不同基因型煙草抗逆生理指標對低氮脅迫的響應(yīng)

王俊 梁喜歡 王子璇 尼金玉 楊帥強 鄭云 楊祥飛 鄭九洲 朱肖文 劉齊元

摘要：抗逆生理指標可以衡量植物對逆境響應(yīng)的程度，為了探究不同基因型煙草品種抗逆生理指標對低氮脅迫的響應(yīng)，以耐低氮、氮高效型14P9，低氮敏感、氮低效型中煙100、K394和氮高效型G80為試驗材料進行水培試驗，測定煙草苗期低氮脅迫15、30 d的葉、莖、根中過氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛含量和脯氨酸含量。結(jié)果表明，低氮脅迫 15 d 時，14P9葉、莖、根中具有更高的SOD活性，根中丙二醛含量低于低氮敏感型煙草品種;低氮脅迫30 d時，14P9葉、莖、根中丙二醛含量顯著小于低氮敏感型品種，葉中脯氨酸含量顯著大于低氮敏感型品種，莖中顯著小于低氮敏感型品種。因此，低氮脅迫下耐低氮型煙草品種具有更高的SOD活性、更多的脯氨酸積累量，能減少低氮脅迫對植物的傷害。

關(guān)鍵詞：煙草;低氮脅迫;超氧化物歧化酶;丙二醛;脯氨酸;抗逆生理

中圖分類號：S572.01?文獻標志碼：A?文章編號：1002-1302（2020）21-0097-07

氮素的缺乏是一種脅迫作用，會引起植物體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)酶活性的變化，但變化趨勢與植物的基因型和所處的環(huán)境有關(guān)[1]。過氧化物歧化酶（SOD）是植物抵抗低氮脅迫的重要保護酶，在響應(yīng)逆境脅迫時，植物產(chǎn)生的自由基會誘發(fā)膜脂過氧反應(yīng)，生成丙二醛等有害物質(zhì)，植物可通過抗氧化酶系統(tǒng)來清除自由基，維持穩(wěn)定[2]。脯氨酸含量的積累是許多植物對生物和非生物脅迫的一個應(yīng)激反應(yīng)，其積累發(fā)生在各種脅迫中[3-6]。脯氨酸是植物滲透調(diào)節(jié)的主要物質(zhì)，植物在逆境中通過其含量的積累來減少逆境傷害[7]。大量研究表明，脅迫會提高SOD活性和增加丙二醛含量，也會增加脯氨酸的含量，以此來抵御植物受到的逆境傷害[8-11]。李春燕等研究表明，提高植物體內(nèi)的抗氧化酶活性對減輕脅迫危害有一定的積極作用[12]。植物抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的差異是植物品種在忍受脅迫時存在差異的生理基礎(chǔ)[13]。低氮脅迫下，耐低氮品種和不耐低氮品種會顯著增加丙二醛含量，不耐低氮品種增加更顯著，同樣，SOD活性也是相同的趨勢，且不耐低氮品種的活性比耐低氮品種的活性低[14]。肖玉潔等研究表明，煙草低溫耐受性品種和低溫敏感型品種在脅迫下SOD 活性會明顯降低，丙二醛含量則上升[15]。有研究表明，提高SOD活性會減少植物體內(nèi)的丙二醛含量，脯氨酸含量會隨著脅迫作用的進行而增加，并認為可將其含量高低作為衡量植物抗性的指標[6，16]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年4月在江西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院多功能實驗室進行。材料為筆者所在課題組前期篩選出的耐低氮、氮高效煙草品種14P9，氮高效型品種G80，低氮敏感、氮低效品種中煙100（簡稱ZY100）和K394[17]。

1.2 試驗方法

試驗在室內(nèi)進行，播種前將育苗器具用0.1%高錳酸鉀溶液消毒，采用漂浮育苗，出苗前用煙草專用肥培養(yǎng)，到三葉一心期，以NH4NO3作為主要氮源，開始進行低氮（0.5 mmol/L，LN）處理和正常氮（5 mmol/L，NN）處理。

