空间搭载对芹菜幼苗生理特性的影响

邹原东+范继红+韩振芹

摘要：以空间搭载的芹菜（Apium graveolens L. var. dulce DC.）种子为试验材料，研究了芹菜幼苗期丙二醛（MDA）、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸（Pro）含量及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性等生理指标的变化。结果表明，空间搭载的处理1、2、4叶片MDA含量有所增加，处理2、4与对照相比差异极显著（P<0.01）；叶绿素a、叶绿素b和叶绿素（a+b）含量都高于对照，叶绿素a含量受空间射线影响较为明显；可溶性糖、脯氨酸含量均与对照差异不显著（P>0.05）；处理1、2、4叶片的可溶性蛋白质含量低于对照；处理2、3、4叶片的SOD、POD、CAT活性较对照均有所增加。

关键词：芹菜（Apium graveolens L var. dulce DC）；空间搭载；生理特性

中图分类号：S636.3；S603.6；S601 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）03-0601-03

中国是世界上少数几个利用航天技术进行诱变育种的国家之一。航天育种又叫太空育种，是利用卫星、飞船等返回式航天器将作物的种子、组织、器官或生命个体搭载到宇宙空间，在强辐射、微重力、高真空等太空诱变因子的作用下使其发生遗传性状变异，利用有益变异选育出农作物新品种的育种新技术[1]。航天育种为培育抗病、增产新品种，选育优良后代开辟了新途径。刘玲雪等[2]的研究表明，经过空间搭载的大豆株高、主茎节数、单株结荚、单株粒数高于地面对照。薛淮等[3]的研究表明，空间搭载后的蜀葵幼苗体内丙二醛含量升高， SOD、POD、CAT活性均低于地面对照。空间环境引起植物体内代谢异常、抗氧化酶活性受到损伤以至加速衰老。试验探讨了空间搭载对芹菜幼苗生理特性的影响，以期为芹菜航天育种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料芹菜（Apium graveolens L. var. dulce DC.）由中国航天育种中心提供，种子分为5份，一份用作地面对照，另4份通过神舟七号飞行器搭载进入太空，返回地面后同期播种。试验采用5×5拉丁方设计，于2013年3～5月在北京农业职业学院科技示范园温室进行。从3～4片叶的幼苗开始，每周取一次叶片进行各项生理指标的测定，处理和对照各5次重复，取样时间为上午8：00～9：00。

1.2 方法

1.2.1 叶绿素的提取及测定 叶绿素采用80%丙酮浸提法[4]提取。丙二醛（MDA）含量的测定采用TBA比色法[4]。可溶性糖含量测定采用硫酸-蒽酮比色法[4]；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250法[4]；脯氨酸（Pro）含量测定采用酸性茚三酮显色法[5]；超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用NBT光还原法[4]；过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法[4]；过氧化氢酶（CAT）活性测定采用高锰酸钾滴定法[4]。各指标含量均以鲜重计。

1.2.2 数据分析 数据采用Excel 2003和SPSS 17.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 空间搭载对芹菜丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白质和游离脯氨酸含量的影响

从表1可以看出，与对照相比，处理1、2、4芹菜叶片的丙二醛含量有所增加，最大增加幅度和最小增加幅度分别为25.6%和2.6%；处理3丙二醛含量比对照低。与对照相比，处理2、4在经过空间照射后叶片丙二醛浓度极显著增加（P<0.01），说明空间环境会对植株细胞膜产生一定影响。

与对照相比，芹菜幼苗叶片的可溶性糖含量明显增加，最大增幅为0.13个百分点，空间搭载下芹菜幼苗叶片的可溶性糖含量与对照差异不显著。

空间照射后芹菜植株叶片的可溶性蛋白质含量与对照相比总体呈下降趋势，只有处理3的含量比对照略高。方差分析及多重比较结果表明，空间环境对芹菜幼苗叶片的可溶性蛋白质含量没有显著影响。

脯氨酸含量的高低决定植株渗透胁迫的压力大小。空间照射后，处理2、3、4植株叶片中游离脯氨酸含量与对照相比有所增加；处理4的含量最高，为0.0148%。通过方差分析可知F检验不显著（P=0.066>0.05）。表明空间搭载后芹菜幼苗植株脯氨酸含量与对照差异不显著。

2.2 空间搭载对芹菜幼苗叶片叶绿素含量的影响

从表2可以看出，空间搭载4个处理的叶绿素含量（叶绿素a、叶绿素b和叶绿素（a+b）均高于对照；而且包括对照在内所有处理的叶绿素a含量要高于叶绿素b含量。处理3叶片的叶绿素a含量和对照相比差异显著（P<0.05）；处理1和对照相比差异极显著（P<0.01）；处理1、3、4叶片叶绿素b含量与对照相比差异显著（P<0.05）；而处理1叶片的叶绿素（a+b）含量与对照相比差异极显著（P<0.01）。

2.3 空间搭载对芹菜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

由表3可知，与对照相比，空间搭载的芹菜幼苗叶片中SOD活性明显升高，增幅达7.1%～16.8%。只有处理2与对照SOD活性差异极显著（P<0.01）。表明空间搭载条件下的芹菜较能抵御外界伤害，增强自身清除氧自由基的能力较强。

空间环境下处理2、3、4芹菜植株叶片的POD活性和对照相比显著增加，最高增幅达38.8%。处理2、3在空间照射的环境下叶片的POD活性和对照相比差异达显著水平（P<0.05）；处理4和对照间差异达极显著水平（P<0.01）。

与对照相比，空间搭载后芹菜幼苗叶片CAT活性有所增加，最小增幅为10.3%；处理4 CAT活性最高，是对照的1.34倍。空间搭载的4个处理叶片中CAT活性和对照相比差异都达显著水平（P<0.05）；处理2、3、4和对照相比差异极显著（P<0.01）。