趙宏偉，胡文成，沙漢景，賈 琰，田雪飛

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所，哈爾濱 150030）

脯氨酸和γ-氨基丁酸復(fù)配對(duì)鹽脅迫下水稻抗氧化系統(tǒng)的調(diào)控效應(yīng)

趙宏偉，胡文成，沙漢景，賈 琰，田雪飛

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所，哈爾濱 150030）

鹽脅迫是限制水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量非生物脅迫之一，脯氨酸（Pro）和γ-氨基丁酸（GABA）作為逆境條件下滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在抵御鹽脅迫中起重要作用。文章以耐鹽水稻品種龍稻5和鹽敏感品種牡丹江30為試驗(yàn)材料，研究分蘗期、孕穗期葉面噴施外源Pro和GABA單劑及復(fù)配劑對(duì)鹽脅迫下水稻抗氧化系統(tǒng)影響。結(jié)果表明，鹽脅迫下水稻功能葉片中抗氧化酶（SOD，POD，CAT以及APX）活性與丙二醛（MDA）含量上升，水稻產(chǎn)量下降；分蘗期或孕穗期噴施外源物質(zhì)單劑和復(fù)配劑均提高鹽脅迫下水稻功能葉片抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX）活性和產(chǎn)量，降低MDA含量；Pro和GABA復(fù)配在提高鹽脅迫下水稻功能葉片SOD活性、降低MDA含量及增產(chǎn)方面表現(xiàn)協(xié)同增效作用；分蘗期噴施效果優(yōu)于孕穗期，對(duì)鹽敏感品種牡丹江30的調(diào)控作用大于耐鹽品種龍稻5。

水稻；鹽脅迫；抗氧化酶；脯氨酸；γ-氨基丁酸；協(xié)同作用

土地鹽漬化是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要障礙之一，限制我國(guó)糧食生產(chǎn)[1]。鹽脅迫可降低土壤水勢(shì)形成水分脅迫，影響營(yíng)養(yǎng)元素吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)，打破植物細(xì)胞內(nèi)離子濃度動(dòng)態(tài)平衡，破壞細(xì)胞質(zhì)膜完整性和細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性，影響植物生長(zhǎng)及產(chǎn)量[2]。水稻作為重要糧食作物，對(duì)鹽脅迫響應(yīng)敏感[3]。隨著植物耐逆機(jī)理研究不斷深入，外源物質(zhì)可有效緩解鹽脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育抑制作用[4]。

逆境脅迫下植物體內(nèi)大量積累有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，如Pro和GABA，李敬蕊等研究表明其在植物生長(zhǎng)發(fā)育及響應(yīng)逆境脅迫過(guò)程中起重要作用，尤其是清除活性氧方面功能相似。外源Pro可提高抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）含量，降低細(xì)胞膜相對(duì)透性及丙二醛（MDA）含量[5-7]，保持植物體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)穩(wěn)定，使細(xì)胞組織內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除保持平衡[8]。外源GABA可提高抗氧化酶活性，減輕鹽脅迫對(duì)作物損害[9-10]。目前，外源Pro與GABA復(fù)配提高植物抗氧化能力研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)以耐鹽性不同2個(gè)寒地粳稻品種為材料，分蘗期和孕穗期分別噴施外源Pro和GABA單劑和復(fù)配劑，研究外源Pro和GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片抗氧化酶（SOD、POD、CAT和APX）活性，MDA含量與產(chǎn)量影響，探究復(fù)配是否對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片抗氧化系統(tǒng)及產(chǎn)量具有協(xié)同作用，確定外源物質(zhì)最佳施用時(shí)期，為建立耐鹽栽培技術(shù)體系提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

以耐鹽水稻品種龍稻5和鹽敏感品種牡丹江30為材料，于2015年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院盆栽場(chǎng)開(kāi)展試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆缽高21.5 cm，口徑24.2 cm，底徑20.0 cm，無(wú)滲漏。土壤風(fēng)干后過(guò)2 mm篩，每盆裝10 kg土壤。底肥每盆尿素0.75 g，磷酸二銨0.6 g，硫酸鉀0.56 g。

