大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗生理特性的影響

1、中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)2010,26(19:387-391Chinese Agricultural Science Bulletin 0引言香蕉原產(chǎn)于亞洲東南部,生長(zhǎng)最適溫在2432之間。研究表明當(dāng)環(huán)境溫度高于35時(shí),易引起香蕉生育期縮短、品質(zhì)下降1。由于“溫室效應(yīng)”的作用,全球氣溫不斷升高,研究表明高溫對(duì)作物產(chǎn)量有不良影響2,而目前對(duì)香蕉高溫生理的研究較少。大豆多肽是大豆蛋白水解后,由36個(gè)氨基酸組成的低聚肽混合物,分子量分布主要在1000Da 左右3-4。多肽可提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)5-6,李效超等7在大豆多肽提高香蕉幼苗抗寒性上也有研究。該試驗(yàn)以海南主栽品種巴基金項(xiàng)目:海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(3070

2、8;海南省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(xkxm0813;海南大學(xué)基金項(xiàng)目(Rnd0712;農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(cnyhyzx07-29;國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30860170。第一作者簡(jiǎn)介:安佳佳,女,1984年出生,碩士研究生,研究方向:果樹(shù)逆境生理。通信地址:571737海南大學(xué)儋州校區(qū)07級(jí)研究生4班,E-mail :anjiajia84816 。通訊作者:李紹鵬。Tel :0898-*,E-mail :lisp555 。收稿日期:2010-05-07,修回日期:2010-06-02。大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗生理特性的影響安佳佳,李新國(guó),李茂富,黃綿佳,李紹鵬(海南大學(xué)熱帶作物種質(zhì)

3、資源保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,海南大學(xué)園藝園林學(xué)院,海南儋州571737摘要:為了明確大豆多肽對(duì)香蕉耐高溫特性的調(diào)控作用,以巴西蕉幼苗為試材,用不同濃度的大豆多肽溶液進(jìn)行葉面噴施,研究經(jīng)42高溫處理后其葉片相關(guān)生理指標(biāo)的變化。結(jié)果表明,在高溫脅迫下,大豆多肽預(yù)處理能有效降低巴西蕉幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛(MDA 含量,提高葉片SOD 、POD 活性及脯氨酸和可溶性蛋白含量,降低超氧陰離子(O 2·-產(chǎn)生速率,說(shuō)明大豆多肽可減輕高溫脅迫引起的文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A論文編號(hào):2010-1416Effects of Soybean Peptide on Physiological Ind

4、ices in the Leaves ofBrazil Banana Seedlings under High Temperature StressAn Jiajia,Li Xinguo,Li Maofu,Huang Mianjia,Li Shaopeng(Key Laboratory of Protection and Development Utilization of Tropical Crop Germplasm Resources ,Ministry of Education College of Horticulture and Landscape Architecture ,Ha

5、inan University ,Danzhou Hainan 571737Abstract:In order to investigate the regulation effect of soybean peptide on the high temperature resistance of banana plants,after foliar spraying with different concentrations soybean petide,some relative physiological indices were measured in seedlings of ban

6、ana cultivar Brazil at 42.The results showed that thepretreatment with soybean peptide reduced the relative conductivity and the content of malondialdehyde(MDAin leaves,and increased the activities of superoxide dismutase(SODand peroxidase(POD,as well as the contents of soluble proteins and proline

7、in leaves,and inhibited the production of O 2·-.The results had provedthe soybean peptide had constructive effects in decreasing the injury caused by high temperature stress and increasing the heat resistance of the leaves of Brazil banana seedlings.The optimum soybean peptide concentration was

8、 found to be 0.6%.Key words:Musa AAA Giant Cavendish cv Brazil;soybean peptide;high temperature stress;physiologicalindices巴西蕉幼苗購(gòu)于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院種苗組培中心,苗高2535cm ,五葉一心。試驗(yàn)于2009年6月在海南大學(xué)園藝園林學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。大豆多肽是將大豆蛋白質(zhì)水解作用后,再經(jīng)過(guò)分離、精制等過(guò)程得到的低聚肽混合物,通常由36個(gè)氨基酸組成,購(gòu)于武漢天天好生物制品有限公司。 用2結(jié)果與分析2.1大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率和MDA 含量的影響從

