吳政霖 章有知

摘要：研究了經(jīng)外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（IAA）處理的大豆[Glycine max （Linn.） Merr.）]幼苗在PEG-6000模擬干旱脅迫下的生理生化的變化。結(jié)果表明，干旱脅迫可以顯著降低葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量，IAA處理則顯著提高葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量。干旱脅迫顯著增加MDA含量，IAA處理則顯著降低MDA含量。干旱脅迫顯著降低AsA含量，增加了GSH含量;IAA處理也顯著增加GSH含量。干旱脅迫時(shí)，大豆體內(nèi)CAT、SOD、POD、AsA-POD活性均升高，增強(qiáng)了大豆的抗氧化能力。IAA處理則顯著增強(qiáng)了SOD、POD、AsA-POD活性。IAA處理可以增強(qiáng)大豆幼苗對(duì)干旱脅迫的抵抗能力。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫;大豆[Glycine max （Linn.） Merr.）];IAA;葉綠素;MDA

中圖分類號(hào)：S565.1? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）06-0016-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.06.004? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： Several physiological and biochemical indexes changes of soybean seedlings treated with exogenous auxin （IAA） under PEG-6000 simulated drought stress were studied. The results showed that drought stress could significantly reduce the contents of chlorophyll a， chlorophyll b and total chlorophyll， while IAA could significantly increase the contents of chlorophyll a， chlorophyll b and total chlorophyll. Drought stress significantly increased MDA content， while IAA significantly decreased MDA content. Drought stress significantly decreased AsA content and increased GSH content; IAA also significantly increased GSH content. Under drought stress， the activities of CAT， SOD， POD and AsA-POD of soybean were increased， and the antioxidant capacity of soybean was enhanced. IAA significantly increased SOD， POD and AsA-POD activity. It is concluded that IAA treatment could enhance the resistance of soybean seedlings to drought stress.

Key words： drought stress; soybean plants [Glycine max （Linn.） Merr.）]; IAA; chlorophyll; MDA

在植物的正常生長(zhǎng)過程中，其體內(nèi)可以利用的水分的多少嚴(yán)重影響植物的生理生化過程[1，2]。因此，干旱是植物生長(zhǎng)中最為重要的影響因子之一。此外，植物在遭受干旱脅迫時(shí)，體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除之間的平衡被破壞，活性氧的含量升高，從而對(duì)蛋白質(zhì)、核酸和細(xì)胞膜等產(chǎn)生氧化性損傷[3，4]。

大豆[Glycine max （Linn.） Merr.）]是東北地區(qū)重要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物之一，在生長(zhǎng)過程中需要較多的水分。由于氣候的變化，東北地區(qū)大豆的生長(zhǎng)過程中，也經(jīng)常遭遇階段性干旱。近年來對(duì)大豆干旱脅迫的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[5-8]，葉綠素含量、丙二醛含量、抗氧化酶活性都一定程度發(fā)生改變。為了更為詳細(xì)地了解干旱脅迫條件下大豆幼苗的生理和生化特征變化，本研究以8% PEG-6000進(jìn)行模擬干旱脅迫，從葉綠素含量、丙二醛含量、抗氧化物含量以及抗氧化酶活性的變化等方面對(duì)大豆幼苗進(jìn)行研究。此外，正常的生長(zhǎng)條件下，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑調(diào)控植物生長(zhǎng)和發(fā)育等諸多過程[9]。在植物遭受脅迫的環(huán)境中，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑也能改善脅迫環(huán)境對(duì)植物的損害程度[10，11]。因此，本研究采用0.5 μmol/L IAA對(duì)大豆幼苗進(jìn)行處理，研究了前述指標(biāo)在IAA處理下的變化情況，以期為大豆栽培提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料

以普通黃豆種子為試驗(yàn)材料。選取子粒飽滿、大小均一的黃豆種子，均勻種植于裝有經(jīng)去離子水清洗并浸濕的河沙種植盆（長(zhǎng)30 cm，寬30 cm，深10 cm，其中河沙深度8 cm）中，6行6列（36顆/盆），塑料薄膜覆蓋，種植盆置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，條件為白天28 ℃、12 h，夜間20 ℃、12 h，光照度800 μmol/（m2·s），相對(duì)濕度75%，第二周開始每隔1 d向種植盆內(nèi)噴灑試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的營(yíng)養(yǎng)液200 mL。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將“1.1”中培育的黃豆幼苗分為3個(gè)處理組：①對(duì)照組（CK），以Hoagland全營(yíng)養(yǎng)液正常培養(yǎng)材料;②PEG-6000處理組（PEG），前兩周使用Hoagland全營(yíng)養(yǎng)液正常培養(yǎng)材料，第三周使用含有8%（m/V，下同）PEG-6000的Hoagland全營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行干旱脅迫;③IAA處理組（IAA），第一周還是用Hoagland全營(yíng)養(yǎng)液正常培養(yǎng)材料，第二周開始使用含有0.5 μmol/L IAA的Hoagland全營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)材料，第三周開始用8% PEG-6000的Hoagland全營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行干旱脅迫。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。分別于PEG處理后0、4、7 d取樣測(cè)試。

