外源水楊酸誘導(dǎo)油菜幼苗響應(yīng)干旱脅迫的生理機制

范思靜 王亞男

摘要 [目的]探索外源水楊酸誘導(dǎo)油菜幼苗響應(yīng)干旱脅迫的生理機制。[方法]以油菜幼苗為材料，采用15%的PEG-6000處理幼苗模擬干旱脅迫，利用0.1 mmol/L外源水楊酸對葉片進行噴施，探討不同干旱程度下水楊酸對油菜葉片抗氧化系統(tǒng)酶活、丙二醛含量以及脯氨酸含量的影響。[結(jié)果]在不同干旱程度下，0.1 mmol/L的水楊酸處理可顯著降低葉片中MDA的含量，增加葉片中抗氧化系統(tǒng)酶活以及脯氨酸含量。[結(jié)論]0.1 mmol/L的水楊酸處理可有效調(diào)控油菜幼苗響應(yīng)干旱脅迫，緩解干旱脅迫導(dǎo)致的膜脂過氧化等危害的發(fā)生。

關(guān)鍵詞 水楊酸;干旱脅迫;抗氧化系統(tǒng);丙二醛含量;脯氨酸含量

中圖分類號 S634.3? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）01-0030-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.008

Physiological Mechanism of Exogenous Salcylic Acid Alleviates Drought Stress on Seedlings of Brassica napus L.

FAN Si-jing，WANG Ya-nan

（Anhui Jinpeiyin Technology Co.，Ltd.，Hefei，Anhui 230088）

Abstract [Objective]To explore the physiological mechanism of exogenous salicylic acid inducing rape seedlings to respond to drought stress.[Method]Using rape seedlings as materials，15% PEG-6000 was used to treat the seedlings to simulate drought stress，and 0.1mmol/L exogenous salicylic acid was used to sprayed on the leaves to explore the effects of salicylic acid on the enzyme activities of the antioxidant system，malondialdehyde content and proline content of rape leaves under different drought levels.[Result]Under different drought degrees，0.1 mmol/L salicylic acid treatment could significantly reduce the MDA content in leaves，and increase the enzyme activity of antioxidant system and proline content in leaves.[Conclusion]Salicylic acid treatment of 0.1 mmol/L can effectively alleviate the drought stress and protect the normal physiological and biochemical metabolism of the seedlings for Brassica napus L..

Key words Salcylic acid;Drought stress;Antioxidant system;MDA content;Proline content

作者簡介 范思靜（1991—），女，安徽宣城人，農(nóng)藝師，碩士，從事品種選育與管理工作。

收稿日期 2021-04-14

油菜是我國重要的油料作物，其種植面積和產(chǎn)量居世界首位，我國的油菜種植區(qū)域分為長江流域的冬油菜區(qū)域和東北及西北地區(qū)的春油菜區(qū)域，但以冬油菜區(qū)域為主，其種植面積與產(chǎn)量均占全國的90%以上。近年來，隨著極端天氣的頻繁發(fā)生，油菜種植區(qū)季節(jié)性干旱時有發(fā)生，油菜苗期常因遭遇干旱脅迫導(dǎo)致生長慢，個體發(fā)育差異大，單株間大小不整齊，導(dǎo)致后期油菜產(chǎn)量明顯下降[1]。

水楊酸是植物體內(nèi)普遍存在的一種簡單小分子酚類化合物，是植物響應(yīng)生物與非生物脅迫的重要信號分子，能夠激活植物過敏性反應(yīng)，并誘導(dǎo)植物系統(tǒng)產(chǎn)生獲得性抗性，其在植物生長、發(fā)育、成熟等生理過程，以及抗干旱、抗高溫、抗?jié)碀n等抗逆反應(yīng)中發(fā)揮著重要的生理生化調(diào)控作用[2-4]。如在對西葫蘆的研究中發(fā)現(xiàn)，水楊酸處理增加了植物體內(nèi)蛋白質(zhì)和碳水化合物的含量，誘導(dǎo)西葫蘆對西葫蘆花葉病毒抗性的增加[5]。而在對蠶豆的研究中也發(fā)現(xiàn)，使用水楊酸處理葉片后，接種菜豆黃化花葉病毒后，蠶豆的感病程度和葉片的病毒含量均明顯降低[6]。此外，在對番茄的研究中發(fā)現(xiàn)，水楊酸處理可顯著提高鹽脅迫條件下植物抗氧化系統(tǒng)酶活，如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等活性，以及丙二醛（MDA）含量與脯氨酸（Pro）含量，以清除鹽脅迫條件下植物體內(nèi)產(chǎn)生的過多活性氧，降低MDA含量，防止膜脂過氧化的發(fā)生[7]。為此，該項目擬以油菜幼苗為材料，通過模擬干旱脅迫與外源水楊酸協(xié)同處理，探討水楊酸調(diào)控油菜幼苗響應(yīng)干旱逆境脅迫，緩解干旱脅迫危害的生理生化機制。