9、圖1可以看出,隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),巴西蕉幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)。脅迫時(shí)間達(dá)12h 時(shí),經(jīng)0.6%的大豆多肽溶液預(yù)處理葉片的相對(duì)電導(dǎo)率比清水對(duì)照下降30.9%,差異達(dá)極顯著水平;經(jīng)0.3%的大豆多肽溶液預(yù)處理葉片的相對(duì)電導(dǎo)率比清水對(duì)照下降18.1%,差異達(dá)顯著水平,0.9%大豆多肽預(yù)處理相比對(duì)照降低了11.4%,但與對(duì)照差異不顯著。處理時(shí)間18h ,后各濃度大豆多肽水溶液相比對(duì)照分別達(dá)到極顯著水平,說(shuō)明大豆多肽處理能有效降低巴西蕉葉片的相對(duì)電導(dǎo)率。從圖2可以看出,高溫脅迫導(dǎo)致巴西蕉幼苗葉片MDA 含量呈上升趨勢(shì)。處理時(shí)間達(dá)12h 時(shí),經(jīng)0.3%與0.6%的大豆多肽預(yù)處理葉片,MD

10、A 含量分別比清水對(duì)照降低了14.3%和18.9%,達(dá)極顯著水平;0.9%的大豆多肽處理葉片MDA 含量也顯著高于對(duì)照,說(shuō)明大豆多肽能減少高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片MDA 含量的積累。從圖3可以看出,高溫脅迫下,大豆多肽預(yù)處理的巴西蕉幼苗葉片可溶性蛋白含量相比清水對(duì)照明顯提高。0.9%的大豆多肽處理在脅迫初期迅速提高葉片可溶性蛋白含量,在12h 時(shí)相比對(duì)照提高了40.8%,達(dá)到了極顯著水平;0.3%與0.6%的大豆多肽處理相比對(duì)照分別顯著提高了14.3%和20.1%,隨后0.9%的大豆多肽處理可溶性蛋白含量開(kāi)始下降,而0.6%的大豆多肽可溶性蛋白含量仍持續(xù)上升,18h 時(shí)含量相比對(duì)照提高了22.

11、1%,達(dá)到極顯著水平。 圖1外源大豆多肽對(duì)高溫下巴西蕉幼苗葉片電導(dǎo)率的影響圖2外源大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片MDA 含量的影響··388 從圖4可以看出,葉片中游離脯氨酸含量在高溫脅迫后呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì),0.6%大豆多肽預(yù)處理幼苗的脯氨酸含量在18h達(dá)到最高值,比清水對(duì)照提高了1倍,0.9%大豆多肽處理脯氨酸含量比清水對(duì)照降低13.9%?？梢?jiàn),0.9%大豆多肽預(yù)處理在脅迫初期能較好地促進(jìn)巴西蕉葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累,而0.3%和0.6%大豆多肽在促進(jìn)滲透物質(zhì)積累上則表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,其中0.6%大豆多肽處理效果最好。2.3大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片

12、SOD、POD活性和超氧陰離子O2·-產(chǎn)生速率的影響從圖5可以看出,大豆多肽預(yù)處理能夠較大程度的提高巴西蕉葉片SOD活性,處理時(shí)間達(dá)12h時(shí),0.3%、0.6%與0.9%的大豆多肽處理SOD活性分別比對(duì)照提高了54.4%、70.8%和67.4%,與對(duì)照相比均達(dá)到極顯著水平,SOD活性的提高,對(duì)于抑制活性氧的大量積累,減輕膜傷害具有重要作用。從圖6可以看出,大豆多肽預(yù)處理巴西蕉葉片POD活性均高于對(duì)照,高溫處理18h時(shí),0.6%大豆多肽處理POD活性達(dá)最高值,相比對(duì)照提高了88.8%,達(dá)到極顯著水平;0.3%和0.9%大豆多肽處理的POD 活 圖3外源大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片

13、可溶性蛋白含量的影響圖4外源大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片 脯氨酸的影響圖5外源大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片SOD 活性的影響圖6外源大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片POD活性的影響圖7外源大豆多肽對(duì)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片1234567時(shí)間/h O2·-產(chǎn)生速率/(nmol/(g·min性相比對(duì)照顯著提高了35.9%和28.1%。從圖7可以看出,大豆多肽各處理O2·-產(chǎn)生速率隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高,其中0.3%、0.6%的大豆多肽處理O2·-增長(zhǎng)速度較慢,脅迫時(shí)間在18h時(shí), 0.3%、0.6%大豆多肽處理與對(duì)照相比差異達(dá)到極顯著水平,兩

14、處理O2·-產(chǎn)生速率分別為對(duì)照的65.1%和56.3%;0.9%大豆多肽處理O2·-產(chǎn)生速率為對(duì)照的91.8%,與對(duì)照差異不顯著。3討論植物在不良環(huán)境影響下會(huì)積累大量的自由基(如H2O2,O2·-,進(jìn)而打破活性氧清除自由基的動(dòng)態(tài)平衡,引發(fā)膜質(zhì)過(guò)氧化而破壞膜系統(tǒng),使電解質(zhì)大量滲透,從而導(dǎo)致膜功能的紊亂,造成植株的傷害12。SOD和POD是植物體內(nèi)重要的抗氧化酶,SOD可歧化O2·-,產(chǎn)生H2O2,而POD可催化H2O2產(chǎn)生H2O,從而維持植物體內(nèi)活性氧的平衡,減輕膜脂過(guò)氧化程度13-14。研究表明,高溫脅迫能促進(jìn)植物細(xì)胞自由基等活性氧的形成,鈍化SOD等抗

