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摘要：以荞麦高温敏感品种川荞3号和抗逆品种川荞4号为材料，研究高温胁迫下添加不同浓度谷氨酸和天冬氨酸对荞麦幼苗生理特性的影响，结果表明，适当浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，能明显降低高温胁迫下荞麦叶片质膜透性及MDA含量，其中，荞麦敏感品种降低较多，适当浓度氨基酸对高温胁迫下荞麦敏感品种质膜结构和功能有重要保护作用；适当浓度谷氨酸和天冬氨酸处理可显著提高荞麦叶片SOD及APX活性，其中，荞麦抗逆品种叶片SOD活性显著高于对照，叶片APX活性可恢复至对照水平；天冬氨酸处理效果好于谷氨酸，谷氨酸和天冬氨酸处理最适浓度为30 μmol/L和20 μmol/L。
关键词：谷氨酸；天冬氨酸；高温胁迫；荞麦；耐热性；生理特性
中图分类号： Q945.78文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0108-02
收稿日期：2014-04-02
基金项目：国家自然科学基金（编号：31371552）；山东省自然科学基金（编号：ZR2010CL019）；青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设工程-2013年大学生科技创新。
作者简介：刘怀珠（1990—），男，山东济宁人，从事植物逆境生理研究。
通信作者：杨洪兵，博士，副教授，从事植物逆境生理研究。Tel：（0532）88030995；E-mail：hbyang@qau.edu.cn。高温胁迫下作物产量受到严重影响[1]，特别是花期前后及灌浆期，高温胁迫会显著降低作物的产量和品质[2-4]。适宜浓度的外源硅酸钠处理可以明显减轻高温胁迫引起的水稻结实降低现象[5]。氨基酸是植物细胞质中重要的有机渗透调节物质，武彦荣等研究发现，适宜浓度的外源氨基酸处理，可以显著促进生菜生长[6]。荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）是蓼科荞麦属1年生栽培作物，含有人体必需的8种氨基酸，营养丰富，具有良好的保健功效[7]。试验以抗逆性不同的荞麦品种为材料，在高温胁迫条件下添加不同浓度谷氨酸和天冬氨酸，测定质膜透性、MDA（malondialdehyde）含量、SOD（superoxide dismutase）和APX（ascorbate peroxidase）活性等生理指标，研究高温胁迫下氨基酸对荞麦幼苗生理特性的效应，为外源物质提高荞麦幼苗耐热性应用提供依据。
1材料与方法
1.1材料培养和处理
以荞麦高温敏感品种川荞3号和抗逆品种川荞4号为材料，选籽粒饱满种子，1 g/L高锰酸钾消毒5 min，26 ℃培养箱萌发；幼苗采用Hoagland营养液培养，每5 d更换1次营养液，昼夜温度分别为26 ℃和16 ℃，相对湿度约60%，常规管理；幼苗2叶1心期进行40 ℃高温胁迫处理，10 h/d，并分别添加0、10、20、30、40、50 μmol/L谷氨酸或天冬氨酸，以常温处理、不添加氨基酸为对照（CK）；3 d后取荞麦顶端第2张叶片测量相关生理指标。每个处理重复3次。
1.2生理指标测定
参照李锦树等的方法[8]测定质膜透性；参照林植芳等的方法[9]测定MDA含量；采用氮蓝四唑法[10]测定SOD活性；采用碘液滴定法[11]测定APX活性。
2结果与分析
2.1谷氨酸和天冬氨酸对高温胁迫下荞麦叶片质膜透性的效应
由图1看出，高温胁迫下荞麦叶片质膜透性显著高于对照。适当浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，高温胁迫下荞麦叶片的质膜透性显著下降。30 μmol/L谷氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片质膜透性下降最多，分别比高温胁迫降低3905%、2876%；20 μmol/L天冬氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片质膜透性下降最多，分别比高温胁迫降低55.67%、50.86%。
2.2谷氨酸和天冬氨酸对高温胁迫下荞麦叶片MDA含量的效应
