多胺及其合成抑制剂对干旱胁迫下杏苗生理指标的影响

王尚堃 杜红阳

摘要：【目的】探讨喷施多胺及其合成抑制剂甲基乙二醛双脒基腙（MGBG）对干旱胁迫杏苗生理指标的影响，为杏抗旱栽培提供参考依据。【方法】以金太阳杏1年生嫁接苗为试材，设处理1（对照，CK）、处理2[干旱（Drought，D.）胁迫]、处理3[（CK+亚精胺（Spermidine，Spd）]、处理4（D.+Spd）、处理5（D.+MGBG）和处理6（D.+MGBG+ Spd）共6个处理，每2 d处理1次，处理30 d后分别测定并分析各处理叶片丙二醛（MDA）、可溶性糖、游離脯氨酸（Pro）含量、叶绿素总含量及光合参数。【结果】干旱胁迫下，杏苗叶片MDA、可溶性糖和Pro含量增加，叶绿素总含量和光合参数均降低；喷施1.0 mmol/L Spd的杏苗叶片MDA含量、可溶性糖含量、Pro含量、叶绿素总含量及大部分光合参数提高；在干旱胁迫下喷施1.0 mmol/L Spd可使杏苗的MDA含量、可溶性糖含量、Pro含量、叶绿素总含量及大部分光合参数显著提高（P<0.05）；在干旱胁迫下喷施1.0 mmol/L MGBG可促进杏苗叶片MDA含量、Pro含量、叶绿素总含量及大部分光合参数降低。【结论】喷施1.0 mmol/L Spd可增强金太阳杏苗对干旱胁迫环境的适应能力，可在杏规模化栽培中应用。

关键词： 杏幼苗；干旱胁迫；多胺；甲基乙二醛双脒基腙；渗透调节物质；光合特性

中图分类号： S662.3 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）09-1475-05

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to study effects of polyamine and its synthetic inhibitor methylglyoxal bis-guanylhydrazone（MGBG） on physiological indexes of Armeniaca vulgaris Lam. Jintaiyang seedlings under drought stress， in order to provide reference basis for anti-drought cultivation. 【Method】One-year grafted seedlings of A. vulgaris Lam. Jintaiyang were taken as experimental materials. Six treatments including treatment 1（CK），treatment 2（D.），treatment 3[CK+spermine（Spd）]，treatment 4（D.+Spd），treatment 5（D.+MGBG） and treatment 6（D.+MGBG+Spd） were applied. The seedlings were sprayed one time every two days. Contents of malondialdehyde（MDA），soluble sugar and proline（Pro） and chlorophyll， photosynthetic parameters in leaves of A. vulgaris Lam. Jintaiyang seedlings were measured after being treated for 30 days. 【Result】Under drought stress， contents of MDA，soluble sugar and Pro in A. vulgaris Lam. Jintaiyang seedling leaves increased， and total content of chlorophyll and photosynthetic parameters decreased. Spd（1.0 mmol/L） treatment improved contents of MDA，soluble sugar and Pro， total content of chlorophyll and most photosynthetic parameters in A. vulgaris Lam. Jintaiyang seedling leaves. Spd（1.0 mmol/L） treatment under drought stress increased significantly contents of MDA， soluble sugar and Pro， total content of chlorophyll and most photosynthetic parameters in A. vulgaris Lam. Jintaiyang seedling leaves（P<0.05）. MGBG（1.0 mmol/L） treatment under drought stress decreased contents of MDA，soluble sugar and proline，total content of chlorophyll and most photosynthetic parameters in A. vulgaris Lam. Jintaiyang seedling leaves. 【Conclusion】Spd（1.0 mmol/L） treatment can improve A. vulgaris Lam. Jintaiyang seedlings adaptation capacity to drought stress， which can be applied in large-scale cultivation.

Key words： Armeniaca vulgaris Lam. seedling； drought stress； polyamine； methylglyoxal bis-guanylhydrazone； osmotic adjustment substances； photosynthetic characteristics

