DCPTA对干旱胁迫下玉米幼苗生长和抗氧化酶系统的影响

谢腾龙，孟　瑶，郝卫平，顾万荣，曾　兴，孙静怡，李　晶，魏　湜

(1东北农业大学，哈尔滨 150030；2黑龙江省农垦科学院，哈尔滨 150038；3中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081)

DCPTA对干旱胁迫下玉米幼苗生长和抗氧化酶系统的影响

谢腾龙1，孟瑶2，郝卫平3，顾万荣1，曾兴1，孙静怡1，李晶1，魏湜1

(1东北农业大学，哈尔滨 150030；2黑龙江省农垦科学院，哈尔滨 150038；3中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，北京 100081)

摘要:以玉米自交系‘昌7-2’幼苗为材料，采用水培方式研究了模拟不同干旱胁迫程度(10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25% PEG-6000) 及15% PEG-6000干旱胁迫下不同浓度(5、10、15、20、25、30 mg/L)植物生长调节剂2-(3,4-二氯苯氧基)三乙胺(DCPTA)对玉米幼苗生长和抗氧化酶系统的影响，以筛选出玉米苗期抗旱性鉴定的适宜PEG-6000浓度，为玉米自交系苗期的抗旱性鉴定提供依据。结果表明：不同浓度PEG-6000处理后，玉米幼苗地上部和根部的干重、鲜重、叶片相对含水量及叶绿素(SPAD)含量均下降，叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性增强，丙二醛(MDA)含量升高，渗透调节物质可溶性蛋白、脯氨酸的积累量增加。且当PEG-6000浓度达15%时，以上各指标变化均与清水对照差异显著；在15%PEG-6000浓度模拟干旱胁迫下，不同浓度DCPTA处理均使玉米幼苗上述抗氧化酶活性增强，渗透调节物质含量增加，叶片相对含水量、叶绿素(SPAD)含量和生物量提高，而MDA含量降低，并以15和20 mg/ L浓度效果较佳。研究认为，室内水培条件下采用PEG-6000模拟干旱鉴定玉米苗期抗旱性的适宜浓度可初步确定为15%；DCPTA处理可促进干旱胁迫下玉米幼苗的生长，并通过提高抗氧化酶活性和渗透调节物质含量来增强其抗旱性，其适宜浓度为15和20 mg/ L。

关键词:玉米；幼苗阶段；干旱胁迫；2-(3,4-二氯苯氧基)三乙胺(DCPTA)；水培

干旱因其发生频率高、分布面积大、时空分布不均匀、持续时间长的特点，严重影响着农业生产，最突出的表现是作物产量下降[1-4]，每年因干旱造成的粮食减产近乎于其他所有非生物胁迫因子的总和[5]，严重威胁中国粮食安全[6-8]。据统计，仅2013年中国农作物因旱受灾1.12 ×107hm2、成灾6.93 ×106hm2、绝收1.50×106hm2，造成粮食损失2 064万t、经济作物损失404亿元，直接经济损失125亿元[9]。玉米是全球种植最广泛的作物之一，是中国极其重要的粮食、饲料、经济兼用作物。进入21世纪以来，干旱发生频次和程度呈加剧趋势，严重影响玉米的生长发育和产量[10]。因此，研究提高玉米抗旱性的措施，对于保障中国玉米的增产稳产具有十分重要的意义。

