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无土栽培生产实践中管理不当及土壤水分过高容易导致植物根系供氧不足从而影响植株正常生长发育。黄瓜(Cucumis sativus L.)是世界性的重要蔬菜作物,也是我国设施栽培的主要蔬菜作物之一。然而,由于黄瓜根系细弱、易早衰、喜湿,但对根际氧气需求较高,根际低氧逆境下其生长势较难维持。油菜素内酯是能调节植物生长发育的重要激素之一,在促进植物生长、增强抗逆性等方面起着至关重要的作用。研究表明,外源油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜植株呼吸代谢和抗氧化系统相关酶活性具有一定的调节作用,但关于外源油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜植株蛋白及光合研究报道甚少。本文以耐低氧性较弱的黄瓜品种‘中农6号’为试材,采用营养液栽培的方法,通过营养液中添加外源24-表油菜素内酯(EBR),研究了低氧胁迫下油菜素内酯对黄瓜幼苗相关蛋白表达、酶活性及光合作用的影响,探讨了油菜素内酯在黄瓜植株适应低氧胁迫中作用的蛋白基础及光合生理机制。主要研究结果如下：1.外源油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜幼苗生长和可溶性蛋白表达的影响低氧胁迫下,黄瓜幼苗生长明显受到抑制,根系可溶性蛋白含量降低、而叶片可溶性蛋白含量升高；施用EBR后缓解了低氧胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制作用,其干重、根系总长、根尖数较单纯低氧处理显著增加,并且使黄瓜幼苗根系的可溶性蛋白含量提高,而使叶片可溶性蛋白含量降低。SDS-PAGE电泳分析表明,低氧胁迫与对照相比,根系中出现相对分子质量约为63.96×103的新蛋白条带,有11种蛋白表达量增强,施用EBR后根系中这些表达增强的蛋白条带均有所减弱,叶片中则有9种蛋白条带发生明显变化,这些蛋白的表达可能与外源EBR缓解低氧胁迫伤害作用密切相关,外源EBR可通过调节黄瓜幼苗中可溶性蛋白含量及其表达,从而缓解低氧胁迫对幼苗生长的抑制作用,减轻低氧胁迫对植株的伤害。2.外源油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜幼苗根系呼吸酶、抗氧化酶及其相关基因表达的影响低氧胁迫增强了黄瓜幼苗根系丙酮酸脱羧酶(PDC)、乙醇脱氢酶(ADH)、乳酸脱氢酶(LDH)同工酶的表达,低氧胁迫下施用外源EBR的3d时PDC、ADH同工酶的表达量分别比单纯低氧处理提高了18.8%、28.8%,而6、9d时PDC、ADH、LDH同工酶的表达又分别降低19.5%、25.6%、53.4%及26.4%、26.0%、28.4%。低氧胁迫下,异柠檬酸脱氢酶(IDH)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)及苹果酸酶(ME)同工酶表达量明显的加强,低氧下施用外源EBR处理后6、9d明显增强了IDH、MDH同工酶的表达,而减弱了SDH同工酶的表达。低氧胁迫增强了黄瓜幼苗根系UDPG焦磷酸转化酶(UGPase)及醛缩酶(ALD)的表达,低氧胁迫3、6d UGPase的表达量分别提高了20.50%、30.80%,ALD的表达量分别提高了47.81%、56.17%,与单纯低氧处理相比,施用外源EBR处理3dALD的表达减少了11.20%,6d UGPase减少了22.15%。与对照相比,单纯低氧胁迫处理的黄瓜幼苗根系3、6、9d超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)同工酶表达量均低于对照,低氧胁迫下营养液增施EBR,其SOD同工酶的表达3、6d比单纯的低氧处理分别提高了5.22%、10.25%,POD同工酶的表达也分别增加了13.81%、9.46%,而CAT表达量无明显差异。油菜素内酯对短期根际低氧胁迫下黄瓜幼苗根系呼吸及抗氧化相关酶基因的表达表明,低氧处理3d黄瓜幼苗根系的ldh、pdc、idh、sdh、 mdh、ald、ugpase、pfk、hk、pod基因表达量上调,cat、sod、fk基因表达量下调,低氧下外源增施油菜素内酯ldh、idh、pfk基因表达量则进一步上调,而pdc、sdh、 mdh、cat、sod、ugpase基因表达量又稍有下降。可见,低氧胁迫下营养液添加EBR可调节黄瓜根系无氧呼吸、有氧呼吸酶和相关保护酶同工酶及基因的表达,从而增强黄瓜植株的低氧耐性,缓解低氧胁迫对黄瓜幼苗根系的伤害。3.外源油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜幼苗根系细胞超微结构、ATPase活性及其线粒体抗氧化系统的影响低氧胁迫下,黄瓜幼苗根系线粒体超氧阴离子(O-2)产生速率、过氧化氢(H202)和丙二醛(MDA)含量显著升高,根尖细胞受到伤害,ATPase活性及根系活力下降,处理3d其SOD、POD、CAT酶活性均受到诱导高于对照,随着处理时间延长至6d时又显著低于对照；而低氧胁迫下营养液施加EBR可在较长时间内维持较高的SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性,降低O了产生速率、H2O2和MDA含量,提高了根系活力及其ATPase活性,根尖细胞受伤减轻。可见油菜素内酯对缓解低氧胁迫对黄瓜幼苗根系细胞超微结构、ATPase活性及其线粒体抗氧化系统均有良好的效应,可有效缓解低氧胁迫造成的伤害。4.外源油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜幼苗光合作用及其多胺、无机离子含量的影响低氧胁迫下,黄瓜植株的净光合速率(Pn)、表观量子效率(AQY)和羧化效率(CE)显著降低,黄瓜幼苗的PSII有效光化学效率(Fv’/Fm’)、光化学淬灭系数(qP)、实际光化学效率(ΦPSII)、相对电子传递速率(rETR)显著下降,而非光化学淬灭系数(qN)和PS Ⅱ反应中心天线耗散能量(Drate)显著升高,细胞超微结构异常,说明低氧胁迫下黄瓜植株受到了光抑制。而低氧胁迫下,外源EBR可修复或缓解低氧胁迫对叶绿体和线粒体的伤害,提高植株的Pn、Fv’/Fm’、qP、rETR、ΦPSII以及光化学反应的能量(Prate),降低天线耗散的能量(Drate),说明外源EBR对缓解低氧胁迫对黄瓜幼苗光合特性和细胞超微结构的影响均有良好的效应,提高光能利用效率,缓解黄瓜植株的光抑制,维持较高的光合性能,从而减轻低氧胁迫对黄瓜幼苗的伤害。低氧胁迫下,黄瓜幼苗叶片及根系内源腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)、多胺(PAs)总含量和Put/PAs值显著提高,(Spd+Spm)/Put值显著降低,根系内源多胺变化幅度大于叶片,且幼苗叶片的K+、Ca2+、Mg2、Fe3+、Zn2+、Mn2+及根系的K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+等离子含量均显著下降；外源EBR显著提高了低氧胁迫下黄瓜幼苗游离态Spm、结合态Spd、Spm及束缚态Put、Spd、Spm的含量,促进PAs进一步积累,降低Put/PAs比值,提高(Spd+Spm)/Put比值,显著增加黄瓜幼苗叶片Ca2+、Mg2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+及根系Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+的含量。可见,外源EBR可调节黄瓜幼苗内源多胺含量及其形态,促进植株根系的养分吸收,从而缓解低氧胁迫对黄瓜幼苗的伤害。