15、氧化酶活性,影響植物正常的新陳代謝15。該試驗(yàn)研究表明,高溫脅迫后,葉片的SOD、POD活性呈現(xiàn)“先升后降”的變化趨勢(shì),說(shuō)明植株通過(guò)自身某些調(diào)節(jié)機(jī)制,在脅迫初期提高SOD和POD活性以適應(yīng)脅迫;隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng),SOD、POD活性逐漸下降,超氧陰離子產(chǎn)生速率急劇升高。適宜濃度的大豆多肽有效提高了巴西蕉葉片的SOD、POD活性,維持較低的超氧陰離子產(chǎn)生速率,提高了巴西蕉幼苗的抗高溫能力,這與李效超7應(yīng)用大豆多肽對(duì)香蕉低溫逆境的研究一致。MDA是膜脂過(guò)氧化分解的主要產(chǎn)物之一,其含量與植物受傷害程度呈正相關(guān)16。李效超的研究7表明,大豆多肽可以削弱低溫下巴西蕉幼苗MDA含量的積累,該試驗(yàn)結(jié)果證明這一

16、點(diǎn)。高溫脅迫導(dǎo)致巴西蕉幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量顯著上升,說(shuō)明細(xì)胞膜已受到傷害,而用大豆多肽處理則明顯降低巴西蕉幼苗葉片中MDA含量。使相對(duì)電導(dǎo)率維持在較低水平,說(shuō)明大豆多肽緩解了高溫脅迫對(duì)細(xì)胞膜的傷害。研究表明,逆境會(huì)誘導(dǎo)滲透調(diào)節(jié)基因的表達(dá),提高細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度,以適應(yīng)逆境脅迫,其中可溶性蛋白和脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),其含量與植物抗逆性呈正相關(guān)17。該試驗(yàn)中,高溫脅迫初期,熱激蛋白含量急劇增加,對(duì)膜起到保護(hù)作用;隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng),可溶性蛋白量增長(zhǎng)緩慢或開(kāi)始下降,可能是植株體內(nèi)合成代謝受阻及蛋白質(zhì)降解等原因。脯氨酸被認(rèn)為是逆境脅迫的產(chǎn)物,其大量積累是植物遭受逆境的表現(xiàn),該試驗(yàn)中,

17、脯氨酸含量在脅迫初期緩慢上升,大豆多肽各處理均高于對(duì)照,以0.9%大豆多肽處理含量最高,而在6h后,0.9%的大豆多肽處理開(kāi)始急劇下降,可能是高濃度的大豆多肽處理使植株受到了一定程度的滲透脅迫,超過(guò)了植株所能忍受的閾值,而0.3%、0.6%的大豆多肽處理仍有緩慢上升趨勢(shì),且始終高于對(duì)照。證明一定濃度的大豆多肽處理能有效促進(jìn)高溫脅迫下巴西蕉幼苗葉片可溶性蛋白與脯氨酸的積累,從而提高了幼苗的抗高溫能力。4結(jié)論綜上所述,高溫脅迫下噴施適當(dāng)濃度的大豆多肽,能夠有效提高巴西蕉幼苗的SOD、POD酶活性、減少超氧陰離子的積累,降低膜透性和膜脂過(guò)氧化水平,促進(jìn)滲透物質(zhì)的合成,從而提高巴西蕉幼苗的抗高溫能力。

18、這與水楊酸、Ca2+18、甜菜堿19等化學(xué)物質(zhì)在植物抗高溫上表現(xiàn)的效果相似,也與榮建華20在大豆多肽抗氧化能力及清除·OH作用效果的研究相似。說(shuō)明大豆多肽與逆境生理生化反應(yīng)密切相關(guān),且通過(guò)上述反應(yīng)緩解高溫脅迫傷害。在所設(shè)4個(gè)濃度中,中低濃度處理效果較好,以濃度0.6%大豆多肽處理效果最好。參考文獻(xiàn)1周東輝,郭長(zhǎng)福,傅熾棟.異常氣候?qū)ο憬兜挠绊懠捌鋺?yīng)對(duì)措施J.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè),2008,(5:58-59.2Keeling P L,Banisadr R,Barone L,et al.Effect of Temperature onEnzymes in the Pathway of Starc

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