聚天冬氨酸錳對(duì)菠菜抗旱性的影響

聚天冬氨酸錳對(duì)菠菜抗旱性的影響

0保護(hù)植物抗旱性在植物體內(nèi)，水的代謝過(guò)程通常是相同的。當(dāng)環(huán)境中可利用的水分低到不足以維持植物正常生命活動(dòng)需要時(shí),植物就會(huì)受到傷害、生長(zhǎng)發(fā)育就會(huì)受到影響。干旱對(duì)植物的影響非常廣泛而且深刻,其影響主要表現(xiàn)在生長(zhǎng)的各階段,如萌發(fā)、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生殖生長(zhǎng)、以及其它代謝過(guò)程等方面。所以植物的抗旱性很重要?？垢珊档闹参锲贩N在輕微逆境下生長(zhǎng)時(shí)有一定的適應(yīng)性,表現(xiàn)為一些防御酶活性的增加(如SOD、CAT和POD),以防護(hù)逆境的傷害。提高植物體內(nèi)SOD的活性可增加植物的抗逆性。文獻(xiàn)研究表明,SOD對(duì)植物抗旱起著關(guān)鍵作用。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者根據(jù)天然SOD酶活性部位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成了超氧化物歧化酶模型化合物,產(chǎn)品作為天然SOD的替代物被用于醫(yī)藥、農(nóng)林等方面。課題組合成了國(guó)家專利產(chǎn)品聚天冬氨酸錳(Ⅱ),該化合物SOD樣活性與天然SOD相當(dāng),分子量適中、水溶性好并且無(wú)毒。菠菜營(yíng)養(yǎng)豐富是耐寒不耐旱的蔬菜。我們選擇菠菜進(jìn)行大棚人工干旱脅迫種植,并將合成的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)作為外源SOD進(jìn)行施用。實(shí)驗(yàn)其對(duì)菠菜幼苗存活率、幼苗期輕微干旱脅迫條件下菠菜SOD、CAT、POD的酶活性及MDA含量的影響,實(shí)驗(yàn)提高其耐旱性的方法。1材料和方法1.1儀器、試劑與儀器儀器:GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器總廠);SP-756PC(SP-2102UVPC)型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海光譜儀器有限公司);ELx800型酶標(biāo)儀(美國(guó)Bioteck公司);SL-Plus5000微量取樣器(北京谷美特科技公司);HH.S21-4電熱恒溫水浴鍋(北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠)。材料:聚天冬氨酸錳(Ⅱ):北京聯(lián)合大學(xué)師范學(xué)院應(yīng)用生物技術(shù)系合成;SOD試劑盒(100T)南京建成生物工程研究所;其余均為市售分析純及生化試劑;菠菜種子:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所提供。1.2方法1.2.1土壤準(zhǔn)備取大棚內(nèi)土加入適量雞糞,以土:草炭=2:1加入草炭混勻,填入內(nèi)附保鮮膜的穴盆和小花盆中壓實(shí),在幼苗定植前用水將土壤澆透。1.2.2種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)每個(gè)濃度做4組平行,具體方法參見(jiàn)文獻(xiàn)。測(cè)定并計(jì)算種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、幼苗存活率。1.2.3幼苗生長(zhǎng)和土壤覆蓋物的處理按1.2.2的方法處理種子,選對(duì)照(CK)及浸種最適濃度的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種液中浸泡6h,每個(gè)濃度做4組平行實(shí)驗(yàn)。在大棚內(nèi)分別種于1.2.1配置好土的穴盆內(nèi),從穴盆長(zhǎng)出菠菜幼苗起每天記錄出苗數(shù)到不再有新的幼苗產(chǎn)生(大約需9d)并計(jì)算存活率(%)=幼苗存活數(shù)/種子發(fā)芽數(shù)×100。幼苗長(zhǎng)出2片真葉后移植至1.2.1配置好土的小花盆內(nèi),每天澆水一次,澆透為止。定植的菠菜長(zhǎng)出4片真葉后開(kāi)始進(jìn)行噴施實(shí)驗(yàn)。分別用濃度為C1=5.0mg/L、C2=12.5mg/L、C3=20.0mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進(jìn)行葉面噴施,用可調(diào)節(jié)噴量的噴壺,使每棵植株的葉片盡可能被均勻噴灑到。每7d葉面噴施1次,噴后第7d采集各組的菠菜葉片測(cè)定葉片SOD、CAT和POD的活性及MDA的含量。采樣時(shí)盡量挑選植株相同部位的葉片以保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。采樣當(dāng)天再次進(jìn)行葉面噴施,每次從葉面噴施到采樣為1個(gè)周期,重復(fù)3個(gè)周期;第7d采樣時(shí)測(cè)量葉寬,菠菜平均葉寬測(cè)定時(shí)均采取第3片真葉,每組8片,測(cè)量取平均值。由北京農(nóng)學(xué)院教學(xué)實(shí)踐基地溫室大棚種植管理。