1 材料與方法

1.1 材料與處理 以安徽金培因公司選育的油菜品種“創(chuàng)雜8號”為材料，選取飽滿、完整無病害的種子，將種子播于盛放育苗基質(zhì)的育苗盤中，置于人工氣候培養(yǎng)箱中，設(shè)置溫度25 ℃、濕度70%，進行發(fā)芽，待發(fā)芽后設(shè)置光照強度110 μmol/（m2·s），光照時間10 h，暗培養(yǎng)14 h，連續(xù)培養(yǎng)至幼苗4葉期時，選取表型基本一致的油菜幼苗放置于hoagland營養(yǎng)液中進行液體培養(yǎng)，連續(xù)培養(yǎng)7 d后，重新定苗，選取表型基本一致的油菜幼苗，分成2組進行培養(yǎng)、處理，第一組為對照，在hoagland培養(yǎng)液中加入PEG-6000至濃度15%，第二組在第一組的基礎(chǔ)上，對油菜葉片噴施0.1 mmol/L的水楊酸，在干旱與水楊酸處理前，以及處理1、3、5和7 d時取樣，進行SOD、POD、CAT活性以及MDA與Pro含量等指標的測定。

1.2 抗氧化系統(tǒng)酶活性以及MDA與Pro含量測定 稱取0.5 g的油菜葉片組織，采用pH 7.0的磷酸緩沖液進行冰浴并研磨成漿，加緩沖液至體積5 mL，而后5 000 r/min 下離心 20 min，留上清液。SOD、POD、CAT活性以及MDA與Pro含量測定流程具體按照南京建成生物工程研究所提供的試劑盒方法進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理 SOD、POD、CAT活性以及MDA與Pro含量測定均按照3次重復(fù)進行，并采用DPS 2000統(tǒng)計分析軟件按turkey多重比較方法進行試驗結(jié)果差異顯著性分析[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水楊酸處理對干旱脅迫下油菜葉片SOD活性的影響 SOD是植物氧自由基的清除者之一，對植物正常生理代謝起重要的保護作用。由圖1可見，隨著干旱處理時間的延長，葉片中SOD活性呈先增后降的趨勢，在干旱處理的24 h內(nèi)，SOD活性顯著增加，但在處理48 h后，其活性開始下降。而與對照相比，經(jīng)水楊酸噴施之后，干旱處理前后，油菜葉片SOD活性上升趨勢明顯，在處理72 h后，油菜葉片SOD活性下降趨勢較小，仍能保持較高水平，酶活水平顯著高于對照。

2.2 水楊酸處理對干旱脅迫下油菜葉片POD活性的影響 POD是植物體內(nèi)普遍存在且活性較高的氧化還原酶。由圖2可看出，經(jīng)干旱處理后， POD活性呈先升后降趨勢，在干旱處理48 h后達到峰值;而與對照相比，水楊酸有效緩解了干旱脅迫引起的生理反應(yīng)，在干旱處理的過程中， POD活性增加明顯，增加的幅度遠高于對照，在處理12 h后與對照的 POD活性差異達到顯著水平，在處理72 h后，水楊酸脅迫處理與對照間POD活性水平差異最大。