0 引言

【研究意义】杏（Armeniaca vulgaris Lam.）原产于我国，是营养价值和药用功效均较高的水果，也是食品工业的重要原料（王尚堃等，2014）。金太阳杏（A. vulgaris Lam. Jintaiyang）又名太阳杏，是从美国农业部太平洋沿岸实验室选种圃中筛选出的优良杏品种（张传来和王尚堃，2007），具有抗霜冻、自花结实坐果率高、早果性强等优点（杨丽娟和宋丽霞，2012），推广栽培价值较高，但在栽培过程中遇到干旱环境常出现花败育及落果现象，致使产量降低（尚晓峰，2014）。多胺是一类广泛存在于生物体内具有强烈生物活性的低分子量脂肪族含氮碱化合物，包括腐胺（Putrescine，Put）、亚精胺（Spermidine，Spd）和精胺（Spermine，Spm）等（僧姗姗等，2012），其中，Spd分子结构独特，具有构建抗胁迫机制的功能（Kasukabe et al.，2004），可提高植物抗逆性（周琳等，2009）。多胺合成抑制剂甲基乙二醛双脒基腙（Methylglyoxal bis-guanyl hydrazone，MGBG）是Spd与Spm生物合成抑制剂，对Spd和Spm合成产生调节作用（刘海龙等，2003）。因此，探讨喷施多胺及其合成抑制剂对干旱胁迫下杏幼苗生理指标的影响，对金太阳杏的推广种植及抗旱栽培具有重要意义。【前人研究进展】李晓东等（2003）研究表明，礼品1号核桃喷施多胺及其合成抑制剂后净光合速率（Pn）日变化呈双峰曲线；喷施1×10-3 mol/L Spd、1×10-4 mol/L Put、1×10-4 mol/L Spd后5.5～8.0 h能显著提高辽宁1号核桃的Pn，喷施后7.0～9.0 h能显著提高礼品1号核桃的Pn。张媛等（2005）研究表明，1×10-5和1×10-4 mol/L Spd可分别提高富士和嘎拉苹果的Pn、气孔导度（Gs），降低胞间CO2浓度（Ci）。刘遵春等（2008）研究发现，随着干旱胁迫程度的增加，金光杏梅叶片的相对水含量明显降低，细胞膜透性、丙二醛（MDA）、可溶性糖、脯氨酸（Pro）含量显著增加。赵文才（2009）研究发现，在小麦上喷施多胺能使其有机渗透调节物质逐步积累，可提高其渗透调节能力，缓解叶片膜脂过氧化程度，降低细胞渗透势，提高叶片保水能力和叶绿素含量，维持叶片正常生理功能。刘彦超等（2010）研究认为，在中度干旱条件下，苹果叶面喷施多胺能促进游离氨基酸（AA）、可溶性糖和Pro等有机渗透调节物质的合成与积累，增强渗透调节能力，降低质膜透性和MDA含量，防止或降低细胞膜脂过氧化作用，维持苹果正常代谢水平，提高苹果抗寒性。尚晓峰（2014）研究认为，干旱是制约果树优质豐产的重要因素，水分供应状况对果树能否正常生长和结果起决定性作用。【本研究切入点】目前，有关多胺及其合成抑制剂MGBG对干旱胁迫下杏苗叶片MDA含量、渗透调节物质含量和光合特性影响的研究未见报道。【拟解决的关键问题】以盆栽金太阳杏幼树为试材，分析喷施不同浓度Spd和MGBG对其叶片MDA含量、渗透调节物质可溶性糖、Pro含量及光合特性的影响，以期为杏抗旱栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试品种为1年生金太阳杏嫁接苗，砧木为毛桃，引自中国农业科学院郑州果树研究所，2014年秋季假植于周口职业技术学院生物工程系苗圃基地。试验用花盆口径45.0 cm、高25.0 cm，盆底有孔。盆土为苗圃基地肥沃壤土。

供试药品Spd和MGBG购自美国Sigma公司。供试仪器有电子天平JA1003（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）、LI-6400XT便携式光合作用测量系统（美国Li-COR公司）、台式高速离心机TGL-20M（湖南湘仪实验室仪器开发有限公司）及离心管（高15 cm，底端尖形）。

1. 2 试验方法

试验于2015年4～5月在河南省周口职业技术学院生物工程系果树教学基地进行。

1. 2. 1 试验设计 试验设6个处理，分别为：处理1（对照，CK），仅对杏苗叶片喷清水，除下雨外，每7 d盆内浇1次水）；处理2[干旱（Drough，D.）胁迫]，在处理1基础上，盆内不浇水，下雨时将该处理搬到防雨设施内；处理3（CK+Spd），在处理1基础上，对杏苗叶片喷1.0 mmol/L Spd；处理4（D.+Spd），在处理2基础上，对杏苗叶片喷1.0 mmol/L Spd；处理5（D.+MGBG），在处理2基础上，对杏苗叶片喷1.0 mmol/L MGBG；处理6（D.+MGBG+Spd），在处理2基础上，对杏苗叶片同时喷1.0 mmol/L MGBG和1.0 mmol/L Spd）。将各处理置于事先搭好的SZW-16型遮阳网下，避免强光高温对杏苗根部造成伤害。每处理3次重复，以单盆单株为1个小区，随机区组排列。4月22日18：00按试验设计统一处理1次，以后每隔2 d同样时间处理1次，共处理15次（30 d），每7 d浇水1次。

