聚天冬氨酸錳對菠菜抗旱性的影響

0保護植物抗旱性在植物體內，水的代謝過程通常是相同的。當環境中可利用的水分低到不足以維持植物正常生命活動需要時,植物就會受到傷害、生長發育就會受到影響。干旱對植物的影響非常廣泛而且深刻,其影響主要表現在生長的各階段,如萌發、營養生長、生殖生長、以及其它代謝過程等方面。所以植物的抗旱性很重要?？垢珊档闹参锲贩N在輕微逆境下生長時有一定的適應性,表現為一些防御酶活性的增加(如SOD、CAT和POD),以防護逆境的傷害。提高植物體內SOD的活性可增加植物的抗逆性。文獻研究表明,SOD對植物抗旱起著關鍵作用。國內外的學者根據天然SOD酶活性部位的結構設計合成了超氧化物歧化酶模型化合物,產品作為天然SOD的替代物被用于醫藥、農林等方面。課題組合成了國家專利產品聚天冬氨酸錳(Ⅱ),該化合物SOD樣活性與天然SOD相當,分子量適中、水溶性好并且無毒。菠菜營養豐富是耐寒不耐旱的蔬菜。我們選擇菠菜進行大棚人工干旱脅迫種植,并將合成的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)作為外源SOD進行施用。實驗其對菠菜幼苗存活率、幼苗期輕微干旱脅迫條件下菠菜SOD、CAT、POD的酶活性及MDA含量的影響,實驗提高其耐旱性的方法。1材料和方法1.1儀器、試劑與儀器儀器:GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機(上海安亭科學儀器總廠);SP-756PC(SP-2102UVPC)型紫外可見分光光度計(上海光譜儀器有限公司);ELx800型酶標儀(美國Bioteck公司);SL-Plus5000微量取樣器(北京谷美特科技公司);HH.S21-4電熱恒溫水浴鍋(北京長安科學儀器廠)。材料:聚天冬氨酸錳(Ⅱ):北京聯合大學師范學院應用生物技術系合成;SOD試劑盒(100T)南京建成生物工程研究所;其余均為市售分析純及生化試劑;菠菜種子:中國農業科學院蔬菜花卉研究所提供。1.2方法1.2.1土壤準備取大棚內土加入適量雞糞,以土:草炭=2:1加入草炭混勻,填入內附保鮮膜的穴盆和小花盆中壓實,在幼苗定植前用水將土壤澆透。1.2.2種子萌發實驗每個濃度做4組平行,具體方法參見文獻。測定并計算種子的發芽率、發芽勢、幼苗存活率。1.2.3幼苗生長和土壤覆蓋物的處理按1.2.2的方法處理種子,選對照(CK)及浸種最適濃度的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種液中浸泡6h,每個濃度做4組平行實驗。在大棚內分別種于1.2.1配置好土的穴盆內,從穴盆長出菠菜幼苗起每天記錄出苗數到不再有新的幼苗產生(大約需9d)并計算存活率(%)=幼苗存活數/種子發芽數×100。幼苗長出2片真葉后移植至1.2.1配置好土的小花盆內,每天澆水一次,澆透為止。定植的菠菜長出4片真葉后開始進行噴施實驗。分別用濃度為C1=5.0mg/L、C2=12.5mg/L、C3=20.0mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進行葉面噴施,用可調節噴量的噴壺,使每棵植株的葉片盡可能被均勻噴灑到。每7d葉面噴施1次,噴后第7d采集各組的菠菜葉片測定葉片SOD、CAT和POD的活性及MDA的含量。采樣時盡量挑選植株相同部位的葉片以保證實驗的準確性。采樣當天再次進行葉面噴施,每次從葉面噴施到采樣為1個周期,重復3個周期;第7d采樣時測量葉寬,菠菜平均葉寬測定時均采取第3片真葉,每組8片,測量取平均值。由北京農學院教學實踐基地溫室大棚種植管理。正常土壤每天澆水一次;干旱土壤每3天澆水一次,澆透為止;干旱實驗種植方法同上。1.2.4酶活性和mda指數的測定1.2.4.研缽離心率的制備將所取樣品用蒸餾水清洗葉片表面,待葉片表面水分蒸發后,用剪刀將其剪碎,采用四分法取出足量樣品備用,精確稱取葉片碎片0.5g放入研缽中,加入2ml50mmol/L的pH為7.8的磷酸緩沖液,研磨成勻漿。將勻漿移入5mL塑料離心管中,再用3mL50mmol/LpH為7.8的磷酸緩沖液分3次沖洗研缽,合并勻漿液,置于高速冷凍離心機內,將溫度調為2℃~4℃,4000rpm離心15min。平行2次,各取3mL上清液于試管內,所得粗酶提取液4℃冷藏保存。1.2.4.t、pod、丙二醛活性測定SOD活性測定采用所購試劑盒1.1(羥胺法);CAT活性測定采用鉬酸銨顯色法;POD活性采用愈創木酚法;丙二醛的測定采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法;MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法。1.2.5數據處理分析采用方差分析和t檢驗法對分析數據作顯著性檢驗。2結果與分析2.1進作用測定表1表明,經3個濃度處理與對照組比較,對菠菜種子發芽率均有一定的促進作用,其促進作用由高到低依次為C2>C3>C1,0.1mg/L濃度浸種效果最顯著*(P<0.05)。用0.1mg/L濃度聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組在干旱條件下種植,并對其幼苗存活率做統計,結果表明浸種對幼苗存活的作用明顯高于CK*(P<0.05)。2.2最大葉寬及葉寬表2表明,在兩種澆灌環境下,用同一濃度的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)噴施,浸種組均比不浸種組的菠菜幼苗的葉寬值大,說明噴施有利于菠菜幼苗增加葉寬。不同的澆灌環境均以濃度:12.5mg/L噴施組對應為該條件下葉寬最大值,所以12.5mg/L為菠菜幼苗期葉面噴施效果最顯著濃度(P<0.05);12.5mg/L噴施組葉寬與每組相應空白比較,增長率從大到小依次為:用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種、干旱土壤增長了21.6%,水浸種組干旱土壤增長了14.8%;聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種正常條件下增長了12.4%;水浸組正常澆灌條件下增長了10.3%,因此用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種對葉寬增長的促進作用很明顯。2.3-氨甲基-d由表3可得,雖然在干旱條件下菠菜SOD的活性比普通土壤相對應的實驗組低,但在兩種土壤條件下,對比3次采樣菠菜的SOD活性,聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種及葉面噴施均比相應對照組高,說明在試驗的生長期內浸種及葉面噴施都能提高菠菜SOD的活性。