外源糖调控玉米光合系统和活性氧代谢缓解盐胁迫

摘要：

”目的”揭示外源单糖葡萄糖(G1c)和双糖蔗糖(Suc)对中性氯化钠盐胁迫玉米幼苗生长发育及其生理生化机制,以及两种类型糖在缓解玉米盐胁迫的作用效果.”方法”以自主选育的玉米品种垦玉6号为材料,在植物生长室采用1/2 Hoagland营养液培养玉米幼苗.玉米培养至两叶一心时分别采用0.5mmol·L-1 G1c和Suc预处理3d,以1/2 Hoagland营养液为空白对照,以等浓度甘露醇为渗透对照;然后,采用150mmol·L-1NaCl (1/2Hoagland营养液配制)对玉米幼苗进行盐胁迫处理4-6 d,以相应糖预处理和空白处理玉米的非盐胁迫为对照.于处理第4天取第2片全展叶进行玉米光合相关和抗氧化等各项生理生化指标测定;于处理第6天进行株高、根长和干重测定;同时于处理第2、4、6天采用Li-6400XTR光合仪测定光合参数的动态变化.”结果”与空白未处理对照相比,G1c和Suc预处理导致玉米幼苗根长、干重和叶片含水量增加,但是显著提高玉米幼苗株高,分别增高了6.39％和4.86％,并维持叶片较高的净光合速率(Pn),其它供试生理生化指标变化不显著;同时,盐胁迫可明显抑制玉米幼苗生长,盐处理6d株高和根长降低了16.37％和12.17％,地上部及地下部干重分别降低了20.69％和25.00％.盐处理导致玉米叶片中硫代巴比妥酸反应物(TBARS)和过氧化氢(H2O2)含量显著增多,抗氧化酶的活性显著降低,叶片Pn、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、Hill反应活性,原初光能转换效率(FV/Fm)、光合色素含量显著下降,其中胞间CO2浓度(Gi)随着胁迫时间的延长呈先下降后上升的趋势;重要的是,外源G1c和Suc预处理可显著促进盐胁迫下玉米幼苗生长和干物质积累,其中G1c预处理的玉米株高、根长、地上和地下干重较S处理分别增加6.12％、4.49％、15.65％、18.52％,Suc预处理分别增加7.34％、4.87％、17.39％、22.22％.外源G1c和Suc预处理能有效改善玉米幼苗的光合作用,显著减缓盐胁迫下玉米叶片Pn、Tr、Gs、Fv/Fm的下降速度,缓解Gi的升降速度,提高叶片Hill反应活性,增加叶片持水量和光合色素的含量.同时,G1c和Suc预处理还显著减少盐胁迫下玉米叶片中硫代巴比妥酸反应物(TBARS)和过氧化氢(H2O2)的含量,提高叶片超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的活性,其中,Suc预处理在清除H2O2及提高叶片Hill反应活性两方面均显著高于G1c.此外,与空白盐胁迫处理相比,除引起玉米叶片Hill反应和叶绿素a(Chl a)的显著变化外,采用等渗的甘露醇预处理玉米幼苗其供试生理生化指标未发生显著改善,亦未能引起供试生物学指标的显著改善.”结论”正常生长条件下,G1c和Suc处理可通过维持叶片较高的Pn,促进玉米幼苗地上部分生长;盐胁迫条件下,外源G1c和Suc不仅维持玉米幼苗较高Pn,而且通过增强光合膜系统稳定性、增加光合色素含量、提高PSⅡ反应活性、改善玉米叶片气孔开放及碳同化能力等生理生化机制提高玉米幼苗的耐盐性.

关键词：玉米、葡萄糖、蔗糖、盐胁迫、光合作用

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资助基金：国家科技支撑计划2013BAD07B01、”十二五”农村领域国家科技计划2011BAD16B1103、黑龙江省科技厅重点科技攻关项目GZ11B107、黑龙江省应用技术研究与开发计划GZ13B018、教育部博士学科点博导类专项科研基金20122305110001、黑龙江省自然科学基金C201324、黑龙江八一农垦大学研究生创新项目YJSCX2013-03BYND

在线出版日期：2015-01-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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