油菜素內(nèi)酯對(duì)干旱脅迫下羊草滲透調(diào)節(jié)及抗氧化酶的影響研究

宋吉軒，李金還，劉美茹，牛建行，王冉，呂俊，宗學(xué)鳳，王三根*

(1.西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南方山地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心，

重慶400715；2.貴州省生物技術(shù)研究所，貴州 貴陽 510006)

油菜素內(nèi)酯對(duì)干旱脅迫下羊草滲透調(diào)節(jié)及抗氧化酶的影響研究

宋吉軒1,2，李金還1，劉美茹1，牛建行1，王冉1，呂俊1，宗學(xué)鳳1，王三根1*

(1.西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南方山地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心，

重慶400715；2.貴州省生物技術(shù)研究所，貴州 貴陽 510006)

摘要：受全球氣候變化影響，我國(guó)牧區(qū)干旱現(xiàn)象日益嚴(yán)重，極大限制了草原生產(chǎn)力的提高。本文采用盆栽人工控水的方法，研究不同濃度油菜素內(nèi)酯(BR)處理對(duì)羊草生長(zhǎng)和抗旱特性的影響。結(jié)果表明干旱顯著抑制植株的生長(zhǎng)，而BR能有效減緩干旱脅迫對(duì)羊草造成的傷害。經(jīng)過不同濃度的BR處理后，與干旱脅迫相比，株高、葉面積、干重、含水量、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、根系活力、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖和5種抗氧化酶活性均隨濃度增加而升高，但高濃度下又有降低的趨勢(shì)，而丙二醛(MDA)和葉片電導(dǎo)率則相反，其中以BR濃度為0.1 mg/L時(shí)的抗旱效果最好。研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)濃度的BR提高羊草株高、葉面積和光合色素含量，促進(jìn)干物質(zhì)積累和根系活力，與其降低膜脂過氧化產(chǎn)物MDA與質(zhì)膜透性，提高脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，增強(qiáng)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、谷胱甘肽還原酶(GR)等抗氧化酶活性密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞：油菜素內(nèi)酯(BR)；羊草；干旱脅迫；滲透調(diào)節(jié)；抗氧化酶

DOI：10.11686/cyxb2015001http://cyxb.lzu.edu.cn

宋吉軒，李金還，劉美茹，牛建行，王冉，呂俊，宗學(xué)鳳，王三根. 油菜素內(nèi)酯對(duì)干旱脅迫下羊草滲透調(diào)節(jié)及抗氧化酶的影響研究. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 24(8): 93-102.

Song J X， Li J H, Liu M R, Niu J H, Wang R, Lv J, Zong X F, Wang S G. Effects of brassinosteroid application on osmotic adjustment and antioxidant enzymes inLeymuschinensisunder drought stress. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(8): 93-102.

收稿日期：2015-01-05；改回日期：2015-03-30

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃973項(xiàng)目(2014CB138806)和中國(guó)111計(jì)劃作物種質(zhì)資源利用創(chuàng)新基地建設(shè)項(xiàng)目(104510-205001)資助。

作者簡(jiǎn)介：宋吉軒(1978-)，男，貴州思南人，副研究員，在讀博士。E-mail：songjx1025@163.com

通訊作者*Corresponding author. E-mail: wangsg@swu.edu.cn

Effects of brassinosteroid application on osmotic adjustment and antioxidant enzymes inLeymuschinensisunder drought stress

SONG Ji-Xuan1,2, LI Jin-Huan1, LIU Mei-Ru1, NIU Jian-Hang1, WANG Ran1, LV Jun1, ZONG Xue-Feng1, WANG San-Gen1*

1.CollegeofAgronomyandBiotechnology,SouthwestUniversity,KeyLaboratoryofEco-environmentsinThreeGorgesReservoirRegion,MinistryofEducation,EngineeringResearchCenterofSouthUplandAgriculture,MinistryofEducation,Chongqing400715,China；2.GuizhouInstituteofBiotechnology,Guiyang510006，China

