脱落酸对PEG胁迫下小麦幼苗渗透调节物质和抗氧化性的影响

王贺正，于三全，沈思涵，张冬霞，王改净，郑金枝，毕 彪，王文杰

(1 河南科技大学农学院，洛阳 471023；2 鹤壁市鹤山区鹤壁集镇农业服务中心，河南鹤壁 458010)

脱落酸(ABA)作为一种植物激素，不仅能促进植物叶片的衰老和脱落，而且能感知和传递逆境信号，参与调控植物生长发育和逆境响应[1，2]。水在植物生长中发挥着重要作用，植物遭受水分胁迫时，其体内活性氧含量会有所增加，引起细胞膜脂过氧化，细胞膜的完整性被破坏，导致膜功能改变，影响植物的正常代谢活动，进而影响其生长发育，最终导致品质和产量下降[3～5]。ABA作为信号因子、“逆境激素”，在植物干旱逆境胁迫反应中发挥着重要作用[6，7]。研究发现，水分胁迫下ABA可提高玉米根系水势，促进玉米根系脯氨酸、可溶性糖的积累，增强渗透调节能力[8]。小麦生育早期喷施ABA可显著提高植株旗叶光合速率、渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，增加穗粒数、千粒重和产量[9]。喷施一定浓度的脱落酸能提高大豆叶绿素含量，提高光合速率，有效缓解干旱胁迫影响，维持大豆正常生理代谢[10]。小麦是世界上第二大粮食作物，世界上约有70%的小麦播种在干旱、半干旱地区。近几年，由于环境恶化，我国可以利用的水资源快速减少，干旱问题日益严重[11，12]。前人对逆境胁迫下小麦的反应机制研究较多，也有以PEG-6000(聚乙二醇6000)模拟干旱胁迫研究其对小麦幼苗的影响[13，14]，但鲜见有水分胁迫下小麦幼苗对外源ABA的响应机制的报道。本试验以不同浓度的ABA处理小麦幼苗，通过测定相关生理生化指标，探讨PEG胁迫下小麦幼苗的渗透调节物质和抗氧化相关指标的变化，旨在探索提高小麦抗旱性的途径或方法，为小麦的抗旱栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小麦品种为洛旱6号，由洛阳农林科学院提供。

1.2 材料培养与处理

试验于2018年9月在实验室内采用水培方法进行。种子精选后，用10%的次氯酸钠溶液消毒20 min，蒸馏水冲洗干净后，摆进直径为90 cm、底部垫有滤纸的培养皿中，每皿50粒，25 ℃下催芽。待种子露白后，以Hoagland营养液培养。当长到2叶1心后，分组进行如下处理：CK(对照).20%PEG-6000；A1.20% PEG-6000+4.00 mg/L ABA；A2.20% PEG-6000+8.00 mg/L ABA；A3.20% PEG-6000+12.00 mg/L ABA。其中，20%PEG-6000溶液对应水势为-0.49 MPa[15]。每处理设9次重复，分别于处理4、8 d后采样测定各项指标。

1.3 测定项目与方法

1.4 数据分析

采用Excel和SPSS软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 ABA对PEG胁迫下小麦幼苗根冠比的影响

由表1可以看出，在PEG胁迫下，随着生长天数的增加，各处理小麦根冠比趋于增加。同一测定时期，ABA处理的根冠比均比对照小，A1、A2、A3的根冠比在处理后4 d分别比对照降低了0.8%、32.3%、16.1%，在处理后8 d分别比对照降低了10.0%、24.1%、9.8%；两测定时期均以A2处理降低幅度最大，与对照差异显著。结果表明，施用ABA可以降低小麦幼苗的根冠比，改善幼苗地上部分的生长。ABA施用浓度为8 mg/L时，最有利于减缓PEG胁迫对小麦幼苗地上部分生长的抑制作用。

表1 不同处理小麦幼苗的根冠比

2.2 ABA对PEG胁迫下小麦幼苗可溶性糖、可溶性蛋白质和氨基酸含量的影响

图2表明，随着处理时间延长，各处理可溶性糖、可溶性蛋白质和氨基酸含量提高。同一测定时期，各处理含量均高于CK，且均以A2处理最高。处理后4 d和8 d，与对照相比，A2处理的可溶性糖含量分别提高了14.7%和30.7%，可溶性蛋白质含量分别提高了17.3%和18.8%，氨基酸含量分别提高了74.6%和65.1%，且差异显著。表明外源ABA能够促进小麦幼苗可溶性糖、可溶性蛋白质等渗透调节物质的积累，从而增强植株的渗透调节能力。

图1 不同处理小麦幼苗可溶性糖、可溶性蛋白质和氨基酸含量

2.3 ABA对PEG胁迫下小麦幼苗和MDA含量的影响

图2 不同处理小麦幼苗和MDA含量

2.4 ABA对PEG胁迫下小麦幼苗SOD、POD和CAT活性的影响

随着时间延长，各处理SOD、POD和CAT活性增强(图3)。各处理2个测定时期酶活性均高于CK，且均以A2处理最高，与对照差异显著。处理后4 d，A2处理的SOD、POD和CAT活性分别比CK提高了52.1%、102.2%和43.4%，处理后8 d，分别提高了64.4%、164.4%和67.8%。表明PEG胁迫下施用ABA能提高小麦幼苗SOD、POD和CAT活性，增强活性氧自由基的清除能力，降低PEG胁迫对小麦幼苗的伤害。

图3 不同处理小麦幼苗SOD、POD和CAT活性

3 讨论

3.1 ABA对PEG胁迫下小麦幼苗渗透调节物质的影响

逆境胁迫下，植株能够提高渗透调节物质的合成能力，增加其含量，从而降低细胞渗透势，维持细胞膨压，增强植株抗逆性。可溶性糖、可溶性蛋白质和氨基酸是植物体内重要的渗透调节物质，在维持细胞正常的渗透压和膜系统的稳定性、提高植株抗逆性上发挥着重要作用[20～22]。郭贵华等[23]研究表明，外源ABA能够提高干旱胁迫下水稻叶片可溶性糖含量，使干旱条件下膜系统维持稳定，提高植株的抗旱性。金毅等[24]研究发现，大豆叶片喷施ABA后，提高了干旱胁迫下可溶性糖和可溶性蛋白质含量，降低了干旱胁迫对大豆机体的损害程度。本试验中，外源ABA促进了小麦幼苗中可溶性糖、可溶性蛋白质和氨基酸等渗透调节物质的合成和积累，增加了细胞液浓度，降低了细胞的渗透势，有利于增强细胞吸水能力，提高小麦幼苗的抗旱性。

3.2 ABA对PEG胁迫下小麦幼苗抗氧化性的影响