水分脅迫對3個棗品種脯氨酸含量的影響

馬艷麗

摘要? ? 設(shè)置4種不同的土壤水分脅迫處理，研究大平頂棗、金鈴圓棗和三星大棗3個品種隨脅迫時間的延長脯氨酸含量的變化情況。結(jié)果表明，隨著水分脅迫強度的加大，與對照相比，3個棗品種葉片的脯氨酸含量均有不同程度的增加;三星大棗的脯氨酸含量在不同的水分脅迫處理條件下，始終高于大平頂棗和金鈴圓棗，其原因可能是三星大棗在水分脅迫下，比其他2個棗品種激活脯氨酸合成酶基因表達的能力更強。

關(guān)鍵詞? ? 棗;水分脅迫;脯氨酸含量

脯氨酸是植物蛋白質(zhì)的組分之一，其以游離狀態(tài)廣泛存在于植物體中。脯氨酸屬于植物滲透調(diào)節(jié)過程中的有機溶質(zhì)部分，其含量的積累就是為適應(yīng)不利環(huán)境做出的響應(yīng)，通過其積累達到滲透調(diào)節(jié)的作用。在持續(xù)水分虧缺下脯氨酸累積的機制，有研究認(rèn)為是激活了脯氨酸合成酶基因表達，而抑制了脯氨酸降解基因的表達。本試驗采用盆栽控水試驗，研究水分脅迫對大平頂棗、金鈴圓棗和三星大棗3個棗苗品種葉片脯氨酸含量的影響。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗材料

試驗于2014年4月在遼寧省旱地農(nóng)林研究所（原遼寧省干旱地區(qū)造林研究所）院內(nèi)展開，將3個棗品種的二年生嫁接苗栽植于花盆中，每盆栽植1株。盆內(nèi)基質(zhì)按園土∶腐殖土∶沙土為3∶1∶1的比例混勻，利用環(huán)刀測定土壤容重為1.12 g/cm3，盆土中土壤最大持水量測定值為46.03%。

1.2? ? 試驗設(shè)計

根據(jù)Hsiao T C提出的水分梯度劃分理論，設(shè)置了4個水分脅迫土壤容積含水量范圍，分別為28.35%～30.93%（CK）、20.62%～23.20%（輕度脅迫S1）、15.46%～18.04%（中度脅迫S2）、10.31%～12.89%（重度脅迫S3）。7月以后，按照不同的水分處理梯度開始進行控水試驗，將盆栽棗苗放于遮雨棚中，每天15：00左右，利用土壤水分測定儀（HD2）測定花盆內(nèi)土壤容積含水量，并及時補充當(dāng)天丟失的水分。每隔10 d左右，分別測定1次葉片的脯氨酸含量指標(biāo)，每個指標(biāo)重復(fù)測定3次。

1.3? ? 測定方法

脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法，具體測定方法參照參考文獻[1]。

2? ? 結(jié)果與分析

由圖1～4可以看出，3個棗苗品種經(jīng)過水分脅迫處理（即處理S1、S2、S3）后，葉片內(nèi)脯氨酸含量與CK相比均有所上升，且隨著干旱脅迫強度的加大，脯氨酸含量增加的幅度也逐漸加大，處理S3脯氨酸含量增加的幅度值最大。葉片中脯氨酸含量的增加并不只是由于蛋白質(zhì)分解的結(jié)果，還由于提高了重新合成的能力。處理S3隨著脅迫時間的延長，3個棗品種的脯氨酸含量曲線變化比較明顯，基本呈逐漸（下轉(zhuǎn)第57頁）

增加趨勢，只有大平頂棗在脅迫到第10天時，脯氨酸含量有所下降。而在CK、S1和S2水分處理下，3個棗品種隨著脅迫時間的延長，葉片中脯氨酸含量變化不太明顯。三星大棗的脯氨酸含量在不同的水分脅迫處理條件下，始終高于大平頂棗和金鈴圓棗，有可能是三星大棗在水分脅迫下，比其他2個棗品種激活脯氨酸合成酶基因表達的能力更強。

3? ? 結(jié)論與討論

植物的脯氨酸合成、積累及代謝是一個受非生物脅迫和細(xì)胞內(nèi)脯氨酸濃度高度調(diào)控的生理生化過程。脯氨酸的積累也是植物對水分脅迫的一種生理反應(yīng)。脯氨酸含量的增加，對植物抵抗干旱，進行滲透調(diào)節(jié)起重要的作用。然而，滲透調(diào)節(jié)作用也有其局限性，在水分脅迫嚴(yán)重時，也會使植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)能力降低或喪失[2-3]。本試驗結(jié)果顯示，隨著水分脅迫強度的加大，與對照相比，3個棗品種葉片中脯氨酸含量均有不同程度的增加。脯氨酸含量的增加，可以保護細(xì)胞膜系統(tǒng)，維持胞內(nèi)酶的結(jié)構(gòu)，減少胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解。在4種不同的水分脅迫處理下，三星大棗的脯氨酸含量始終高于其他2個棗品種，說明三星大棗激活脯氨酸合成酶基因表達的能力比較強。有研究表明[4]，在正常供水情況下，脯氨酸很容易氧化成谷氧酸，但是在干旱脅迫下，脯氨酸的氨化分解活性下降，脯氨酸的氧化受到了抑制。也有學(xué)者認(rèn)為，脯氨酸在逆境條件下累積，既可能是其適應(yīng)性的表現(xiàn)，也可能是細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能受損的體現(xiàn)[5]。

4? ? 參考文獻

[1] 張以順，黃霞，陳云鳳.植物生理實驗教程[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2] 馮淑華，陳雅君.三葉草對干旱脅迫的反應(yīng)及適應(yīng)性研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[3] 張述義，邵嘉鳴，李新鳳，等.水分脅迫對小麥芽和根中脯氨酸含量及電導(dǎo)率的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2013（3）：156-160.

[4] 徐建欣，楊潔，高玉堯，等.水分脅迫對3個不同地區(qū)橡膠草生理特性的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2016（3）：159-165.

[5] 單立山，李毅，石萬里，等.土壤水分脅迫對紅砂幼苗生長和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響[J].水土保持通報，2015（6）：116-119.