高 玲

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東青島 266109)

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聚乙二醇對芹菜幼苗生理生化特性的影響

高 玲

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東青島 266109)

[目的]探討不同濃度聚乙二醇(PEG-6000)處理條件下芹菜幼苗響應(yīng)脅迫的應(yīng)激反應(yīng)機理。[方法]通過用不同濃度的PEG-6000處理土壤來研究水分缺失程度對芹菜幼苗生長過程中某些生理生化指標(biāo)的影響。[結(jié)果]隨著PEG-6000濃度的增加及處理時間的延長，葉片的葉綠素含量下降，過氧化物酶活性急劇升高，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、丙二醛、游離脯氨酸含量均增加。但不同濃度PEG-6000處理條件下，芹菜幼苗各項指標(biāo)的變化趨勢也有差異。[結(jié)論]試驗結(jié)果為生產(chǎn)實踐中應(yīng)對干旱對農(nóng)作物、蔬菜等的影響提供了理論依據(jù)。

芹菜；聚乙二醇；POD活性

植物在受到逆境脅迫時會做出一系列應(yīng)激反應(yīng)，如細胞膜的通透性增加[1-3]、葉綠素含量降低、酶活性增加[4]等?？扇苄蕴?、可溶性蛋白質(zhì)、丙二醛(MDA)、脯氨酸等[5]的含量變化也可反映植物自身抗逆境能力的強弱。

近年來我國大部分地區(qū)都有干旱缺水的現(xiàn)象，對作物蔬菜的種植造成很大影響。研究干旱脅迫一般都是采用培養(yǎng)液中添加聚乙二醇(PEG-6000)或者對土壤采用不澆灌水的方式模擬干旱[6-8]。筆者采用一定濃度的PEG-6000溶液處理營養(yǎng)土進行干旱脅迫，研究了PEG-6000對芹菜幼苗生理生化指標(biāo)的影響，旨在為生產(chǎn)實踐中應(yīng)對干旱對農(nóng)作物、蔬菜等的影響提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 試驗材料為4葉1心的芹菜幼苗。

1.2 方法 將芹菜幼苗栽種在規(guī)格為27 cm×20 cm的花盆中，每盆10棵，每隔3 d澆1次水，緩苗14 d后選取大小基本一致的幼苗進行處理，往花盆的營養(yǎng)土中澆灌5%、10%、15%的PEG-6000溶液，對照組為相同體積的去離子水。每處理3個重復(fù)，在處理的第0、第2、第4、第6天取樣測定。測定指標(biāo)有葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、MDA含量、過氧化物酶(POD)活性和脯氨酸含量[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG-6000對芹菜幼苗葉綠素含量的影響 由圖1可知，芹菜在澆過水或者添加PEG-6000的水溶液處理之后的第2天葉綠素含量有一個明顯的增加階段，但是隨著試驗時間的延長，PEG-6000溶液處理的植株與對照植株的葉綠素含量有了一定的差別，而且不同濃度的PEG-6000處理結(jié)果也呈現(xiàn)一定的差異。因為PEG-6000具有很強的分子聚合能力，能夠吸附大量的水分子從而起到保水的作用，減少環(huán)境水分的大量流失，而且不同濃度PEG-6000的保水能力又有所不同，所以不同濃度PEG-6000處理植株葉綠素含量也有一定的差別。植物在缺水的情況下葉綠素含量降低，其外在表現(xiàn)為植物葉片發(fā)黃萎蔫。

圖1 PEG-6000對芹菜幼苗葉綠素含量的影響Fig.1 Effect of PEG-6000 on content of chlorophyll of celery seedlings

2.2 PEG-6000對芹菜幼苗POD活性的影響 由圖2可知，PEG-6000處理時由于澆了一定量的水，第2天POD活性明顯升高，隨著時間的推移，生存環(huán)境里的水分開始缺失，POD活性明顯下降，而且經(jīng)過PEG-6000處理的植株由于PEG-6000保水，植株內(nèi)POD活性比未處理的高。

圖2 PEG-6000對芹菜幼苗POD活性的影響Fig.2 Effect of PEG-6000 on POD activity of celery seedlings

2.3 PEG-6000對芹菜幼苗MDA含量的影響 由圖3可知，隨著處理時間的延長植株體內(nèi)的MDA含量總體呈增加趨勢，這是因為植株在受到干旱脅迫時，細胞膜的通透性增大導(dǎo)致大量胞內(nèi)物質(zhì)排出體外，膜質(zhì)過氧化加劇從而導(dǎo)致MDA含量上升。

圖3 PEG-6000對芹菜幼苗MDA含量的影響Fig.3 Effect of PEG-6000 on MDA content of celery seedlings