Abstract:Droughts have become increasingly severe in pastoral areas of China and have greatly constrained the productivity of grassland. The influence of brassinosteroids(BR) on the growth and drought tolerance of Leymus chinensis has been studied under controlled soil and water conditions using a pot experiment design. The results showed that drought stress substantially disrupted plant growth and development but that BR could effectively alleviate this damage. The most effective concentration of BR was 0.1 mg/L. Plant height, leaf area, dry weight, water content, chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids, root activity, proline, soluble protein, soluble sugar and 5 kinds of enzyme activity increased with all BR concentrations except for the highest concentration level. BR decreased malondialdehyde (MDA) content and leaf electrical conductivity. The optimal concentration of BR increased the content of photosynthetic pigment and promoted the accumulation of dry matter and root activity compared to the drought control. These changes might be closely related to the decrease of membrane lipid peroxidation production, MDA content and membrane permeability. Also significant may be the increase of osmotic adjustment substances such as proline, soluble protein, soluble sugar, and the enhancement of antioxidase activities such as superoxide dismutase, catalase, peroxidase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase.

Key words:brassinosteroids(BR); Leymus chinensis; drought stress; osmoregulation; antioxidant enzymes

羊草(Leymuschinensis)為禾本科賴草屬，繁殖能力強(qiáng)，適口性好，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、飼用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是我國(guó)牧區(qū)重要的牧草之一[1]。受全球氣候變化影響，我國(guó)大部分草原區(qū)面臨著不良環(huán)境特別是干旱的威脅，在一定程度上限制了羊草生產(chǎn)力的提高。

干旱脅迫會(huì)使植物產(chǎn)生一系列的生理生化變化，會(huì)破壞植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除系統(tǒng)之間的平衡，細(xì)胞內(nèi)活性氧增多，從而影響到植物生長(zhǎng)發(fā)育，如膜系統(tǒng)受到破壞、葉綠素含量降低、丙二醛含量升高，滲透調(diào)節(jié)及抗氧化能力下降[2-4]。為了降低和消除氧化脅迫，植物細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)了抗氧化防御系統(tǒng)，包括由SOD、POD及CAT等組成的抗氧化酶系統(tǒng)[5]。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(如可溶性糖、游離脯氨酸和可溶性蛋白等)的積累是植物防御干旱等脅迫最直接的方式之一，它們的積累可以降低植物細(xì)胞內(nèi)的水勢(shì)，防止水分外流，而且還起到保護(hù)細(xì)胞內(nèi)大分子結(jié)構(gòu)的作用[6]。因此，開展降低干旱脅迫對(duì)羊草的傷害、增強(qiáng)羊草抗旱性的研究，對(duì)提高草原生產(chǎn)力、發(fā)展當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)具有重要的意義。

利用外源物質(zhì)對(duì)植物進(jìn)行處理，是目前提高植物抗逆性簡(jiǎn)便、可行的方法之一。油菜素內(nèi)酯(BR)屬甾醇類植物激素，是被公認(rèn)的活性強(qiáng)的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)類物質(zhì)，在很低的濃度下就對(duì)植物表現(xiàn)出很強(qiáng)的生理生化效應(yīng)。BR一方面具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用，另一方面還可改善植物的生理代謝、提高抗逆性，在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用[7]。干旱下外源施加BR 可增加脯氨酸和可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而保持膨壓，減輕植物在干旱脅迫下受到的傷害[8-9]。BR對(duì)干旱脅迫的草莓(Eragariaananassa)有促進(jìn)生長(zhǎng)和增加干物質(zhì)積累的作用，BR處理后再經(jīng)干旱脅迫，草莓葉片中的SOD和POD活性顯著高于對(duì)照，MDA含量顯著低于對(duì)照[10]。用BR噴施玉米(Zeamays)幼苗葉片，對(duì)其生理特性及植株的形態(tài)特征有明顯的調(diào)節(jié)作用，增加了株高和葉面積，提高了脯氨酸、葉綠素含量和相對(duì)含水量，增強(qiáng)了植株的抗旱性[11]。在羊草的不同生育期噴施不同濃度的BR，在一定程度上提高了羊草的產(chǎn)量與品質(zhì)[12]。BR對(duì)3種苗木抗旱性均有效提高[13]。與噴施清水比較，噴施適當(dāng)濃度BR溶液的木薯(Manihotesculenta)苗葉片的Pro含量、SOD和POD活性均得到有效提高[14]。也有關(guān)于BR提高羊草抗旱力的報(bào)道[15]。但BR提高羊草抗旱性與滲透調(diào)節(jié)及抗氧化特性之間的關(guān)系如何，尚需系統(tǒng)研究。本文在干旱脅迫條件下施用不同濃度的BR，探討其對(duì)羊草生長(zhǎng)的影響，解析其生理效應(yīng)，為在生產(chǎn)實(shí)踐中利用BR提高羊草的抗旱性提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試羊草種子于2013年11月采集于錫林浩特的中國(guó)科學(xué)院內(nèi)蒙古生態(tài)系統(tǒng)定位站附近。種子在室溫下晾干后裝入透氣布袋中，放在4℃冰箱內(nèi)保存、備用。試驗(yàn)于2014年6-11月于西南大學(xué)進(jìn)行。選取籽粒飽滿、大小一致和無病蟲害的羊草種子，用濃度為1.0%次氯酸鈉溶液進(jìn)行消毒處理10 min左右，然后用蒸餾水沖洗3~5次，將種子均勻鋪入有雙層濾紙的培養(yǎng)盤中進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)。種子在培養(yǎng)箱中(25±1)℃恒溫培養(yǎng)，光照時(shí)間設(shè)為14 h/10 h(晝/夜)，光照強(qiáng)度為2500 lx。1周后將長(zhǎng)勢(shì)一致的羊草幼苗移栽到盆缽里，利用稱重法每天監(jiān)測(cè)土壤的水分含量[16]，并及時(shí)補(bǔ)充各處理消耗的水分。

