PEG-6000对低温下马铃薯试管苗相关生理指标的影响

吴雁斌，王一航，胡新元，文国宏，李高峰，郑永伟，张 荣，李建武，阎耀廷

（1.甘肃省农业科学院马铃薯研究所，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省庆阳市农业技术推广中心，甘肃庆阳 745000）

聚乙二醇（PEG）是一种大分子化合物，易溶于水，其分子量大于4 000时植物不能吸收，能夺取水分降低水势，造成渗透胁迫，常用于对植物渗透胁迫的研究［1～2］。目前关于渗透胁迫对植物生理指标影响的研究较多，但是对植物积累渗透调节物质的量以及积累能力的大小、保护酶活性的升高程度与抗旱性的关系研究结果很不一致［3］。曾乃燕等研究表明，低温胁迫下植物抗氧化系统中的酶和小分子物质含量及活性均发生变化［4］。我们通过PEG-6000胁迫对低温下马铃薯试管苗的丙二醛、可溶性蛋白、游离脯氨酸、叶绿素含量及抗氧化酶类活性的影响研究，以期初步了解干旱胁迫下适于低温条件的马铃薯有关生理机制。

1 材料与方法

1.1 试验材料

聚乙二醇6000（PEG-6000）由天津市光复精细化工研究所生产。陇薯3号试管苗由甘肃省农业科学院马铃薯研究所提供。

1.2 试验方法

根据已有的方法建立供试马铃薯试管苗扩繁体系［5］，基础培养基为MS培养基，PEG-6000浓度梯度为0（CK）、50、100、150、200、250 g/kg，在无菌条件下将生长25 d的陇薯3号脱毒试管苗接种于各处理培养基中，每处理3瓶。接种后置于光照培养箱内（温度4℃，光照2 500 Lx、24 h/d）培养，株高4 cm后开始测定相关生理指标，每隔7 d测定1次，共测定5次。

1.3 测定方法

丙二醛（MDA）含量采用双组分分光光度计法测定，用邹琦、由继红等的方法计算［6～7］。脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法的测定，叶绿素含量采用无水乙醇与丙酮（1∶1，V/V）混合液浸泡法测定。酶液制备方法为：取0.2 g新鲜马铃薯组培苗加少许石英砂和5mL预冷的酶提取液（用pH 7.8的磷酸缓冲液配制，含EDTA 5m mol/L、AsA 2mmol/L、PVP 2%）于冰浴研钵中，迅速匀浆后在4℃、4000 r/min下离心15min，留取上清液。可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，POD活性采用0.3%愈创木酚法测定，SOD活性采用NBT光还原法测定，CAT活性采用240 nm比色法测定。

1.4 数据分析

用DPS软件进行数据分析，以Excel软件绘制图表。

2 结果分析

2.1 PEG-6000胁迫对低温下马铃薯试管苗丙二醛含量的影响

丙二醛（MDA）含量越高，说明植物细胞质膜伤害越大，受到的胁迫也越强。从图1可以看出，在4℃低温条件下，不同浓度PEG-6000胁迫马铃薯试管苗的MDA含量均较不添加PEG-6000（CK）增加，且除添加200 g/kg PEG-6000处理外，PEG-6000浓度越高，在同一测试日的丙二醛含量也越高。说明PEG-6000胁迫可造成4℃低温下马铃薯试管苗膜脂过氧化，其中添加200 g/kg PEG-6000处理的马铃薯试管苗膜脂过氧化程度较轻。