由图2可见，高温胁迫下荞麦叶片的MDA含量显著高于对照。适当浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，高温胁迫下荞麦叶片的MDA含量显著下降。30 μmol/L谷氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片的MDA含量下降最多，分别比高温胁迫降低3294%、27.44%；20 μmol/L天冬氨酸处理，川荞3号叶片的MDA含量下降最多，比高温胁迫降低43.80%；20、30 μmol/L 天冬氨酸使川荞4号叶片的MDA含量下降较多，
分别比高温胁迫降低38.60%、38.37%。
2.3谷氨酸和天冬氨酸对高温胁迫下荞麦叶片SOD活性的效应
由图3可见，高温胁迫下荞麦叶片的SOD活性比对照显著降低。不同浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，高温胁迫下2个荞麦品种叶片的SOD活性显著升高，30 μmol/L谷氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片的SOD活性增加最多，分别比高温胁迫增加59.83%、53.52%，其中，川荞4号叶片的SOD活性达到对照水平；20 μmol/L天冬氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片的SOD活性增加最多，分别比高温胁迫增加84.17%、7132%，其中，川荞4号叶片的SOD活性显著高于对照。
2.4谷氨酸和天冬氨酸对高温胁迫下荞麦叶片APX活性的效应
由图4可见，高温胁迫下荞麦叶片的APX活性显著低于对照。不同浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，高温胁迫下2个荞麦品种叶片的APX活性增加显著，30、40 μmol/L谷氨酸处理，川荞3号叶片的APX活性增加较多，分别比高温胁迫增加64.44%、68.89%；30 μmol/L谷氨酸处理，川荞4号叶片的APX活性增加最多，比高温胁迫增加50.82%；20 μmol/L天冬氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片的APX活性增加最多，分别比高温胁迫增加84.44%、77.05%，其中，川荞4号在高温胁迫下叶片的APX活性达到对照水平。 3讨论与结论
高温胁迫下，油茶和黑麦草叶片的质膜透性和MDA含量呈递增趋势[12-13]；适宜浓度腐殖酸处理可降低掌叶半夏幼苗的MDA含量[14]，提高幼苗的抗热性；适宜浓度外源脯氨酸处理能显著降低高温胁迫下黄瓜叶片的质膜透性和MDA含
量[15]，从而缓解膜脂过氧化而降低叶片受到的伤害。本试验结果表明，适当浓度的谷氨酸和天冬氨酸处理，能明显降低高温胁迫下荞麦叶片的质膜透性及MDA含量，荞麦高温敏感品种降低较多，这说明适当浓度氨基酸对高温胁迫下荞麦高温敏感品种的质膜结构和功能具有一定的保护作用。
辣椒和猕猴桃叶片的SOD活性，在高温胁迫下呈现出先升高后降低的趋势[16-17]；适宜浓度的精胺处理，可以显著增强高温胁迫下猕猴桃叶片的SOD和APX活性[18]。本试验结果表明，不同浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，均使高温胁迫下荞麦叶片的SOD和APX活性显著升高，特别是适当浓度天冬氨酸，能使高温胁迫下抗逆荞麦品种的叶片SOD活性显著升高，叶片的APX活性恢复至对照水平，从而消除高温胁迫对抗氧化酶活性的伤害效应，有利于荞麦抗热性的提高。
综上所述，适当浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，能明显改善高温胁迫下荞麦幼苗的生理特性，谷氨酸和天冬氨酸处理的最适浓度分别为30 μmol/L和20 μmol/L，其中，天冬氨酸处理效果好于谷氨酸。
参考文献：
[1]Stephen P L，Donald R O. More than taking the heat： crops and global change[J]. Curr Opin Plant Biol，2010，13（3）：241-248.
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[3]代晓华，康建宏，邬雪婷. 花后不同时期高温对春小麦淀粉含量和产量的影响研究[J]. 农业科学研究，2013，34（4）：5-12.
[4]曹云英，段骅，杨立年，等. 抽穗和灌浆早期高温对耐热性不同籼稻品种产量的影响及其生理原因[J]. 作物学报，2009，35（3）：512-521.
