吳雁斌，王一航，胡新元，文國宏，李高峰，鄭永偉，張 榮，李建武，閻耀廷

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省慶陽市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅慶陽 745000）

聚乙二醇（PEG）是一種大分子化合物，易溶于水，其分子量大于4 000時(shí)植物不能吸收，能奪取水分降低水勢(shì)，造成滲透脅迫，常用于對(duì)植物滲透脅迫的研究［1～2］。目前關(guān)于滲透脅迫對(duì)植物生理指標(biāo)影響的研究較多，但是對(duì)植物積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的量以及積累能力的大小、保護(hù)酶活性的升高程度與抗旱性的關(guān)系研究結(jié)果很不一致［3］。曾乃燕等研究表明，低溫脅迫下植物抗氧化系統(tǒng)中的酶和小分子物質(zhì)含量及活性均發(fā)生變化［4］。我們通過PEG-6000脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗的丙二醛、可溶性蛋白、游離脯氨酸、葉綠素含量及抗氧化酶類活性的影響研究，以期初步了解干旱脅迫下適于低溫條件的馬鈴薯有關(guān)生理機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

聚乙二醇6000（PEG-6000）由天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所生產(chǎn)。隴薯3號(hào)試管苗由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)已有的方法建立供試馬鈴薯試管苗擴(kuò)繁體系［5］，基礎(chǔ)培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基，PEG-6000濃度梯度為0（CK）、50、100、150、200、250 g/kg，在無菌條件下將生長25 d的隴薯3號(hào)脫毒試管苗接種于各處理培養(yǎng)基中，每處理3瓶。接種后置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)（溫度4℃，光照2 500 Lx、24 h/d）培養(yǎng)，株高4 cm后開始測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)，每隔7 d測(cè)定1次，共測(cè)定5次。

1.3 測(cè)定方法

丙二醛（MDA）含量采用雙組分分光光度計(jì)法測(cè)定，用鄒琦、由繼紅等的方法計(jì)算［6～7］。脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法的測(cè)定，葉綠素含量采用無水乙醇與丙酮（1∶1，V/V）混合液浸泡法測(cè)定。酶液制備方法為：取0.2 g新鮮馬鈴薯組培苗加少許石英砂和5mL預(yù)冷的酶提取液（用pH 7.8的磷酸緩沖液配制，含EDTA 5m mol/L、AsA 2mmol/L、PVP 2%）于冰浴研缽中，迅速勻漿后在4℃、4000 r/min下離心15min，留取上清液。可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定，POD活性采用0.3%愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，SOD活性采用NBT光還原法測(cè)定，CAT活性采用240 nm比色法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以Excel軟件繪制圖表。

2 結(jié)果分析

2.1 PEG-6000脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗丙二醛含量的影響

丙二醛（MDA）含量越高，說明植物細(xì)胞質(zhì)膜傷害越大，受到的脅迫也越強(qiáng)。從圖1可以看出，在4℃低溫條件下，不同濃度PEG-6000脅迫馬鈴薯試管苗的MDA含量均較不添加PEG-6000（CK）增加，且除添加200 g/kg PEG-6000處理外，PEG-6000濃度越高，在同一測(cè)試日的丙二醛含量也越高。說明PEG-6000脅迫可造成4℃低溫下馬鈴薯試管苗膜脂過氧化，其中添加200 g/kg PEG-6000處理的馬鈴薯試管苗膜脂過氧化程度較輕。

圖1 滲透脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗丙二醛含量的影響

2.2 PEG-6000脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗脯氨酸含量的影響

脯氨酸起著細(xì)胞質(zhì)滲透調(diào)節(jié)劑的作用，能夠維持質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的完整性，可增強(qiáng)作物的抗旱性，有效維持膨壓，降低細(xì)胞滲透勢(shì)，提高作物的抗旱能力。正常狀況下植物脯氨酸含量較低，在遇到逆境時(shí)，游離脯氨酸就會(huì)大量積累并清除活性氧從而保護(hù)細(xì)胞不受損傷。從圖2可以看出，在4℃低溫條件下，不同濃度PEG-6000脅迫馬鈴薯試管苗的脯氨酸含量均呈先升后降又上升趨勢(shì)，這與同期不添加PEG-6000處理（CK）的變化趨勢(shì)一致。說明低溫下PEG-6000造成的干旱脅迫對(duì)馬鈴薯試管苗脯氨酸含量的影響并不明顯。

