亚精胺对涝胁迫下玉米幼苗的调控机理研究

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本试验旨在探讨多胺提高玉米抗涝性的机理。采用两个抗涝性不同的玉米品种(郑单958,抗涝性较弱;浚单22,抗涝性较强)为材料,并用外源Spd进行处理,研究了涝胁后,外源多胺对两个玉米品种幼苗生长、根系呼吸代谢、抗氧化代谢、有机渗透调节物质含量和玉米幼苗根系及叶片内不同种类多胺含量的影响,多方面地探讨了外源多胺提高玉米幼苗抗胁迫能力的机制。结果如下:  1、外源Spd对涝胁迫下玉米幼苗的生长发育和抗氧化代谢的调控效应  对照条件下,郑单958和浚单22两个玉米品种幼苗的相对干重增长速率、叶绿素含量、相对含水量相差不大,其根系中抗氧化酶活性(超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT),抗坏血酸氧化酶(APX))及超氧阴离子(O2-)的产生速率和丙二醛含量变化不明显;涝胁迫下,两玉米幼苗品种的叶片含水量、叶绿素和蛋白质含量与对照相比都有明显的下降,且两个玉米幼苗根部的这些抗氧化酶活性,幼苗的相对干物质增长速率(RDWIR)和根系活力均下降,而相对电解质渗漏率(RELR),超氧阴离子(O2-)产生速率和丙二醛(MDA)含量上升,且对抗涝性较弱的郑单958影响较为明显;外源亚精胺(Spd)的处理明显提高了涝胁迫下抗涝性较弱的郑单958玉米幼苗根系的SOD,POD,CAT和APX活性,RDWIR和根系活力,减低了RELR,O2-产生速率和丙二醛含量。  2、外源Spd对涝胁迫下玉米幼苗的渗透调节物质和脯氨酸代谢的调控效应  正常情况下,两品种玉米幼苗叶片的蛋白质含量和有机渗透调节物质都维持在正常的水平;涝胁迫下,有机渗调物质的含量增加,且抗涝性较强的浚单22的上升幅度相对较大。外施 Spd后,脯氨酸代谢酶 P5CS和 P5CR的活性增加,玉米幼苗内蛋白质含量和有机渗透调节物质含量提高。这些结果表明,亚精胺能通过提高玉米幼苗脯氨酸代谢酶的活性,促进渗调物质的积累,从而增强了玉米幼苗的抗涝性。  3、外源Spd对涝胁迫下玉米幼苗的无氧呼吸代谢的调控效应  对照条件下,两品种玉米幼苗根系中无氧呼吸酶活性(丙酮酸脱羧酶、乳酸脱氢酶和乙醇脱氢酶),代谢产物(乙醇和乳酸)和亚精胺含量在两个品种间没有显著的差异,也均无明显的变化;涝胁迫下,两个品种的玉米幼苗根系中无氧呼吸酶活性、乙醇、乳酸和亚精胺含量显著增加,且抗性比较弱的郑单958的LDH活性和乳酸含量增加幅度大于抗性比较强的浚单22,而抗性比较强的浚单22的ADH活性、乙醇含量和亚精胺含量增加幅度大于抗性比较弱的郑单958;外施Spd后,两个品种的玉米幼苗根系中PDC和ADH活性,乙醇和Spd含量升高,LDH活性和乳酸含量下降,而抗性比较弱的ZD958这些指标的变化幅度大于抗性比较强的浚单22。  4、外源Spd对涝胁迫下玉米幼苗和根中内源多胺含量的影响  涝胁迫下,和对照相比,两品种玉米幼苗和根中3种多胺含量均增加。Spd处理提高了涝胁迫下Put、Spd、Spm的含量;MGBG处理则抑制了两玉米品种叶片和根系中3种多胺含量的增加,加入外源Spd后又缓解了这种抑制。可见,外源Spd可通过提高涝胁迫下玉米幼苗体内内源多胺含量,从而提高玉米植株的抗涝性。  5、结论  外施多胺通过提高内源Spd和Spm含量,从而增强涝胁迫下玉米幼苗的抗氧化代谢能力、提高渗调物质含量和调节无氧呼吸途径,提高幼苗的耐涝能力。
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