模擬干旱脅迫試驗(yàn)，以土壤相對(duì)含水量80%為對(duì)照(CK1)，土壤相對(duì)含水量50%作干旱脅迫處理。當(dāng)羊草幼苗生長(zhǎng)至18~21 cm時(shí)，對(duì)干旱脅迫處理幼苗噴施不同濃度的BR溶液，濃度分別為0.01 mg/L(T1)、0.1 mg/L(T2)和1.0 mg/L(T3)，其中以噴施等量的清水為對(duì)照(CK2)。每個(gè)處理40株幼苗，3次重復(fù)。為避免光照對(duì)BR的效果造成影響，處理時(shí)間均為傍晚，連續(xù)3 d。處理15 d后取樣測(cè)定，取樣時(shí)選取植株中等大小的功能葉片。測(cè)量指標(biāo)包括形態(tài)指標(biāo)、葉片光合色素、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量、脯氨酸、根系活力、葉片電導(dǎo)率、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、過氧化氫酶(catalase, CAT)、過氧化物酶(peroxidase, POD) 、抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)和谷胱甘肽還原酶(glutathione reductase, GR)活性。

1.2　形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

樣品將泥土去除干凈分別稱量地上部分與地下部分的鮮重，植株用自來水沖洗，再用蒸餾水沖洗2~3遍，用濾紙吸去附著的水分后放于105℃烘箱內(nèi)殺青15 min，然后在65℃恒溫下烘干至恒重，最后稱量其干重。葉長(zhǎng)、葉寬及葉面積利用MSD-971葉面積掃描儀進(jìn)行測(cè)量。

含水量采用Yang等[17]的方法，采取鮮葉立即在室內(nèi)稱取鮮重，再浸入水中24 h，取出后吸干表面水分稱吸漲重，在80℃烘箱內(nèi)烘干48 h，稱取干重，計(jì)算葉片相對(duì)含水量。相對(duì)含水量=(鮮重-烘干重)/(吸漲重-烘干重)×100%。

1.3　生理生化分析

光合色素含量采用Arnon[18]的方法。將所測(cè)定葉片洗凈去主脈，剪成4~8 mm的小葉片或葉條混勻后，加入95%乙醇 20 mL，并用塞子塞住，減少揮發(fā)，放置暗處1 d，期間振搖2~3次，綠色溶液經(jīng)準(zhǔn)確定容，用于比色。在665，649，470和652 nm下分別測(cè)定吸光度。

可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法[19]。準(zhǔn)確吸取樣品提取液0.1 mL，加入5 mL 100 mg/L考馬斯亮藍(lán)G-250試劑，振蕩混勻，放置2 min后，在595 nm波長(zhǎng)下比色。以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)蛋白作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

可溶性糖含量采用蒽酮比色法[20]。取樣品研磨勻漿，靜置30~60 min，在4000 r/min離心20 min，稱取0.1 g蒽酮溶于100 mL稀硫酸，取1 mL提取液，加入5 mL蒽酮-硫酸試劑，空白取1 mL蒸餾水，加入5 mL蒽酮-硫酸試劑，在沸水浴中10 min，取出后冷水冷卻，于620 nm波長(zhǎng)測(cè)吸光度。

丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法[21]。取鮮樣加入2 mL 10% TCA和少量石英砂，研磨至勻漿，加入8 mL TCA進(jìn)一步研磨，勻漿離心10 min。吸取離心的上清液2 mL(對(duì)照加2 mL蒸餾水)，加入2 mL 0.6% TBA溶液，混合物于沸水浴上反應(yīng)15 min，迅速冷卻后再取上清液測(cè)定532，600和450 nm波長(zhǎng)下的吸光度。

脯氨酸含量采用水合茚三酮法[22]。取鮮樣加入10 mL 3%磺基水楊酸，沸水浴10 min后，冷水浴，吸取上清液2 mL，空白管加入2 mL蒸餾水，2 mL冰乙酸，3 mL顯色液，沸水浴40 min。將溶液進(jìn)行冷水浴，各管加入5 mL甲苯充分振蕩，以萃取紅色物質(zhì)。靜置待分層后吸取甲苯層在520 nm下比色。

根系活力采用TTC法[23]。取根尖投入盛有2.5 mL pH 7.5磷酸緩沖液中，再加入2.5 mL 0.4%TTC，充分混合，并使根完全浸入反應(yīng)液中，37℃水浴，并在黑暗中進(jìn)行2 h。取出后，在每管中加入1 mL 1 mol/L H2SO4終止反應(yīng)。待反應(yīng)后，將水倒掉，向管中的根中加入5 mL丙酮提取液，避光提取8 h。待根無色后，用丙酮補(bǔ)至5 mL，485 nm下測(cè)其吸光度。

葉片電導(dǎo)率(EC)采用電導(dǎo)儀測(cè)定[24]。將葉片切成0.5 cm長(zhǎng)的小片，用蒸餾水浸洗30 min，再用重蒸餾水沖洗3次，吸干水分，取樣品放到10 mL玻璃試管中，加重蒸水3 mL，真空滲入5 min，靜置30 min，在室溫下用DDS-307型電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率(R1)，然后將樣品在沸水浴中煮沸5 min，冷卻至室溫后再測(cè)總電導(dǎo)率(R2)。相對(duì)電導(dǎo)率=R1/R2×100%。

葉片超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)、谷胱甘肽還原酶(GR)活性采用李忠光等[25]的單一提取方法。準(zhǔn)確稱取樣品加入預(yù)冷的提取液3 mL和少許石英砂，充分冰浴研磨后，轉(zhuǎn)入離心管中，再用2 mL提取液洗研缽，合并提取液并于4℃下，離心20 min，將上清液分裝，分別進(jìn)行酶活性測(cè)定。

1.4　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。利用DPS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，以Duncan’s 新復(fù)極差法比較各處理間的差異性。

2結(jié)果與分析

2.1　BR對(duì)干旱脅迫下羊草植株生長(zhǎng)的影響

由表1可以看出，經(jīng)干旱脅迫(CK2)后的羊草幼苗株高、葉面積、干重及含水量均顯著降低，與CK1相比差異達(dá)顯著水平。植株經(jīng)幾種濃度BR處理后，生長(zhǎng)指標(biāo)與CK2相比都有一定的增加，其中株高、干重和含水量與CK2相比均達(dá)到差異顯著水平。當(dāng)BR濃度為0.1 mg/L時(shí)，各個(gè)指標(biāo)都達(dá)到最大值，有的指標(biāo)甚至超過或與CK1相當(dāng)(株高、葉面積和含水量)，說明BR對(duì)干旱脅迫羊草有很好的緩解作用。在BR濃度為0.1 mg/L時(shí)與對(duì)照CK2相比較，其株高、葉面積、干重和含水量分別增加了53.50%，103.60%，25.90%和7.49%。總之，不同濃度的BR對(duì)在干旱脅迫下的羊草幼苗生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，增強(qiáng)了其幼苗的抗旱能力，其中以施用BR濃度為0.1 mg/L時(shí)的效果最好。