營養(yǎng)液配方主要參考前期篩選條件下的營養(yǎng)配方[17]。分別于處理后15 d和30 d各選取3株無損傷、無病害、生長狀態(tài)一致煙苗的倒二葉或倒三葉、莖的中部和根的中部，在-80 ℃低溫冰箱中保存，用于超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量和脯氨酸含量的測定。

1.3 測定指標與方法

超氧化物歧化酶活性的測定采用氮藍四唑（NBT）比色法;丙二醛含量的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法;脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法。測定方法參考余前媛的方法[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和SPSS 20.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 低氮脅迫時間對不同基因型煙草超氧化物歧化酶活性的影響

不同基因型煙草葉片（圖1）中，中煙100正常氮處理與低氮脅迫下同一時期SOD活性均無顯著差異，而低氮脅迫30 d下SOD活性則顯著低于低氮脅迫15 d下活性;K394同一處理時期正常氮處理與低氮脅迫下SOD活性表現(xiàn)出無顯著差異，低氮脅迫15 d與低氮脅迫30 d下SOD活性也無顯著差異;G80低氮脅迫15 d和30 d下SOD活性無顯著差異，處理15 d下低氮脅迫處理活性與正常氮處理活性無顯著差異，處理30 d下LN處理>NN處理;14P9正常氮與低氮脅迫30 d SOD活性均顯著低于正常氮與低氮脅迫下15 d活性，同一時期正常氮處理與低氮脅迫下活性表現(xiàn)為無差異。低氮脅迫15 d下，G80、14P9和中煙100的SOD活性無顯著差異且均顯著高于K394的活性;低氮脅迫30 d下，14P9、中煙100和K394的SOD活性也無顯著差異但均顯著低于G80的活性。

不同基因型煙草莖（圖1）中，4個品種低氮脅迫30 d下SOD活性均顯著低于低氮脅迫15 d下的活性;中煙100同一處理時期正常氮處理與低氮脅迫下SOD活性均無顯著差異;K394處理15 d下LN處理NN處理;G80處理15 d下低氮脅迫與正常氮處理活性無差異，處理30 d下LN處理>NN處理;14P9處理15 d下LN處理>NN處理，處理30 d下低氮脅迫與正常氮處理下活性無顯著差異。低氮脅迫15 d下，G80、14P9和中煙100的SOD活性無顯著差異且均顯著高于K394的活性;低氮脅迫30 d下，14P9、中煙100和K394的SOD活性也無顯著差異但均顯著低于G80的活性。

不同基因型煙草根（圖1）中，中煙100低氮脅迫30 d下SOD活性顯著低于低氮脅迫15 d活性，處理15 d低氮脅迫下與正常氮處理活性無顯著差異，處理30 d下，LN處理NN處理;G80低氮脅迫30 d下SOD活性顯著低于低氮脅迫15 d活性，低氮脅迫15 d下與正常氮處理活性無顯著差異，處理30 d下LN處理>NN處理;14P9低氮脅迫30 d下SOD活性顯著低于低氮脅迫15 d活性，同一處理時期正常氮處理與低氮脅迫下SOD活性均無差異。低氮脅迫15 d下，G80的SOD活性顯著高于中煙100和K394，14P9的SOD活性與G80、中煙100無差異但顯著高于K394;低氮脅迫30 d下，G80的SOD活性顯著高于中煙100，卻顯著低于K394，14P9的SOD活性與中煙100無差異但顯著低于G80、K394。

低氮脅迫15 d時，14P9葉片中的SOD活性升幅小于ZY100、K394，莖中僅14P9活性升高，其他3個品種活性均降低，其中G80降幅小于K394，根中14P9和G80活性升幅更大;低氮脅迫30 d時，14P9葉中活性降幅大于ZY100，G80升幅大于K394，莖中僅14P9活性降低，G80升幅大于ZY100，根中14P9降幅小于ZY100，G80升幅小于K394（表1）。