正常澆灌和干旱各條件組中12.5mg/L噴施均為濃度效果最好組*(P<0.05),即在一定范圍內12.5mg/L為最佳葉面噴施濃度。比較3次葉面噴施的促進作用,各組效果由高到低依次為第22d>第29d>第36d噴施。即前期噴施效果較后期明顯;第22d采樣組效果最顯著*(P<0.05)。2.4干旱對紫菜cat活性的影響由表4可以看出,普通土壤水浸種和聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組都是29d采樣的菠菜CAT活性最高,第二次噴施效果最明顯*(P<0.05)。在兩種土壤條件下,聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組均比相應條件下的水浸組高。各條件下濃度12.5mg/L均為效果最好組*(P<0.05),即在一定范圍內12.5mg/L為最佳葉面噴施濃度。干旱土壤的菠菜CAT活性變化規律與普通土壤相同,但活性值明顯低于普通土壤的相應實驗組;用20.0mg/L的濃度噴施菠菜的CAT活性在干旱未浸種條件下低于空白組;同樣土壤條件下既浸種又噴施的菠菜CAT活性最高,說明在實驗菠菜的生長期內普通土壤和干旱條件下用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種及適宜濃度噴施葉面能提高菠菜CAT活性。2.5不同采用配型的嚴重干旱土壤和或水浸組對紫菜pod活性的影響由表5可以看出,各條件下用濃度為12.5mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)噴施均為效果最好組*(P<0.05)。12.5mg/L噴施對POD活性增加與其他濃度噴施組有顯著差異,即在實驗濃度范圍內,12.5mg/L為最佳葉面噴施濃度。在兩種土壤各條件組3次噴施菠菜POD活性依次降低;干旱土壤與相應條件的普通土壤組比較,菠菜POD活性值略低,差異不顯著(P>0.05),說明用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)噴施有一定抗干旱作用。在兩種土壤條件下,聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組比相應條件的水浸組菠菜POD活性值高*(P<0.05)。實驗表明用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種能提高菠菜POD活性。2.6正常灌溉和干旱脅迫對豬肉葉片mda含量的影響由表6可得,在同一澆灌條件下以聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組的菠菜葉片MDA含量明顯低于同條件下的對照組*(P<0.05),說明在實驗階段用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種對菠菜葉片MDA的含量有一定的抑制作用。用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)對菠菜葉面噴施的正常澆灌和干旱各條件組MDA含量均為葉面噴施濃度12.5mg/L組最低*(P<0.05);既用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種又用濃度12.5mg/L進行葉面噴施組MDA含量最低,效果最顯著*(P<0.05)。不同條件下,3次噴施葉片,MDA含量隨時間增加而增加。干旱脅迫組比相應普通土壤組菠菜葉片中的MDA含量高*(P<0.05)。說明用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)對菠菜浸種、葉面噴施均未能抵御干旱脅迫對菠菜葉片MDA含量的影響。3聚天冬氨酸錳的播種與噴施對紫菜抗氧化酶系統的影響在實驗條件下,菠菜用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種對菠菜種子的發芽率及幼苗存活率均有一定的促進作用,可以看出在所選實驗濃度范圍內用0.1mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種有利于菠菜種子萌發及在干旱條件下保證菠菜幼苗的成活。在干旱條件下以濃度為0.1mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種并以12.5mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進行葉面噴施的菠菜幼苗葉寬比對照組增長達21.6%,是實驗條件下增長最大組。干旱會造成菠菜幼苗SOD、CAT、POD的活性下降,但用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)0.1mg/L浸種、12.5mg/L生長早期對田間幼苗進行葉面噴施,可以有效提高SOD的酶活以增加菠菜的防御性。22d采樣的菠菜葉片中SOD的酶活值最高,可能是由于實驗生長期內前期有浸種及噴施的協同作用。0.1mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種并在移栽后22d以12.5mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進行葉面噴施能有效促進菠菜幼苗的CAT活性;菠菜用20.0mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)噴施,CAT活性在干旱未浸種條件下低于空白組,可能由于濃度偏高,干旱缺水條件下,噴施濃度大不利于植物體內CAT酶活性的提高;用0.1mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種移栽后15d以12.5mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進行葉面噴施是防止干旱造成POD下降的有效措施,但后期作用下降。在實驗階段既用0.1mg/L浸種又用濃度為12.5mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進行葉面噴施組的菠菜葉片MDA含量最低,但后期噴施效果降低。綜上所述:用0.1mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)