1. 2. 2 指标测定 处理30 d后选晴朗天气进行光合参数及MDA、可溶性糖、Pro含量和叶绿素总含量测定。每处理采集叶样约6.0 g，用锡箔纸包好，立即带回实验室置于-75 ℃冰箱保存，待测。

光合参数采用LI-6400XT便携式光合作用测量系统进行测定：于晴天9：00～11：30同步测定叶片Pn、Gs、Ci、蒸腾速率（Tr）。MDA、可溶性糖、Pro含量及叶绿素总含量参考刘萍和李明军（2007）的方法进行测定。

1. 3 统计分析

试验数据利用Excel 2003进行整理，用SPSS 10.0进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2. 1 Spd和MGBG对干旱胁迫金太阳杏苗叶片MDA含量的影响

从图1可以看出，处理2杏苗叶片的MDA含量显著高于处理1（P<0.05，下同），说明干旱胁迫可促使杏苗叶片MDA生成，抑制幼苗生长；处理3杏苗叶片的MDA含量最高，显著高于其他处理，说明正常生长条件下喷施Spd可促使杏苗叶片MDA生成，抑制幼苗正常生长；处理4杏苗叶片的MDA含量显著高于处理1，显著低于处理3，与处理2差异不显著（P>0.05，下同），说明干旱胁迫并喷施Spd的杏苗叶片MDA含量增加，对幼苗生长也起一定的抑制作用，但增幅低于正常条件下生长并喷施Spd的处理；处理5杏苗叶片的MDA含量显著低于其他处理，说明干旱胁迫的同时喷施MGBG可促进杏苗叶片MDA分解，促进幼苗生长；处理6杏苗叶片的MDA含量显著高于处理5，与处理1差异不显著，说明在干旱胁迫下同时喷施MGBG和Spd对杏苗生长无明显影响。

综上所述，金太阳杏苗在干旱胁迫及正常水分管理条件下喷施Spd会导致其叶片MDA含量增加，抑制幼苗正常生长，而在干旱胁迫下喷施MGBG可促使其叶片MDA含量降低，保护幼苗正常生长，同时喷施MGBG和Spd对杏苗MDA含量无明显影响。

2. 2 Spd和MGBG对干旱胁迫金太阳杏苗叶片可溶性糖和Pro含量的影响

由表1可知，处理2杏苗叶片可溶性糖和Pro含量均较处理1有所增加，但两者差异不显著，说明干旱胁迫下杏苗叶片可溶性糖和Pro生成量有限，对杏苗正常生长未起明显调节作用；处理3的可溶性糖含量显著高于处理1，但Pro含量与处理1差异不显著，说明杏苗正常生长植株喷施Spd可促进可溶性糖生成，而Pro生成量相对较少，对杏苗正常生长起一定的调节作用；处理4的可溶性糖含量最高，与除处理3外的其他处理均差异显著，其Pro含量也最高，且显著高于其他处理，说明干旱胁迫下喷施Spd有利于可溶性糖和Pro的生成，对调节杏苗生长的作用较大。处理5可溶性糖含量虽低于处理2，但差异不显著，其Pro含量最低，显著低于其他处理，说明干旱胁迫下喷施MGBG促进了可溶性糖和Pro的分解，不利于调节杏苗生长；处理6的可溶性糖含量高于处理5和处理2，但差异不显著，而其Pro含量显著高于处理5和处理2，说明在干旱胁迫下同时喷施MGBG和Spd相对提高了可溶性糖和Pro含量，对调节干旱胁迫下杏苗生长起一定的作用。

综上所述，金太阳杏苗在干旱胁迫及正常水分管理条件下喷施Spd可引起其叶片可溶性糖和Pro含量增加，能促进幼苗正常生长，而在干旱胁迫下喷施MGBG会导致其叶片可溶性糖和Pro含量减少，不利于其幼苗正常生长，同时喷施MGBG和Spd对可溶性糖含量无明显影响。

2. 3 Spd和MGBG对干旱胁迫金太阳杏苗叶片叶绿素总含量的影响

从图2可看出，处理2与处理1的叶绿素总含量差异不显著，说明杏是一种相对较耐旱的果树，一定程度的干旱对其叶绿素总含量影响不明显；处理3的叶绿素总含量最高，显著高于其他5個处理，说明正常生长的杏苗喷施Spd可促进其叶片叶绿素合成；处理4的叶绿素总含量显著高于处理2，说明在干旱胁迫下喷施Spd可促进杏苗叶片叶绿素的合成；处理5的叶绿素总含量最低，与其他5个处理差异显著，说明在干旱胁迫下喷施MGBG，会促使杏苗叶片叶绿素分解；处理6的叶绿素总含量显著高于处理2和处理5，低于处理4但差异不显著，说明干旱胁迫下同时喷施MGBG和Spd对杏苗叶片叶绿素分解有一定的抑制作用。

