水楊酸對冷脅迫下香蕉幼苗抗冷性的效應(yīng)

1、2009,38(1:19-22.Subtropical Plant Science水楊酸對冷脅迫下香蕉幼苗抗冷性的效應(yīng)周利民,陳惠萍(海南大學(xué)園藝園林學(xué)院,海南儋州 571737摘要:用0.6 mmol/L水楊酸(SA噴灑香蕉幼苗葉片1 d后,于8低溫脅迫5 d,研究水楊酸對香蕉幼苗抗冷性的影響。結(jié)果表明:SA降低了受低溫脅迫的香蕉幼苗葉片相對電導(dǎo)率及丙二醛(MDA和過氧化氫含量,減緩了可溶性蛋白質(zhì)含量的下降,提高了脯氨酸含量及過氧化物酶(POD、過氧化氫酶(CAT活性。表明SA可通過提高香蕉幼苗抗氧化酶活性、清除活性氧的積累、減少膜損傷來緩解低溫對香蕉幼苗的損傷。關(guān)鍵詞:水楊酸;香蕉幼苗;冷

2、脅迫中圖分類號:Q946.82+8.3; Q945.78 文獻標識碼:A 文章編號:1009-7791(200901-0019-04 Effect of Salicylic Acid on Banana Seedlings under Chilling StressZHOU Li-min, CHEN Hui-ping(College of Horticulture and Landscape Architecture, Hainan University, Danzhou 571737, Hainan ChinaAbstract: Bananas seedling leaves were sp

3、rayed by 0.6 mmol/L salicylic acid (SA, then in cold storage at 8 for 5 d. The effects of SA on resistance of banana seedling to chilling injury were studied. The results showed that pretreatment with 0.6mmol/L SA reduced the contents of MDA and hydrogen peroxide, and the relative ratio of electroly

4、te, retarded the decreasing of soluble protein, increased the content of proline and the activities of POD and CAT in banana seedling leaves. It indicated that SA could increase the cold tolerance of banana seedling, which was mainly achieved by means of enhancing the anti-oxidative enzyme activitie

5、s, inhibiting the accumulation of reactive oxygen and decreasing the injury of membranes under cold stress.Key words: salicylic acid; banana seedling; chilling stress香蕉是著名的熱帶水果,也是世界產(chǎn)銷量最大的水果之一。我國香蕉主產(chǎn)區(qū)在廣東、福建、廣西、云南和海南等省(區(qū),大部分產(chǎn)區(qū)處于亞熱帶,冬季低溫常使香蕉遭受不同程度的冷害,輕者減產(chǎn),重者失收。研究表明,香蕉遭受冷害后,細胞膜透性增加,膜保護系統(tǒng)的過氧化物酶(POD、過氧化氫酶

6、(CAT和超氧化歧化酶(SOD活性顯著下降,膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA含量增加1-4。水楊酸(salicylic acid, SA是一種廣泛存在于高等植物中的簡單酚類化合物。1992年,Raskin5提出SA可被看作是一種新的植物內(nèi)源激素,它參與調(diào)節(jié)植物的許多生理過程6-8。對植物抗逆作用的研究證實,SA加強了抗氰呼吸途徑的電子傳遞,電子傳遞系統(tǒng)產(chǎn)生的能量沒有轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,多以熱能形式釋放5。李德紅等7認為SA可能與植物抵抗低溫有關(guān),SA能有效提高黃瓜、西瓜、玉米和番茄幼苗的抗冷性9-12。但SA對低溫脅迫下香蕉幼苗的緩解效應(yīng)報道甚少。本試驗通過SA預(yù)處理,研究受冷脅迫誘導(dǎo)的香蕉幼苗的相對電

7、導(dǎo)率、丙二醛(MDA、脯氨酸、可溶性蛋白和過氧化氫含量以及抗氧化酶POD、CAT活性變化,探討SA對冷脅迫下香蕉幼苗葉片細胞膜透性和保護酶活性的影響,分析SA緩解香蕉幼苗冷害的機理。收稿日期:2008-09-20基金項目:原華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)博士啟動基金項目(2005.1-2007.12資助作者簡介:周利民(1983-,男,福建莆田人,碩士研究生,從事生物化學(xué)與分子生物學(xué)研究。注:陳惠萍為通訊作者。 第38卷 201 材料與方法1.1 材料試材取自原華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院實驗基地,選健康、無病蟲害、高約2030 cm的巴西香蕉(Musa AAA Group Cavendish cv. Brazi