2.3 水楊酸處理對干旱脅迫下油菜葉片CAT活性的影響 ?CAT是植物重要的保護酶之一，其可清除植物體內(nèi)的過氧化氫生成氧和水。圖3表明，干旱處理后的24 h，植物的 CAT活性顯著升高，48 h后達到峰值。而與對照相比，干旱處理后，油菜葉片CAT活性上升幅度較大，在干旱處理的12、24和48 h，水楊酸處理與對照油菜葉片CAT活性差異均達到顯著水平。而在72 h后，處理與對照油菜葉片的CAT活性均明顯下降，但對照油菜葉片的CAT活性仍顯著低于水楊酸處理。

2.4 水楊酸處理對干旱脅迫下油菜葉片MDA含量的影響 MDA含量是植物膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，其含量反映植物受傷害的程度。由圖4可看出，在干旱處理過程中，油菜葉片膜脂過氧化的程度逐步加重，MDA的含量在處理72 h達到最高。而與對照相比，水楊酸處理有效減輕了因干旱脅迫導(dǎo)致的膜脂過氧化程度，干旱脅迫24 h后仍能保持較低水平的MDA含量，與對照達到顯著差異。

2.5 水楊酸處理對干旱脅迫下油菜葉片Pro含量的影響 Pro含量是植物響應(yīng)干旱、鹽害等非生物逆境脅迫的重要指標之一。如圖5所示，經(jīng)干旱處理后，油菜葉片的Pro含量逐步升高，在處理后48 h，含量達到最高，在處理72 h后略有降低。而與對照相比，經(jīng)水楊酸處理后，油菜葉片Pro含量明顯增加，在處理后的12、48、72 h顯著高于對照，表明水楊酸處理誘導(dǎo)了Pro的進一步積累。

3 小結(jié)與討論

植物生長發(fā)育過程中，常遭遇干旱、鹽害、高溫等非生物逆境，以及病害、蟲害等生物逆境的脅迫。多年的研究表明，生物調(diào)節(jié)劑、信號分子等可有效緩解多種非生物逆境與生物逆境對植物的脅迫，保護植物正常的生理代謝免受逆境脅迫帶來的傷害。目前已發(fā)現(xiàn)的多種信號分子與植物逆境脅迫響應(yīng)相關(guān)，如氣體類的信號分子硫化氫、一氧化氮、一氧化碳等。如小麥種子在經(jīng)硫化氫供體硫氫化鈉處理后可有效緩解銅離子脅迫，誘導(dǎo)SOD、CAT活性的增加，緩解ROS含量，保護小麥種子正常萌發(fā)[9]。采用一氧化氮供體硝普鈉處理黑麥草1年生的幼苗，發(fā)現(xiàn)外源一氧化氮能提高SOD、POD、CAT活性，促進Pro的積累，減輕低溫脅迫導(dǎo)致的膜脂過氧化[10]。

水楊酸是植物體內(nèi)一種內(nèi)源信號分子，是植物莽草酸代謝途徑的一種衍生物鄰羥基苯甲酸，已有研究表明，水楊酸不僅參與植物的生長發(fā)育調(diào)節(jié)，還能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生某些逆境的抗逆性，緩解外界脅迫對植物造成的傷害。如，水楊酸可誘導(dǎo)西葫蘆產(chǎn)生對西葫蘆花葉病毒的抗性，水楊酸處理可緩

解鹽脅迫對西紅柿造成的傷害[6，11]。又如外源水楊酸可提

高干旱脅迫下花椰菜SOD、POD、CAT活性，降低葉片中MDA

含量，增加細胞膜透性，防止膜脂過氧化的發(fā)生[12]。利用外

源過氧化氫可有效增強鹽脅迫條件下加工番茄抗氧化系統(tǒng)SOD、

POD、CAT活性，降低MDA含量，緩解鹽脅迫的傷害[13]。而該試驗以油菜幼苗為材料，采用15%的PEG-6000處理模擬干旱脅迫，通過對油菜葉片噴施水楊酸，探討水楊酸對油菜干旱脅迫的緩解作用。試驗結(jié)果表明，0.1 mmol/L的水楊酸可有效提高油菜葉片中SOD、POD、CAT活性，有效降低MDA含量，有效抑制了膜脂過氧化的發(fā)生。

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