蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗生理特性的影响

试验研究 北方园艺 第一作者简介 饶玲 女 重庆人 硕士研究生 研究方 向为蔬菜学 责任作者 罗庆熙 男 硕士 副教授 现主要从事蔬菜 栽培生理与设施园艺等研究工作 收稿日期 蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗生理特性的影响 饶 玲 罗 庆 熙 赵 小 红 西南大学 园艺园林学院 重庆 摘 要 以 清白 黄瓜为试材 采用营养液栽培方式 研究了聚乙二醇 模拟干旱 胁迫下 不同浓度蛋氨酸硒对黄瓜幼苗生理指标的影响 结果表明 的蛋氨酸 硒能有效缓解干旱胁迫对黄瓜幼苗的伤害 其中 显著降低了叶片丙二醛 含 量 超氧阴离子 产生速率和过氧化氢 含量 增加了叶片渗透调节物质 游离脯氨酸和 可溶性糖 含量 提高了叶片抗氧化酶 活性 抗氧化物质 含量 说明 适宜浓度蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗的毒害具有保护作用 且 的蛋氨酸硒缓解 效果最明显 关键词 黄瓜 蛋氨酸硒 干旱胁迫 渗透调节物质 抗氧化系统 中图分类号 文献标识码 文章编号 黄瓜 作为我国重要的蔬菜 作物 需水量大且不耐旱 干旱严重影响黄瓜的产量 和品质 目前利用外源物质处理作物 是提高作 物抗旱性简单有效的方法之一 已有试验表明 在干 旱胁迫条件下 以外源物质 等处 理黄瓜 能提高抗氧化酶活性 降低膜质过氧化水 平 减缓干旱胁迫对作物的伤害 硒是谷胱甘肽过氧化物酶 的重要组 成部分 该酶可有效清除逆境除胁迫所产生的大量 自由基 减缓自由基引发的膜脂过氧化引起的细胞 膜损伤 外源硒在植物拮抗金属 温度胁迫 盐胁 迫中的作用越来越受到重视 但目前使用最广 泛的硒源是亚硒酸钠 施用过多会产生硒中毒 作 为新型有机硒源的蛋氨酸硒 有效成分为硒代蛋氨 酸 常作为畜禽主要硒源添加剂 已有研究 表明 硒代蛋氨酸毒性低于亚硒酸钠 且吸收利用率 高 对农业生产具有可持续发展意义 目前 已有研究发现蛋氨酸硒能有效促进植物 生长发育和生理代谢 但其应用于黄瓜干旱胁迫 缓解方面甚少 因此 该试验以 模拟干旱 胁迫 分析不同浓度蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼 苗的生理影响 初步揭示蛋氨酸硒在黄瓜耐旱中的 作用机理 探讨蛋氨酸硒与黄瓜抗旱性的关系 以期 为研究蛋氨酸硒缓解黄瓜干旱胁迫效果提供参考 依据 材料与方法 试验材料 供试黄瓜品种 清白 种子由重庆三千种业有限 公司提供 蛋氨酸硒购自成都施普诺公司 试验方法 试验于 年 月在西南大学园艺园林 学院实验室内进行 选取大小一致且饱满的黄瓜种 子 经消毒 浸种 催芽后 播于穴盘中进行常规育 苗 子叶展平后用适量 营养液浇灌 待 幼苗长至约四叶一心后 选取整齐一致的幼苗定植 于水培槽中 调节营养液 为 值为 期间用氧气泵间歇供氧 每隔 换一次全量营养液 待幼苗长至五叶一心时 选取 生长一致的黄瓜幼苗用 模拟干旱胁迫 处理 于每天 和 分别用 蛋氨酸硒进行叶面喷施处理 以未做任 何处理 正常情况下生长为对照 每个处理 株 重复 次 在第 天采集成熟叶片测定 指标 项目测定 丙二醛 含量测定采用孙群等 的方法 北方园艺 试验研究 产生速率测定参照王爱国等 的羟胺氧化法 含量测定参照林植芳等 的方法 渗透调节 物质游离脯氨酸 可溶性糖含量测定分别采用乙醇 比色法 苯酚法 过氧化物酶 超氧化物歧 化酶 过氧化氢酶 抗坏血酸过氧化物 酶 活性测定参照李合生 的方法 抗坏血酸 含量测定参考赵亚华等 的方法 谷胱甘肽 含量测定参考张宗申等 的方法 数据分析 采用 软件对试验数据进行统计分析 不同 处理间的比较采用 新复极差法 