8、l幼苗。1.2 處理方法用0.6 mmol/L水楊酸噴灑香蕉幼苗葉片,清水為對照,以葉片均勻附著一層小液珠為準,每小時噴1次,連噴3次,室溫下放置1 d,再置于8 低溫培養(yǎng)5 d,每天取幼苗倒數(shù)第一片葉測定相關(guān)指標。每組處理至少重復(fù)3次。1.3 測定方法膜透性的測定采用電導(dǎo)率法13;丙二醛(MDA含量測定用硫代巴比妥酸法14;脯氨酸含量測定用茚三酮法15;可溶性蛋白質(zhì)含量用考馬斯亮藍G-250法16;過氧化氫含量測定參照林植芳等17的方法;過氧化物酶(POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法14;過氧化氫酶(CAT活性參照趙世杰等方法18。以上測定均重復(fù)3次,取平均值進行分析。2 結(jié)果與分析2.1 SA對

9、香蕉幼苗葉片相對電導(dǎo)率的影響當(dāng)植物受逆境脅迫時,細胞膜遭破壞,膜透性增大,從而Array使細胞內(nèi)電解質(zhì)外滲,以致植物細胞浸提液的電導(dǎo)率增大。因此,電導(dǎo)率的高低可以反映出細胞質(zhì)膜透性的大小。從圖1可看出,隨著冷脅迫時間的延長,香蕉幼苗葉片相對電導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸上升趨勢,且SA預(yù)處理的香蕉幼苗相對電導(dǎo)率均極顯著(P<0.01低于對照,在冷脅迫期間(15 d分別下降了37.8 %、38.3%、27.0%、27.1%、24.3%。由此可見,SA在冷害溫度下可較好地防止膜的凝聚,增加膜的流動性,減少電解質(zhì)滲漏,進而緩解香蕉幼苗葉片細胞膜所受的傷害。2.2 SA對香蕉幼苗葉片脯氨酸含量的影響脯氨酸具有清

10、除活性氧和穩(wěn)定膜結(jié)構(gòu)的作用。圖2顯示,在冷脅迫下香蕉幼苗葉片脯氨酸含量呈增長趨勢,而經(jīng)SA處理的增長幅度比對照大,尤其在冷脅迫的前3 d,SA處理的脯氨酸含量顯著(P<0.05高于對照,說明SA處理對冷脅迫有一定的緩解作用。2.3 SA對香蕉幼苗葉片丙二醛含量的影響丙二醛(MDA是脂質(zhì)過氧化的最終產(chǎn)物,其含量可表示脂質(zhì)過氧化的程度。從圖3可見,香蕉幼苗受冷脅迫后,葉片MDA含量增加,而經(jīng)SA處理的葉片MDA含量比對照升幅小,至脅迫第5天顯著(P<0.05低于對照。說明SA有降低細胞過氧化的作用,從而減輕冷害對細胞膜的損害,提高香蕉幼苗抗冷害能力。2.4 SA對香蕉幼苗葉片可溶性蛋白

11、含量的影響可溶性蛋白是植物體內(nèi)普遍存在的具有滲透調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)。從圖4可見,在低溫脅迫下,SA處理的香蕉幼苗葉片可溶性蛋白含量表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢,而對照幼苗葉片可溶性蛋白含量則呈先下降,在第3天出現(xiàn)一個回升過程,然后再下降的趨勢,尤其在低溫處理的前兩天,對照組分別比SA處理的下降了28.1%和39.3%。第1期 周利民,等:水楊酸對冷脅迫下香蕉幼苗抗冷性的效應(yīng) 212.5 SA 對香蕉幼苗葉片過氧化氫含量的影響 由圖5可見,對照組在冷處理期間過氧化氫含量呈現(xiàn)“升降升降”的趨勢,而SA 處理的過氧化氫含量始終低于對照(除第3天外。第1天,SA 處理的過氧化氫含量比對照低21.8%;第2天SA