伴随科学技术水平的提升和农业生产的需求，通过作物化控技术来调控作物的生长发育进程已逐步成为农业生产中重要的措施之一。近年来，植物生长调节剂因其显著、高效的调节效应已被广泛地应用于农业生产中[11]。在提高作物抗逆能力方面，植物生长调节剂如烯效唑、甜菜碱、亚精胺能通过改变植物生长发育和生理活性来增强作物对环境适应性和资源利用能力。叔胺类活性物质2-(3.4-二氯苯氧基)三乙胺[2-(3,4-dichlorophenoxy1)- triethylamino，DCPTA] 具有调控作物生长的作用，并已在棉花、豆类、甜菜、玉米、小麦、水稻、油菜、烟草等作物上证实[12]，但这些研究主要集中在非生物胁迫环境下生理效应方面，关于其对作物抗逆性影响的报道较少。由于聚乙二醇(PEG-6000)高渗溶液模拟干旱具有易操作、重复性好的特点已普遍用于植物的抗旱性研究[13-15]，而有关其在室内水培条件下玉米苗期抗旱性鉴定的适宜浓度目前尚无定论。

因此，本试验以玉米自交系‘昌7-2’为材料，采用水培方式研究了不同模拟干旱胁迫程度(10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25% PEG-6000) 及15% PEG-6000模拟干旱胁迫下不同浓度(5、10、15、20、25、30mg/L)DCPTA处理后幼苗相应生理指标的变化规律，以期筛选出适用于室内水培条件下玉米自交系苗期抗旱性鉴定的适宜PEG-6000浓度，为鉴定玉米自交系苗期的抗旱性提供依据，同时筛选出15% PEG-6000干旱胁迫件下提高玉米幼苗抗旱能力较为明显的DCPTA浓度，为其在玉米生产上的实际应用提供理论与技术依据。

1材料和方法

1.1实验材料

PEG-6000(聚乙二醇)由天津天泰精细化学品有限公司提供，DCPTA(98%可湿性粉剂)由郑氏化工集团提供。‘昌7-2’是近年来中国玉米育种及种子生产的一个代表性骨干自交系，以其为亲本的玉米单交种在中国已大面积推广应用。本实验选用玉米自交系为实验材料具有农艺性状整齐一致，遗传基础单纯的特点，结果可靠，同时可为后续以‘昌7-2’为材料探究DCPTA影响玉米抗旱性的分子机制选择PEG-6000浓度及DCPTA浓度提供依据。

1.2实验设计

将饱满一致的种子消毒处理(5% NaClO溶液浸泡5 min后用蒸馏水洗净)后置于24～26 ℃培养箱黑暗中萌发，待生根长苗后移入盛有1/2Hoagland培养液的育苗盆中，在幼苗长至三叶一心时对其进行处理。

1.2.1水培条件下玉米苗期抗旱性鉴定的PEG-6000浓度筛选实验共设7个胁迫梯度，即采用10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25% PEG-6000的1/2Hoagland培养液进行模拟干旱胁迫，分别标记为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7，以0%为对照组(CK)。

1.2.215% PEG-6000模拟干旱胁迫下DCPTA浓度筛选配制5、10、15、20、25、30 mg/L 6个浓度DCPTA的1/2Hoagland培养液，处理24 h后加入PEG-6000使其浓度为15%，分别标记为D1、D2、D3、D4、D5、D6。

每一处理设置3次重复，每天于8：00、20：00补充育苗盆内的水分并调节pH使其值稳定在6.3±0.1，以保持幼苗生长环境渗透势、DCPTA浓度和pH恒定。干旱处理4 d后取样测定相关指标。

1.3测定指标及方法

1.3.1幼苗干、鲜重用蒸馏水将幼苗冲洗干净，将根部和地上部分开，并擦干水分称取根部和地上部鲜重；再将鲜样品置于105 ℃烘箱中杀青20 min后转至80 ℃烘箱烘至恒重，称取根部和地上部的干重。

1.3.2叶片相对含水量称取叶片鲜重(mx)后，将其浸没于蒸馏水中，并在黑暗条件下放置24 h后称饱和重(mb)，再将其置于80 ℃恒温烘箱中烘至恒重后称其干重(mg)，根据以下公式计算叶片相对含水量(RWC)：