正常土壤每天澆水一次;干旱土壤每3天澆水一次,澆透為止;干旱實(shí)驗(yàn)種植方法同上。1.2.4酶活性和mda指數(shù)的測(cè)定1.2.4.研缽離心率的制備將所取樣品用蒸餾水清洗葉片表面,待葉片表面水分蒸發(fā)后,用剪刀將其剪碎,采用四分法取出足量樣品備用,精確稱取葉片碎片0.5g放入研缽中,加入2ml50mmol/L的pH為7.8的磷酸緩沖液,研磨成勻漿。將勻漿移入5mL塑料離心管中,再用3mL50mmol/LpH為7.8的磷酸緩沖液分3次沖洗研缽,合并勻漿液,置于高速冷凍離心機(jī)內(nèi),將溫度調(diào)為2℃~4℃,4000rpm離心15min。平行2次,各取3mL上清液于試管內(nèi),所得粗酶提取液4℃冷藏保存。1.2.4.t、pod、丙二醛活性測(cè)定SOD活性測(cè)定采用所購(gòu)試劑盒1.1(羥胺法);CAT活性測(cè)定采用鉬酸銨顯色法;POD活性采用愈創(chuàng)木酚法;丙二醛的測(cè)定采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法;MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法。1.2.5數(shù)據(jù)處理分析采用方差分析和t檢驗(yàn)法對(duì)分析數(shù)據(jù)作顯著性檢驗(yàn)。2結(jié)果與分析2.1進(jìn)作用測(cè)定表1表明,經(jīng)3個(gè)濃度處理與對(duì)照組比較,對(duì)菠菜種子發(fā)芽率均有一定的促進(jìn)作用,其促進(jìn)作用由高到低依次為C2>C3>C1,0.1mg/L濃度浸種效果最顯著*(P<0.05)。用0.1mg/L濃度聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組在干旱條件下種植,并對(duì)其幼苗存活率做統(tǒng)計(jì),結(jié)果表明浸種對(duì)幼苗存活的作用明顯高于CK*(P<0.05)。2.2最大葉寬及葉寬表2表明,在兩種澆灌環(huán)境下,用同一濃度的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)噴施,浸種組均比不浸種組的菠菜幼苗的葉寬值大,說(shuō)明噴施有利于菠菜幼苗增加葉寬。不同的澆灌環(huán)境均以濃度:12.5mg/L噴施組對(duì)應(yīng)為該條件下葉寬最大值,所以12.5mg/L為菠菜幼苗期葉面噴施效果最顯著濃度(P<0.05);12.5mg/L噴施組葉寬與每組相應(yīng)空白比較,增長(zhǎng)率從大到小依次為:用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種、干旱土壤增長(zhǎng)了21.6%,水浸種組干旱土壤增長(zhǎng)了14.8%;聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種正常條件下增長(zhǎng)了12.4%;水浸組正常澆灌條件下增長(zhǎng)了10.3%,因此用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種對(duì)葉寬增長(zhǎng)的促進(jìn)作用很明顯。2.3-氨甲基-d由表3可得,雖然在干旱條件下菠菜SOD的活性比普通土壤相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組低,但在兩種土壤條件下,對(duì)比3次采樣菠菜的SOD活性,聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種及葉面噴施均比相應(yīng)對(duì)照組高,說(shuō)明在試驗(yàn)的生長(zhǎng)期內(nèi)浸種及葉面噴施都能提高菠菜SOD的活性。正常澆灌和干旱各條件組中12.5mg/L噴施均為濃度效果最好組*(P<0.05),即在一定范圍內(nèi)12.5mg/L為最佳葉面噴施濃度。比較3次葉面噴施的促進(jìn)作用,各組效果由高到低依次為第22d>第29d>第36d噴施。即前期噴施效果較后期明顯;第22d采樣組效果最顯著*(P<0.05)。2.4干旱對(duì)紫菜cat活性的影響由表4可以看出,普通土壤水浸種和聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組都是29d采樣的菠菜CAT活性最高,第二次噴施效果最明顯*(P<0.05)。在兩種土壤條件下,聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組均比相應(yīng)條件下的水浸組高。各條件下濃度12.5mg/L均為效果最好組*(P<0.05),即在一定范圍內(nèi)12.5mg/L為最佳葉面噴施濃度。干旱土壤的菠菜CAT活性變化規(guī)律與普通土壤相同,但活性值明顯低于普通土壤的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)組;用20.0mg/L的濃度噴施菠菜的CAT活性在干旱未浸種條件下低于空白組;同樣土壤條件下既浸種又噴施的菠菜CAT活性最高,說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)菠菜的生長(zhǎng)期內(nèi)普通土壤和干旱條件下用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種及適宜濃度噴施葉面能提高菠菜CAT活性。