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，菜用大豆的產量和品質受到嚴重影響。本研究通過對國內外搜集的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‘綠領特早’（耐鹽）和‘理想高產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、為選育菜用大豆耐鹽品種提供重要依據。主要研究結果如下：
　　 耐鹽品種‘綠領特早’的莢重、種子大?。ㄩL、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95-1’相比，‘綠領特早’種子中可溶性糖、淀粉、游離氨基酸、可溶性蛋白質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‘綠領特早’具有較強的耐鹽性。
　　 NaCl肋迫下，耐鹽品種‘綠領特早’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95-1’則與之相反：‘綠領特早’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－)的產生速率，導致了過氧化氫(H2O2)的過量積累，但‘綠領特早’種子中的O2-產生速率及H2O2積累量均低于‘理想高產95-1’；‘綠領特早’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‘綠領特早’，脅迫12、15 d時顯著降低。伴隨著APX活性的升高，‘綠領特早’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95-1’則與之相反。說明耐鹽品種‘綠領特早’種

7、子在脅迫期間能夠保持較高且相對協(xié)調平衡的APX、DHAR和GR活性，使AsA-GSH循環(huán)能夠快速有效的運轉，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。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95-1’相比，‘綠領特早’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，‘綠領特早’的精氨酸脫羧酶（ADC）活性顯著升高，而‘理想高產95-1’的ADC活性在脅迫后期顯著降低。此外，‘綠領特早’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)多胺向結合態(tài)和束縛態(tài)多胺的轉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)技術對脅迫5d（花后15 d）時的種子蛋白質進行分離，并對2-DE圖譜進行比較分析，發(fā)現(xiàn)NaCl處理下至少產生了28個差異表達蛋白，其中16個較對照顯著上調，另外12個顯著下調。利用基質輔助激光解吸離子化飛行時間質譜(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)據庫檢索，從中鑒定出5個蛋白質，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，并對這些蛋白質在NaCl脅迫下可能的作用進行了討論。結果表明，NaCl脅迫對菜用大豆種子膨大初期的蛋白質代謝產生了顯著影響，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導、抑制蛋白質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；脅迫15 d時α、β亞基及A4酸性肽的豐度均顯著上調，Aia、A3酸性肽則顯著下調；脅迫20d時A1a的豐度顯著上調，α、β、A2、A3、A4均顯著下調。盡