菜用大豆種子對NaCl脅迫的生理響應研究.pdf

1、菜用大豆[Glycine max(L.) Merr.]是以幼嫩豆粒（R6-R7期）作為蔬菜食用的一種大豆、近年來，隨著人們生活水平的提高，市場需求量不斷增加，菜用大豆露地及保護地栽培面積也逐年增加。但隨著土壤鹽漬化和次生鹽漬化的不斷加重，菜用大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)受到嚴重影響。本研究通過對國內(nèi)外搜集的15個菜用大豆品種進行耐鹽性鑒定，從中選出2個耐鹽品種和2個鹽敏感品種，并通過試驗確定了其NaCl處理的適宜濃度為100 mmol.L-1。隨后

2、，采用蛭石栽培，在100 mmol.L-1NaCl脅迫下，對其中兩個耐鹽性不同的菜用大豆品種‘綠領(lǐng)特早’（耐鹽）和‘理想高產(chǎn)95-1’（鹽敏感）不同發(fā)育時期種子的膨大及生理生化特性進行了比較研究，同時研究了NaCl脅迫對菜用大豆種子中蛋白質(zhì)表達的影響，旨在為菜用大豆耐鹽機制的完善和深入研究奠定基礎(chǔ)、為選育菜用大豆耐鹽品種提供重要依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　 耐鹽品種‘綠領(lǐng)特早’的莢重、種子大小（長、寬、厚度）及重量的增加在整個

3、NaCl處理期間均未受到顯著影響，而鹽敏感品種‘理想高產(chǎn)95-1’種子的膨大在脅迫后期(12、15 d)受到了顯著抑制；與‘理想高產(chǎn)95-1’相比，‘綠領(lǐng)特早’種子中可溶性糖、淀粉、游離氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)及脂肪在脅迫期間均維持了相對較高的含量。這進一步說明‘綠領(lǐng)特早’具有較強的耐鹽性。
　　 NaCl肋迫下，耐鹽品種‘綠領(lǐng)特早’種子中的超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)在脅迫期間能夠較長時間維持較高活性，而‘理想高

4、產(chǎn)95-1’則與之相反：‘綠領(lǐng)特早’的過氧化氫酶(CAT)活性較長時間無顯著變化，脅迫12 d時顯著升高，而‘理想高產(chǎn)95-1’的CAT活性在脅迫6、15 d時顯著降低；NaCl脅迫加速了兩品種超氧陰離子(O2－)的產(chǎn)生速率，導致了過氧化氫(H2O2)的過量積累，但‘綠領(lǐng)特早’種子中的O2-產(chǎn)生速率及H2O2積累量均低于‘理想高產(chǎn)95-1’；‘綠領(lǐng)特早’種子中丙二醛(MDA)含量在脅迫后期(12、15 d)顯著升高，而‘理想高產(chǎn)95-1

5、’在整個脅迫期間均維持了較高的MDA含量。說明NaCl脅迫下，耐鹽品種‘綠領(lǐng)特早’種子較高的抗氧化酶活性對細胞膜起到了有效的保護作用。
　　 ‘綠領(lǐng)特早’種子的抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性在NaCl脅迫3～12 d期間顯著升高，‘理想高產(chǎn)95-1’的APX活性在脅迫3～9 d時顯著升高，但增幅低于同期的‘綠領(lǐng)特早’，脅迫12、15 d時顯著降低。伴隨著APX活性的升高，‘綠領(lǐng)特早’的脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）和谷胱甘肽還

6、原酶(GR)活性分在在脅迫3～12 d、6～12 d期間大幅升高，而‘理想高產(chǎn)95-1’的DHAR活性只在脅迫3 d時高于對照，GR活性在脅迫6～15 d期間均顯著低于對照。同時，耐鹽品種‘綠領(lǐng)特早’種子中維持了較高的抗壞血酸（AsA）、谷胱甘肽(GSH)含量，較低的脫氫抗壞血酸(DHA)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量以及較高的AsA/DHA值和GSH/GSSG值，而鹽敏感品種‘理想高產(chǎn)95-1’則與之相反。說明耐鹽品種‘綠領(lǐng)特早’種

