外源水杨酸对低温胁迫下烤烟抗氧化代谢的影响

1、烟草科技/TobaccoScience&Technology烟草农学/TobaccoAgronomy2012年第2期（总第295期）外源水杨酸对低温胁迫下烤烟抗氧化代谢的影响邓世媛1，陈建军1，罗福命2，王维1，凌寿军2，王俊35115155106425134001.华南农业大学烟草研究室，广州市天河区五山路483号2.广东烟草清远市有限公司，广东省清远市连江路43号3.广东烟草清远市有限公司连州分公司，广东省清远市连州湟川北路60号摘要：为有效解决烤烟生产中的低温危害问题，用不同浓度的水杨酸（SA）喷施烤烟后置于5低温下胁迫，研究外源SA处理对低温胁迫下烤烟抗氧化代谢的影响。结果表明

2、：外源SA预处理的烤烟叶片中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性增加，相对电导率降低，脯氨酸（Pro）、叶绿素（chl）和抗坏血酸（AsA）含量均提高，且以浓度1.0mmol·L-1的效果最好，说明适宜浓度的SA能够增强低温胁迫下烤烟抗膜脂过氧化能力，从而抵御低温危害。关键词：水杨酸；烤烟；低温胁迫中图分类号：S572.01文献标识码：A文章编号：1002-0861（2012）02-0071-04EffectsofExogenousSalicylicAcidonAntioxidantMetabolismofFlue-curedTobaccoUnderLowTempera

3、tureStressDENGSHI-YUAN(1),CHENJIAN-JUN(1),LUOFU-MING(2),WANGWEI(1),LINGSHOU-JUN(2),andWANGJUN(3)1.TobaccoLaboratory，SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，China2.GuangdongQingyuanTobaccoCo.，Ltd.，Qingyuan511515，Guangdong，China3.LianzhouBranchofGuangdongQingyuanTobaccoCo.，Ltd.，Lianzhou513400

4、，Guangdong，ChinaAbstract：Toeffectivelyreducetheharmoflowtemperatureontobaccogrowth，flue-curedtobaccosprayedbysalicylicacid(SA)wasplacedat5，andtheeffectsofSAonantioxidantmetabolismofflue-curedtobaccounderlowtemperaturestresswerestudied.TheresultsshowedthattheactivitiesofSOD(superoxidedismutase)andCAT

5、(catalase)intobaccoleaveswereincreased,therelativeelectricconductivitywasdecreased,thecontentsofPro(proline),chl(chlorophyll)andAsA(ascorbicacid)wereraisedbySAtreatment，particularlyataconcentrationof1.0mmol·L-1.ItindicatedthatSAofproperconcentrationcouldenhancetheabilityofflue-curedtobaccotores

6、istmembranelipidsuperoxidationandreducetheharmoflowtemperature.Keywords:Salicylicacid；Flue-curedtobacco；Lowtemperaturestress水杨酸（Salicylicacid，SA）是广泛存在于植物体内的一种小分子酚类化合物，在逆境下可以使植物保持基金项目：华南农业大学校长基金项目“水杨酸诱导烤烟抗低温的生理机制研究”（2005K033）；广东省烟草专卖局科技项目“防御低温壮苗培育综合技术体系研究及推广示范”（200901）。作者简介：邓世媛（1975），硕士，讲师，主要从事烟草栽培与品

7、质生理研究。E-mail:yydsy收稿日期：2011-07-04责任编辑：董志坚E-mail：yckj2256电话高的SOD和CAT活性、增强抗氧化能力1，提高植物对逆境的抗性。低温胁迫是植物栽培中经常遇到的一种灾害，不仅会导致产量降低，严重时还会造成植株死亡2。在水稻、玉米、小麦、甘蔗、蕃茄、香蕉等植物上的研究已经表明，SA处理可以增强低温胁迫下植物的抗氧化酶活性和细胞膜稳定性，抑制丙二醛和活性氧的积累，增加脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖及叶绿素等物质含量，从而缓解低温对植物的损伤3-8。而低温锻苗使黄瓜幼苗中内源SA含量增加2.5倍以上，证明SA与植物抗寒性关

