水過程中MeJA對(duì)BADH活性和GB積累的作用。鈣離子螯合劑、鈣通道抑制劑、鈣調(diào)素抑制劑處理均降低了MeJA對(duì)BADH活性的作用，并使甜菜堿積累減少。表明蛋白質(zhì)磷酸化和Ca2+/CaM信使系統(tǒng)參與了MeJA調(diào)控甜菜堿積累的過程。

5、 4.PEG模擬干旱條件下，山定子和湖北海棠生理反應(yīng)差異較大，山定子過氧化氫含量(H2O2)和過氧化物酶(POD)、超氧物歧化酶(SOD)活性均較高于湖北海棠，甜菜堿處理對(duì)山定子POD活性和脯氨酸含量提高幅度大于湖北海棠；但對(duì)山定子BADH活性和H+-ATPase活性的影響卻遠(yuǎn)低于湖北海棠，而且脅迫處理前后變化不大。湖北海棠BADH較山定子更能敏感地響應(yīng)干旱脅迫，而且外用甜菜堿能較大幅度地提高BADH的活性。 5.輕度干旱脅迫

6、下蘋果砧木湖北海棠葉片超微弱發(fā)光(UWL)強(qiáng)度提高，但隨著脅迫程度的加重而下降，到嚴(yán)重干旱脅迫時(shí)UWL明顯低于正常供水；葉片噴施100mM甜菜堿，顯著提高了輕度和中度干旱脅迫下葉片的UWL，降低過氧化氫和MDA含量，提高了SOD、POD活性和H+-ATPase、Ca2+-ATPase活性；促進(jìn)了脯氨酸和甜菜堿的積累。分析認(rèn)為，甜菜堿及通過調(diào)節(jié)脯氨酸累積，能夠?qū)Ω珊得{迫下的葉片細(xì)胞起到滲透保護(hù)作用，通過增強(qiáng)葉片抗氧化能力，減輕過氧化損傷。

7、 6.比較了葉面噴施甜菜堿(GB)、β-氨基丁酸(BABA)、殼聚糖(OC)和干旱預(yù)處理對(duì)3年生盆栽紅富士/湖北海棠葉片脯氨酸累積的作用和水分利用效率(WUE)的影響。噴施第二天(正常供水)，BABA、OC就分別使葉片脯氨酸含量提高了62.04％和70.66％，GB處理無明顯變化；預(yù)處理結(jié)束后停止供水至第五天時(shí)，自然干旱、GB、BABA、OC預(yù)處理使葉片瞬時(shí)水分利用效率分別提高了286.77％、130.16％、43.00％和15

8、.67％，四者均使脯氨酸含量明顯提高；停止供水至第十天時(shí)，自然干旱、GB、OC分別使脯氨酸含量提高了5.33％、114.64％和58.08％，而BABA效果基本消失，干旱脅迫下GB對(duì)脯氨酸累積的作用效果最顯著。GB、BABA、OC預(yù)處理，顯著提高了正常供水條件下的葉片光合速率(Pn)和氣孔導(dǎo)度(Gs)，GB效果最好。干旱脅迫下，GB、BABA、OC預(yù)處理通過提高葉片Pn來提高WUE，GB處理效果最明顯。外源GB處理通過增加葉片脯氨酸、甜