交替途径及外源过氧化氢在唐古特白刺耐盐性中的作用

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土壤盐渍化严重影响了植物的生长发育,研究盐生植物的耐盐机理以及其适应盐环境的调节机制,对耐盐植物的推广和生态修复、以及耐盐性作物育种等具有重要意义。唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)是白刺科(Nitrariaceae)白刺属(Nitraria)的落叶小灌木,具有较强的抗盐、抗旱、抗寒、耐瘠薄能力,是改造盐碱地的优选植被,生态效益突出。此外,唐古特白刺还具有较高的生态价值和药用价值。本试验以唐古特白刺为研究材料,探究了交替途径以及H2O2作为信号分子在唐古特白刺耐盐性中的作用。试验结果如下:(1)随NaCl浓度增加,唐古特白刺叶片呼吸速率、交替途径呼吸速率、以及SOD、CAT、APX活性呈现先升高后下降的趋势,叶片相对含水量、叶绿素含量以及POD、COX活性呈降升降波动变化,而交替途径呼吸速率/呼吸速率(Valt/V)、细胞膜透性、TBARS含量和ROS含量随盐浓度升高而增加。呼吸速率、交替途径呼吸速率于300 mmol·L-1 NaCl胁迫时达到最大值,其他生理指标的转折点均出现在200 mmol·L-1 NaCl胁迫时,说明唐古特白刺通过诱导交替途径、调节抗氧化酶活性以适应低浓度盐胁迫,而高盐胁迫会对唐古特白刺生理代谢产生抑制作用,致使酶活性降低,ROS大量积累,细胞膜完整性遭到破坏。(2)不同浓度盐胁迫下,唐古特白刺叶片经水杨基氧肟酸(Salicylhydroxamic acid,SHAM)预先处理,叶片各项生理指标变化趋势与单独NaCl处理相同。但SHAM抑制交替途径后,与NaCl处理相比,唐古特白刺叶片相对含水量、叶绿素含量、抗氧化酶、COX酶活性降低,且拥有了更高的相对电导率、TBARS含量和ROS含量,说明交替途径受抑后促进叶片ROS的积累,使盐胁迫对唐古特白刺的伤害进一步加剧。试验结果显示,盐胁迫下交替途径的运行有助于提高唐古特白刺的抗盐性。(3)200 mmol·L-11 NaCl胁迫时,用外源1 mmol·L-11 H2O2预先喷施唐古特白刺叶片,叶片呼吸速率、交替途径呼吸速率、Valt/V、相对含水量、叶绿素含量、抗氧化酶活性以及COX活性均比NaCl处理组高,而相对电导率、TBARS含量和ROS含量明显下降。另外用H2O2清除剂DMTU处理后,相关指标数值均比NaCl处理组低,进一步验证了外源H2O2可以提高呼吸速率,降低氧化胁迫和缓解膜脂过氧化作用,有效增强唐古特白刺对盐渍环境的适应性。
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