外源亚精胺对葡萄幼苗盐碱胁迫的缓解效应

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土壤盐渍化是影响全世界种植业发展的重要环境因素,随着工业的发展和农业耕作、施肥、灌溉方式的不合理,使土壤盐渍化问题日益严重。葡萄(Vitis vinifera)作为种植范围广泛且经济效益较高的果树之一,有一定耐盐碱能力,但当遭受到的盐害程度超过一定的阀值,其生长发育便会受到抑制,产量和品质也会严重下降。因此,如何增强其耐盐碱能力是葡萄产业面临的重要问题。亚精胺(Spermidine,Spd)作为植物生长调节剂直接或间接参与植物多种生命活动,可增强植物对逆境胁迫的抗性。然而,外源Spd能否缓解盐碱胁迫对葡萄生长的抑制,目前还尚不清楚。本研究以?巨峰?葡萄(Kyoho)一年生苗为试材,探究外源Spd对盐碱胁迫下葡萄幼苗生长、光合荧光和生理生化指标的影响,以期揭示外源Spd能否增强葡萄抵御盐碱胁迫的能力,为Spd在葡萄产业上的应用奠定基础。主要结果如下:(1)外源Spd处理能够缓解盐碱胁迫对葡萄幼苗生长发育的抑制。盐碱处理后,葡萄幼苗叶片鲜重、干重、相对含水量和根系活力明显下降,植株下部叶片黄化萎蔫。而外源Spd处理提高了幼苗叶片鲜重、干重、相对含水量和根系活力,减缓了叶片的黄化,从而缓解了盐碱胁迫对葡萄幼苗的损伤;而Spd合成抑制剂二环己胺(DCHA)的施用,使植株下部叶片过早黄化萎蔫甚至脱落,加重了盐碱胁迫对幼苗的伤害。(2)外源Spd处理能够提高盐碱胁迫下葡萄幼苗的光合能力。盐碱胁迫抑制了葡萄幼苗的光合作用,阻碍了幼苗叶片叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、类胡萝卜素(Car)和总叶绿素(Chla+b)的积累,并导致幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用率(WUE)和最大光化学效率(Fv/Fm)显著下降。外源DCHA的施用加剧了这种不利趋势,而外源Spd处理增加了葡萄叶片中光合色素含量,稳定了光合参数和Fv/Fm值,缓解了PSⅡ反应中心的损伤。(3)外源Spd处理能够维持盐碱胁迫下葡萄幼苗离子和渗透平衡。盐碱处理诱导了葡萄叶片脯氨酸和可溶性糖含量的积累,同时使幼苗被迫摄入大量的Na+,造成Na+/K+显著升高,打破了幼苗内部的渗透和离子平衡。外源Spd处理进一步诱导了脯氨酸和可溶性糖含量,增强了根系吸水保水能力,上调了Na+/H+逆向转运蛋白基因VvNHXP和K+转运蛋白基因VvHKT2的表达量,提高了离子转运效率,保证Na+的外排和K+的吸收,增强了幼苗耐盐碱能力。施加外源DCHA则起到了相反的作用。(4)外源Spd处理能够缓解盐碱胁迫对葡萄幼苗造成的氧化损伤。盐碱处理下调了抗氧化酶基因VvSOD、VvPOD、VvCAT和VvAPX的相对表达量,降低了幼苗叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性,使葡萄幼苗叶片超氧阴离子(O2?-)、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)含量以及相对电导率显著增加。当施加外源Spd后,葡萄幼苗叶片抗氧化酶基因表达量明显上调,抗氧化酶活性显著提高,从而减少了ROS的积累。而外源DCHA的施加则起到相反的效果。(5)外源Spd处理能够促进盐碱胁迫下葡萄幼苗叶片内源游离Spd的积累。盐碱胁迫一定程度诱导了葡萄幼苗内源多胺的合成与积累。DCHA的施用降低了游离Spd和PAs的含量,增加了游离腐胺(Put)的含量,加重了盐碱胁迫对幼苗的伤害。而外源Spd处理则显著增加了游离Spd的含量,缓解了盐碱胁迫诱导的Put过度积累。
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