試驗(yàn)采用大棚旱育秧，4月17日播種，5月28日插秧，秧齡35 d，葉齡4～4.5葉，密度4穴·盆-1，每穴3株。幼苗返青后鹽脅迫處理，為防止水稻植株鹽休克，每隔1 d灌1 L 50 mmol·L-1NaCl溶液，10 d后達(dá)終處理濃度，此時(shí)土壤飽和浸提液電導(dǎo)率ECe為4.6±0.1 dS·m-1（土壤中NaCl量約0.15%）。為模擬田間鹽漬條件，此后不再添加鹽溶液。為保證鹽濃度一致性，每盆插入標(biāo)尺控制水量，移栽后每隔1 d補(bǔ)充清水至相應(yīng)刻度。外源Pro和GABA濃度選取由前期濃度篩選試驗(yàn)獲得。分別于分蘗期（鹽脅迫后2周，記作T）和孕穗期（劍葉與倒二葉葉耳間距-5～0 cm，記作M）作外源物質(zhì)處理，各處理編號(hào)見(jiàn)表1。每天 15：00～17：00噴施

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理代號(hào)Table 1 Experiment design and code

外源物質(zhì)，每盆噴施60 mL，連續(xù)處理2 d。其他管理同大田生產(chǎn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及計(jì)算方法

取長(zhǎng)勢(shì)一致水稻掛牌標(biāo)記，外源物質(zhì)處理結(jié)束后第2天取樣測(cè)定抗氧化酶活性，每3 d取樣1次，共5次。每處理取3穴，3次重復(fù)，取上部完全展開(kāi)三片葉。

SOD活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光氧化還原法[11]，POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[11]，CAT活性測(cè)定參考Velikova等方法[12]，APX活性測(cè)定參照Nakano等方法[13]，MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[14]。

完熟期，每處理取2盆測(cè)產(chǎn)，計(jì)算3次重復(fù)平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 18.0作數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片SOD活性影響

分蘗期和孕穗期噴施外源物質(zhì)對(duì)水稻葉片SOD活性影響（見(jiàn)圖1、2）。分蘗期龍稻5和牡丹江30功能葉片中SOD活性均呈先增后降趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在6月29日（見(jiàn)圖1）。與對(duì)照相比，鹽脅迫下龍稻5分蘗期功能葉片SOD活性于峰值前顯著提高，峰值無(wú)顯著差異；鹽脅迫下牡丹江30功能葉片SOD活性顯著高于對(duì)照。鹽脅迫初期牡丹江30功能葉片SOD活性高于龍稻5，隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，正常和鹽脅迫下龍稻5功能葉片SOD活性均高于牡丹江30，且差距逐漸增大。孕穗期水稻功能葉片SOD活性下降，正常和鹽脅迫下龍稻5功能葉片SOD活性均高于牡丹江30（見(jiàn)圖2）。結(jié)果表明，鹽敏感品種牡丹江30功能葉片SOD活性響應(yīng)早于耐鹽品種龍稻5，而耐鹽品種龍稻5可維持高水平SOD活性。

與鹽脅迫相比，分蘗期與孕穗期外源Pro、GABA和PG（Pro+GABA）處理兩品種功能葉片SOD活性均升高。分蘗期外源Pro（T1）、GABA（T2）和PG（T3）處理下龍稻5功能葉片SOD活性增幅分別為2.08%～8.27%、2.47%～9.15%和2.39%～16.29%；牡丹江30增幅分別為9.50%～20.40%、10.68%～27.14%和12.28%～28.88%。與鹽脅迫相比，孕穗期外源Pro（M1）、GABA（M2）和PG（M3）處理下龍稻5增幅分別為0.12%～6.99%、2.86%～9.71%和6.15%～12.97%，牡丹江30功能葉片SOD活性增幅分別為6.22%～11.24%、8.29%～12.48%和9.38%～15.18%。上述結(jié)果表明外源Pro、GABA和PG對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片SOD活性影響為PG＞GABA＞Pro；與Pro和GABA單劑處理相比，PG復(fù)配處理表現(xiàn)協(xié)同增效作用；Pro、GABA和PG對(duì)鹽敏感品種牡丹江30調(diào)控作用大于龍稻5。同時(shí)龍稻5孕穗期噴施GABA對(duì)SOD活性提高效果優(yōu)于分蘗期，龍稻5分蘗期噴施Pro和PG對(duì)SOD活性提高效果優(yōu)于孕穗期。牡丹江30分蘗期噴施Pro、GABA和PG對(duì)SOD活性提高效果優(yōu)于孕穗期。

