王軍1，陳帆，溫明霞1，李小龍，饒興義1，夏志林1，許本波

（1貴州省煙草公司遵義市公司，遵義563000；2長江大學生命科學學院，湖北荊州434025）

6－BA處理對烤煙耐旱性的影響

王軍1，陳帆2，溫明霞1，李小龍2，饒興義1，夏志林1，許本波2

（1貴州省煙草公司遵義市公司，遵義563000；2長江大學生命科學學院，湖北荊州434025）

為研究6－芐氨基腺嘌呤（6－BA）對干旱脅迫條件下烤煙耐旱性的影響，以‘云煙87’為材料，分別利用50、100和200μM 6－BA溶液處理干旱脅迫下旺長期的烤煙。結(jié)果表明6－BA處理對煙草的耐旱性有顯著影響。干旱脅迫下SOD和POD的活性隨6－BA濃度增加而上升，CAT活性和MDA含量隨6－BA濃度增加而下降，50和100μM濃度的6－BA處理能夠有效提高煙株的氣孔導(dǎo)度、凈光合速率等光合指標，而200μM 6－BA處理植株的氣孔導(dǎo)度、凈光合速率等指標與對照相比沒有顯著差異。實驗表明，200μM 6－BA處理能提高煙草的耐旱性，但其作用機理與ABA不同。

烤煙；6－芐氨基腺嘌呤（6－BA）；耐旱性；光合特性

干旱是影響植物生長和發(fā)育的主要因子之一，干旱脅迫造成的農(nóng)作物產(chǎn)量損失在所有非生物脅迫中占首位［1］。煙草在干旱脅迫下會積累大量的活性氧類物質(zhì)，造成氧化脅迫，引起代謝系統(tǒng)紊亂［2］。在干旱脅迫下，由于水分缺失造成葉片氣孔關(guān)閉，煙草的凈光合速率也出現(xiàn)大幅度下降［3］。研究表明，6－BA通過調(diào)節(jié)內(nèi)源激素水平，阻止水分脅迫下作物光合速率下降，提高抗氧化酶系統(tǒng)活性，降低氣孔阻力和MDA含量，從而減輕水分脅迫下活性氧對細胞膜的傷害，增強作物耐旱性［4，5］。煙草在旺長期需水量最大［6］，本試驗在煙草旺長期進行處理，研究不同濃度6－BA對干旱脅迫下煙草的生理特性和光合特性的變化，以期為煙草抗旱研究和耐旱劑開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗煙草品種為‘云煙87’，由貴州省煙草公司遵義市公司提供。在人工氣候室內(nèi)進行盆栽試驗，試驗用盆上內(nèi)徑25 cm，下內(nèi)徑20 cm，深25 cm，每盆裝土5 kg。試驗土壤采用鎮(zhèn)江培蕾科技的播種育苗基質(zhì)。

1.2 試驗設(shè)計

采用漂浮育苗方法，煙苗長到6葉1心時，選擇長勢一致的煙苗移栽入盆缽內(nèi)，每缽1株。試驗共設(shè)3個6－BA濃度處理：B1.50μM；B2.100μM；B3.200μM，以噴清水作為對照（CK）。每個處理3次重復(fù)，每個重復(fù)10株煙苗。煙苗移栽后土壤相對含水率保持在78%～80%［6］。從移栽至盆第35 d開始，對煙苗進行干旱處理，當天利用小型噴壺對每株煙苗葉表面及背面均勻噴施20 mL不同濃度6－BA溶液1次，處理時間為17：00。自干旱處理第一天開始，選取長勢一致的煙苗，每7 d取樣測量第2或第3片功能葉的光合特性，每個處理取3個獨立單株作為3次重復(fù)，每個單株測量3次。并取第2或第3片功能葉保存于－40℃冰箱，用于酶活性等生理指標測量，每個處理取3個獨立單株作為3次重復(fù)，操作時間為9：00～11：00。共取樣4次。

1.3 生理特性測定

利用取樣保存的樣品為材料測量保護酶活性。超氧化物歧化酶（SOD）活性利用NBT法［7］測定；過氧化氫酶（POD）活性利用愈創(chuàng)木酚法［8］測定；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法［9］測定；丙二醛（MDA）含量利用硫代巴比妥酸法［10］測量。