[5]吴晨阳，姚仪敏，邵平，等. 外源硅减轻高温引起的杂交水稻结实降低[J]. 中国水稻科学，2014，28（1）：71-77.
[6]武彦荣，高秀瑞，陈贵林，等. 外源氨基酸对不结球白菜和生菜品质的影响[J]. 西南农业大学学报：自然科学版，2005，27（1）：60-63.
[7]杨利艳，杨武德. 21世纪的作物名星——荞麦[J]. 世界农业，2002（1）：36.
[8]李锦树，王洪春，王文英，等. 干旱对玉米叶片细胞透性及膜脂的影响[J]. 植物生理学报，1983，9（3）：223-229.
[9]林植芳，李双顺，林桂珠，等. 水稻叶片的衰老与超氧物歧化酶活性及脂质过氧化作用的关系[J]. 植物学报，1984，26（6）：605-615.
[10]李文卿，潘廷国，柯玉琴，等. 土壤水分胁迫对甘薯苗期活性氧代谢的影响[J]. 福建农业学报，2000，15（4）：45-50.
[11]杨洪兵. NaCl胁迫和等渗PEG处理对小麦APX活性的影響[J]. 江苏农业科学，2011，39（6）：151-152.
[12]王国霞，邓培渊，杨玉珍，等. 高温胁迫对不同油茶品种细胞膜稳定性的影响[J]. 河南农业科学，2013，42（4）：59-63.
[13]刘大林，张华，胡楷崎，等. 多年生黑麦草在高温胁迫下生理生化特性的变化[J]. 草地学报，2013，21（1）：142-146，151.
[14]王乾，王康才，崔志伟，等. 腐植酸对高温胁迫下掌叶半夏生长生理特性及块茎次生代谢的影响[J]. 西北植物学报，2013，33（9）：1845-1850.
[15]刘书仁，郭世荣，孙锦，等. 脯氨酸对高温胁迫下黄瓜幼苗活性氧代谢和渗调物质含量的影响[J]. 西北农业学报，2010，19（4）：127-131.
[16]马宝鹏，逯明辉，巩振辉. 辣椒幼苗对高温胁迫的生长生理响应[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2013，41（10）：112-118.
[17]耶兴元，马锋旺，王顺才，等. 高温胁迫对猕猴桃幼苗叶片某些生理效应的影响[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2004，32（12）：33-37.
[18]耶兴元，张燕. 精胺对高温胁迫下猕猴桃叶中抗氧化物质的影响[J]. 湖北农业科学，2013，52（9）：2090-2093.李钠钾，许安定，江厚龙，等. 不同浓度硫酸铜对烟草漂浮育苗根系生长及光合特性的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（1）：110-113.
关键词：谷氨酸；天冬氨酸；高温胁迫；荞麦；耐热性；生理特性
中图分类号： Q945.78文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0108-02
收稿日期：2014-04-02
基金项目：国家自然科学基金（编号：31371552）；山东省自然科学基金（编号：ZR2010CL019）；青岛农业大学应用型人才培养特色名校建设工程-2013年大学生科技创新。
作者简介：刘怀珠（1990—），男，山东济宁人，从事植物逆境生理研究。
通信作者：杨洪兵，博士，副教授，从事植物逆境生理研究。Tel：（0532）88030995；E-mail：hbyang@qau.edu.cn。高温胁迫下作物产量受到严重影响[1]，特别是花期前后及灌浆期，高温胁迫会显著降低作物的产量和品质[2-4]。适宜浓度的外源硅酸钠处理可以明显减轻高温胁迫引起的水稻结实降低现象[5]。氨基酸是植物细胞质中重要的有机渗透调节物质，武彦荣等研究发现，适宜浓度的外源氨基酸处理，可以显著促进生菜生长[6]。荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）是蓼科荞麦属1年生栽培作物，含有人体必需的8种氨基酸，营养丰富，具有良好的保健功效[7]。试验以抗逆性不同的荞麦品种为材料，在高温胁迫条件下添加不同浓度谷氨酸和天冬氨酸，测定质膜透性、MDA（malondialdehyde）含量、SOD（superoxide dismutase）和APX（ascorbate peroxidase）活性等生理指标，研究高温胁迫下氨基酸对荞麦幼苗生理特性的效应，为外源物质提高荞麦幼苗耐热性应用提供依据。