7、子在脅迫期間能夠保持較高且相對協(xié)調(diào)平衡的APX、DHAR和GR活性，使AsA-GSH循環(huán)能夠快速有效的運轉(zhuǎn)，促進了AsA和GSH的再生，進而維持了較強的氧化還原力（AsA/DHA值、GSH/GSSG值）和高水平的抗氧化物質(zhì)。這可能是其耐鹽性較強的重要原因之一。
　　 多胺是一類具有較強生理活性的低分子量脂肪族含氮堿，在植物抗逆反應中發(fā)揮著重要作用。NaCl脅迫下，與‘理想高產(chǎn)95-1’相比，‘綠領(lǐng)特早’種子積累了較高含量的游離態(tài)

8、亞精胺(Spd)和精胺(Spm)以及較低含量的游離態(tài)腐胺(Put)，維持了較低的游離態(tài)Put/PAs值和較高的游離態(tài)(Spd+Spm)/Put值；積累了較高含量的結(jié)合態(tài)Spd和Spm以及較高含量的束縛態(tài)Put和Spd。脅迫期間，‘綠領(lǐng)特早’的精氨酸脫羧酶（ADC）活性顯著升高，而‘理想高產(chǎn)95-1’的ADC活性在脅迫后期顯著降低。此外，‘綠領(lǐng)特早’的多胺氧化酶(PAO)活性在脅迫期間短暫性升高，而‘理想高產(chǎn)95-1’的PAO活性在整個脅

9、迫期間均顯著升高。說明維持較強的多胺合成能力以及游離態(tài)Put向游離態(tài)Spd和Spm、游離態(tài)多胺向結(jié)合態(tài)和束縛態(tài)多胺的轉(zhuǎn)化能力對提高菜用大豆種子的耐鹽性具有重要意義。
　　 利用雙向電泳(2-DE)技術(shù)對脅迫5d（花后15 d）時的種子蛋白質(zhì)進行分離，并對2-DE圖譜進行比較分析，發(fā)現(xiàn)NaCl處理下至少產(chǎn)生了28個差異表達蛋白，其中16個較對照顯著上調(diào)，另外12個顯著下調(diào)。利用基質(zhì)輔助激光解吸離子化飛行時間質(zhì)譜(MALDI-TOF

10、-MS)對其中6個豐度差異較大（豐度變化在2.5倍以上）的蛋白進行分析，通過數(shù)據(jù)庫檢索，從中鑒定出5個蛋白質(zhì)，分別是大豆球蛋白前體G2、肌動蛋白、大豆球蛋白前體G2相似蛋白、類α－微管蛋白和Kunitz型胰蛋白酶抑制劑，并對這些蛋白質(zhì)在NaCl脅迫下可能的作用進行了討論。結(jié)果表明，NaCl脅迫對菜用大豆種子膨大初期的蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)生了顯著影響，肌動蛋白、類α-微管蛋白和Kunitz型胰蛋白酶抑制劑可能參與了對NaCl脅迫的應答反應。說明N

11、aCl脅迫下種子在信號轉(zhuǎn)導、抑制蛋白質(zhì)水解等方面作出了積極(?)應，以降低NaCl脅迫對其造成的傷害。
　　 NaCl脅迫對菜用大豆種子β-伴大豆球蛋白各亞基和大豆球蛋白各酸性肽的表達也產(chǎn)生了顯著影響。研究表明，脅迫10 d時α、α′亞基及A1a、A4酸性肽的豐度均顯著下調(diào)；脅迫15 d時α、β亞基及A4酸性肽的豐度均顯著上調(diào)，Aia、A3酸性肽則顯著下調(diào)；脅迫20d時A1a的豐度顯著上調(diào)，α、β、A2、A3、A4均顯著下調(diào)。盡