1.4 光合特性測定

利用Li－6400XT光合作用儀測量光合數(shù)據(jù)。主要測量指標有：葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Cond）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔限制值（Ls）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 7.05和Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫條件下6－BA處理對烤煙保護性酶活性的影響

3種濃度6－BA處理下，煙葉SOD活性的表現(xiàn)都為先升高后下降再上升，而對照組SOD活性處在一個緩慢上升的狀態(tài)（圖1）。從總體上看，3種濃度6－BA處理的SOD活性都高于對照。表明在干旱脅迫下，噴施6－BA能夠使煙葉SOD活性處在較高的水平，隨6－BA濃度的增加，煙葉SOD活性增強。

圖1 干旱脅迫下不同濃度6－BA處理的煙葉SOD活性變化Fig.1 Effect of 6－BA on SOD enzyme activity of flue－cured tobacco under drought stress

不同濃度6－BA處理及對照中，煙葉POD活性的變化規(guī)律大致相同，都為先上升后下降再上升（圖2）。在整個干旱脅迫過程中，6－BA處理樣品中POD活性高于對照POD活性。表明在干旱脅迫下，噴施6－BA能夠提高煙葉POD活性，增幅隨著6－BA濃度升高而增大。

圖2 干旱脅迫下不同濃度6－BA處理的煙葉POD活性變化Fig.2 Effect of 6－BA on POD enzym e activity of flue－cured tobacco under drought stress

不同濃度6－BA處理對煙葉CAT活性的影響差異較大。除B1處理外，CAT活性都表現(xiàn)為先降低后升高趨勢，6－BA濃度越低，CAT活性越敏感，變化幅度相對較大（圖3）；第一次取樣，B2和B3處理CAT活性高于CK，B1處理CAT活性低于CK；后3次取樣，各處理CAT都有不同幅度的增長，且活性都高于對照，然而CAT活性的增長幅度與6－BA濃度表現(xiàn)為負相關(guān)。

圖3 干旱脅迫下不同濃度6－BA處理的煙葉CAT活性變化Fig.3 Effect of 6－BA on CAT enzyme activity of flue－cured tobacco under drought stress

不同濃度6－BA處理，煙葉MDA含量的表現(xiàn)為先上升后下降再上升。與對照相比，B2、B3處理使MDA含量始終保持在較低的水平，變化也較為平緩，膜穩(wěn)定性高（圖4）；B1處理對MDA含量影響與對照差別不大，膜脂過氧化程度較高。說明在干旱脅迫的過程中，較高濃度的6－BA能夠使MDA含量維持在較低水平，提高膜穩(wěn)定性。

圖4 干旱脅迫下不同濃度6－BA處理的煙葉MDA含量變化Fig.4 Effect of 6－BA on MDA content of flue－cured tobacco under drought stress

2.2 干旱脅迫條件下6－BA處理對光合作用的影響

不同濃度6－BA處理對煙葉凈光合速率影響程度各異。在處理早期，6－BA處理導(dǎo)致凈光合速率下降。隨著干旱時間的延長，6－BA處理植株的凈光合速率反而高于對照植株，特別是低濃度（50～100μM）的6－BA處理植株的凈光合速率顯著高于對照植株，而高濃度的6－BA（200μM）處理植株的凈光合速率與對照相比沒有顯著差異（圖5）。

圖5 干旱脅迫下不同濃度6－BA處理的煙葉凈光合速率變化Fig.5 Effect of 6－BA on net photosynthetic rate of flue－cured tobacco under drought stress

不同濃度6－BA對煙葉氣孔導(dǎo)度影響差異較大。在處理早期，200μM的6－BA處理造成氣孔導(dǎo)度降低，而50和100μM的6－BA處理對氣孔導(dǎo)度影響不大，說明高濃度6－BA處理會造成氣孔關(guān)閉。隨著處理時間的延長，發(fā)現(xiàn)50和100μM的6－BA處理植株的氣孔導(dǎo)度高于200μM 6－BA處理植株和對照植株。