1.3? 方法

葉綠素（葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素）含量的測(cè)定采用乙醇浸提法[12]。

超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、抗壞血酸過氧化物酶（AsA-POD）活性等抗氧化酶的提取和活性測(cè)定以及丙二醛（MDA）含量的測(cè)定參考文獻(xiàn)[12]。

還原型抗壞血酸（AsA）和還原型谷胱甘肽（GSH）等抗氧化物的含量測(cè)定采用Solarbio試劑盒。測(cè)定方法嚴(yán)格按照試劑盒說明書進(jìn)行。AsA和GSH含量按樣本質(zhì)量計(jì)算。

1.4? 儀器與試劑

儀器：UV-mini 1240型紫外可見分光光度計(jì)，Sartorius BS124S型電子分析天平，上海精宏GZP-250型光照培養(yǎng)箱。

試劑：所用試劑均為分析純。

2? 結(jié)果與分析

2.1? PEG模擬干旱脅迫下外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)大豆葉綠素含量的影響

在0 d時(shí)，3個(gè)處理組的大豆葉綠素a含量沒有明顯差異。4、7 d時(shí)，對(duì)照（CK）組的葉綠素a含量最高，遭受干旱脅迫的PEG組和IAA組都較低，PEG處理組的葉綠素a含量最低，IAA處理組則高于PEG處理組，處理間差異顯著。在0 d時(shí)，各處理大豆葉綠素b含量的大小順序?yàn)镮AA、PEG、CK。在4、7 d時(shí)，對(duì)照（CK）組的葉綠素b含量最高，遭受干旱脅迫的PEG組和IAA組都較低，且葉綠素b含量IAA處理組高于PEG處理組，各處理間差異顯著。對(duì)總?cè)~綠素含量而言，在0 d時(shí)，3個(gè)處理組沒有明顯差異。在4、7 d時(shí)，對(duì)照（CK）組的總?cè)~綠素含量最高，遭受干旱脅迫的PEG組和IAA組都較低，且總?cè)~綠素含量IAA處理組高于PEG處理組，各處理間差異顯著。

2.2? PEG模擬干旱脅迫下外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)大豆丙二醛含量的影響

在0 d時(shí)，IAA處理組的大豆MDA含量最低，各處理組間無顯著差異。4、7 d時(shí)，遭受干旱脅迫的PEG組和IAA組都具有較高的MDA含量，且隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，MDA含量呈明顯的增加趨勢(shì)。另外，IAA處理組較PEG處理組具有較低的MDA含量，各處理間差異顯著。

2.3? PEG模擬干旱脅迫下外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)大豆抗氧化物含量的影響

在0 d時(shí)，3個(gè)處理組的大豆AsA含量沒有顯著差異。4、7 d時(shí)，遭受干旱脅迫的PEG組和IAA組都具有較低的AsA含量，且隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，AsA的含量呈明顯的降低趨勢(shì)。在7 d時(shí)，IAA處理組和PEG處理組間大豆AsA含量有顯著差異。

在0 d時(shí)，3個(gè)處理組的大豆GSH含量沒有顯著差異。4、7 d時(shí)，遭受干旱脅迫的PEG組和IAA組都具有較高的GSH含量，且隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，GSH的含量呈明顯的升高趨勢(shì)，IAA處理組較PEG處理組有較高的GSH含量，二者差異顯著。

2.4? PEG模擬干旱脅迫下外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)大豆抗氧化酶活性的影響

在0 d時(shí)，3個(gè)處理組的大豆CAT活性沒有顯著差異。4、7 d時(shí)，遭受干旱脅迫的PEG組和IAA組都具有較高的CAT活性。隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，7 d時(shí)PEG處理組的CAT活性顯著高于其他2個(gè)處理。

