外源NO供體SNP對小麥幼苗抗旱誘導及作用機理研究.pdf

1、小麥是我國第二大主要作物，其產量與品質直接關系到國計民生。隨著全球氣候交暖，干旱是限制農業(yè)生產的最主要因子之一，其中小麥抗旱生理生化與分子生物學研究將為解決上述問題提供有力的理論支撐。如何通過外源物質的調控提高小麥的抗旱性，是目前小麥抗旱機制研究的熱點。本文采用15％聚乙二醇-6000（PEG-6000）對小麥幼苗進行輕度干旱脅迫處理，并通過添加不同濃度的一氧化氮（nitric oxide，NO）供體硝普鈉（sodium nitropr

2、usside，SNP），研究外源NO對提高小麥抗旱性的機理及其效應轉導機制，為干旱地區(qū)和半干旱地區(qū)的糧食安全生產提供理論依據與技術支撐。主要研究結果如下： 1．干旱脅迫下小麥幼苗葉中H+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性顯著升高后迅速下降，丙二醛（MDA）和質量膜透性增加，株高、鮮重、干重以及相對含水量（RWC）降低；0．1 mmol·L-1SNP和0．5 mmol·L-1 SNP可提高干旱脅迫下小麥幼苗葉中超氧化物歧化酶（SO

3、D）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性，降低超氧陰離子（O2-）和過氧化氫（H2O2）水平，降低膜脂過氧化，穩(wěn)定生物膜的結構和功能，H+-ATP酶和Ca2+-ATP酶也以可保持更高的活性；而1．0 mmol·L-1 SNP則加劇膜質過氧化，產生負效應。 2．干旱脅迫下小麥幼苗葉片一氧化氮合酶（NOS）活性顯著增加，且鈣依賴型cNOS （CaM的組成型NOS）快速調控NO產生，但是隨著脅迫時間的延長，不依賴鈣iNOS

4、 （CaM的誘導型NOS）的活性在NOS活性比例緩慢增加，而硝酸還原酶（NR）產生NO的能力只占總NR提取物活性的很小一部分；0．1 mmol·L-1 SNP處理可顯著提高干旱脅迫下小麥幼苗葉片NOS和NR活性，誘導NO水平提高，顯著緩解膜脂過氧化；隨著SNP濃度的提高，0．5 mmol·L-1 SNP和1．0 mmol·L-1 SNP逐漸出現抑制NO合成。用質膜Ca2+通道抑制劑LaCl3與SNP共處理，顯著減弱或抵消SNP促進NO合

5、成作用。SNP顯著提高干旱脅迫下小麥幼苗葉片NO合成酶活性和NO含量，有效緩解膜的氧化損傷，而Ca2+參與SNP對干旱脅迫下小麥幼苗葉片NO水平的調控。 3．干旱脅迫引起小麥幼苗葉片的光合色素含量增加，光合速率（Pn）則隨脅迫時間的延長不斷降低，而細胞間隙CO2濃度（Ci）隨氣孔導度（Gs）的下降而減少，處理12h后開始緩慢回升，證實脅迫初期氣孔限制是光合速率下降的主要原因，后期則以非氣孔限制為主。0．1mmol·L-1 SNP

6、可提高干旱脅迫下小麥幼苗葉片葉綠素a和葉綠素b含量和Pn，加劇Gs降低，進一步誘導氣孔關閉，降低蒸騰速率（E）來延緩干旱脅迫下的水分蒸發(fā)；還能增加受旱小麥PsⅡ開放反應中心的比例（qp），使更多的光能傳遞給PsⅡ反應中心，減少激發(fā)能用于非光化學反應的熱耗散（NPQ），從而促使更多的激發(fā)能用于光化學反應（ФPSⅡ）。另外，葉片的氣體交換參數（Pn、Gs）和葉綠素熒光參數（qp、NPQ）對SNP的反應也表現出明顯的濃度效應。低濃度SNP處理

7、（0．1 mmol·L-1 SNP和0．5 mmol·L-1 SNP）明顯改善了小麥葉片的光合性能從而促進干旱脅迫下小麥幼苗葉片游離氨基酸總量（TFA）、脯氨酸（Pro）和可溶性糖（SS）等滲透調節(jié)物質的積累，且增加了葉片的水勢和滲透勢。 4．干旱脅迫下小麥幼苗葉片誘導蛋白含量明顯增多，并于脅迫處理3h出現一個26 kD蛋白，0．1 mmol·L-1 SNP不但在數量上誘導干旱脅迫蛋白增加（如分子量26kD、31kD和37kD等

8、），還可在時間上把蛋白誘導過程提前，如26 kD蛋白在脅迫1 h就急劇增加。NO專一清除劑血紅蛋白的添加則清除了0．1 mmol·L-1SNP對干旱脅迫下小麥幼苗的誘導效應。同時，Ca2+還參與了SNP對干旱脅迫下小麥幼苗葉片誘導蛋白的調控，LaCl3添加后小麥幼苗葉片的脅迫誘導蛋白則在蛋白含量上明顯減少，同時在時間上推遲蛋白誘導過程。 綜上所述，0．1 mmol·L-1 SNP可顯著緩解干旱脅迫造成的氧化損傷；隨著濃度的提高，