褪黑素调控盐碱胁迫下小黑麦种子萌发和根系生长的生理机制

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shirleyzuo
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小黑麦(Triticale hexaploide L.)是一种耐贫瘠、抗逆能力强的作物,属于中度耐盐碱性作物。褪黑素(melatonin,MT),又称松果腺素,是一种在植物、动物、真菌和细菌中广泛存在的吲哚胺类小分子物质。MT在植物体内含量极低,有调节植物生长,提高抗氧化等功能。然而关于MT在小黑麦抗逆生产应用中尚缺乏深入研究。研究以小黑麦96026为试验材料,本文设置两个试验:(1)发芽试验,设置1/2Hoagland营养液和25 mmol·L-1混合盐碱溶液(以Na Cl、Na HCO3体积比1:1配成)模拟盐碱胁迫,结合外源MT,研究其对盐碱胁迫下小黑麦种子的发芽率、发芽势和发芽指数的影响。(2)水培试验,采用水培法,设置1/2Hoagland营养液和25 mmol·L-1混合盐碱溶液(以Na Cl、Na HCO3体积比1:1配成)模拟盐碱胁迫,结合外源MT施用,研究其对小黑麦幼苗生长发育、生物量指标和抗坏血酸-谷胱甘肽(As A-GSH)循环中抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性以及还原态抗坏血酸(As A)和还原态谷胱甘肽(GSH)的含量,叶片叶绿素含量、渗透调节物质、氮代谢相关酶活性和内源激素含量的影响。研究结果表明:盐碱胁迫抑制了小黑麦种子的萌发,使发芽率,发芽势和发芽指数均降低;在盐碱胁迫下小黑麦幼苗叶绿素含量、干鲜重、株高、可溶性糖、可溶性蛋白、赤霉素(GA)、玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA)的含量均显著下降;但在盐碱胁迫下小黑麦幼苗的根冠比、脯氨酸含量、超氧阴离子(O2.-)产生速率、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性均表现为升高的趋势。外源MT的施加可以显著提高盐碱胁迫条件下小黑麦种子的发芽率、发芽势和发芽指数,增加幼苗地上部分和根系的生物量,提高根系可溶性糖和可溶性蛋白含量,增强SOD、POD、CAT活性,同时外源MT可显著增强盐碱胁迫下小黑麦根系MDHAR、DHAR、APX及GR活性,提高As A和GSH含量及As A/DHA和GSH/GSSG比值,从而有效缓解盐碱胁迫对小黑麦根系诱导的氧化损伤。同时外源MT也降低了膜脂的过氧化程度,维持了细胞膜结构的完整性,有效降低了小黑麦幼苗根系的脯氨酸含量、根冠比、O2.-产生速率和MDA含量。外源MT能促进盐碱胁迫下小黑麦种子萌发、幼苗生长,提高渗透调节能力和抗氧化能力,从而有效地缓解盐碱胁迫对小黑麦生长发育的抑制效应。
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