在3個(gè)測(cè)定時(shí)間內(nèi)，IAA處理組的SOD、POD、AsA-POD活性均為最高。4、7 d時(shí)，遭受干旱脅迫的PEG組和IAA組都具有較高的SOD、POD、AsA-POD活性，且3個(gè)處理間差異顯著。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD、POD、AsA-POD活性均有增加的趨勢(shì)。

3? 討論

3.1? 葉綠素和丙二醛含量的變化

干旱脅迫降低了大豆幼苗中葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量都呈降低的趨勢(shì)，說明干旱脅迫下，大豆幼苗的葉綠體結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞，葉綠素含量顯著降低。經(jīng)IAA處理的大豆幼苗，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量都高于PEG處理組，表明IAA處理可以減輕干旱脅迫對(duì)大豆幼苗的損傷程度。植物體內(nèi)葉綠素的含量與植物本身的光合作用作用關(guān)系密切，葉綠素含量高的植物，其光合作用速率較高[13，14]。表明干旱脅迫時(shí)，大豆幼苗的光合作用效率顯著降低，IAA處理可以提高大豆幼苗的光合作用效率，增強(qiáng)其對(duì)干旱脅迫的抵抗能力。

MDA是膜脂被過氧化物或者超氧化物氧化的產(chǎn)物，當(dāng)植物體內(nèi)過氧化物或超氧化物的大量積累時(shí)，MDA的含量增加[15]。對(duì)照組（CK）在3個(gè)測(cè)定時(shí)間的MDA含量基本保持不變，說明在對(duì)照組（CK）中，MDA的含量處于相對(duì)平衡的狀態(tài)。干旱脅迫時(shí)，MDA的含量顯著升高，IAA處理一定程度上降低了植物體內(nèi)MDA的含量，說明IAA處理可以減輕膜脂的過氧化程度。

3.2? ?抗氧化物含量和抗氧化酶活性的變化

AsA作為植物體內(nèi)的還原劑，在植物體內(nèi)可以與過氧化物和超氧化物等活性氧起反應(yīng)，從而降低活性氧的含量，減輕活性氧對(duì)植物的損傷。此外，AsA也參與植物體內(nèi)光合結(jié)構(gòu)的保護(hù)[16]和衰老調(diào)控[17]。對(duì)照組在3個(gè)測(cè)定時(shí)間的AsA含量也基本維持不變，說明在大豆幼苗的生長(zhǎng)階段，體內(nèi)AsA含量達(dá)到了平衡狀態(tài)。PEG處理組中，AsA含量顯著降低，且隨著時(shí)間延長(zhǎng)，降低的程度越來越大。IAA可以增加AsA的含量，表明IAA提高了大豆幼苗對(duì)活性氧的抵抗能力，增強(qiáng)了對(duì)光合結(jié)構(gòu)的保護(hù)，這也可能是IAA處理組中葉綠素含量高的原因。

GSH也是植物體內(nèi)重要的活性物質(zhì)，可以清除植物體內(nèi)的自由基，減輕自由基對(duì)植物體的傷害[18]。對(duì)照組在3個(gè)測(cè)定時(shí)間GSH含量變化較小，說明在大豆幼苗的生長(zhǎng)階段，體內(nèi)GSH含量同樣也維持在平衡狀態(tài)。PEG和IAA處理組中，GSH含量顯著升高，說明GSH受干旱脅迫和IAA進(jìn)行上行調(diào)節(jié)。植物感知環(huán)境的變化，從而使GSH水平進(jìn)行上行調(diào)節(jié)，保證GSH和AsA在環(huán)境脅迫下緊密的共同調(diào)節(jié)作用[19]。就抗氧化物AsA和GSH 而言，隨干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，AsA呈降低的趨勢(shì)，GSH呈增加的趨勢(shì)。因此，通過對(duì)大豆幼苗AsA和GSH含量的調(diào)節(jié)，使其維持了整個(gè)植物體內(nèi)抗氧化物質(zhì)含量處于較為穩(wěn)定的水平。

CAT、SOD和POD是植物體內(nèi)主要的抗氧化酶。CAT可以催化過氧化氫的分解反應(yīng)，是植物體內(nèi)抗氧化防御機(jī)理之一。CAT活性的增強(qiáng)可能是植物對(duì)過氧化氫產(chǎn)生的一種適應(yīng)性反應(yīng)，增加了過氧化氫的清除速率，從而提高了植物的抗脅迫能力。SOD是生物體內(nèi)清除自由基的首要酶類。POD具有消除過氧化氫、酚類、胺類、醛類和苯類毒性的作用。PEG處理組中，CAT，SOD和POD活性在3個(gè)測(cè)定時(shí)間基本呈升高的趨勢(shì)，從而保證干旱脅迫下對(duì)大豆幼苗體內(nèi)有害物質(zhì)的有效清除。同時(shí)，IAA可以顯著提高SOD的活性，表明IAA處理后對(duì)自由基清除的作用可能較為突出。特別地，對(duì)于AsA-POD，干旱脅迫也促進(jìn)其活性的增加。IAA處理也可以顯著提高AsA-POD的活性。

