一氧化氮參與水楊酸對玉米幼苗根系抗旱性的調控

單長卷+代海芳+孫海麗+武英霞

摘要：采用10%聚乙二醇6000（PEG6000）模擬干旱脅迫，研究內源一氧化氮（NO）在水楊酸調控新單29幼苗根系抗旱性中的作用。結果表明：與對照相比，干旱脅迫顯著提高了玉米幼苗根系NO、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）、過氧化氫（H2O2）含量及根冠比，顯著降低了地上生物量；與單獨干旱脅迫處理相比，水楊酸顯著提高了玉米幼苗根系NO、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量及根系生物量、根冠比，顯著降低了MDA、H2O2含量；NO清除劑則可以顯著降低干旱和水楊酸誘導的NO的產生與脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量，同時顯著降低地上生物量、根系生物量及根冠比，并使MDA、H2O2含量顯著升高，從而逆轉干旱和水楊酸的上述效應。由上述結果可知，NO參與水楊酸對玉米幼苗根系抗旱性的調控。

關鍵詞：新單29；干旱脅迫；一氧化氮；根系；水楊酸

中圖分類號： S513.01文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0133-02

水楊酸（SA）是植物體內普遍存在的一種植物生長調節物質，在植物的抗病、抗低溫、抗旱、抗鹽和抗紫外線等抗逆性方面具有重要作用[1-4]。已有研究表明，外源水楊酸能提高玉米、小麥等作物的抗旱性[5-7]。筆者之前的研究也證明，水楊酸可以提高玉米幼苗根系的抗氧化能力，進而提高根系的抗旱性。作為信號分子，水楊酸誘導植物的抗逆性與其信號轉導密切相關。一氧化氮（NO）是植物體內重要的信號分子，許多研究表明NO在植物響應生物、非生物脅迫中具有重要的作用[8-9]。研究還表明，NO可以參與SA誘導植物抗鹽性及氣孔關閉的信號途徑[10-11]。但到目前為止，NO是否參與SA調控的玉米根系抗旱性的信號途徑尚不清楚，值得進行深入探討。

本研究用10% PEG6000模擬干旱脅迫，利用NO清除劑研究NO在SA調控玉米新單29幼苗根系丙二醛（MDA）、過氧化氫（H2O2）、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量及單株地上生物量、根系生物量和根冠比中的作用，以期揭示內源NO是否參與SA對玉米根系抗旱性的調控。

1材料與方法

1.1供試材料及幼苗培養

供試品種為新單29，由河南省新鄉市農業科學院提供。挑選大小均勻、籽粒飽滿的玉米種子100粒，用蒸餾水將種子洗凈后晾干，用0.1% HgCl2浸泡20 min進行常規消毒并用蒸餾水沖洗，后用蒸餾水浸泡24 h，再轉移至培養皿中，加入適量蒸餾水在培養箱中進行發芽與幼苗培養，培養箱溫度設為25 ℃。待幼苗長至2葉1心時，轉入1/4 Hoagland營養液中進行培養，每天換1次營養液。待幼苗長至3葉1心時，挑選質量和生長情況基本一致的幼苗進行試驗。

1.2試驗方法

1.2.1處理方法與取材試驗共設5種處理，分別將根系置于不同溶液中進行處理。處理1為對照（CK），采用100 mL 1/4 Hoagland營養液進行處理；處理2為干旱脅迫（D），采用100 mL 1/4 Hoagland營養液配制成的10% PEG進行處理；處理3為10 μmol/L SA處理（SA），先用10 μmol/L SA預處理 1 d，然后轉入1/4 Hoagland營養液中進行處理；處理4為 10 μmol/L SA+干旱脅迫（SA+D），先用10 μmol/L SA預處理1 d，然后轉入10% PEG中進行處理；處理5為 100 μmol/L cPTIO+10 μmol/L SA+干旱脅迫（cPTIO+SA+D），先用cPTIO+SA共處理1 d，然后轉入10% PEG中進行處理。每個處理的容器中均有6株幼苗，重復3次。在處理2 d后，取樣并測定玉米幼苗根系的各項生理指標，各項指標均測定3次。在處理7 d后測定各處理的生物量。

1.2.2測定項目與方法MDA含量測定參照李合生的方法[12]；過氧化氫含量采用硫酸鈦法[13]測定；

脯氨酸含量采用磺基水楊酸法[13]測定；可溶性糖含量采用硫酸蒽酮法[14]測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法[14]測定。NO含量采用Zhou等的方法[15]測定。生物量測定采用烘干法。