圖6 干旱脅迫下不同濃度6－BA處理的煙葉氣孔導(dǎo)度變化Fig.6 Effect of 6－BA on stomata conductance of flue－cured tobacco under drought stress

不同濃度6－BA對煙葉胞間CO2濃度具有顯著影響。在處理早期，50和100μM 6－BA處理造成胞間CO2濃度升高，而200μM的6－BA處理對煙葉胞間CO2濃度沒有顯著影響。隨著處理時間的延長，發(fā)現(xiàn)50和100μM的6－BA處理植株的胞間CO2濃度高于200μM 6－BA處理植株和對照植株。

圖7 干旱脅迫下不同濃度6－BA處理的煙葉胞間CO2濃度變化Fig.7 Effect of 6－BA on intercellular CO2concentration of tobacco under drought stress

2.3 干旱脅迫下6－BA處理對烤煙生長的影響

干旱脅迫10 d后觀察6－BA處理及對照植株，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫導(dǎo)致烤煙下部葉片變黃，但6－BA處理一定程度下可以減緩下部葉片的衰老。干旱脅迫30 d后觀察，發(fā)現(xiàn)對照葉片基本枯萎，植物面臨死亡，而200μM的6－BA處理能有效減緩葉片的衰老，只有中下部葉片變黃，而上部葉片保持綠色，說明200μM的6－BA處理能有效提高烤煙的耐旱性。

3 討論

在干旱脅迫下，植物會產(chǎn)生大量的活性氧類，造成氧化脅迫，導(dǎo)致細胞生理功能損傷。作為植物細胞抵御活性氧傷害的重要保護酶類，SOD能催化O2－歧化反應(yīng)，生成H2O2和O2，H2O2在CAT和POD催化下轉(zhuǎn)化為水而得以清除［11］，SOD活性是衡量植物耐旱性的重要指標［12］。當植物受到干旱脅迫時，SOD、POD和CAT會通過改變活性達到自我保護和減少傷害的目的。在干旱脅迫條件下，不同濃度的6－BA對烤煙抗氧化酶SOD和POD的活性均有提高，較高濃度的6－BA對SOD和POD的活性提高較大。不同濃度的6－BA對煙草抗氧化酶CAT則相反，較低濃度的6－BA使CAT活性維持在較高水平上。

在干旱脅迫下，植物光合作用會受到明顯影響，凈光合速率也有大幅度下降。由于光合作用的強弱直接決定干物質(zhì)的產(chǎn)量，所以凈光合速率也是衡量植物耐旱性的重要指標［3，4］，干旱條件下光合速率的變化是受到胞間CO2濃度和氣孔導(dǎo)度等參數(shù)影響的［13，14］。本實驗發(fā)現(xiàn)，6－BA處理導(dǎo)致早期葉片凈光合速率下降，隨著干旱時間的延長，6－BA處理植株的凈光合速率反而高于對照植株，特別是低濃度（50～100μM）的6－BA處理植株的凈光合速率、胞間CO2濃度等指標顯著高于對照植株。本試驗發(fā)現(xiàn)高濃度的6－BA（200μM）處理植株的凈光合速率、胞間CO2濃度與對照相比沒有顯著差異。而干旱脅迫30 d后觀察植株表型發(fā)現(xiàn)對照葉片基本枯萎，植物面臨死亡，而200μM的6－BA處理能有效減緩葉片的衰老，只有中下部葉片變黃，而上部葉片保持綠色，同時200μM的6－BA處理提高干旱過程中保護酶POD和SOD活性，降低MDA含量，表明200μM的6－BA處理能有效提高烤煙的耐旱性。

ABA提高植物耐旱性的主要機理為干旱過程中促進植物葉片氣孔關(guān)閉，減少水分損失，并且促進乙烯的產(chǎn)生和葉片的衰老［15］。本實驗結(jié)果表明，200μM的6－BA處理能有效提高烤煙的耐旱性，但與氣孔導(dǎo)度、光合速率等指標無關(guān)，其機理與ABA提高植物耐旱性機理不同。

［1］ 陳善福，舒慶堯.植物耐干旱脅迫的生物學機理及其基因工程研究進展［J］.植物學通報，1999，16（5）：555－556.