8、系密切9。在烟草上，南方烟区为71了避开后期高温逼熟及防止高温多雨带来的病虫害等问题，通常提早移栽，但提早移栽易使烟草在生长前期遭遇低温阴雨天气，从而导致烟草早花，对产量和烟草品质均产生不利影响。前人的研究已证实水杨酸对植物抗冷性有明显作用3-9，但在烟草上报道尚少。为此，进行了外源SA预处理后设置低温胁迫，探讨水杨酸对烤烟低温危害的缓解作用，旨在为解决烟草生长前期低温问题提供理论依据。11.1材料与方法试验材料与设计片中CAT活性在前3周变化较缓慢，SA2处理呈平缓上升趋势，其他处理均在第2周缓慢下降，而第3周时又有所回升，第4周各处理的烟叶CAT活性均急剧下降。外源SA处理对烤烟叶片CAT

9、活性的影响与SOD类似，低温胁迫处理后各个时期均表现为：SA2SA3SA1CK，SA2与CK间差异达到显著水平。从各处理来看，在处理后前3周SA2与SA1和SA3间差异显著，后期差异不显著。供试烤烟品种为K326，由华南农业大学烟草研究室提供。水杨酸C6H4（OH）（COOH）（分析纯），购自广州试剂公司。于2009年12月至2010年5月在华南农业大学烟草基地采用盆栽方法进行试验。12月20日播种，来年3月18日选取生长整齐一致的烟苗移栽。设置4个水杨酸浓度：喷施清水（CK），SA1（0.5mmol·L-1），SA2（1.0mmol·L-1），SA3（2.0mmol

10、83;L-1），移栽还苗后进行喷施，喷施1d后置于人工气候室（华南农业大学测试中心提供）5低温下胁迫5d后取出，共4个处理，每处理3次重复、每重复3盆，共计36盆。1.2人工气候室取出后每隔7d取第4叶位（烟苗从上测定项目与方法图1SA对低温胁迫下烤烟叶片SOD活性的影响至下数），参照李合生10的方法进行生理指标的测定。比色法测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性，磺基水杨酸法测定脯氨酸（Pro）含量，二甲苯萃取比色法测定抗坏血酸（AsA）含量，用电导仪测定质膜相对透性，用SPAD-502叶绿素仪测定叶绿素含量。1.3采用Excel进行数据的处理与图表制作，利用SPSS数据处理

11、2.2SA对低温胁迫下烤烟叶片CAT活性的影响当植物处于逆境条件时，细胞膜遭到破坏、透性增外源SA对低温胁迫下烤烟叶片质膜透性的影响大，使细胞内电解质外渗，导致细胞提取液中电导率增大10。相对电导率结果（图3）表明，不同浓度的SA对低温胁迫下烤烟叶片相对电导率的影响有一定差异，SA2处理对叶片电解质渗透率的降低效果最好，达到软件进行统计分析。22.1结果与分析外源SA对低温胁迫下烤烟叶片SOD和CAT活性的影响SOD是膜脂过氧化防御系统的主要保护酶，在维持膜结构完整性等方面起重要作用11。图1表明，低温胁迫后SA处理的烤烟叶片SOD活性呈现上升下降上升的趋势，但SA处理的烟叶SOD活性均高于对

12、照，说明不同浓度的SA处理均能增加烤烟叶片SOD活性，其中SA2与对照间差异达到显著水平，而SA1与SA3处理SOD活性则与CK间差异不显著。在植物抗氧化酶系统中，CAT能清除大量的H2O2，其含量与抗逆性密切相关11。图2显示，低温胁迫下SA处理烤烟叶3SA对低温胁迫下烤烟叶片相对电导率的影响7225.28%，与CK间的差异达显著水平，而SA1和SA3处理与CK相比，相对电导率分别只下降了11.34%和6.18%，说明不同浓度的外源SA处理均可降低烤烟叶片的相对电导率，从而减小低温胁迫对烤烟的危害，尤以SA2的浓度处理效果最佳。2.3叶绿素含量是反映植物叶片生理活性的重要指标外源SA对低温胁

13、迫下烤烟叶片叶绿素含量的影响可以减轻活性氧对细胞的伤害，从而起到保护植物细胞的作用。低温胁迫下不同处理烤烟叶片中抗坏血酸含量的变化见图6。结果表明，低温胁迫下烤烟叶片叶AsA含量呈现先上升后下降的趋势。从处理间来看，经过SA处理的烤烟叶片中AsA含量明显高于CK，总体表现为SA2SA3SA1CK（处理后第4周SA1SA3），说明喷施外源SA能够增加叶片中AsA的积累。之一，与植物光合作用密切相关12。烤烟叶片中叶绿素浓度与SPAD值呈极显著正相关13，因此，可以用SPAD值来反映植株的叶绿素含量。试验结果（图4）表明，外源SA处理的烤烟叶片中SPAD值均高于CK，各处理间表现为：SA2SA1S

