干旱脅迫下新疆野核桃滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)變化

韓冷　徐敏　張萍

摘 要：為研究干旱脅迫下新疆野核桃幼苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化，以小橢圓型、鐵殼型和橢圓型3種類型新疆野核桃幼苗葉片為試驗(yàn)材料，采用溫室盆栽自然干旱脅迫的方法，對(duì)脅迫后0，5，10，15，20，25 d的新疆野核桃幼苗葉片的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸）含量的變化動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，新疆野核桃幼苗葉片中的可溶性糖、可溶性蛋白和游離脯氨酸含量均呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明干旱脅迫下3種類型的新疆野核桃能夠通過(guò)累積可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，以維持正常的生長(zhǎng)發(fā)育。

關(guān)鍵詞：新疆；野核桃；干旱脅迫；滲透調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)：S664.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.08.001

Abstract： ：In order to study the changes of osmotic adjustment substances in Xinjiang wild walnut seedlings under drought stress， three kinds of Xinjiang wild walnut with small elliptical， iron-shell and elliptical types were used as experimental materials， and the natural drought stress method of greenhouse potted plants was adopted， the dynamics of osmotic adjustment substances （soluble sugar， soluble protein and free proline） in leaves at 0， 5， 10， 15， 20， 25 days after drought stress were analyzed. The results showed that the content of soluble sugar， soluble protein and free proline in the leaves of Xinjiang wild walnut seedlings increased with the prolongation of drought stress， indicating that the three types of Xinjiang wild walnuts could accumulate osmotic substances such as soluble sugar， soluble protein， and free proline to maintain normal growth and development.

Key words： Xingjiang； wild walnut； drought stress； osmoregulation

植物的生長(zhǎng)發(fā)育離不開水分，當(dāng)植物面臨干旱脅迫時(shí)，植物體內(nèi)會(huì)積累各種有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)，以此來(lái)保持其體內(nèi)水分，適應(yīng)干旱脅迫環(huán)境[1]。滲透調(diào)節(jié)是植物抵抗干旱脅迫的重要調(diào)節(jié)機(jī)制之一，在干旱脅迫環(huán)境下，植物可以通過(guò)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸等來(lái)提高細(xì)胞液濃度，降低其滲透勢(shì)，保護(hù)植物免受干旱脅迫環(huán)境的損害，維持正常的生長(zhǎng)發(fā)育[1]。滲透調(diào)節(jié)是植物對(duì)干旱逆境適應(yīng)性的一種反應(yīng)，不同植物對(duì)干旱逆境的反應(yīng)不同，因而，植物細(xì)胞內(nèi)累積的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)也不同，但都在滲透調(diào)節(jié)過(guò)程中起作用[1]。

新疆野核桃（Juglans regia L.）為胡桃科胡桃屬植物，是栽培核桃（Uglms regia L.）的野生種，在我國(guó)僅分布于新疆伊犁鞏留縣天山支脈凱特明山吾吐布拉克溝內(nèi)（現(xiàn)稱野核桃溝自然保護(hù)區(qū)），是我國(guó)珍貴的天然野生資源。本試驗(yàn)通過(guò)研究干旱脅迫下3種類型新疆野核桃幼苗葉片中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸含量的變化趨勢(shì)，旨在為新疆野核桃抗旱機(jī)理的進(jìn)一步研究提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料包括3種類型的新疆野核桃：小橢圓型、鐵殼型、橢圓型，野核桃種子均來(lái)自于新疆伊犁鞏留縣野核桃溝自然保護(hù)區(qū)。

1.2 試驗(yàn)方法

每個(gè)類型的新疆野核桃選擇60個(gè)種子，于2017年1月播種于溫室花盆內(nèi)，當(dāng)年7月開始采用持續(xù)自然干旱脅迫的方法進(jìn)行處理，自脅迫處理之日起停止?jié)菜?（CK），5，10，15，20，25 d的北京時(shí)間8：00隨機(jī)摘取各類型中上部、大小相近的成熟葉片5片，采樣后迅速做好標(biāo)記置于液氮罐內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室，并于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸含量的測(cè)定。各類型樣品采集均重復(fù)3次，各指標(biāo)測(cè)定均重復(fù)3次取平均值。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法[2]；可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[3]；游離脯氨酸含量測(cè)定采用磺基水楊酸法[4]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)均采用Excel和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下新疆野核桃葉片可溶性糖含量的變化

由圖1可知，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種類型的新疆野核桃葉片可溶性糖含量均呈上升趨勢(shì)，均在25 d時(shí)達(dá)到最大值，小橢圓型、鐵殼型、橢圓型野核桃葉片的可溶性糖含量分別是干旱脅迫0 d（CK）時(shí)的1.88倍，4.40倍和4.62倍。在干旱脅迫0～5 d期間，鐵殼型和橢圓型野核桃的可溶性糖含量增長(zhǎng)迅速，而小橢圓型野核桃則增長(zhǎng)緩慢；在干旱脅迫5～10 d期間和15～20 d期間，3種類型新疆野核桃可溶性糖含量增長(zhǎng)速度較為接近；在干旱脅迫10～15 d期間，小橢圓型野核桃的可溶性糖含量增長(zhǎng)速度高于鐵殼型和橢圓型野核桃；在干旱脅迫20～25 d期間， 3種類型的可溶性糖含量增長(zhǎng)速度比15～20 d期間快。3種類型新疆野核桃的可溶性糖含量在干旱脅迫0 d（CK）時(shí)表現(xiàn)為小橢圓型顯著高于鐵殼型和橢圓型（P<0.05），在干旱脅迫5 d和10 d時(shí)表現(xiàn)為鐵殼型和橢圓型顯著高于小橢圓型（P<0.05），在干旱脅迫15 d和20 d時(shí)無(wú)顯著差異（P>0.05），在干旱脅迫25 d時(shí)表現(xiàn)為鐵殼型顯著高于小橢圓型（P<0.05），橢圓型居中，與二者差異均不顯著（P>0.05）。