［2］ Asada K.Ascorbate－peroxidase：scavenging system of hydrogen peroxide in chloroplasts［J］.Tanpakushitsu Kakusan Koso，1988，33（16）：57－64.

［3］ 李正風，孔光輝，張曉海，等.干旱脅迫對不同基因型烤煙品種旺長期光合作用的影響［J］.中國農(nóng)學通報，2007，23（8）：240－244.

［4］ 董永華，史吉平，李廣敏，等.外施6－BA和ABA提高玉米幼苗抗旱能力的作用及效果［J］.西北植物學報，1998，18（2）：51－55.

［5］ 張海娜，李存東，肖 凱.外源6－BA對棉花光合和葉片衰老特性的調(diào)控效應(yīng)研究［J］.棉花學報，2007， 19（6）：467－471.

［6］ 余 濼，高 明，王子芳，等.土壤水分對烤煙生長、物質(zhì)分配和養(yǎng)分吸收的影響［J］.植物營養(yǎng)與肥料學報，2011，17（4）：989－995.

［7］ Beauchamp C，F(xiàn)ridovich I.Superoxide dismutase：improved assays and an assay applicable to acrylamide gels［J］.Analytical Biochemistry，1971，44（1）：276－287.

［8］ 李合生.植物生理生化實驗原理和技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，1999.16，18－19.

［9］ 鄭榮梁.生物學自由基［M］.北京：高等教育出版社，1992.101－108.

［10］Health RL，Pakcer L.Photoperoxidation in isolated chloroplasts I.Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation［J］.Archives of Biochemistry and Biophysics，1968，125（1）：189－198.

［11］袁有波，李繼新，丁福章，等.不同干旱脅迫對煙草葉片保護酶活性的影響［J］.中國煙草科學，2009，30（5）：10－13.

［12］Michael LN，David R，Scott DM，et al.Metabolic engineering of plants for osmotic stress resistance［J］.Curr Opin Plant Biol，1999，2（2）：128－134.

［13］伍賢進.土壤水分對烤煙某些生理特性影響的研究［J］.吉林農(nóng)業(yè)大學學報，1998，20（2）：22－25.

［14］許大全.光合作用氣孔限制分析中的一些問題［J］.植物生理學通訊，1997，33（4）：241－244.

［15］Zhao Y，Chan Z，Gao J，et al.ABA receptor PYL9 promotes drought resistance and leaf senescence［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences，2016，113（7）：1949－1954.

Effect of 6－BA on Drought Tolerance of Flue－cured Tobacco（Nicotiana tabacum L.）

WANG Jun1，CHENG Fan2，WEN Mingxia1，LIXiaolong2，XIA Zhilin2，XU Benbo2

（1 Zunyi Subsidiary Company，Guizhou Tobacco Corporation，Zunyi，Guizhou 563000，China；2 College of Life Science，Yangtze University，Jingzhou，Hubei434025，China）

To study the effects 6－BA on drought tolerance of flue－cured tobacco under drought stress，‘Yunyan 87’was used as experimentalmaterial，and was treated with different concentration 6－BA（50，100 and 200μM）.The results indicated that6－BA had significanteffecton tobacco drought tolerance.SOD and POD enzyme activity were increased with the increasing of6－BA concentration，but CAT enzyme activity and MDA contentwere decreased with the increasing of6－BA.50 and 100μM 6－BA treatment resulted in higher stomata conductance and netphotosynthetic rate concentration，but the stomata conductance and net photosynthetic rate at 100μM 6－BA treatment had no significant difference with contrast.The experiment proved that200μM 6－BA treatment increased the drought tolerance of flue－cured tobacco，but themechanism was different from ABA.

flue－cured tobacco；6－benzyl adenine（6－BA）；drought tolerance；photosynthetic characteristics

S572.01

A

1001-5280（2017）02-0142-04

10.16848／j.cnki.issn.1001-5280.2017.02.10

2016 11 17

王 軍（1977－），男，農(nóng)藝師，研究方向：煙草遺傳育種，Email：58268746＠qq.com。

貴州省煙草公司遵義市公司科技項目（201314）。