图1 渗透胁迫对低温下马铃薯试管苗丙二醛含量的影响

2.2 PEG-6000胁迫对低温下马铃薯试管苗脯氨酸含量的影响

脯氨酸起着细胞质渗透调节剂的作用，能够维持质膜结构的完整性，可增强作物的抗旱性，有效维持膨压，降低细胞渗透势，提高作物的抗旱能力。正常状况下植物脯氨酸含量较低，在遇到逆境时，游离脯氨酸就会大量积累并清除活性氧从而保护细胞不受损伤。从图2可以看出，在4℃低温条件下，不同浓度PEG-6000胁迫马铃薯试管苗的脯氨酸含量均呈先升后降又上升趋势，这与同期不添加PEG-6000处理（CK）的变化趋势一致。说明低温下PEG-6000造成的干旱胁迫对马铃薯试管苗脯氨酸含量的影响并不明显。

图2 渗透胁迫对低温马铃薯试管苗脯氨酸含量的影响

2.3 PEG-6000胁迫对低温下马铃薯试管苗叶绿素含量的影响

叶绿素含量与抗性为负相关，是植物遭受渗透胁迫的重要特征之一［8］。从图3可以看出，在4℃低温条件下，不添加PEG-6000（CK）时，马铃薯试管苗的叶绿素含量随时间的延长总体呈波动性下降趋势；添加不同浓度PEG-6000后，叶绿素含量总体变化不明显，说明4℃低温下，PEG-6000造成的干旱胁迫对马铃薯试管苗叶绿素含量的影响不明显。

图3 渗透胁迫对低温下马铃薯试管苗总叶绿素含量的影响

2.4 PEG-6000胁迫对低温下马铃薯试管苗蛋白质含量的影响

可溶性蛋白含量代表了植物细胞内各种酶和大分子蛋白的含量，可表示植物酶活力的大小及酶的纯度［8～11］。从图4可以看出，在4℃低温条件下，不添加PEG-6000（CK）的马铃薯试管苗蛋白质含量随着时间的延长呈现波动性降低趋势，说明长期低温对马铃薯试管苗蛋白质的产生有阻碍作用；与对照相比，添加不同浓度PEG-6000各处理的马铃薯试管苗蛋白质含量均呈现不规则变化，说明PEG-6000胁迫对低温下马铃薯试管苗的抗寒性及抗旱性有诱导作用，PEG-6000可以通过刺激试管苗中蛋白质的产生，进而促进相关酶类的合成，从而提高植物抗低温的能力。

图4 渗透胁迫对低温下马铃薯试管苗蛋白质含量的影响

2.5 PEG-6000胁迫对低温下马铃薯试管苗相关酶活性的影响

低温下，植物产生活性氧并使之超过伤害阀值，要防止植物低温伤害就要提高植物清除活性氧的能力［12～13］。SOD通过歧化反应生成H2O2和O2，从而消除氧自由基对植物的伤害，但生成的H2O2对植物组织又产生毒害，而CAT可以清除植物组织中的H2O2，POD参与叶绿素的降解和活性氧的产生，因此把SOD、CAT和POD 3种酶统称为细胞保护酶系统，一定量的保护酶可避免活性氧自由基的伤害［14～16］。

从表1可知，在4℃低温条件下，添加不同浓度PEG-6000的马铃薯试管苗，随时间的延长，SOD、POD、CAT活性均表现出提高趋势。SOD活性以添加100 g/kg PEG-6000处理和200 g/kg PEG-6000处理表现较高，除第2次测定值小于不添加PEG-6000处理（CK）外，其余4次均高于同期对照。POD活性以添加50 g/kg PEG-6000处理最高，5次测定值均高于同期对照。CAT活性以添加100 g/kg PEG-6000处理最高，5次测定值均高于同期对照，且添加50、150、200、250 g/kg各处理，除第1次测定值均小于不添加PEG-6000处理（CK）外，其余4次均高于同期对照。

表1 低温下PEG-6000胁迫的马铃薯试管苗SOD、POD、CAT活性

3 小结

试验结果表明，在4℃低温下，不同浓度的PEG-6000胁迫可造成马铃薯试管苗膜脂过氧化，使其丙二醛含量增加，脯氨酸、叶绿素含量发生变化；SOD、POD、CAT 3种酶活性均表现出不同程度的上升趋势。

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