圖1 分蘗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片SOD活性影響Fig.1 Effect of exogenous proline and GABA application at tillering stageon the SODactivity in leavesof riceunder salt stress

圖2 孕穗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片SOD活性影響Fig.2 Effect of exogenousprolineand GABA application at booting stageon the SOD activity in leavesof riceunder salt stress

2.2 Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片POD活性影響

分蘗期和孕穗期噴施外源物質(zhì)對(duì)水稻功能葉片POD活性影響（見(jiàn)圖3、4）。

分蘗期龍稻5和牡丹江30功能葉片中POD活性均呈先增后降趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在6月29日（見(jiàn)圖3）。與對(duì)照相比，鹽脅迫下龍稻5分蘗期功能葉片POD活性顯著提高；鹽脅迫下牡丹江30功能葉片POD活性顯著高于對(duì)照。此外可知，正常和鹽脅迫下龍稻5功能葉片POD活性均高于牡丹江30。孕穗期水稻功能葉片POD活性呈下降趨勢(shì)，正常和鹽脅迫下龍稻5孕穗期功能葉片POD活性均高于牡丹江30（見(jiàn)圖4）。結(jié)果表明耐鹽品種龍稻5可維持高水平POD活性。

圖3 分蘗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片POD活性影響Fig.3 Effect of exogenousprolineand GABA application at tillering stageon the POD activity in leavesof riceunder salt stress

圖4 孕穗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片POD活性影響Fig.4 Effect of exogenousprolineand GABA application at booting stage on the POD activity in leavesof riceunder salt stress

與鹽脅迫相比，分蘗期與孕穗期外源Pro、GABA和PG處理兩品種功能葉片POD活性均升高，部分時(shí)間段達(dá)顯著水平。其中，分蘗期外源Pro、GABA和PG處理下龍稻5功能葉片POD活性增幅分別為0.42%～8.13%，10.99%～16.67%和6.7%～9.92%；牡丹江30增幅分別為15.22%～24.29%，20.43%～36.8%和16.09%～25.6%。與鹽脅迫相比，孕穗期外源Pro、GABA和PG處理下龍稻5增幅分別為2.55%～5.43%，9.3%～16.13%和8.9%～17.05%，牡丹江30功能葉片POD活性增幅分別為5.13%～20.65%，19.4%～34.78%和5.13%～25%。結(jié)果表明外源Pro、GABA和PG對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片POD活性影響為GABA＞PG＞Pro；與Pro和GABA單劑處理相比，PG復(fù)配未表現(xiàn)累加效果。Pro、GABA和PG對(duì)鹽敏感品種牡丹江30調(diào)控作用大于龍稻5。同時(shí)龍稻5分蘗期噴施Pro和GABA對(duì)POD活性提高效果均優(yōu)于孕穗期，龍稻5孕穗期噴施PG對(duì)POD活性提高效果優(yōu)于分蘗期，牡丹江30分蘗期噴施Pro、GABA和PG對(duì)POD活性提高效果優(yōu)于孕穗期。

2.3 Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片CAT活性影響

分蘗期和孕穗期噴施外源物質(zhì)對(duì)水稻功能葉片CAT活性影響（見(jiàn)圖5～6）。分蘗期龍稻5和牡丹江30功能葉片CAT活性均呈先增后降趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在6月26日（見(jiàn)圖5）。與對(duì)照相比，鹽脅迫下龍稻5分蘗期功能葉片CAT活性顯著高于對(duì)照；鹽脅迫下牡丹江30功能葉片CAT活性顯著高于對(duì)照。正常和鹽脅迫下龍稻5功能葉片CAT活性均高于牡丹江30。孕穗期水稻功能葉片CAT活性均呈下降趨勢(shì)，正常和鹽脅迫下龍稻5功能葉片CAT活性均高于牡丹江30（見(jiàn)圖6）。結(jié)果表明耐鹽品種龍稻5可維持高水平CAT活性。