2.2　BR對(duì)干旱脅迫下羊草植株光合色素與根系活力的影響

由表2可以看出，經(jīng)CK2處理后的羊草幼苗葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和根系活力均降低，并且與CK1相比均達(dá)到差異顯著水平。在經(jīng)過不同濃度的BR處理后，葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和根系活力與CK2相比都有一定程度的增加。當(dāng)BR濃度為0.01 mg/L時(shí)，葉綠素b和根系活力與CK2相比差異達(dá)顯著水平；當(dāng)BR濃度為1.0 mg/L時(shí)，幾項(xiàng)指標(biāo)與CK2相比差異均達(dá)顯著水平。當(dāng)BR濃度為0.1 mg/L時(shí)的施用效果最佳，葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和根系活力相對(duì)于CK2來說分別提高了22.00%，63.16%，81.25%和91.60%，均達(dá)到了顯著水平，說明各個(gè)指標(biāo)均得到很好的恢復(fù)。

表1　BR對(duì)干旱脅迫下羊草生長(zhǎng)的影響

表2　BR對(duì)干旱脅迫下羊草植株光合色素與根系活力的影響

同列不同字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，下同。Different letters mean significant difference at 0.05 level. The same below.

2.3　BR對(duì)干旱脅迫下羊草丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量和葉片電導(dǎo)率的影響

由圖1可以看出，經(jīng)CK2處理后，羊草幼苗膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)和膜傷害的指標(biāo)葉片電導(dǎo)率(EC)均顯著增加，并且與CK1相比差異達(dá)顯著水平。在經(jīng)過不同濃度的BR處理后，丙二醛和葉片電導(dǎo)率相對(duì)于CK2來說均有所降低，且與CK2相比差異達(dá)顯著水平，其中濃度為0.1 mg/L的BR處理效果最佳，相對(duì)于對(duì)照CK2來說，丙二醛和葉片電導(dǎo)率分別降低了41.39%和38.33%。

圖1　BR對(duì)干旱脅迫下羊草植株葉片丙二醛(MDA)和電導(dǎo)率(EC)的影響Fig.1　Effect of BR on leaf malondialdehyde (MDA) and electrical conductivity (EC) of L. chinensis under drought stress圖中不同字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，下同。Different letters mean significant difference at 0.05 level. The same below.

由圖2可知，干旱脅迫(CK2)下羊草植株的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖均顯著增加，并且與CK1相比差異達(dá)顯著水平。但在經(jīng)過不同濃度的BR處理后，脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖與CK2相比都進(jìn)一步的提高，其中濃度為0.1 mg/L的BR處理效果最佳，且與對(duì)照CK2相比差異達(dá)顯著水平，其脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖分別比對(duì)照CK2增加了138.84%，16.65%，38.84%。

圖2　BR對(duì)干旱脅迫下羊草植株葉片脯氨酸、

2.4　BR對(duì)干旱脅迫下羊草植株抗氧化酶活性的影響

由圖3可以看出，CK2處理刺激了羊草幼苗5種抗氧化酶活性的提高，其中SOD活性、POD活性和CAT活性與對(duì)照CK1相比差異達(dá)到顯著水平。但經(jīng)過不同濃度的BR處理后，5種抗氧化酶活性都進(jìn)一步增強(qiáng)，并且在BR濃度為0.1 mg/L時(shí)，5種酶活性均達(dá)到最大值，而且與CK2相比差異達(dá)到顯著水平，分別比對(duì)照CK2增加了9.28%，20.09%，58.43%，54.24%和116.47%。雖然BR濃度為0.01和1.0 mg/L時(shí)對(duì)干旱脅迫傷害的恢復(fù)效應(yīng)不如0.1 mg/L處理，但是SOD、POD和CAT這3種抗氧化酶活性仍顯著高于對(duì)照處理CK2，其他GR和APX這兩種酶與CK2相比活性也有一定的增強(qiáng)。

圖3　BR對(duì)干旱脅迫下羊草植株抗氧化酶活性的影響

3討論

在干旱脅迫下植株的生長(zhǎng)發(fā)育和生理特性均受到影響[26-27]。本試驗(yàn)研究表明，干旱脅迫使羊草的株高和葉面積等受到明顯抑制，噴施BR可逐漸恢復(fù)生長(zhǎng)，這與韓德復(fù)等[15]研究外源BR改善干旱脅迫下羊草幼苗的生長(zhǎng)狀況的結(jié)果一致。葉片相對(duì)含水量(RWC)是植株葉片細(xì)胞水分生理狀態(tài)的體現(xiàn)，在一定程度上反映了植物水分虧缺程度[28]。本試驗(yàn)研究表明，采用不同濃度的BR處理過后，羊草植株含水量呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)BR濃度為0.1 mg/L時(shí)，含水量恢復(fù)最好，說明植株保水能力升高，從而緩解干旱脅迫。