1材料与方法
1.1材料培养和处理
以荞麦高温敏感品种川荞3号和抗逆品种川荞4号为材料，选籽粒饱满种子，1 g/L高锰酸钾消毒5 min，26 ℃培养箱萌发；幼苗采用Hoagland营养液培养，每5 d更换1次营养液，昼夜温度分别为26 ℃和16 ℃，相对湿度约60%，常规管理；幼苗2叶1心期进行40 ℃高温胁迫处理，10 h/d，并分别添加0、10、20、30、40、50 μmol/L谷氨酸或天冬氨酸，以常温处理、不添加氨基酸为对照（CK）；3 d后取荞麦顶端第2张叶片测量相关生理指标。每个处理重复3次。
1.2生理指标测定
参照李锦树等的方法[8]测定质膜透性；参照林植芳等的方法[9]测定MDA含量；采用氮蓝四唑法[10]测定SOD活性；采用碘液滴定法[11]测定APX活性。
2结果与分析
2.1谷氨酸和天冬氨酸对高温胁迫下荞麦叶片质膜透性的效应
由图1看出，高温胁迫下荞麦叶片质膜透性显著高于对照。适当浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，高温胁迫下荞麦叶片的质膜透性显著下降。30 μmol/L谷氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片质膜透性下降最多，分别比高温胁迫降低3905%、2876%；20 μmol/L天冬氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片质膜透性下降最多，分别比高温胁迫降低55.67%、50.86%。
2.2谷氨酸和天冬氨酸对高温胁迫下荞麦叶片MDA含量的效应
由图2可见，高温胁迫下荞麦叶片的MDA含量显著高于对照。适当浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，高温胁迫下荞麦叶片的MDA含量显著下降。30 μmol/L谷氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片的MDA含量下降最多，分别比高温胁迫降低3294%、27.44%；20 μmol/L天冬氨酸处理，川荞3号叶片的MDA含量下降最多，比高温胁迫降低43.80%；20、30 μmol/L 天冬氨酸使川荞4号叶片的MDA含量下降较多，
分别比高温胁迫降低38.60%、38.37%。
2.3谷氨酸和天冬氨酸对高温胁迫下荞麦叶片SOD活性的效应
由图3可见，高温胁迫下荞麦叶片的SOD活性比对照显著降低。不同浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，高温胁迫下2个荞麦品种叶片的SOD活性显著升高，30 μmol/L谷氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片的SOD活性增加最多，分别比高温胁迫增加59.83%、53.52%，其中，川荞4号叶片的SOD活性达到对照水平；20 μmol/L天冬氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片的SOD活性增加最多，分别比高温胁迫增加84.17%、7132%，其中，川荞4号叶片的SOD活性显著高于对照。
2.4谷氨酸和天冬氨酸对高温胁迫下荞麦叶片APX活性的效应
由图4可见，高温胁迫下荞麦叶片的APX活性显著低于对照。不同浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，高温胁迫下2个荞麦品种叶片的APX活性增加显著，30、40 μmol/L谷氨酸处理，川荞3号叶片的APX活性增加较多，分别比高温胁迫增加64.44%、68.89%；30 μmol/L谷氨酸处理，川荞4号叶片的APX活性增加最多，比高温胁迫增加50.82%；20 μmol/L天冬氨酸处理，川荞3号、川荞4号叶片的APX活性增加最多，分别比高温胁迫增加84.44%、77.05%，其中，川荞4号在高温胁迫下叶片的APX活性达到对照水平。 3讨论与结论
高温胁迫下，油茶和黑麦草叶片的质膜透性和MDA含量呈递增趋势[12-13]；适宜浓度腐殖酸处理可降低掌叶半夏幼苗的MDA含量[14]，提高幼苗的抗热性；适宜浓度外源脯氨酸处理能显著降低高温胁迫下黄瓜叶片的质膜透性和MDA含