與鹽脅迫相比，分蘗期與孕穗期外源Pro、GABA和PG處理兩品種功能葉片CAT活性均顯著升高。分蘗期外源Pro、GABA和PG處理龍稻5功能葉片CAT活性增幅分別為4.35%～9.13%，7.14%～12.7%和6.52%～10%；牡丹江30增幅分別為5.35%～10.42%，7.14%～12.5%和6.07%～11.25%。與鹽脅迫相比，孕穗期外源Pro、GABA和PG處理龍稻5增幅分別為4.55%～7.14%，11.36%～14.29%和6.82%～10%，牡丹江30功能葉片CAT活性增幅分別為3.17%～11.65%，10.62%～19.44%和7.94%～13.33%。結(jié)果表明外源Pro、GABA和PG對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片CAT活性影響為GABA＞PG＞Pro，與Pro和GABA單劑處理相比，PG復(fù)配未表現(xiàn)累加效果；Pro、GABA和PG對(duì)牡丹江30調(diào)控作用大于龍稻5。同時(shí)龍稻5分蘗期噴施Pro對(duì)CAT活性提高效果優(yōu)于孕穗期，龍稻5孕穗期噴施GABA和PG對(duì)CAT活性提高效果優(yōu)于分蘗期。牡丹江30孕穗期噴施Pro、GABA和PG對(duì)CAT活性提高效果均優(yōu)于分蘗期。

圖5 分蘗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片CAT活性影響Fig.5 Effect of exogenousprolineand GABA application at tillering stageon the CAT activity in leavesof riceunder salt stress

圖6 孕穗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片CAT活性影響Fig.6 Effect of exogenousprolineand GABA application at booting stageon the CAT activity in leavesof riceunder salt stress

2.4 Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片APX活性影響

分蘗期和孕穗期噴施外源物質(zhì)對(duì)水稻功能葉片APX活性影響（見(jiàn)圖7、8）。分蘗期龍稻5和牡丹江30功能葉片中APX活性均呈先增后降趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在7月2日（見(jiàn)圖7）。與對(duì)照相比，鹽脅迫下龍稻5功能葉片APX活性顯著提高；鹽脅迫下牡丹江30功能葉片APX活性在峰值之前顯著提高，峰值之后與對(duì)照無(wú)顯著差異。此外可知鹽脅迫下龍稻5功能葉片APX活性高于牡丹江30，且隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，差距越明顯。孕穗期水稻功能葉片APX活性均呈下降趨勢(shì)，正常和鹽脅迫下龍稻5功能葉片APX活性均高于牡丹江30（見(jiàn)圖8）。結(jié)果表明耐鹽品種龍稻5可維持高水平APX活性。

與鹽脅迫相比，分蘗期與孕穗期Pro、GABA和PG處理兩品種功能葉片APX活性均顯著升高。其中，分蘗期外源Pro、GABA和PG處理下龍稻5功能葉片APX活性增幅分別為3.92%～20%，11.76%～36%和7.84%～24%；牡丹江30增幅分別為9.68%～28.57%，22.22%～34.78%和16.13%～30.95%。與鹽脅迫相比，孕穗期外源Pro、GABA和PG處理龍稻5增幅分別為8.33%～28.57%，20%～35.71%和15%～32.14%，牡丹江30功能葉片APX活性增幅分別為12.5%～50%，25%～62.5%和17.5%～37.5%。結(jié)果表明，外源Pro、GABA和PG對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片APX活性影響為GABA ＞PG＞Pro，與Pro和GABA單劑處理相比，PG復(fù)配未表現(xiàn)累加效果；Pro、GABA和PG對(duì)鹽敏感品種牡丹江30調(diào)控作用優(yōu)于龍稻5。同時(shí)龍稻5和牡丹江30孕穗期噴施Pro、GABA和PG對(duì)APX活性提升效果均優(yōu)于分蘗期。