根系活力是植物根系吸收、合成以及代謝能力的綜合體現(xiàn)，它影響地上部的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)狀況，是一種較客觀地反映根系生命活動(dòng)的生理指標(biāo)[29]。本試驗(yàn)研究表明，干旱脅迫下羊草幼苗植株根系活力下降，外施不同濃度的BR使根系活力上升，其中BR濃度為0.1 mg/L時(shí)根系活力達(dá)到最大值。光合色素含量的高低在一定程度上反映植物的光合能力，與植物產(chǎn)量的形成密切相關(guān)，光合色素的變化不僅能反映出植物在脅迫條件下進(jìn)行同化作用的能力，還被看作植物受到干旱脅迫的敏感程度[30]。本試驗(yàn)研究表明，干旱脅迫處理后，羊草植株葉片光合色素含量大幅度減少，這與其干物質(zhì)積累降低相一致；噴施BR后，光合色素含量升高， BR減緩光合色素降低的趨勢(shì)又與干物質(zhì)增加的趨勢(shì)相吻合。

在正常環(huán)境條件下，植物體內(nèi)活性氧反應(yīng)處于不斷生成與消除的平衡狀態(tài)中，不易產(chǎn)生膜脂過氧化反應(yīng)[31-32]。丙二醛(MDA)是膜脂過氧化作用后的主要產(chǎn)物之一，也是膜脂過氧化的體現(xiàn)，其含量的高低和質(zhì)膜透性的大小都是膜質(zhì)過氧化強(qiáng)弱和質(zhì)膜受損程度的重要指標(biāo)[33]。葉片相對(duì)電導(dǎo)率是植物質(zhì)膜透性的表現(xiàn)，被認(rèn)為是植物受害的敏感指標(biāo)之一[34]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，羊草幼苗受到干旱脅迫后，MDA含量顯著升高，同時(shí)葉片電導(dǎo)率也升高，這說明細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生了過氧化作用，引起質(zhì)膜正常的生理功能發(fā)生變化。但經(jīng)過噴施BR處理過后，MDA含量下降明顯，說明BR對(duì)干旱脅迫所造成的傷害有積極的緩解作用，當(dāng)BR濃度為0.1 mg/L時(shí)緩解效果最好。與此相關(guān)聯(lián)的是當(dāng)噴施一定濃度的BR后，葉片電導(dǎo)率也下降，說明BR的確在一定程度上緩解了干旱脅迫對(duì)羊草細(xì)胞膜造成的傷害。

植物在適應(yīng)干旱逆境條件的進(jìn)化過程中逐漸形成了相應(yīng)的生理調(diào)節(jié)機(jī)制，其中滲透調(diào)節(jié)作用是重要的生理反應(yīng)，滲透調(diào)節(jié)能力與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量高低有密切的關(guān)系。植物體內(nèi)積累的脯氨酸和可溶性糖等是重要的滲透調(diào)節(jié)劑，其含量的增加對(duì)提高細(xì)胞汁液濃度、降低細(xì)胞水勢(shì)、增加植物的吸水能力有利[35]。一般抗旱性強(qiáng)的植物可溶性蛋白含量上升較大，反之則抗性減弱[36]。本試驗(yàn)研究表明，在干旱脅迫下植株可溶性糖和可溶性蛋白含量都有增加，表明羊草可通過此方式提高其吸保水能力；但本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)濃度的BR處理加強(qiáng)了這種調(diào)節(jié)機(jī)制，從而減輕干旱脅迫造成的傷害。脯氨酸不僅是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，還可以作為一種貯藏形式的氮源，當(dāng)植物逆境脅迫解除后可參與葉綠素等物質(zhì)的合成，當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，通過積累大量的脯氨酸來提高細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力，從而保證組織水勢(shì)下降時(shí)細(xì)胞膨壓獲得保持[37]。本試驗(yàn)研究表明，干旱脅迫下經(jīng)過BR處理過后，羊草幼苗體內(nèi)游離脯氨酸含量與干旱脅迫對(duì)照處理相比顯著升高，這進(jìn)一步維持了細(xì)胞較低的滲透勢(shì)，提高細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)的濃度，降低水勢(shì)，更顯著地緩解了干旱脅迫所帶來的傷害。