采用 软件作图表分析 结果与分析 不同浓度蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗丙 二醛含量的影响 作为膜脂过氧化最终产物 可以判断膜细 胞受伤害程度 由图 可知 正常情况下的黄瓜幼 苗 含量较低且趋于稳定 而在整个干旱胁迫期 间 所有处理的黄瓜幼苗 含量随着胁迫时间延 长呈先增加后降低的趋势 其中 单纯 处理的黄 瓜幼苗 含量最高 且在胁迫第 天时达最大值 比对照高 说明单纯 处理的黄瓜叶片膜 质过氧化程度最大 在胁迫 蛋氨酸硒处理的 降低速度最快 且保持较低水 平 其次为 蛋氨酸硒处理 由此 可见 蛋氨酸硒处理能有效缓解干旱胁 迫对黄瓜叶片的膜质过氧化 图 蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗 含量的影响 不同浓度蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗 产生速率和 含量的影响 由图 可知 随着胁迫时间延长 单纯 处 理的黄瓜幼苗 产生速率和 含量均不断增 加 而较低浓度蛋氨酸硒处理 的 类活性氧变化趋势均为先增加后降低 图 蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗 产生速率和 含量的影响 在干旱胁迫处理第 天时 蛋氨酸硒处理的黄瓜幼苗 产生速率分别比单纯 处理的低 而 含量分别比单纯 处理 的 低 由此说明 蛋氨酸硒处理 能降低黄瓜幼苗 产生速率和 含量 而 浓度处理的降低幅度更大 不同浓度蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜渗透调 节物质的影响 游离脯氨酸和可溶性糖均是植物重要的渗透调 节物质 由图 可知 在整个干旱胁迫期间 各处理 黄瓜幼苗游离脯氨酸和可溶性糖含量均随时间延长 而逐渐增加 在胁迫处理初期 蛋氨酸硒处理的黄 瓜幼苗游离脯氨酸含量均比单纯 处理的高 其 试验研究 北方园艺 中以 蛋氨酸硒处理的最高 在胁迫 后 各蛋氨酸硒处理的游离脯氨酸含量增幅开始减 弱 在第 天时 均比单纯 处理 的低 差异不显著 各浓度蛋氨酸硒处理的可溶性糖含量在胁迫初 期与单纯 处理的差异不显著 而胁迫 后 蛋氨酸硒处理的可溶性糖含量增幅明 显变大 且均大于单纯 处理 而 蛋氨 酸硒 处 理 始 终 低 于 单 纯 处 理 第 天 时 蛋氨酸硒处理的可溶性糖含量较单纯 处理低 达显著差异水平 由此说明 干旱胁迫条件下 同为渗透调节物质 的游离脯氨酸和可溶性糖对黄瓜幼苗的调节作用不 同 且只有适宜浓度的蛋氨酸硒处理才能保证游离 脯氨酸和可溶性糖的调节作用平衡 图 蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗游离脯氨酸 可溶性糖含量的影响 图 蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗 活性的影响 不同浓度蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗抗 氧化酶活性的影响 由图 可知 在持续干旱胁迫条件下 各处理黄 瓜幼苗 活性与对照相比均呈 先增高后降低的趋势 在干旱胁迫条件下 蛋氨酸 硒的黄瓜幼苗 活性均高于单纯 处 理 其中 蛋氨酸硒处理的黄瓜 北方园艺 试验研究 活性最高 在干旱胁迫第 天时 分别比单纯 处理高 达差异显著水平 各处理 活性差异不显著 在干旱胁迫处 理第 天时 蛋氨酸硒处理的 活 性 与 单 纯 处 理 相 比 分 别 提 高 了 蛋氨酸硒处 理的黄瓜幼苗 活性于干旱胁迫第 天时 分别 比单纯 处理提高了 达差异 显著水平 而 的黄瓜幼苗 活性在干旱胁迫第 天时 则分别比单纯 