圖7 分蘗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片APX活性影響Fig.7 Effect of exogenous proline and GABA application at tillering stageon the APX activity in leavesof riceunder salt stress

圖8 孕穗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片APX活性影響Fig.8 Effect of exogenousprolineand GABA application at booting stageon the APX activity in leavesof riceunder salt stress

2.5 Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片MDA含量影響

分蘗期和孕穗期噴施外源物質(zhì)對(duì)水稻功能葉片MDA含量影響（見(jiàn)圖9、10）。

分蘗期龍稻5和牡丹江30功能葉片中MDA含量均呈先增后降趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在6月29日（見(jiàn)圖9）。與對(duì)照相比，鹽脅迫下龍稻5功能葉片MDA含量顯著提高；鹽脅迫下牡丹江30功能葉片MDA含量顯著高于對(duì)照。鹽處理下牡丹江30功能葉片MDA含量顯著高于龍稻5，且隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，MDA含量差距越明顯。孕穗期水稻功能葉片MDA含量均呈下降趨勢(shì)，可能是水稻植株對(duì)鹽脅迫產(chǎn)生一定適應(yīng)性；正常和鹽脅迫下牡丹江30功能葉片MDA含量均高于龍稻5（見(jiàn)圖10）。結(jié)果表明，鹽脅迫下耐鹽品種龍稻5可保持細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)完整性。

圖9 分蘗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片MDA含量影響Fig.9 Effect of exogenousprolineand GABA application at tillering stageon the MDA content in leavesof rice under salt stress

圖10 孕穗期外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片MDA含量影響Fig.10 Effect of exogenousprolineand GABA application at booting stageon the MDA content in leavesof riceunder salt stress

與鹽脅迫相比，分蘗期與孕穗期外源Pro、GABA和PG處理功能葉片MDA含量均顯著降低。分蘗期Pro、GABA和PG處理下龍稻5功能葉片MDA含量降低幅度分別為4.42%～13.13%，8.36%～23.68%和13.4%～37.12%；牡丹江30降低幅度分別為3.77%～10.1%，10.6%～20.35%和20.97%～29.1%。與鹽脅迫相比，孕穗期Pro、GABA和PG處理龍稻5降低幅度分別為7.95%～17.87%，14.84%～21.6%和20.45%～30.42%，牡丹江30功能葉片MDA含量降低幅度分別為5.24%～10.39%，10.03%～22.73%和15.65%～30.61%。結(jié)果表明，外源Pro、GABA和PG對(duì)鹽脅迫下水稻功能葉片MDA含量影響為PG＞GABA＞Pro，與Pro和GABA單劑處理相比，PG復(fù)配處理表現(xiàn)協(xié)同增效；Pro和PG對(duì)龍稻5調(diào)控作用大于牡丹江30，而GABA對(duì)不同品種的調(diào)控作用與噴施時(shí)期有關(guān)，分蘗期噴施GABA對(duì)龍稻5調(diào)控作用較大，孕穗期噴施對(duì)牡丹江30調(diào)控作用大于龍稻5。同時(shí)分蘗期噴施GABA和PG對(duì)MDA含量降低效果優(yōu)于孕穗期，孕穗期噴施Pro對(duì)MDA含量降低效果優(yōu)于分蘗期。

2.6 Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻產(chǎn)量影響

分蘗期和孕穗期噴施外源物質(zhì)水稻產(chǎn)量如表2所示，分蘗期與孕穗期噴施后龍稻5和牡丹江30產(chǎn)量均顯著降低。正常情況下牡丹江30產(chǎn)量高于龍稻5，而鹽處理下牡丹江30產(chǎn)量低于龍稻5。結(jié)果表明，耐鹽品種龍稻5產(chǎn)量受鹽脅迫影響小于鹽敏感品種牡丹江30。