1.3數據處理

用SAS軟件處理，在α=0.05水平進行差異顯著分析。

2結果與分析

2.1NO清除劑和水楊酸對干旱脅迫下玉米幼苗根系NO含量的影響

由表1可知，與對照相比，干旱脅迫使新單29幼苗根系NO含量顯著增加，比對照增加了150.0%；與單獨干旱脅迫相比，NO清除劑使干旱脅迫下根系NO含量顯著降低了 70.0%，SA預處理使干旱下根系NO含量顯著增加了 66.7%；與SA+PEG處理相比，NO清除劑cPTIO則使根系NO含量顯著降低了80.0%。這說明，干旱脅迫和SA均可以誘導NO的產生。

2.2NO清除劑和水楊酸對干旱脅迫下玉米幼苗根系MDA、H2O2含量的影響

由表1可知，與對照相比，干旱脅迫使新單29幼苗根系MDA、H2O2含量均顯著增加，分別比對照增加200.0%、105.3%；NO清除劑則使干旱下根系MDA、H2O2含量分別顯著增加了36.2%、41%；與單獨干旱脅迫相比，SA則使干旱下根系MDA、H2O2含量分別顯著降低了37.7%、30.8%；與SA+D處理相比，cPTIO+SA+D處理則使根系MDA、H2O2含量分別顯著增加了67.4%、88.9%。這說明，內源NO參與了SA對玉米幼苗根系抗氧化的調控。

2.3NO清除劑和水楊酸對干旱脅迫下玉米幼苗根系滲透調節物質的影響

由表2可知，與對照相比，干旱脅迫使玉米幼苗根系滲透調節物質脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量均顯著增加，分別比對照增加了84.3%、38.3%、78.3%；NO清除劑則使干旱下根系脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量均顯著降低，分別降低了30.6%、14.1%、22.0%；與單獨干旱脅迫相比，SA則使干旱下根系上述滲透調節物質含量均顯著增加，分別增加了35.4%、15.3%、31.7%；與SA+PEG處理相比，cPTIO+SA+PEG處理則使脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量分別顯著降低了32.2%、17.2%、25.9%。這說明，內源NO均參與了干旱和SA對滲透調節物質脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的誘導。

2.4NO清除劑和水楊酸對干旱脅迫下玉米幼苗單株生物量的影響

由表3可知，與對照相比，干旱脅迫使玉米幼苗地上生物量顯著降低了32.9%，對根系生物量無顯著影響，卻使根冠比顯著增加了45.9%；NO清除劑則使干旱下地上生物量、根系生物量、根冠比分別顯著降低了20.4%、32.6%、16.7%；與單獨干旱脅迫相比，SA則使干旱下地上生物量、根系生物量、根冠比分別顯著增加了5.1%、26.9%、18.5%；與SA+D處理相比，cPTIO+SA+D處理則使地上生物量、根系生物量、根冠比分別顯著降低了20.4%、43.9%、29.7%。

3結論與討論

膜脂過氧化產物MDA、活性氧H2O2含量是衡量植物抗氧化能力強弱的重要指標。研究表明，干旱脅迫可以顯著增加玉米根系的MDA、H2O2含量[16]。本試驗結果表明，干旱脅迫可以顯著增加新單29幼苗根系的MDA、H2O2含量，而使其遭受氧化脅迫，這與前人的研究結果[16]一致。水楊酸作為一種重要的植物生長調節劑，在增強植物抗旱性上具有重要作用。本研究也表明，水楊酸可以顯著降低干旱下新單29幼苗根系的MDA、H2O2含量，從而緩解干旱對根系造成的傷害，這與前人的研究結果[16]一致。利用NO清除劑cPTIO降低根系NO含量則加劇了干旱造成的氧化脅迫，逆轉了水楊酸的效應，這說明內源NO參與水楊酸緩解干旱造成的氧化脅迫的信號轉導過程。

滲透調節物質含量的高低是衡量植物抗旱能力大小的重要指標。本試驗表明，干旱可以顯著提高玉米根系滲透調節物質脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，水楊酸處理則可以進一步增加干旱下根系中上述3種滲透調節物質的含量，從而進一步增強植株保水能力和抗旱性。而降低內源NO含量后，干旱和水楊酸誘導的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量則顯著下降，從而使根系的滲透調節能力下降，這說明內源NO參與水楊酸對根系滲透調節物質的誘導。

生物量大小是反映植物對干旱逆境響映的最直觀指標。本研究表明，干旱脅迫顯著降低了幼苗地上生物量，顯著提高了根冠比。水楊酸處理則進一步提高了干旱下玉米幼苗根系生物量和根冠比，這說明水楊酸可以促進根系的生長，這與前人的研究結果[17]一致。而降低內源NO含量后，進一步抑制了干旱下地上部和根系的生長，并逆轉了水楊酸對植株生長的促進作用，尤其是根系的生長，這說明內源NO參與水楊酸對植株生長的促進作用。

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