噴施外源GABA對高溫條件下茶樹葉片部分生理指標(biāo)的影響

曹 語， 任太鈺， 馬媛春， 李 芳， 房婉萍， 朱旭君

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院， 江蘇 南京 210095)

茶樹〔Camelliasinensis(Linn.) Kuntze〕生長發(fā)育的適宜年均溫為15 ℃～20 ℃，極端的高溫或低溫會(huì)對茶樹造成熱害和凍害等傷害。高溫會(huì)導(dǎo)致茶樹的光合系統(tǒng)損傷、葉綠素含量降低、活性氧積累以及酶活性破壞；連續(xù)的高溫天氣還會(huì)造成茶樹葉片的灼傷燒焦，并使茶樹根系活力降低，進(jìn)而影響茶樹的正常生長發(fā)育，降低茶葉的品質(zhì)和產(chǎn)量[1-4]。

γ-氨基丁酸(GABA)的合成途徑涉及氮素貯藏、pH值調(diào)節(jié)、生長發(fā)育和免疫過程等[5]；植物抵抗缺氧、干旱和高溫等逆境脅迫時(shí)，GABA代謝支路起著重要作用[6]，[7]9。黃娟[8]認(rèn)為，在高溫脅迫下外源GABA可降低植物葉片的相對電導(dǎo)率和丙二醛含量，減緩葉綠素的分解，提高脯氨酸和可溶性糖含量，并能有效增強(qiáng)抗氧化酶活性及光合作用強(qiáng)度。在茶樹應(yīng)對高溫脅迫的過程中，外源GABA是否也能起到類似的效應(yīng)？其作用機(jī)制如何？這些問題尚缺乏深入的研究和探討。為此，作者以茶樹品種‘中茶108’(‘Zhongcha 108’)的1年生扦插苗為研究材料，在模擬高溫條件下，研究噴施外源GABA對茶樹葉片部分生理指標(biāo)的影響，以期明確外源GABA對提升茶樹耐高溫性能的作用，為研究茶樹對高溫脅迫環(huán)境的耐性機(jī)制提供基礎(chǔ)資料。

1 材料和方法

1.1 材料

供試茶樹品種‘中茶108’的1年生扦插苗購自南京雅潤茶業(yè)有限公司，幼苗生長狀態(tài)較為一致，株高約15 cm。將幼苗種植于108孔穴盤中，每孔穴1株，種植3盤，栽培基質(zhì)為V(營養(yǎng)土)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=9∶3∶1的復(fù)合基質(zhì)(pH 5.5)，底部放置接水托盤。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和處理方法 設(shè)置CK1、CK2和TG共3個(gè)組。CK1組：常溫(25 ℃)對照，噴施去離子水2 L；CK2組：高溫(42 ℃)對照，噴施去離子水2 L；TG組：高溫(42 ℃)處理，噴施5 mmol·L-1GABA 2 L。每組32株幼苗，從幼苗葉片正上方向下一次性噴施，3組重復(fù)。噴施完成后，將幼苗置于溫度25 ℃或42 ℃、光照時(shí)間16 h·d-1、光照度3 600 lx、空氣相對濕度50%的人工氣候光培箱中培養(yǎng)，分別于0、4、8、24和48 h以一葉或二葉為標(biāo)準(zhǔn)采摘鮮葉，每次隨機(jī)采集約7 g鮮葉，各組混合后置于-80 ℃冰箱中保存、備用。

1.2.2 生理指標(biāo)測定 將鮮葉用液氮研磨成粉，采用超高效液相色譜法[9]測定GABA含量；采用茚三酮比色法[10]測定游離脯氨酸含量，采用硫代巴比妥酸法[11]201測定丙二醛含量，采用比色法[11]72測定葉綠素含量，采用浸泡法[12]測定相對電導(dǎo)率，采用蒽酮法[11]113測定可溶性糖含量，采用硝基四氮唑藍(lán)(NBT)還原法[11]210測定SOD活性，采用愈創(chuàng)木酚法[11]128測定POD活性，采用抗壞血酸法[11]213測定APX活性。上述指標(biāo)均重復(fù)測量3次，結(jié)果取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