表2 外源Pro、GABA對(duì)鹽脅迫下水稻產(chǎn)量影響Table 2 Effect of exogenous prolineand GABA application on theyield of riceunder salt stress

與鹽脅迫相比，分蘗期與孕穗期外源Pro、GABA和PG處理兩品種產(chǎn)量均顯著升高。其中，分蘗期外源Pro、GABA和PG處理下龍稻5產(chǎn)量分別增加4.82%、6.84%和11.62%；牡丹江30分別增幅14.87%、10.78%和13.8%。與鹽脅迫相比，孕穗期外源Pro、GABA和PG處理龍稻5產(chǎn)量分別增加0.91%、2.85%和5.87%，牡丹江30產(chǎn)量分別增加2.2%、8.42%和21.42%。結(jié)果表明，Pro、GABA和PG對(duì)鹽脅迫下水稻產(chǎn)量影響為PG＞GABA＞Pro，與Pro和GABA單劑處理相比，PG復(fù)配處理表現(xiàn)協(xié)同增效；Pro、GABA和PG對(duì)鹽敏感品種牡丹江30調(diào)控作用大于龍稻5。同時(shí)龍稻5和牡丹江30分蘗期噴施Pro、GABA和PG對(duì)水稻產(chǎn)量提升效果優(yōu)于孕穗期。

3 討論與結(jié)論

鹽脅迫對(duì)抗氧化酶活性影響尚無(wú)定論，沙漢景研究認(rèn)為，鹽脅迫下水稻抗氧化酶活性（SOD、POD、CAT），MDA含量增高，隨著鹽濃度增加，抗氧化酶活性先增后降[15]。孟菁等認(rèn)為，鹽脅迫下水稻抗氧化酶活性（SOD、POD、CAT）降低，MDA含量升高[16]。

本研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下分蘗期抗氧化酶（SOD、POD、CAT和APX）活性隨時(shí)間延長(zhǎng)呈先升后降趨勢(shì)，孕穗期抗氧化酶活性持續(xù)下降，與前人研究結(jié)果不同，原因是短期鹽脅迫誘導(dǎo)功能葉片中抗氧化酶活性增強(qiáng)，有效清除活性氧，防止質(zhì)膜過(guò)氧化，但隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，活性氧產(chǎn)生速率超過(guò)清除速率，氧化脅迫加劇導(dǎo)致抗氧化酶活性下降。相比牡丹江30，鹽脅迫下龍稻5抗氧化酶活性在孕穗期下降較慢，高酶活持續(xù)期較長(zhǎng)。分蘗期MDA含量隨時(shí)間呈先升后降趨勢(shì)，孕穗期MDA含量持續(xù)下降，說(shuō)明短期鹽脅迫下水稻功能葉片中MDA迅速積累，隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，植物對(duì)鹽脅迫表現(xiàn)一定適應(yīng)性。鹽脅迫下牡丹江30 MDA含量高于龍稻5，產(chǎn)量降幅大于龍稻5，龍稻5耐鹽性高于牡丹江30。

Smirnoff等研究發(fā)現(xiàn)，Pro在逆境條件下大量積累，具有抗氧化功能，并清除活性氧[17-18]。Nounjan等研究認(rèn)為，Pro處理鹽脅迫下水稻幼苗，無(wú)法緩解鹽脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)抑制作用，但可提高耐鹽品種APX活性及鹽敏感品種POD、CAT和APX活性[19]。Wutipraditkul等研究認(rèn)為，Pro處理鹽脅迫下水稻幼苗，降低H2O2含量，對(duì)SOD無(wú)促進(jìn)作用，提高CAT和APX活性[20]。Bhusan等研究發(fā)現(xiàn)，Pro分蘗期噴施，可有效緩解鹽害，提高水稻產(chǎn)量，對(duì)鹽敏感品種調(diào)控作用大于耐鹽品種[21]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)分蘗期或孕穗期噴施Pro可顯著提高水稻功能葉片SOD、POD、CAT、APX等酶活性，降低MDA含量，增加水稻產(chǎn)量，有效提高鹽脅迫下水稻綜合抗氧化能力，與沙漢景研究一致[15]。