量[15]，从而缓解膜脂过氧化而降低叶片受到的伤害。本试验结果表明，适当浓度的谷氨酸和天冬氨酸处理，能明显降低高温胁迫下荞麦叶片的质膜透性及MDA含量，荞麦高温敏感品种降低较多，这说明适当浓度氨基酸对高温胁迫下荞麦高温敏感品种的质膜结构和功能具有一定的保护作用。
辣椒和猕猴桃叶片的SOD活性，在高温胁迫下呈现出先升高后降低的趋势[16-17]；适宜浓度的精胺处理，可以显著增强高温胁迫下猕猴桃叶片的SOD和APX活性[18]。本试验结果表明，不同浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，均使高温胁迫下荞麦叶片的SOD和APX活性显著升高，特别是适当浓度天冬氨酸，能使高温胁迫下抗逆荞麦品种的叶片SOD活性显著升高，叶片的APX活性恢复至对照水平，从而消除高温胁迫对抗氧化酶活性的伤害效应，有利于荞麦抗热性的提高。
综上所述，适当浓度谷氨酸和天冬氨酸处理，能明显改善高温胁迫下荞麦幼苗的生理特性，谷氨酸和天冬氨酸处理的最适浓度分别为30 μmol/L和20 μmol/L，其中，天冬氨酸处理效果好于谷氨酸。
参考文献：
[1]Stephen P L，Donald R O. More than taking the heat： crops and global change[J]. Curr Opin Plant Biol，2010，13（3）：241-248.
[2]赵龙飞，李潮海，刘天学，等. 花期前后高温对不同基因型玉米光合特性及产量和品质的影响[J]. 中国农业科学，2012，45（23）：4947-4958.
[3]代晓华，康建宏，邬雪婷. 花后不同时期高温对春小麦淀粉含量和产量的影响研究[J]. 农业科学研究，2013，34（4）：5-12.
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[5]吴晨阳，姚仪敏，邵平，等. 外源硅减轻高温引起的杂交水稻结实降低[J]. 中国水稻科学，2014，28（1）：71-77.
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[9]林植芳，李双顺，林桂珠，等. 水稻叶片的衰老与超氧物歧化酶活性及脂质过氧化作用的关系[J]. 植物学报，1984，26（6）：605-615.
[10]李文卿，潘廷国，柯玉琴，等. 土壤水分胁迫对甘薯苗期活性氧代谢的影响[J]. 福建农业学报，2000，15（4）：45-50.
[11]杨洪兵. NaCl胁迫和等渗PEG处理对小麦APX活性的影響[J]. 江苏农业科学，2011，39（6）：151-152.
[12]王国霞，邓培渊，杨玉珍，等. 高温胁迫对不同油茶品种细胞膜稳定性的影响[J]. 河南农业科学，2013，42（4）：59-63.
[13]刘大林，张华，胡楷崎，等. 多年生黑麦草在高温胁迫下生理生化特性的变化[J]. 草地学报，2013，21（1）：142-146，151.
[14]王乾，王康才，崔志伟，等. 腐植酸对高温胁迫下掌叶半夏生长生理特性及块茎次生代谢的影响[J]. 西北植物学报，2013，33（9）：1845-1850.
[15]刘书仁，郭世荣，孙锦，等. 脯氨酸对高温胁迫下黄瓜幼苗活性氧代谢和渗调物质含量的影响[J]. 西北农业学报，2010，19（4）：127-131.
[16]马宝鹏，逯明辉，巩振辉. 辣椒幼苗对高温胁迫的生长生理响应[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2013，41（10）：112-118.
[17]耶兴元，马锋旺，王顺才，等. 高温胁迫对猕猴桃幼苗叶片某些生理效应的影响[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2004，32（12）：33-37.
[18]耶兴元，张燕. 精胺对高温胁迫下猕猴桃叶中抗氧化物质的影响[J]. 湖北农业科学，2013，52（9）：2090-2093.李钠钾，许安定，江厚龙，等. 不同浓度硫酸铜对烟草漂浮育苗根系生长及光合特性的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（1）：110-113.