14、A3CK，尤其是SA2与CK间SPAD值相差最大，达22.67%，差异显著，但SA各浓度处理间差异不显著。6SA对低温胁迫下烤烟叶片抗坏血酸含量的影响3结论与讨论低温胁迫会使植物体内氧自由基清除酶活性下降，因此过量自由基的产生是危害植物的重要原因，所以图4SA对低温胁迫下烤烟叶片叶绿素含量的影响2.4游离脯氨酸具有维持细胞结构、细胞运输和调节外源SA对低温胁迫下烤烟叶片脯氨酸含量的影响及时清除自由基如O-·，H2O2，对于避免植物细胞膜的2CAT和APX则是清除H2O2的关键酶15-16。本试验中虽过氧化伤害至关重要。有研究表明，SOD能清除O-·，2然没有测定APX活性，

15、但APX要发挥正常的催化作用，依赖于AsA的不断产生17。本试验结果外源SA预处理提高了低温胁迫下烤烟叶片中SOD、CAT活性及AsA含量，因此有利于清除活性氧的毒害，从而提高烤烟的抗氧化能力，对于防止膜脂过氧化起到了保护作用，说明适宜浓度的外源SA能通过调节烤烟叶片内保护酶活性及抗氧化物质含量而缓解低温胁迫的危害，与水稻16、香蕉18-19、黄瓜20、大豆21、甘蓝11等的研究结果基本一致。刘晓静等6和李艳军等22提出外源SA可通过调节细胞膜透性和促进脯氨酸的积累而缓解低温胁迫对甘蔗和蕃茄幼苗的危害。本试验结果表明，经过SA处理的烤烟叶片在低温胁迫下电解质渗漏均降低，说明外源SA处理可以保护

16、烤烟叶片的质膜透性。作为重要渗透调节物质的Pro，在逆境下的积累是对植物的一种保护。本试验中低温胁迫下SA处理的烤烟叶片Pro含渗透压等作用，低温条件下植物体内Pro含量越高对抗寒越有利14。由图5可以看出，SA处理的烤烟叶片Pro含量均高于CK，在一定浓度范围内（0.5mmol·L-11.0mmol·L-1）随着SA浓度的增加Pro含量增加，但超过2.0mmol·L-1后Pro含量增加效应不明显，说明SA可以诱导烤烟叶片Pro的积累，尤以SA2处理效果最为显著。2.5影响外源SA对低温胁迫下烤烟叶片抗坏血酸含量的5SA对低温胁迫下烤烟叶片脯氨酸含量的影响量均高于

17、对照，表明SA处理在一定程度上促进了Pro的积累，结合相对电导率的结果可以认为SA对于缓解低温胁迫下烤烟叶片的膜渗透有重要作用。叶绿素的含量可以反映植物的生理活性，而低温冷抗坏血酸（AsA）是植物体内重要的抗氧化剂之一，73害下植物的叶绿素合成受阻23。SPAD值与烤烟叶片中叶绿素含量呈极显著正相关，因此可以用来代表叶绿素浓度13，24。本试验中SA处理的烤烟叶片中SPAD值均高于对照，说明低温胁迫下外源SA处理促进了烤烟叶片中叶绿素的合成，进而能使烤烟保持更高的生理活性、从而减轻低温对烤烟的危害。低温胁迫下烤烟叶片抗氧化系统代谢的活性对于其能否抵御低温危害至关重要。SA处理能增加烤烟叶片抗膜

18、脂过氧化能力、从而提高其抵抗低温伤害的能力。但SA处理的浓度并不是越高越好，本试验结果是1.0mmol·L-1的外源SA对于缓解低温胁迫下烤烟抗氧化代谢的效果最好。但不同植物的适宜SA处理浓度不同7，11，16，22，这可能是由于研究材料不同、低温处理的时间和方法不同而产生的差异，有待进一步试验验证。致谢：华南农业大学农学院2007级本科生冯伟欣、李璇、蒋紫薇、林淑芬等同学对此论文有贡献，特此致谢！参考文献1刘悦萍，黄卫东，张俊环.钙调素SA诱导葡萄幼苗耐热性的影响及与抗氧化的关系J.园艺学报，2005，32（3）:381-386.2潘瑞炽，董愚得.植物生理学M.北京：高等教育出版社

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