田小磊等研究證實(shí)外源GABA可提高抗氧化酶活性，降低氧化損傷[22-23]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)分蘗期或孕穗期噴施外源GABA顯著增加SOD、POD、CAT、APX等酶活性，降低MDA含量，增加水稻產(chǎn)量，與田小磊、高洪波等研究結(jié)果一致[22-23]。此外，本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)外源GABA對(duì)水稻抗氧化酶活性影響大于Pro，因?yàn)镚ABA對(duì)O2-、H2O2和單線氧（1O2）清除能力大于Pro[24]。分蘗期或孕穗期噴施Pro和GABA復(fù)配劑可提高水稻功能葉片抗氧化酶活性，降低MDA含量，增加水稻產(chǎn)量，且復(fù)配對(duì)水稻產(chǎn)量、SOD活性和MDA含量作用效果優(yōu)于單獨(dú)施用，說(shuō)明Pro和GABA復(fù)配對(duì)水稻產(chǎn)量、SOD活性和MDA含量有協(xié)同作用；復(fù)配劑對(duì)POD、SOD和APX活性作用效果小于GABA單獨(dú)施用，說(shuō)明Pro和GABA復(fù)配對(duì)POD、SOD和APX活性具有拮抗作用。Pro和GABA復(fù)配對(duì)抗氧化酶具體調(diào)節(jié)機(jī)制尚待深入研究。此外，從外源物質(zhì)施用效果看，分蘗期噴施外源物質(zhì)有利于提高水稻耐鹽性、抗氧化酶活性，降低MDA含量，增加產(chǎn)量。

[1] 石元春.鹽堿土改良[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1986.

[2] Bhivare V N,Nimbalkar J D.Salt stress effects on growth and mineral nutrition of French beans[J].Plant and Soil,1984,80(1)：91-98.

[3] Munns R,Tester M.Mechanisms of salinity tolerance[J].Annual Review of Plant Biology,2008,59(1)：651-681.

[4] Ashraf M,Foolad M R.Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance[J].Environmental and Experimental Botany,2007,59(2)：206-216.

[5] 李敬蕊,楊麗文,王春燕,等.γ-氨基丁酸對(duì)低氧脅迫下甜瓜幼苗抗氧化酶活性及表達(dá)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,45(11)：28-36.

[6] 賀巖,李志崗,陳云昭,等.外源脯氨酸對(duì)鹽脅迫下大豆離體胚再生植株生理特征及線粒體結(jié)構(gòu)的影響[J].大豆科學(xué),2000,19(4)：314-319.

[7]白樺,王玉國(guó).外源脯氨酸對(duì)鹽脅迫下大豆愈傷組織SOD和POD活性的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2002,17(3)：37-40.

[8]汪沛洪.基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社,1986.

[9]Li MF,Guo SJ,Yang X H,et al.Exogenousgamma-aminobutyric acid increases salt tolerance of wheat by improving photosynthesis and enhancing activities of antioxidant enzymes[J].Biologia Plantarum,2016,60(1)：123-131.

[10] 李巖巖,肖雯,魏秀儉,等.GABA對(duì)小麥幼苗耐鹽性的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,45(2)：53-57.

[11] Kraus T E,Fletcher R A.Paclobutrazol protects wheat seedlings from heat and paraquat injury.Is detoxification of active oxygen involved?[J].Plant&Cell Physiology,1994,35(1)：45-52.

[12] Velikova V,Yordanov I,Edreva A.Oxidative stress and some antioxidant systems in acid rain-treated bean plants：Protective role of exogenous polyamines[J].Plant Science,2000,151(1)：59-66.

[13] Nakano Y,Asada K.Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts[J].Plant&Cell Physiology,1981,22(5)：867-880.

[14]越世杰,許長(zhǎng)成,鄒琦,等.植物組織中丙二醛測(cè)定方法的改進(jìn)[J].植物生理學(xué)報(bào),1994(3)：207-210.