干旱脅迫是影響植物生長(zhǎng)和代謝的主要逆境因素之一，干旱脅迫可誘導(dǎo)植物細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)的產(chǎn)生，與生物大分子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成具有強(qiáng)氧化性的膜質(zhì)過氧化物和各種小分子的降解物，導(dǎo)致膜質(zhì)過氧化，破壞膜的完整性，降低保護(hù)酶的活性[38]。植物細(xì)胞在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成了防御活性氧毒害的保護(hù)酶系統(tǒng)，即超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽還原酶(GR)和抗壞血酸過氧化物酶(APX)等，以維持植物體內(nèi)活性氧離子代謝的動(dòng)態(tài)平衡[39]。其中SOD可特異性清除氧自由基，是植物體內(nèi)活性氧自由基清除系統(tǒng)的第一道防線，其活性的高低影響到逆境下葉綠素、蛋白質(zhì)的降解速度及葉片功能期。APX是葉綠體中解毒過氧化氫的關(guān)鍵酶，它通過催化抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)來發(fā)揮作用。GR能使谷胱甘肽還原，從而緩解生物大分子對(duì)細(xì)胞的毒害作用。POD在植物體內(nèi)可清除過氧化氫，并將其分解為O2和H2O，保護(hù)細(xì)胞免受毒害作用。CAT是植物體內(nèi)重要的活性氧清除酶，負(fù)責(zé)清除光呼吸或脂肪酸氧化過程中形成的H2O2，CAT活力的升高有助于清除細(xì)胞代謝所產(chǎn)生的過氧化氫。活性氧增加導(dǎo)致的不可逆膜脂過氧化是植物細(xì)胞膜受損的主要因素[40]。SOD、POD、CAT、GR和APX具有協(xié)同作用，從而有效清除植株體內(nèi)過多的自由基，提高了植物適應(yīng)干旱脅迫的能力[41]。杜潤(rùn)峰等[42]研究結(jié)果表明在干旱脅迫條件下可使達(dá)烏里胡枝子(Lespedezadavurica)的SOD、POD、CAT和APX的酶活性高于對(duì)照。季楊等[43]研究結(jié)果表明在干旱脅迫條件下，鴨茅(Dactylisglomerata)根系和葉片中的SOD、CAT、POD、APX活性也呈現(xiàn)先增強(qiáng)后下降的趨勢(shì)。本試驗(yàn)研究表明，在干旱脅迫條件下羊草幼苗的SOD、POD、CAT、GR和APX活性上升，噴施不同濃度的BR后，5種酶活性均呈現(xiàn)進(jìn)一步升高的趨勢(shì)，當(dāng)BR濃度為0.1 mg/L時(shí)，羊草幼苗植株體內(nèi)保護(hù)酶活性達(dá)到最高。對(duì)干旱脅迫下的羊草施加BR，幾種濃度處理后均可提高抗氧化酶的活性，聯(lián)系到本研究中經(jīng)過BR處理后膜脂過氧化產(chǎn)物MDA含量明顯下降，推斷BR的這種保護(hù)作用，與其通過增強(qiáng)抗氧化酶活性進(jìn)而有效地清除活性氧(ROS)的能力是密切相關(guān)的。本研究同時(shí)還發(fā)現(xiàn)SOD、POD、CAT、GR和APX的變化規(guī)律基本一致，說明在干旱脅迫下，5種保護(hù)酶活性具有一定的協(xié)同作用，從而有效清除植株體內(nèi)過多的自由基，提高了羊草適應(yīng)干旱脅迫的能力。

4結(jié)論

適當(dāng)濃度的BR可提高羊草株高、葉面積和光合色素含量，促進(jìn)物質(zhì)積累和根系活力，減輕干旱脅迫對(duì)羊草幼苗造成的傷害，這與BR能夠減緩膜質(zhì)過氧化作用，穩(wěn)定膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，維持較高的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，增強(qiáng)保護(hù)酶活性等生理效應(yīng)密切相關(guān)。本試驗(yàn)條件下，BR最適宜的噴施濃度為0.1 mg/L。相關(guān)機(jī)理值得進(jìn)一步研究。

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