苗豐　劉全永　邵瑞鑫等

摘要：采用三葉一心期的玉米幼苗為試驗材料，研究不同濃度外源一氧化氮（NO）供體SNP（硝普鈉）處理對玉米幼苗葉片保水能力、丙二醛、葉綠素含量及抗氧化酶活性等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，與對照相比，10、50、100、200 μmol/L SNP處理可提高玉米幼苗離體葉片的含水量1.5%、6.2%、9.8%、8.6%，不同程度減緩其葉片失水速率，增加其葉片光合色素含量。此外，SNP還能顯著誘導(dǎo)SOD、CAT、POD活性上升，從而提高玉米幼苗自身抗氧化能力。本試驗中以100 μmol/L的SNP使用效果最佳。

關(guān)鍵詞：玉米；外源NO；葉片；保水能力；抗氧化酶

中圖分類號： S513.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）03-0082-03

一氧化氮（NO）是植物體內(nèi)重要的氣體自由基分子，諸多研究顯示NO參與了植物生長發(fā)育的許多過程，如植物抗逆反應(yīng)[1]、根生長、葉擴展[2]、側(cè)根形成[3]、種子萌發(fā)[4]以及細(xì)胞凋亡[5]等。但是，NO與其他植物激素相似，在調(diào)節(jié)植物生長過程中的作用具有濃度效應(yīng)，低濃度一般促進(jìn)生長，高濃度則抑制生長，這在小麥、棉花和水稻等植物中已得到證明[6-8]。且大量試驗報道以100 μmol/L的SNP調(diào)控植物生長發(fā)育效果最佳[6，9]，但是與濃度更低的NO相比在玉米幼苗中調(diào)控效果如何尚無報道。

干旱脅迫是制約玉米生長的重要非生物脅迫因素之一[10]，可導(dǎo)致植物葉綠素降解[11]、細(xì)胞ROS積累[12]、質(zhì)膜透性改變[13]、破壞光合作用[14]，并抑制生長[15]。關(guān)于外源NO能夠提高小麥等作物抗逆適應(yīng)能力的報道較多[5]，但在玉米苗期通過外源NO預(yù)處理達(dá)到提高其抗旱性的研究尚未報道。因此，本試驗選用鄭單958為材料，通過研究0～200 μmol/L 不同濃度外源NO供體（硝普鈉）對玉米幼苗葉片保水能力及抗氧化酶活性的影響，以期為化控預(yù)防抗旱技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和方法

試驗于2013年在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行，以鄭單958為材料，精選均勻、飽滿、無病蟲害玉米種子，在2% NaClO中消毒10 min，滅菌蒸餾水沖凈后浸種8 h，放置在28 ℃培養(yǎng)箱中發(fā)芽，3 d后選取萌發(fā)一致的種子在1/2 Hogland營養(yǎng)液中水培，晝夜光照為12 h/12 h，晝夜溫度為（25±2） ℃/（20±2） ℃，玉米長至1葉1心時噴施4個不同濃度（10、50、100、200 μmol/L）的SNP溶液（NO供體硝普鈉）處理，每隔24 h處理1次，以葉面有水滴流下為標(biāo)準(zhǔn)，以清水處理（CK）為對照。至玉米長至三葉一心期，取頂部全展葉片，進(jìn)行丙二醛含量、葉綠素含量、抗氧化酶活性測定，另取相同部位葉片稱取鮮質(zhì)量后放入清水中飽和吸水6 h后測定葉片的水分含量，每處理重復(fù)3次，每重復(fù)種植20株。SNP溶液現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.2 測定指標(biāo)和方法

離體葉片相對含水量（RWC）的測量：采用飽和稱質(zhì)量法[16]測定，每隔1h稱質(zhì)量1次，共24次，最后烘干稱取干質(zhì)量。RWC=（初始鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）/（飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）×100%。

葉綠素含量測量方法參照趙世杰等的方法[17]。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性的測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）還原法[18]，以抑制NBT光化還原50%的酶量為一個酶活性單位；過氧化物酶（peroxidase，POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法比色法[19]，以μmol/（min·g）表示POD活性；過氧化氫酶（catalas，CAT）活性測定采用紫外吸收法[20]，以U/（min·g）表示CAT活性；丙二醛（malonyldialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥顯色法測定[21]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行繪圖，用SAS統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源NO對玉米幼苗葉片相對含水量和MDA含量的影響

葉片相對含水量隨著時間變化逐漸降低，但是SNP預(yù)處理的玉米幼苗葉片相對含水量在23 h內(nèi)均高于對照（圖1-A）。在10～100 μmol/L SNP濃度范圍內(nèi)，隨著SNP濃度增加，葉片的相對含水量越高，尤其在處理后23 h時處理之間葉片相對含水量差異最大，10、50、100、200 μmol/L SNP分別比對照的葉片含水量提高1.5%、6.2%、9.8%、8.6%。以上結(jié)果表明，低濃度SNP能提高玉米幼苗葉片的相對含水量，以100 μmol/L SNP處理效果最佳。