2.2 低氮脅迫時間對不同基因型煙草丙二醛含量的影響

不同基因型煙草葉片（圖2）中，中煙100低氮脅迫30 d下丙二醛含量顯著小于低氮脅迫15 d下的含量，處理15 d下LN處理>NN處理，處理30 d下LN處理NN處理;G80低氮脅迫30 d下丙二醛含量顯著小于低氮脅迫15 d下的含量，處理15 d下LN處理>NN處理，低氮脅迫30 d下與正常氮處理30 d下丙二醛含量無差異;14P9低氮脅迫30 d下丙二醛含量顯著小于低氮脅迫15 d下的含量，處理15 d下LN處理>NN處理，低氮脅迫30 d下與正常氮處理30 d下丙二醛含量無差異。低氮脅迫15 d下，G80的丙二醛含量顯著小于中煙100卻顯著大于K394，14P9的丙二醛含量與中煙100無差異但顯著大于K394、G80;低氮脅迫30 d下，G80、14P9和中煙100丙二醛含量無顯著差異卻顯著小于K394的含量。

不同基因型煙草莖（圖2）中，中煙100低氮脅迫30 d下丙二醛含量與低氮脅迫15 d下的含量無顯著差異，低氮脅迫15 d下丙二醛含量與正常氮處理15 d的含量無顯著差異，處理30 d下LN處理>NN處理;K394在不同氮處理和不同處理時期均表現(xiàn)為無顯著差異;G80低氮脅迫30 d下丙二醛含量顯著小于低氮脅迫15 d下的含量，低氮脅迫15 d下丙二醛含量與正常氮處理15 d下的含量無顯著差異，處理30 d下LN處理>NN處理;14P9低氮脅迫30 d下丙二醛含量顯著小于低氮脅迫15 d下的含量，處理15 d下LN處理>NN處理，低氮脅迫 30 d 下與正常氮處理30 d下丙二醛含量無差異。低氮脅迫15 d下，G80的丙二醛含量顯著大于中煙100、K394，14P9的丙二醛含量顯著大于中煙100、K394，與G80無顯著差異;低氮脅迫30 d下，G80的丙二醛含量顯著大于中煙100、K394，14P9丙二醛含量顯著小于K394和G80的含量。

不同基因型煙草根（圖2）中，中煙100低氮脅迫30 d下丙二醛含量顯著小于低氮脅迫15 d下的含量，處理15 d下LN處理>NN處理，處理30 d下LN處理>NN處理;K394低氮脅迫30 d下丙二醛含量顯著小于低氮脅迫15 d下的含量，處理15 d下LN處理>NN處理，低氮脅迫30 d下含量與正常氮處理30 d下的含量無顯著差異;G80低氮脅迫30 d下丙二醛含量顯著小于低氮脅迫15 d下的含量，低氮脅迫15 d下丙二醛含量與正常氮處理15 d下的含量無顯著差異，處理30 d下LN處理NN處理。低氮脅迫15 d下，G80的丙二醛含量顯著小于中煙100，與K394無顯著差異，14P9的丙二醛含量顯著小于中煙100、G80，與K394無顯著差異;低氮脅迫30 d下，G80的丙二醛含量顯著小于中煙100，與K394無顯著差異，14P9丙二醛含量顯著小于中煙100，與K394和G80的含量無顯著差異。

低氮脅迫15 d時，14P9葉中丙二醛含量升幅大于ZY100、K394和品種G80，莖中僅14P9含量增加，其中G80降幅小于ZY100和K394，根中僅14P9含量降低，其中G80升幅小于ZY100和K394;低氮脅迫30 d，14P9升幅小于K394，大于G80，莖中14P9升幅小于ZY100和G80，根中14P9升幅大于ZY100和K394（表2）。