2.5不同采用配型的嚴(yán)重干旱土壤和或水浸組對(duì)紫菜pod活性的影響由表5可以看出,各條件下用濃度為12.5mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)噴施均為效果最好組*(P<0.05)。12.5mg/L噴施對(duì)POD活性增加與其他濃度噴施組有顯著差異,即在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi),12.5mg/L為最佳葉面噴施濃度。在兩種土壤各條件組3次噴施菠菜POD活性依次降低;干旱土壤與相應(yīng)條件的普通土壤組比較,菠菜POD活性值略低,差異不顯著(P>0.05),說(shuō)明用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)噴施有一定抗干旱作用。在兩種土壤條件下,聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組比相應(yīng)條件的水浸組菠菜POD活性值高*(P<0.05)。實(shí)驗(yàn)表明用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種能提高菠菜POD活性。2.6正常灌溉和干旱脅迫對(duì)豬肉葉片mda含量的影響由表6可得,在同一澆灌條件下以聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種組的菠菜葉片MDA含量明顯低于同條件下的對(duì)照組*(P<0.05),說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)階段用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種對(duì)菠菜葉片MDA的含量有一定的抑制作用。用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)對(duì)菠菜葉面噴施的正常澆灌和干旱各條件組MDA含量均為葉面噴施濃度12.5mg/L組最低*(P<0.05);既用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種又用濃度12.5mg/L進(jìn)行葉面噴施組MDA含量最低,效果最顯著*(P<0.05)。不同條件下,3次噴施葉片,MDA含量隨時(shí)間增加而增加。干旱脅迫組比相應(yīng)普通土壤組菠菜葉片中的MDA含量高*(P<0.05)。說(shuō)明用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)對(duì)菠菜浸種、葉面噴施均未能抵御干旱脅迫對(duì)菠菜葉片MDA含量的影響。3聚天冬氨酸錳的播種與噴施對(duì)紫菜抗氧化酶系統(tǒng)的影響在實(shí)驗(yàn)條件下,菠菜用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種對(duì)菠菜種子的發(fā)芽率及幼苗存活率均有一定的促進(jìn)作用,可以看出在所選實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)用0.1mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種有利于菠菜種子萌發(fā)及在干旱條件下保證菠菜幼苗的成活。在干旱條件下以濃度為0.1mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種并以12.5mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進(jìn)行葉面噴施的菠菜幼苗葉寬比對(duì)照組增長(zhǎng)達(dá)21.6%,是實(shí)驗(yàn)條件下增長(zhǎng)最大組。干旱會(huì)造成菠菜幼苗SOD、CAT、POD的活性下降,但用聚天冬氨酸錳(Ⅱ)0.1mg/L浸種、12.5mg/L生長(zhǎng)早期對(duì)田間幼苗進(jìn)行葉面噴施,可以有效提高SOD的酶活以增加菠菜的防御性。22d采樣的菠菜葉片中SOD的酶活值最高,可能是由于實(shí)驗(yàn)生長(zhǎng)期內(nèi)前期有浸種及噴施的協(xié)同作用。0.1mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種并在移栽后22d以12.5mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進(jìn)行葉面噴施能有效促進(jìn)菠菜幼苗的CAT活性;菠菜用20.0mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)噴施,CAT活性在干旱未浸種條件下低于空白組,可能由于濃度偏高,干旱缺水條件下,噴施濃度大不利于植物體內(nèi)CAT酶活性的提高;用0.1mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)浸種移栽后15d以12.5mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進(jìn)行葉面噴施是防止干旱造成POD下降的有效措施,但后期作用下降。在實(shí)驗(yàn)階段既用0.1mg/L浸種又用濃度為12.5mg/L的聚天冬氨酸錳(Ⅱ)進(jìn)行葉面噴施組的菠菜葉片MDA含量最低,但后期噴施效果降低。綜上所述:用0.1mg/L聚天冬氨酸錳(Ⅱ)