[15]沙漢景.外源脯氨酸對(duì)鹽脅迫下水稻耐鹽性的影響[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

[16] 孟菁,董倩楠,王燕,等.He-Ne激光對(duì)鹽脅迫下水稻幼苗抗氧化活性的影響[J].激光生物學(xué)報(bào),2016,25(4)：336-341.

[17] Smirnoff N,Cumbes Q J.Hydroxyl radical scavenging activity of compatible solutes[J].Phytochemistry,1989,28(4)：1057-1060.

[18] Matysik J,Bhalu B A,Mohanty P,et al.Molecular mechanism of quenching of reactive oxygen species by proline under stress in plants[J].Current Science,2002,82(5)：525-532.

[19] Nounjan N,Theerakulpisut P.Effects of exogenous proline[21] Bhusan D,Das D K,Hossain M,et al.Improvement of salt tolerance in rice(Oryza sativa L.)by increasing antioxidant defense systems using exogenous application of proline[J].Australian Journal of Crop Science,2016,10(1)：50-56.

[22] 田小磊,關(guān)曉嵐,李云,等.鹽脅迫條件下γ-氨基丁酸對(duì)玉米幼苗SOD、POD及CAT活性的影響[J].實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào),2005,38(1)：75-79.

[23] 高洪波,章鐵軍,呂桂云,等.NaCl脅迫下外源γ-氨基丁酸對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)和活性氧代謝的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2007,27(10)：2046-2051.

[24] Liu C,Li Z,Yu G.The dominant glutamic acid metabolic flux to produceγ-amino butyric acid over proline in nicotiana tabacum leaves under water stress relates to its significant role in antioxidant activity[J].Journal of Integrative Plant Biology,2011,53(8)：608-618.

Regulatory effects of combined application of proline and GABA on antioxidant system of rice under salt stress/

ZHAO Hongwei,HU Wencheng,SHA
Hanjing,JIA Yan,TIAN Xuefei
(Rice Research Institute,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

Salt stress is one of the major abiotic stresses that limit rice growth and yield.As important osmoprotectants under stress conditions,proline(Pro)andγ-aminobutyric acid(GABA)play important roles in plant against salt stress.In this study,the effects of foliar application of exogenous Pro,GABA and their combination at tillering and booting stages on the antioxidant system of rice under salt stress were studied by using salt-tolerant cultivar Longdao 5 and salt-sensitive variety Mudanjiang 30 as experimental materials.The results showed that salt stress significantly increased the activities of antioxidant enzymes(SOD,POD,CAT and APX)and MDA content in rice leaves and reduced rice yield.Compared with salt stress,foliar application of Pro,GABA and their combination enhanced the activities of antioxidant enzymes,decreased the content of MDAand increased the yield of rice.The joint application of Pro and GABAshowed synergistic effects on increasing SOD activity and rice yield and reducting MDAcontent under salt stress.Foliar sprayingexogenous Pro or GABA at tillering stage under salt stress was better than spraying at booting stage.The regulation effect of Pro,GABA and their combination on the salt-sensitive variety Mudanjiang 30 was more than that on the salt-tolerant variety Longdao 5.

rice;salt stress;antioxidant enzyme;Pro;GABA(γ-aminobutyric acid);synergistic effect

S511

A

1005-9369（2017）09-0011-10

時(shí)間 2017-10-20 12：50：42 [URL]http：//kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20171020.1250.010.

趙宏偉,胡文成,沙漢景,等.脯氨酸和γ-氨基丁酸復(fù)配對(duì)鹽脅迫下水稻抗氧化系統(tǒng)的調(diào)控效應(yīng)[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,48(9)：11-20.

Zhao Hongwei,Hu Wencheng,Sha Hanjing,et al.Regulatory effects of combined application of proline and GABA on antioxidant system of rice under salt stress[J].Journal of Northeast Agricultural University,2017,48(9)：11-20.(in Chinese with English abstract)

2017-03-03

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0300104）；黑龍江省重大科技招標(biāo)項(xiàng)目（GA14B102-02）

趙宏偉（1967-），女，教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樽魑锔弋a(chǎn)理論與栽培技術(shù)。E-mail：hongweizhao@163.com