12、處理和對照的含量均有所上升,第3 d 兩種處理的含量相當(dāng)。之后,對照的過氧化氫含量又開始上升,但SA 處理的卻不再上升,且在第5天快速下降。表明SA 處理能夠清除幼苗葉片活性氧,減少冷害的損傷。2.6 SA 對香蕉幼苗葉片過氧化物酶活性的影響 從圖6可見,SA 預(yù)處理及對照幼苗葉片的過氧化物酶(POD活性均呈先升后降的趨勢。脅迫第2天,POD 活性即迅速升高,SA 處理比對照高出22.5%;至第3天,POD 活性上升趨緩,隨后開始下降,在冷處理的第24天,SA 處理的POD 活性始終高于對照,表明SA 處理能使POD 活性保持較高水平。POD 是植物膜脂過氧化酶促防御體系中重要的保護酶,可有效

13、阻止活性氧的積累,防止膜脂過氧化作用,緩解低溫脅迫對香蕉幼苗的傷害。 2.7 SA 對香蕉幼苗葉片過氧化氫酶活性的影響過氧化氫酶(CAT 是清除H 2O 2的關(guān)鍵酶之一。從圖7可見,SA 處理的香蕉幼苗葉片CAT 活性的變化趨勢與對照一致,在低溫脅迫前3 d ,分別比對照高出20.0%、21.0%和16.0%,差異均達顯著水平。因此,SA 處理使香蕉幼苗體內(nèi)清除過氧化氫的能力有所增強,有效地減緩了低溫傷害。 3 討 論植物在逆境下,首先受到傷害的是其膜系統(tǒng),膜透性的增大是低溫傷害的重要標志19。因此,維持膜的穩(wěn)定是減少植物受傷害的一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。本研究表明,SA 預(yù)處理可降低冷脅迫下香蕉幼

14、苗的相對電導(dǎo)率,緩解冷害對香蕉幼苗葉片質(zhì)膜的傷害,使細胞膜系統(tǒng)的完整性得以維持。MDA 是脂質(zhì)過氧化的最終產(chǎn)物,其含量可以指示脂質(zhì)過氧化的程度。SA 處理后,低溫下香蕉幼苗葉片中MDA 含量上升較緩,在第4、第5天明顯低于對照,這可能是由于SA 處理提高了抗氧化酶POD 、CAT 的活性,從而有效地清除活性氧,避免細胞膜發(fā)生膜質(zhì)過氧化,使膜系統(tǒng)得到保護。 可溶性蛋白含量與植物的抗冷性呈正相關(guān)20,21。雖然在我們的實驗中SA 處理和對照在低溫下都呈現(xiàn)下降趨勢,但SA 處理能減緩可溶性蛋白含量的降低。脯氨酸是一種親水性氨基酸,也是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),能緩解因低溫脫水造成的滲透脅迫22。Borman

15、 等23認為,游離脯氨酸含量的增加可提高煙草的抗冷性。我們的實驗結(jié)果也證實,SA 處理能提高脯氨酸含量。SA 處理能減緩可溶性蛋白含量的降低和提高脯氨酸含量,可能是SA 提高植物抗冷性的另一重要原因。植物抗氧化酶活性高低與其抗冷性強弱密切相關(guān)24-26,可作為植物抗寒性檢測的生理指標27,28。不同濃度SA 處理的番茄幼苗葉片細胞膜透性降低,葉綠素含量、可溶性蛋白含量與POD 活性升高,從而有效清除活性氧,增強番茄的抗冷性12。SA 處理還緩解了冷藏黃瓜的MDA 和膜透性的增加,提高 第38卷 22CAT等抗氧化酶的活性29。本實驗表明,隨著低溫處理時間的延續(xù),植物體內(nèi)的保護體系發(fā)生了變化。經(jīng)

16、SA預(yù)處理的香蕉幼苗POD和CAT活性均高于對照(圖6、圖7,而H2O2含量則比對照有所下降(圖5。因此可以認為,POD、CAT及時將低溫下產(chǎn)生的H2O2分解為無毒的H2O和O2,從而對細胞膜系統(tǒng)起到保護作用。此外,MDA含量的下降有可能是抗氧化酶活性升高及H2O2含量下降的結(jié)果。杜朝昆等30也證實,SA預(yù)處理的玉米幼苗CAT活性高于未經(jīng)處理的?？傊?SA預(yù)處理可以提高香蕉幼苗的耐冷性,減少低溫對細胞膜系統(tǒng)的傷害,提高抗氧化酶活性,從而降低冷害引起的氧化脅迫。參考文獻:1 周碧燕,等. 香蕉越冬期間SOD活性和可溶性蛋白質(zhì)含量的變化J. 果樹學(xué)報, 1999,16(3: 192-196.2 李

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