外源NO供體SNP對(duì)小麥幼苗抗旱誘導(dǎo)及作用機(jī)理研究.pdf

1、小麥?zhǔn)俏覈?guó)第二大主要作物，其產(chǎn)量與品質(zhì)直接關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。隨著全球氣候交暖，干旱是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最主要因子之一，其中小麥抗旱生理生化與分子生物學(xué)研究將為解決上述問(wèn)題提供有力的理論支撐。如何通過(guò)外源物質(zhì)的調(diào)控提高小麥的抗旱性，是目前小麥抗旱機(jī)制研究的熱點(diǎn)。本文采用15％聚乙二醇-6000（PEG-6000）對(duì)小麥幼苗進(jìn)行輕度干旱脅迫處理，并通過(guò)添加不同濃度的一氧化氮（nitric oxide，NO）供體硝普鈉（sodium nitropr

2、usside，SNP），研究外源NO對(duì)提高小麥抗旱性的機(jī)理及其效應(yīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，為干旱地區(qū)和半干旱地區(qū)的糧食安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。主要研究結(jié)果如下： 1．干旱脅迫下小麥幼苗葉中H+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性顯著升高后迅速下降，丙二醛（MDA）和質(zhì)量膜透性增加，株高、鮮重、干重以及相對(duì)含水量（RWC）降低；0．1 mmol·L-1SNP和0．5 mmol·L-1 SNP可提高干旱脅迫下小麥幼苗葉中超氧化物歧化酶（SO

3、D）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性，降低超氧陰離子（O2-）和過(guò)氧化氫（H2O2）水平，降低膜脂過(guò)氧化，穩(wěn)定生物膜的結(jié)構(gòu)和功能，H+-ATP酶和Ca2+-ATP酶也以可保持更高的活性；而1．0 mmol·L-1 SNP則加劇膜質(zhì)過(guò)氧化，產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。 2．干旱脅迫下小麥幼苗葉片一氧化氮合酶（NOS）活性顯著增加，且鈣依賴型cNOS （CaM的組成型NOS）快速調(diào)控NO產(chǎn)生，但是隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，不依賴鈣iNOS

4、 （CaM的誘導(dǎo)型NOS）的活性在NOS活性比例緩慢增加，而硝酸還原酶（NR）產(chǎn)生NO的能力只占總NR提取物活性的很小一部分；0．1 mmol·L-1 SNP處理可顯著提高干旱脅迫下小麥幼苗葉片NOS和NR活性，誘導(dǎo)NO水平提高，顯著緩解膜脂過(guò)氧化；隨著SNP濃度的提高，0．5 mmol·L-1 SNP和1．0 mmol·L-1 SNP逐漸出現(xiàn)抑制NO合成。用質(zhì)膜Ca2+通道抑制劑LaCl3與SNP共處理，顯著減弱或抵消SNP促進(jìn)NO合

5、成作用。SNP顯著提高干旱脅迫下小麥幼苗葉片NO合成酶活性和NO含量，有效緩解膜的氧化損傷，而Ca2+參與SNP對(duì)干旱脅迫下小麥幼苗葉片NO水平的調(diào)控。 3．干旱脅迫引起小麥幼苗葉片的光合色素含量增加，光合速率（Pn）則隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)不斷降低，而細(xì)胞間隙CO2濃度（Ci）隨氣孔導(dǎo)度（Gs）的下降而減少，處理12h后開(kāi)始緩慢回升，證實(shí)脅迫初期氣孔限制是光合速率下降的主要原因，后期則以非氣孔限制為主。0．1mmol·L-1 SNP

6、可提高干旱脅迫下小麥幼苗葉片葉綠素a和葉綠素b含量和Pn，加劇Gs降低，進(jìn)一步誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，降低蒸騰速率（E）來(lái)延緩干旱脅迫下的水分蒸發(fā)；還能增加受旱小麥PsⅡ開(kāi)放反應(yīng)中心的比例（qp），使更多的光能傳遞給PsⅡ反應(yīng)中心，減少激發(fā)能用于非光化學(xué)反應(yīng)的熱耗散（NPQ），從而促使更多的激發(fā)能用于光化學(xué)反應(yīng)（ФPSⅡ）。另外，葉片的氣體交換參數(shù)（Pn、Gs）和葉綠素?zé)晒鈪?shù)（qp、NPQ）對(duì)SNP的反應(yīng)也表現(xiàn)出明顯的濃度效應(yīng)。低濃度SNP處理

7、（0．1 mmol·L-1 SNP和0．5 mmol·L-1 SNP）明顯改善了小麥葉片的光合性能從而促進(jìn)干旱脅迫下小麥幼苗葉片游離氨基酸總量（TFA）、脯氨酸（Pro）和可溶性糖（SS）等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，且增加了葉片的水勢(shì)和滲透勢(shì)。 4．干旱脅迫下小麥幼苗葉片誘導(dǎo)蛋白含量明顯增多，并于脅迫處理3h出現(xiàn)一個(gè)26 kD蛋白，0．1 mmol·L-1 SNP不但在數(shù)量上誘導(dǎo)干旱脅迫蛋白增加（如分子量26kD、31kD和37kD等

8、），還可在時(shí)間上把蛋白誘導(dǎo)過(guò)程提前，如26 kD蛋白在脅迫1 h就急劇增加。NO專一清除劑血紅蛋白的添加則清除了0．1 mmol·L-1SNP對(duì)干旱脅迫下小麥幼苗的誘導(dǎo)效應(yīng)。同時(shí)，Ca2+還參與了SNP對(duì)干旱脅迫下小麥幼苗葉片誘導(dǎo)蛋白的調(diào)控，LaCl3添加后小麥幼苗葉片的脅迫誘導(dǎo)蛋白則在蛋白含量上明顯減少，同時(shí)在時(shí)間上推遲蛋白誘導(dǎo)過(guò)程。 綜上所述，0．1 mmol·L-1 SNP可顯著緩解干旱脅迫造成的氧化損傷；隨著濃度的提高，