2.4 PEG-6000對芹菜幼苗可溶性糖含量的影響 由圖4可知，芹菜在缺水的情況下，體內(nèi)的可溶性糖含量呈現(xiàn)一個很明顯的上升趨勢，但隨著缺水時間的延長，這種上升趨勢又變平穩(wěn)，說明植物自身在面對逆境脅迫時，對于逆境的抵抗與適應(yīng)是有一定的限度和時間的。

圖4 PEG-6000對芹菜幼苗可溶性糖含量的影響Fig.4 Effect of PEG-6000 on content of soluble suger of celery seedlings

2.5 PEG-6000對芹菜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的影響 由圖5可知，經(jīng)過處理之后植株體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢，且不同濃度PEG-6000處理的植物之間的可溶性蛋白質(zhì)含量又有所不同。隨著處理時間的延長，可溶性蛋白質(zhì)含量上升的趨勢變緩，這是因為隨著處理時間的延長，植物生存環(huán)境的含水量逐漸減少，從而導(dǎo)致細胞內(nèi)的生理活動減慢，細胞內(nèi)的物質(zhì)合成變緩，可溶性蛋白質(zhì)的含量增加變緩。

圖5 PEG-6000對芹菜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的影響Fig.5 Effect of PEG-6000 on content of soluble protein of celery seedlings

2.6 PEG-6000對芹菜幼苗脯氨酸含量的影響 由圖6可知，芹菜在受到PEG-6000處理時，游離的脯氨酸含量呈現(xiàn)一種上升的趨勢，而高濃度PEG-6000處理的植株中脯氨酸含量不如對照組植株增加明顯，這是由于高濃度的PEG-6000溶液具有很好的保水作用，使得土壤中水的流失速度減緩。

圖6 PEG-6000對芹菜幼苗脯氨酸含量的影響Fig.6 Effect of PEG-6000 on proline content of celery seedlings

3 結(jié)論與討論

植物在干旱脅迫處理下，生存環(huán)境含水量的降低導(dǎo)致植物根系吸水困難，無法對植物提供充足的水分來滿足自身生化反應(yīng)的需要，進而通過積累可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、游離脯氨酸等來維持自身的滲透壓[8，10-11]，增強自身的抗旱性。該研究表明，植物在受到外界因素導(dǎo)致的環(huán)境缺水脅迫時，自身生理代謝紊亂，細胞質(zhì)膜通透性發(fā)生變化，葉綠素含量降低，丙二醛含量增加，過氧化物酶活性增加，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)含量增加。這與正常的缺水處理及PEG-6000添加營養(yǎng)液中模擬干旱的結(jié)果基本一致。

植物在正常情況下，自身生理代謝平衡，體內(nèi)各種物質(zhì)呈現(xiàn)一個良好的進出平衡，而當(dāng)植物在受到逆境脅迫侵害時，為了擺脫逆境侵害對自身代謝平衡的破壞，植物做出一系列對抗侵害的生理生化反應(yīng)。該研究表明，游離脯氨酸含量的變化與可溶性糖的積累呈現(xiàn)一種相互補償?shù)年P(guān)系，可能是一種物質(zhì)積累抑制了另一種物質(zhì)的積累，綜合整個試驗來看，可溶性糖與脯氨酸的積累都可以調(diào)節(jié)植物自身的滲透壓達到維持自身水分的目的；植物在干旱脅迫初期可以通過自身的調(diào)節(jié)來適應(yīng)環(huán)境的變化，如增加可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、游離脯氨酸、丙二醛等的含量，但是隨著時間的延長，隨著脅迫條件的加劇，這種適應(yīng)性就會減弱，當(dāng)外界變化超出植株所能承受的極限時，植物就不能對這種脅迫做出有效的保護。

該研究只是探討了在滲透脅迫下芹菜植株體內(nèi)一些生理生化指標(biāo)的變化，其具體的變化機理有待于進一步研究。

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Effects of PEG-6000 on Physiological and Biochemical Characteristics of Celery Seedlings

GAO Ling

(College of Life Science, Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109)

[Objective] The aim was to explore the stress reaction mechanism of celery seedlings in response to stress under different concentrations of PEG-6000. [Method] Different concentrations of PEG-6000 were used to study the effect of PEG-6000 treatment on physiological and biochemical characteristics of celery seedlings. [Result] The chlorophyll content decreased, while many characteristics increased, such as the peroxidase activity, the malondialdehyde (MDA) content, the free proline content, the soluble sugar content and the soluble protein content. However, under different treatment concentrations, the change trends of every character were also different. [Conclusion] The results provide theoretical basis for dealing with effects of drought on crops and vegetables.

Celery seedlings; PEG-6000; Physiological and biochemical characteristics

山東省青島市民生科技計劃項目(14-2-3-43-nsh)。

高玲(1967- )，女，山東濰坊人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事酶學(xué)、蛋白質(zhì)研究。

2016-10-28

S 601

A

0517-6611(2016)33-0012-03