2.3 低氮脅迫時間對不同基因型煙草脯氨酸含量的影響

不同基因型煙草葉片（圖3）中，中煙100低氮脅迫30 d下脯氨酸含量顯著大于低氮脅迫15 d下的含量，處理15 d下LN處理>NN處理，處理30 d下LN處理>NN處理;K394低氮脅迫15 d下脯氨酸含量小于正常氮處理15 d下的含量，表現(xiàn)為無顯著差異;G80低氮脅迫30 d下脯氨酸含量顯著大于低氮脅迫15 d下的含量，低氮脅迫15 d下脯氨酸含量與正常氮處理15 d下的含量無顯著差異，處理 30 d 下LN處理NN處理。低氮脅迫15 d下，G80的脯氨酸含量與中煙100、K394均無顯著差異，14P9的脯氨酸含量顯著小于K394，與中煙100、G80無差異;低氮脅迫30 d下，G80脯氨酸含量顯著小于中煙100卻顯著大于K394，14P9與中煙100脯氨酸含量無顯著差異，但顯著大于K394、G80的含量。

不同基因型煙草莖（圖3）中，中煙100低氮脅迫30 d下脯氨酸含量顯著大于低氮脅迫15 d下的含量，處理15 d下LN處理NN處理;K394低氮脅迫30 d下脯氨酸含量顯著大于低氮脅迫 15 d 下的含量，低氮脅迫15 d下脯氨酸含量與正常氮處理15 d的含量無顯著差異，處理30 d下也表現(xiàn)出相同的趨勢;G80低氮脅迫30 d下脯氨酸含量與低氮脅迫15 d下的含量無差異，低氮脅迫15 d下脯氨酸含量與正常氮處理15 d下的含量無顯著差異，低氮脅迫30 d下LN處理NN處理。低氮脅迫15 d下，G80的脯氨酸含量顯著大于中煙100、K394，14P9的脯氨酸含量顯著小于G80，與中煙100、K394無顯著差異;低氮脅迫30 d下，G80的脯氨酸含量顯著小于中煙100，與K394無差異，14P9脯氨酸含量顯著小于中煙100、K394，與G80的含量無顯著差異。

不同基因型煙草根（圖3）中，中煙100在不同氮處理和不同處理時期均表現(xiàn)為無顯著差異;K394低氮脅迫30 d下脯氨酸含量顯著小于低氮脅迫 15 d 下的含量，處理15 d下LN處理>NN處理，低氮脅迫30 d下含量與正常氮處理30 d下的含量無顯著差異;G80低氮脅迫30 d下脯氨酸含量顯著大于低氮脅迫15 d下的含量，低氮脅迫15 d下脯氨酸含量與正常氮處理15 d下的含量無顯著差異，處理30 d下LN處理>NN處理;14P9同一處理條件下不同處理時期脯氨酸含量存在顯著差異，同一處理時期不同處理條件也存在顯著差異。低氮脅迫15 d下，G80的脯氨酸含量顯著大于中煙100，與K394無差異，14P9的脯氨酸含量顯著小于K394、G80，與中煙100無顯著差異;低氮脅迫30 d下，G80的脯氨酸含量顯著大于中煙100、K394，14P9脯氨酸含量顯著小于G80，與K394和中煙100的含量不存在顯著差異。

低氮脅迫15 d，耐低氮型煙草品種葉中丙二醛含量升幅大于低氮敏感型煙草品種，低氮脅迫30 d，耐低氮型煙草品種葉和莖中丙二醛含量升幅小于低氮敏感型煙草品種，根中升幅則大于低氮敏感型品種。丙二醛含量的變化與SOD活性的變化相對應(yīng)，說明耐低氮型品種葉中低氮脅迫15 d時細胞膜質(zhì)過氧化程度高，受到的傷害更大，隨著脅迫時間的增加，則低氮敏感型品種的過氧化程度更大。

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