H2S对干旱胁迫下板栗幼苗抗氧化特性及呼吸相关酶的影响

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硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)是一种具有臭鸡蛋气味的无色气体,是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后的第3大内源性气体信号分子。研究表明,H2S对植物生长发育的调控作用具有剂量效应,高浓度的H2S具有毒害作用,不仅导致植物叶片脱落,而且可以抑制氧的释放和磷等矿质元素的吸收,减缓植物生长;而生理浓度的H2S可促进种子萌发,根形态建成,增强光合作用,延迟衰老,增强植物对干旱、高盐、逆温、低氧、重金属等非生物胁迫的抗性。以‘黄棚’板栗(Castanea mollissima)幼苗为试材,利用H2S供体硫氢化钠(NaHS)和清除剂次牛磺酸(HT)预处理,具体处理为:(1)CK:Hoagland营养液;(2)Na HS:Hoagland营养液+0.5 mmol·L-1 NaHS;(3)PEG:Hoagland营养液+15%PEG;(4)Na HS+PEG:Hoagland营养液+15%PEG+0.5 mmol·L-1 NaHS;(5)PEG+HT:Hoagland营养液+15%PEG+0.3 mmol·L-1 HT;(6)Na HS+PEG+HT:Hoagland营养液+15%PEG+0.5 mmol·L-1 Na HS+0.3 mmol·L-1 HT;(7)HT:Hoagland营养液+0.3 mmol·L-1 HT;每处理重复3次,每个处理100 mL,处理后24 h取叶片测定外源H2S对15%PEG模拟干旱胁迫下板栗幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性,以及苹果酸脱氢酶(MDH)、磷酸果糖激酶(PFK)和葡萄糖–6–磷酸脱氢酶(G-6-PDH)等呼吸代谢相关酶活性的变化;同时,测定丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)和过氧化氢(H2O2)的含量,探讨H2S对干旱胁迫下板栗幼苗生长的影响,并对其可能的生理生化调节机制进行深入研究,以期为进一步探索H2S缓解板栗干旱胁迫的机理提供了理论依据。0.5 mmol·L-1 NaHS+15%PEG协同处理24 h后,与15%PEG处理相比,叶片SOD、POD、CAT、APX活性分别提高了27.21%、21.53%、29.99%、13.28%;叶片脯氨酸含量增加27.65%;叶片MDA和H2O2含量分别降低13.13%和20.95%;MDH、PFK和G-6-PDH活性分别提高了24.37%、20.29%和16.63%;而添加H2S清除剂HT逆转了上述变化。本研究结果表明H2S在提高板栗抗旱性过程中起积极作用,适宜浓度的NaHS有效增强了植物抗氧化系统的防御能力,在一定程度上缓解干旱胁迫引起的氧化损伤,减轻干旱胁迫对板栗幼苗叶片呼吸代谢功能的抑制作用,从而有利于提高板栗幼苗对干旱逆境的适应能力。
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