综上所述，金太阳杏苗在干旱胁迫和正常管理条件下喷施Spd及在干旱胁迫下同时喷施MGBG和Spd后叶片叶绿素总含量增加，有利于杏苗光合作用的正常进行；在干旱胁迫下喷施MGBG后叶片叶绿素总含量减少，不利于杏苗进行正常的光合作用。

2. 4 Spd和MGBG对干旱胁迫金太阳杏苗叶片光合参数的影响

由表2可知，处理2与处理1相比，4个光合参数均下降，除Tr下降不显著外，Pn、Gs和Ci均显著降低，说明干旱胁迫可降低杏苗的光合性能；处理3与处理1相比，Pn下降不显著，Gs、Ci和Tr均显著增加，说明Spd调节杏苗光合性能的作用非常明显；处理4与处理2相比，4个光合指标均显著增加，其中Gs、Ci和Tr均为6个处理中的最大值，说明在干旱胁迫下喷施Spd对增强杏苗叶片的光合性能效果最佳；处理5与处理4相比，4个光合参数均显著降低，说明在干旱胁迫下喷施MGBG的作用与喷施Spd相反；处理5与处理2相比，Pn显著下降，Gs和Ci显著增加，Tr降低不显著，说明在干旱胁迫下喷施MGBG可在一定程度上增强杏苗叶片的光合性能；处理6与处理5相比，4个光合参数均增加，除Pn增加不显著外，其余3个光合参数均显著增加；处理6与处理2相比，Pn显著下降，Gs、Ci和Tr均显著增加，说明在干旱胁迫下同时喷施MGBG和Spd可相对增强杏幼苗叶片的光合性能。

综上所述，金太阳杏苗在干旱胁迫下除Tr稍有下降外，Pn、Gs和Ci均显著降低，而在正常管理及干旱胁迫下喷施Spd后Gs、Ci和Tr均显著增加，表明Spd增强金太阳杏光合性能的作用非常明显。

3 讨论

刘萍和李明军（2007）研究发现，MDA含量增加会使细胞膜和细胞受到伤害，MDA含量下降能减轻细胞膜和细胞受害程度。本研究结果表明，杏幼苗在干旱胁迫下喷施Spd可促使MDA生成，喷施MGBG则促进MDA分解，在干旱胁迫下同时喷施MGBG和Spd则MDA分解相对减少。因此，生产上杏幼苗受干旱胁迫时可通过喷施Spd加以保护。

本研究结果表明，杏苗在干旱胁迫下喷施Spd，其可溶性糖和Pro含量最高，说明外源多胺可促进这两种渗透调节物质的合成，增强杏树对干旱环境的适应能力，与刘遵春等（2008）对金光杏梅的研究结果一致。本研究中杏苗在干旱胁迫下喷施Spd可提高其叶片叶绿素总含量，保证光合作用正常进行，与刘彦超等（2010）对苹果的研究结果相似。

Pn、Ci、Gs和Tr是光合生理生态研究中4个主要的生理指标。在逆境条件下，作物产量降低的主要原因是逆境降低了植物的光能利用效率。Xu等（2011）研究发现，干旱胁迫导致植物叶片的气孔关闭，使Gs和Ci降低，同时Pn和Tr下降，本研究结果与其相似。本研究中干旱胁迫下喷施Spd可提高杏苗叶片的Pn，喷施MGBG则降低杏苗叶片的Pn，与李晓东等（2003）对核桃的研究结果相似；干旱胁迫下喷施Spd可提高杏苗的Gs，与王志琴等（1998）对水稻的研究结果相似。许大全（1997）研究认为，Ci的变化方向是确定Pn变化必不可少的判断依据；CO2是植物光合作用的反应物之一，干旱胁迫下喷施Spd可增加Ci，有利于光合作用的进行，本研究结果与其观点一致。Tr也是引起Pn变化的一个因素，因此设法降低干旱胁迫下植物的Tr，对保证植物光合作用的正常进行非常重要。

本研究仅探讨了相同浓度的Spd和MGBG对杏苗叶片MDA含量、渗透调节物質含量、叶绿素总含量及光合参数等指标的影响，叶片光合参数的测定也仅在一定时间段内进行，不同浓度Spd和MGBG对杏苗MDA含量、渗透调节物质含量和叶绿素总含量及不同浓度Spd和MGBG在不同时间段对其光合参数影响的效果，有待进一步研究。

4 结论

喷施1.0 mmol/L Spd可将干旱胁迫金太阳杏苗叶片的MDA、可溶性糖和Pro含量、叶绿素总含量及Pn、Gs、Ci和Tr等指标综合调节至较佳状态，增强金太阳杏苗对干旱胁迫环境的适应能力，可在杏规模化栽培中应用。

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（责任编辑 思利华）