葉片MDA含量隨著SNP濃度升高呈先降低后增加趨勢（圖1-B）。SNP濃度為50 μmol/L時幼苗體內(nèi)MDA水平與對照相比降低12.8%；SNP濃度為100 μmol/L時，MDA含量降至最低；SNP濃度為200 μmol/L時MDA含量反而升高，且與對照相比差異不明顯。這些結(jié)果表明適宜的SNP濃度處理可緩解膜脂過氧化程度，保持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。

2.2 外源NO對玉米幼苗葉片葉綠素含量的影響

由表1可見，葉綠素a、葉綠素b及葉綠素a+b的含量隨著SNP濃度的升高呈先增后降的趨勢，在SNP濃度為 100 μmol/L 時，葉片葉綠素a、葉綠素b及葉綠素a+b的含量與對照相比均差異顯著。隨著SNP濃度進(jìn)一步增加（即至200 μmol/L），葉綠素含量出現(xiàn)降低的趨勢。當(dāng)處理濃度為10、50、100、200 μmol/L時，葉綠素a含量分別比對照增加了5.16%、10.44%、23.31%、10.12%，葉綠素b含量比對照增加了18.65%、37.68%、27.34%、16.38%，葉綠素b的增加幅度要大于葉綠素a，可能是由于SNP對葉綠素b的影響大于葉綠素a。以上研究結(jié)果表明各處理均能提高玉米幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b及葉綠素a+b的含量，增強葉片的光合能力，且當(dāng)SNP濃度為100 μmol/L時效果最好。

2.3 外源NO對玉米幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

由圖2可知，隨著SNP濃度升高，SOD、POD、CAT活性表現(xiàn)先增后降的趨勢，各處理均優(yōu)于對照，濃度為100 μmol/L時活性增加最明顯，與其他處理相比差異均達(dá)到顯著水平。濃度為200 μmol/L時，葉片CAT活性與10、50 μmol/L時相比也顯著提高（圖2-A），SOD活性較100 μmol/L SNP處理顯著降低，且與50 μmol/L處理間差異不顯著（圖2-B）。POD活性低于其他濃度處理（圖2-C）。

上述研究結(jié)果表明，SNP處理能增強玉米幼苗葉片SOD、POD、CAT酶的活性，進(jìn)而提高玉米葉片的抗氧化能力，其中SOD和CAT酶活性受SNP處理影響較大，適宜的SNP濃度處理能夠顯著提高玉米葉片的抗氧化能力，清除細(xì)胞內(nèi)過多的活性氧自由基，使之維持在正常水平，從而保護(hù)膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。濃度為100 μmol/L時效果最好。

3 討論

植物葉片失水時，不飽和脂肪酸在自由基的作用下，發(fā)生膜脂過氧化，膜脂過氧化會引起膜中蛋白質(zhì)交聯(lián)、聚合及類脂變化，使膜上孔隙變大，通透性增加，離子大量外泄導(dǎo)致細(xì)胞代謝紊亂，嚴(yán)重時導(dǎo)致植物死亡[22]。葉片相對含水量變化可準(zhǔn)確反映葉片失水速率[23]。García-Mata等研究發(fā)現(xiàn)SNP可以提高小麥葉片含水量[24-25]。陳銀萍等認(rèn)為SNP處理可提高玉米幼苗葉片的相對含水量，減緩葉片的失水速率，顯著抑制水分脅迫下玉米幼苗葉片膜脂過氧化的發(fā)生[26]。本試驗研究結(jié)果表明，各濃度SNP處理不同程度降低玉米葉片中MDA含量，100 μmol/L時效果最佳，顯著緩解了膜脂過氧化程度，保持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，延緩了玉米葉片的水分散失，提高葉片的保水能力。

SOD、POD、CAT是植物細(xì)胞內(nèi)重要的酶促抗氧化體系[27-29]，共同直接或間接消除活性氧和自由基對細(xì)胞膜系統(tǒng)的損害，維持正常的活性氧和自由基水平[30]。前人研究表明，玉米抗旱性與超氧化物歧化酶等保護(hù)酶活性成顯著正相關(guān)，抗旱性強的玉米品種POD、CAT、SOD等保護(hù)酶活性較高[31]。本試驗結(jié)果表明，10～200 μmol/L SNP濃度范圍內(nèi)玉米幼苗葉片SOD、POD、CAT酶的活性呈先增后降趨勢，100 μmol/L 時清除活性氧自由基、降低膜脂過氧化水平效果最佳。低濃度SNP作為抗氧化劑和ROS相互作用，上調(diào)抗氧化酶的基因表達(dá)或酶活性，調(diào)節(jié)ROS水平[32]。蔣明義等證實滲透脅迫下葉綠素的降解主要與活性氧的氧化損傷有關(guān)[33]。本研究結(jié)果表明施加外源SNP能提高玉米幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b及葉綠素a+b的含量，這和吳雪霞等的研究結(jié)果[34]一致。葉綠素在植物體內(nèi)處于不斷更新的狀態(tài)，NO作為一種重要的生物活性分子，可能是抑制了葉綠素酶的活性或者激活了葉綠素生物合成過程中的某些酶類，進(jìn)而減少葉綠素的分解，促進(jìn)葉綠素的合成。

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