圖2 滲透脅迫對(duì)低溫馬鈴薯試管苗脯氨酸含量的影響

2.3 PEG-6000脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗葉綠素含量的影響

葉綠素含量與抗性為負(fù)相關(guān)，是植物遭受滲透脅迫的重要特征之一［8］。從圖3可以看出，在4℃低溫條件下，不添加PEG-6000（CK）時(shí)，馬鈴薯試管苗的葉綠素含量隨時(shí)間的延長總體呈波動(dòng)性下降趨勢(shì)；添加不同濃度PEG-6000后，葉綠素含量總體變化不明顯，說明4℃低溫下，PEG-6000造成的干旱脅迫對(duì)馬鈴薯試管苗葉綠素含量的影響不明顯。

圖3 滲透脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗總?cè)~綠素含量的影響

2.4 PEG-6000脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗蛋白質(zhì)含量的影響

可溶性蛋白含量代表了植物細(xì)胞內(nèi)各種酶和大分子蛋白的含量，可表示植物酶活力的大小及酶的純度［8～11］。從圖4可以看出，在4℃低溫條件下，不添加PEG-6000（CK）的馬鈴薯試管苗蛋白質(zhì)含量隨著時(shí)間的延長呈現(xiàn)波動(dòng)性降低趨勢(shì)，說明長期低溫對(duì)馬鈴薯試管苗蛋白質(zhì)的產(chǎn)生有阻礙作用；與對(duì)照相比，添加不同濃度PEG-6000各處理的馬鈴薯試管苗蛋白質(zhì)含量均呈現(xiàn)不規(guī)則變化，說明PEG-6000脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗的抗寒性及抗旱性有誘導(dǎo)作用，PEG-6000可以通過刺激試管苗中蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)酶類的合成，從而提高植物抗低溫的能力。

圖4 滲透脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗蛋白質(zhì)含量的影響

2.5 PEG-6000脅迫對(duì)低溫下馬鈴薯試管苗相關(guān)酶活性的影響

低溫下，植物產(chǎn)生活性氧并使之超過傷害閥值，要防止植物低溫傷害就要提高植物清除活性氧的能力［12～13］。SOD通過歧化反應(yīng)生成H2O2和O2，從而消除氧自由基對(duì)植物的傷害，但生成的H2O2對(duì)植物組織又產(chǎn)生毒害，而CAT可以清除植物組織中的H2O2，POD參與葉綠素的降解和活性氧的產(chǎn)生，因此把SOD、CAT和POD 3種酶統(tǒng)稱為細(xì)胞保護(hù)酶系統(tǒng)，一定量的保護(hù)酶可避免活性氧自由基的傷害［14～16］。

從表1可知，在4℃低溫條件下，添加不同濃度PEG-6000的馬鈴薯試管苗，隨時(shí)間的延長，SOD、POD、CAT活性均表現(xiàn)出提高趨勢(shì)。SOD活性以添加100 g/kg PEG-6000處理和200 g/kg PEG-6000處理表現(xiàn)較高，除第2次測(cè)定值小于不添加PEG-6000處理（CK）外，其余4次均高于同期對(duì)照。POD活性以添加50 g/kg PEG-6000處理最高，5次測(cè)定值均高于同期對(duì)照。CAT活性以添加100 g/kg PEG-6000處理最高，5次測(cè)定值均高于同期對(duì)照，且添加50、150、200、250 g/kg各處理，除第1次測(cè)定值均小于不添加PEG-6000處理（CK）外，其余4次均高于同期對(duì)照。

表1 低溫下PEG-6000脅迫的馬鈴薯試管苗SOD、POD、CAT活性

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，在4℃低溫下，不同濃度的PEG-6000脅迫可造成馬鈴薯試管苗膜脂過氧化，使其丙二醛含量增加，脯氨酸、葉綠素含量發(fā)生變化；SOD、POD、CAT 3種酶活性均表現(xiàn)出不同程度的上升趨勢(shì)。

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