2.2 干旱脅迫下新疆野核桃葉片可溶性蛋白含量的變化

由圖2可知，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種類型的新疆野核桃可溶性蛋白含量均呈上升趨勢(shì)，均在25 d時(shí)達(dá)到最大值，小橢圓型、鐵殼型、橢圓型野核桃的可溶性蛋白含量分別是干旱脅迫0 d（CK）時(shí)的1.50倍，1.23倍和1.44倍。在干旱脅迫0～5 d期間，鐵殼型野核桃可溶性蛋白含量的上升速度明顯低于小橢圓型和橢圓型野核桃；在干旱脅迫5～25 d期間，3種類型新疆野核桃可溶性蛋白含量的增長(zhǎng)速度均較為緩慢。3種類型新疆野核桃的可溶性蛋白含量在干旱脅迫0 d時(shí)表現(xiàn)為鐵殼型顯著高于小橢圓型和橢圓型（P<0.05），而在干旱脅迫5，10，15，20，25 d時(shí)均無(wú)顯著差異（P>0.05）。

2.3 干旱脅迫下新疆野核桃葉片游離脯氨酸含量的變化

由圖3可知，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種類型的新疆野核桃游離脯氨酸含量均呈增加趨勢(shì)，均在25 d時(shí)達(dá)到最大值，分別是干旱脅迫0 d（CK）時(shí)的6.28倍，3.57倍和8.33倍。在干旱脅迫0～15 d期間，3種類型新疆野核桃游離脯氨酸含量增幅較小且變化趨勢(shì)基本一致，各時(shí)期游離脯氨酸含量均表現(xiàn)為鐵殼型顯著高于小橢圓型與橢圓型野核桃（P<0.05），后二者之間差異不顯著（P>0.05）；在干旱脅迫15～20 d期間，3種類型新疆野核桃游離脯氨酸含量迅速增加，其中小橢圓型增幅最大，至20 d時(shí)其游離脯氨酸含量與鐵殼型差異不顯著（P>0.05），二者顯著高于橢圓型（P<0.05）；在干旱脅迫20～25 d期間，橢圓型野核桃的游離脯氨酸含量增幅最大，至25 d時(shí)其游離脯氨酸含量高于鐵殼型和小橢圓型，但三者之間差異均未達(dá)顯著水平（P>0.05）。

3 結(jié)論與討論

滲透調(diào)節(jié)是植物抵抗干旱脅迫的重要生理機(jī)制，植物在干旱脅迫的環(huán)境下通過(guò)滲透調(diào)節(jié)可完全或部分保持由膨壓直接控制的膜運(yùn)輸和細(xì)胞活性，因而，滲透調(diào)節(jié)在保持植物細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)方面具有重要的作用[5]。

可溶性糖作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，與植物的抗旱性密切相關(guān)，在干旱脅迫環(huán)境下，可溶性糖含量的增加可有效地調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的滲透勢(shì)，維持膨壓，以提高植物的抗旱性。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在持續(xù)的自然干旱脅迫下，3種類型新疆野核桃可溶性糖含量均呈上升趨勢(shì)，這與潘昕等[6]對(duì)3種苗木滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及王蕊等[7]在干旱脅迫下對(duì)2種香蕉幼苗葉片可溶性糖含量的研究結(jié)果一致。

可溶性蛋白同樣作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的一種，在植物面臨干旱脅迫時(shí)也與可溶性糖含量一樣起著重要的作用。在干旱逆境下， 植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)合成受到抑制， 但通常情況下植物體內(nèi)還會(huì)誘導(dǎo)合成新的蛋白， 因此， 在干旱脅迫下可溶性蛋白會(huì)增加，以提高植物細(xì)胞內(nèi)的溶質(zhì)濃度， 使細(xì)胞內(nèi)的滲透勢(shì)降低， 減弱干旱環(huán)境對(duì)植物造成的影響，維持植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育[8]。本試驗(yàn)結(jié)果表明， 3種類型新疆野核桃的可溶性蛋白含量隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增加， 這與王蕊等[7]在干旱脅迫下對(duì)2種香蕉幼苗葉片可溶性蛋白含量的研究結(jié)果一致。

在正常生長(zhǎng)條件下，植物體內(nèi)的游離脯氨酸含量很低，但遇到干旱脅迫環(huán)境時(shí)，游離脯氨酸含量便會(huì)大量增加[9]。干旱脅迫通常容易引起蛋白質(zhì)分解，而脯氨酸首先被大量地游離出來(lái)，植物體內(nèi)的脯氨酸含量增加在一定程度上反映了抗旱性，抗旱性強(qiáng)的品種積累的脯氨酸多[10]，增長(zhǎng)幅度快[11]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，3種類型新疆野核桃的游離脯氨酸含量在干旱脅迫下呈增加趨勢(shì)，這與姜曉丹[12]對(duì)果桑干旱脅迫下游離脯氨酸含量以及李健[13]對(duì)濱藜屬干旱脅迫下游離脯氨酸含量的研究結(jié)果一致。

綜合而言，干旱脅迫下3種類型的新疆野核桃通過(guò)累積可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，增加了細(xì)胞液濃度，降低了滲透勢(shì)，提高了滲透調(diào)節(jié)能力，保持了體內(nèi)的水分，適應(yīng)了干旱脅迫的環(huán)境，以維持正常的生長(zhǎng)發(fā)育。

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