处理降低了 表明 和 的硒浓度处理 在一定时间内能有效提高黄瓜抗氧化酶活性 缓解 干旱胁迫对植株的伤害 不同浓度蛋氨酸硒对黄瓜幼苗非酶抗氧化物 的影响 由图 可以看出 在干旱胁迫条件下 各处理黄 瓜幼苗 含量均表现为先增加后降低的趋势 在胁迫处理第 天时 黄瓜幼苗 含量较单纯 处理高 而 黄瓜幼苗 含量则比单 纯 处理低 干旱胁迫条件下 单纯 处理的黄瓜幼苗 含量逐渐降低 而不同浓度蛋氨酸硒处理对黄 瓜幼苗 含量影响效果不同 蛋氨 酸硒处理黄瓜幼苗 含量呈持续增加趋势 蛋氨酸硒处理黄瓜幼苗 含量在 干旱胁迫初期有一定程度增加 且均显著高于单纯 处理 随着胁迫时间延长 含量开始下降 其中 蛋氨酸硒处理下降幅度最大 在胁 迫处理第 天时 较单纯 处理低 且低 于对照 由此说明 浓度蛋氨酸硒处理 均能在一定程度有效提高黄瓜幼苗 含量 图 蛋氨酸硒对干旱胁迫下黄瓜幼苗 含量的影响 讨论与结论 干旱胁迫易导致植物细胞膜损伤 其原因是由 于细胞自由基代谢平衡遭破坏 自由基产生 加剧膜 质过氧化作用 造成细胞膜系统损伤 该试验研 究结果表明 施用适宜浓度蛋氨酸硒的黄瓜 含 量 产生速率和 积累量低于单纯 处 理 说明适宜浓度蛋氨酸硒能有效清除过量自由基 降低膜质过氧化程度 对于干旱胁迫细胞膜的伤害 具有一定缓解作用 这与 等 研究的硒可 清除植物体内过量自由基 从而防止过氧化进程的 发生结果相似 游离脯氨酸及可溶性糖是干旱胁迫下植物重 要的渗透调节物质 其含量是评价植物抗旱能力 的重要指标 该试验表明 在干旱胁迫条件下 蛋氨酸硒处理可有效提高脯氨酸和 可溶性糖含量 通常情况下 植物在产生多种自由基的同时 细 胞内也存在清除这些自由基的抗氧化防御系统 包 括 等酶促清除系统与 等非酶促清除系统 它们是反映植株抗逆性的 重要指标 该试验中 干旱胁迫处理条件下 黄瓜 幼苗抗氧化酶 和抗氧化物 质 在胁迫初期有一定升高 但随着胁迫 时间的延长而开始下降 这说明胁迫初期黄瓜幼苗 抗氧化系统对干旱胁迫有一定的防御反应 而随着 胁迫时间增加 抗氧化系统遭到破坏 植株受害加 重 施用 蛋氨酸硒的黄瓜幼苗 可维持较高活性 且 含 试验研究 北方园艺 量也较高 而 蛋氨酸硒处理的抗氧化 酶活性和抗氧化物质含量则相对较低 说明只有适 宜浓度的蛋氨酸硒才能有效提高黄瓜幼苗抗旱性 而试验中蛋氨酸硒处理对 活性影响并不显著 且较高浓度蛋氨酸硒处理的幼苗在后期 活性 比单纯 处理的低 这与 等 在小麦 上的研究结果相似 其原因可能是蛋氨酸硒对 活性影响效果不明显或是由于 等已经清 除了大部分自由基 而对 的需求则有所减少 综上所述 适宜浓度蛋氨酸硒处理可以显著提 高干旱胁迫下黄瓜幼苗丙二醛含量 游离脯氨酸含 量 可溶性糖含量 保护酶活性 非酶抗氧化物含 量 降低活性氧的产生积累 有效维持细胞膜的稳 定性 从很大程度上减缓干旱胁迫对植株造成的伤 害 提高了黄瓜幼苗的抗旱性 且蛋氨酸硒浓度为 时效果最佳 参考文献 张爱慧 朱士农 刘广勤 等 模拟干旱胁迫对黄瓜幼苗生长及 生理特性影响的研究 江苏农业科学 李艳 王青 李凤兰 等 植物诱导抗旱研究进展 作物杂志 薛泰麟 侯少范 谭见安 等 硒在高等植物体内的抗氧化作用 硒对过氧化作用的抑制效应及酶促机制的探讨 科学通报 刘燕 蒋光霞 硒对镉胁迫下油菜生物学特性的影响 河南 农业科学 尚庆茂 陈淑芳 张志刚 硒对高温胁迫下辣椒叶片抗氧化酶活 性的调节作用 园艺学报 王长泉 刘涛 硒对盐胁迫下耐盐常夏石竹生物量和渗透物质 含量的影响 植物生理学通讯 张杨杨 焦自高 艾希珍 等 蛋氨酸硒对厚皮甜瓜生理特性和 品质的影响 园艺学报 孙群 胡景江 植物生理学研究技术 杨凌 西北农林科技 大学出版社 王爱国 罗广华 植物的超氧物自由基与羟胺反应的定量关系 植物生理学通讯 林植芳 李双顺 林桂珠 等 衰老叶片和叶绿体中 的累积 与膜脂过氧化的关系 植物生理