采用EXCEL 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)。

2 結(jié)果和分析

噴施外源GABA對高溫條件下茶樹品種‘中茶108’葉片部分生理指標(biāo)的影響見表1。由表1可以看出：噴施處理后4～48 h，在高溫(42 ℃)條件下，噴施5 mmol·L-1GABA的TG組葉片的GABA含量均顯著(P<0.05)高于噴施去離子水的CK2組和常溫(25 ℃)下噴施去離子水的CK1組，且CK2組的葉片GABA含量在多數(shù)時(shí)間顯著高于CK1組；CK2組和TG組葉片的游離脯氨酸含量顯著高于CK1組，且TG組葉片的游離脯氨酸含量在噴施處理后8和48 h顯著高于CK2組；CK2組和TG組葉片的SOD活性總體較CK1組不同程度下降。噴施處理后4～24 h，TG組葉片的POD活性顯著高于CK2組和CK1組，而CK2組葉片的POD活性則與CK1組無顯著差異。噴施處理后8～48 h，CK2組和TG組葉片的相對電導(dǎo)率和可溶性糖含量顯著高于CK1組，且CK2組葉片這2項(xiàng)指標(biāo)也顯著高于TG組。噴施處理后24～48 h，CK2組和TG組葉片丙二醛和葉綠素含量顯著低于CK1組；且在噴施處理后部分時(shí)間，TG組的葉片丙二醛含量顯著低于CK2組，葉綠素含量顯著高于CK2組。噴施處理后4 h，TG組葉片的APX活性顯著低于CK2組；而噴施處理后24～48 h，TG組葉片的APX活性顯著高于CK2組。

隨處理時(shí)間的延長，CK2組和TG組葉片的GABA含量波動(dòng)變化，分別在噴施處理后48和4 h達(dá)到最高；CK2組和TG組葉片的游離脯氨酸含量、相對電導(dǎo)率和可溶性糖含量總體升高，并在噴施處理后48 h達(dá)到最高；CK2組和TG組葉片的丙二醛和葉綠素含量以及POD活性總體下降，并在噴施處理后48 h降至最低；CK2組和TG組葉片的SOD活性波動(dòng)變化，并分別在噴施處理后8和24 h降至最低；CK2組葉片的APX活性先升高后波動(dòng)下降，TG組葉片的APX活性先下降后波動(dòng)升高，并分別在噴施處理后4和8 h達(dá)到最高?？傮w上看，與CK2組比，TG組葉片的GABA、游離脯氨酸和葉綠素含量升高，抗氧化酶(SOD、POD和APX)活性增加，而丙二醛含量、相對電導(dǎo)率和可溶性糖含量降低。

表1 噴施外源GABA后高溫條件下茶樹品種‘中茶108’葉片部分生理指標(biāo)的影響

3 討論和結(jié)論

上述研究結(jié)果表明：噴施處理后4～48 h，高溫條件下2個(gè)組的葉片游離脯氨酸含量顯著高于常溫組，其中，噴施GABA后葉片的游離脯氨酸含量在噴施處理后8和48 h顯著提高，而葉片丙二醛含量則有所降低，表明噴施GABA可在一定程度上提高茶樹抵抗高溫脅迫的能力。總體上看，隨高溫處理時(shí)間延長，葉片APX酶活性先升高后降低，SOD和POD酶活性波動(dòng)降低，表明短期高溫處理可誘導(dǎo)抗氧化酶活性的提高，但較長時(shí)間的高溫處理可導(dǎo)致酶活性降低，可能與溫度處理導(dǎo)致細(xì)胞膜受損、酶變性失活有關(guān)[12]。而噴施GABA可使處理中后期葉片SOD、POD和APX的活性提高，丙二醛含量降低，表明噴施GABA可以提高抗氧化酶的活性并減少活性氧的積累[7]28-36，[13]。

高溫條件下，與未噴施GABA的幼苗相比，噴施GABA后茶樹幼苗的葉片相對電導(dǎo)率和可溶性糖含量總體上顯著降低，表明噴施GABA具有一定的抑制細(xì)胞膜變化以及維持植物體內(nèi)的滲透平衡的作用[8]；而其葉綠素含量的降幅減小，表明噴施GABA可降低高溫脅迫對葉綠素的損害程度，緩解高溫脅迫對光合作用的影響[14]。

綜上所述，噴施GABA后，在高溫條件下茶樹品種‘中茶108’幼苗葉片中與抗逆性相關(guān)的游離脯氨酸含量升高，丙二醛含量降低，細(xì)胞膜透性的損害和葉綠素的降解程度有所減緩，表明噴施GABA可一定程度緩解高溫脅迫對茶樹葉片的生理傷害，增強(qiáng)茶樹的耐熱性。由于本研究對噴施GABA后茶樹葉片生理指標(biāo)在常溫下的變化規(guī)律缺少必要的研究，加之取樣量較少，導(dǎo)致本文部分?jǐn)?shù)據(jù)誤差較大。因此，后續(xù)將進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，擴(kuò)大研究對象的范圍，在探究GABA對茶樹抗逆性作用機(jī)制的基礎(chǔ)上，明晰GABA處理后茶樹不同品種抗高溫性的差異。