4? 小結(jié)

IAA處理可以減輕大豆幼苗遭受的干旱脅迫，具體表現(xiàn)在可以顯著提高葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量，減輕干旱脅迫對(duì)葉綠素的降低作用;可以顯著減輕膜脂的過氧化程度，降低MDA的含量;可以顯著提高抗氧化物AsA和GSH的含量，增強(qiáng)大豆幼苗的抗氧化能力;可以顯著提高SOD、POD和AsA-POD活性。

參考文獻(xiàn)：

[1] HENDRY G A F. Oxygen free radical process and seed longevity[J].Seed science research，1993，3：141-153.

[2] 李? 偉，曹坤芳.干旱脅迫對(duì)不同光環(huán)境下的三葉漆幼苗光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)，2006，26（2）：266-275.

[3] ASADA K. Production and action of active oxygen in photosynthetic tissue[M].Boca Raton：CRC press，1994.

[4] MOLLER I M，JENSEN P E，HANSSON A. Oxidative modifications to cellular components in plants[J].Annual review of plant biology，2007，58：459-481.

[5] 高? 蕾，劉麗君，董守坤，等.干旱脅迫對(duì)大豆幼苗葉片生理生化特性的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，40（8）：1-4.

[6] 蒲偉鳳，李桂蘭，張? 敏，等.干旱脅迫對(duì)野生和栽培大豆根系特征及生理指標(biāo)的影響[J].大豆科學(xué)，2010，29（4）：615-622.

[7] 董興月，林? 浩，劉麗君，等.干旱脅迫對(duì)大豆生理指標(biāo)的影響[J].大豆科學(xué)，2011，30（1）：83-88.

[8] 紀(jì)展波，蒲偉鳳，李桂蘭，等.野生大豆、半野生大豆和栽培大豆對(duì)苗期干旱脅迫的生理反應(yīng)[J].大豆科學(xué)，2012，31（4）：598-604.

[9] 呂? 劍，喻景權(quán).植物生長(zhǎng)素的作用機(jī)制[J].植物生理學(xué)通訊，2004，40（5）：624-628.

[10] 張會(huì)靈，吳正景，郭大龍，等.IAA和SA對(duì)鹽脅迫下蘿卜幼苗生理特性的影響[J].北方園藝，2017（8）：32-34.

[11] 李亞萍，彭? 燕.IAA改善PEG處理下白三葉幼苗葉片抗氧化保護(hù)和滲透調(diào)節(jié)能力[J].草業(yè)科學(xué)，2017，34（11）：2295-2302.

[12] 孔祥生，易現(xiàn)峰.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2008.

[13] 徐惠風(fēng)，劉興土，金研銘，等.向日葵葉片葉綠素和比葉重及其產(chǎn)量研究田[J].農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，2003，19（2）：94-97.

[14] HUSEYNOVA I M. Photosynthetic characteristics and enzymatic antioxidant capacity of leaves from wheat cultivars exposed to drought[J].Biochim biophys acta，2012，1817：1516-1523.

[15] 杜潤(rùn)峰，郝文芳，王龍飛.達(dá)烏里胡枝子抗氧化保護(hù)系統(tǒng)及膜脂過氧化對(duì)干旱脅迫及復(fù)水的動(dòng)態(tài)響應(yīng)[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2012， 21（2）：51-61.

[16] TOTH S Z，SCHANSKER G，GARAB G. The physiological roles and metabolism of ascorbate in chloroplasts[J].Physiol plant，2013，148：161-175.

[17] FOTOPOULOS V，KANELLIS A K. Altered apoplastic ascorbate redox state in tobacco plants via ascorbate oxidase overexpression results in delayed dark-induced senescence in detached leaves[J].Plant physiol biochem，2013，73：154-160.

[18] ZETTERSTROM R，EIJKMAN C，SIR HOPLINS F G. The dawn of vitamins and other essential nutritional growth factors[J].Acta paediatrica，2006，95（11）：1331-1333.

[19] 杜? 琳，張? 荃.植物谷胱甘肽與抗氧化脅迫[J].山東科學(xué)，2008，21（2）：27-32.