RWC(%)=[(mx-mg) / (mb-mg)]×100%

1.3.3幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的测定参照王学奎[16]的方法，分别采用氮蓝四唑法、愈创木酚法和高锰酸钾滴定法进行测定；丙二醛(MDA)含量参照郝再彬[17]的方法采用TBA显色法进行测定。

1.3.4叶绿素含量采用CCM-200+叶绿素测定仪进行测定，以SPAD值代表叶绿素相对含量。

1.4数据处理

数据分析采用Microsoft Excel 2007、DPS(V7.05)数据分析系统。

2结果与分析

2.1PEG-6000和DCPTA对玉米幼苗生物量的影响

地上部和根部的鲜重、干重是评价幼苗抗逆性的常用量化指标。由表1可知，P1处理玉米幼苗地上部的鲜重、干重较CK分别下降3.86%、3.56 %，而其根干部、鲜重分别提高了6.65%、5.39 %，但都未达到显著水平；随PEG-6000浓度的继续升高，各干旱胁迫程度处理玉米幼苗地上部、根系的干重和鲜重均呈逐渐下降趋势，且P3及更高浓度处理与CK差异均达到显著水平；P5、P6、P7处理间的根部干、鲜重和地上部干重差异不显著，P6、P7处理间的地上部分鲜重差异不显著。可见，低浓度( 10%以下) 的PEG-6000对幼苗根系生长具有一定促进作用，玉米幼苗对轻度干旱胁迫具有一定适应性；但PEG-6000浓度达到15%时幼苗的生长明显受到抑制。

表1　PEG-6000和DCPTA处理下玉米幼苗地上部和根系生物量的变化

注：数据以平均值±标准差表示；同列不同字母表示处理间差异达5%显著水平；下同。

Note：Data are expressed as mean±standard deviation;Different normal letters within same column indicate significant difference among treatments at 5% level；The same as below.

同时，在15% PEG-6000胁迫下，随着DCPTA浓度的增加，玉米幼苗地上部和根系的干重、鲜重均呈先上升后下降的趋势，并均在D4处理下达到最大值，且DCPTA处理大多不同程度地高于P3处理。其中，与P3处理相比，D2～D6处理地上部鲜重、D2～D4处理地上部干重以及D3～D4处理根系干、鲜重均显著增加，尤其是D2～D4处理地上部鲜重、D2～D6处理地上部干重、D1～D6处理根系鲜重、D2～D6处理根系干重均与相应对照(CK)无显著差异，且D3、D4处理各生物量指标数值接近于P1处理(10% PEG-6000)。说明适宜浓度的 DCPTA能显著缓解玉米幼苗生长受到的的干旱伤害，并以15和20 mg/L DCPTA处理效果最佳，均能显著缓解15.0% PEG-6000模拟干旱胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用。

2.2PEG-6000和DCPTA对玉米幼苗叶片相对含水量的影响

叶片的相对含水量(RWC)可反映植物体在逆境环境下水分的亏缺程度。由图1可知，随着PEG-6000浓度的升高，玉米幼苗叶片相对含水量总体呈下降趋势，且降低速度表现出慢-快-慢的特点。其中，叶片相对含水量在PEG-6000 浓度介于0～12.5%之间时下降缓慢，且当PEG-6000 浓度为10%(P1)时与CK无显著差异，当 PEG-6000 浓度达到12.5%(P2)已与对照差异达到显著水平；当PEG-6000 浓度介于P2～P4之间时，叶片相对含水量降幅进一步加大，且P2、P3、P4处理间均差异显著；当PEG-6000 浓度于P4～P5之间时，叶片相对含水量降幅又逐渐减小。说明玉米幼苗具有适应轻度干旱胁迫的能力，且叶片相对含水量对12.5%-17.5% PEG-6000模拟干旱胁迫的反应更为敏感。

图1　PEG-6000和DCPTA对叶片含水量的影响Fig 1　Eeffect of PEG-6000 and DCPTA on leaf relatire water content

同时，在15% PEG-6000模拟干旱胁迫下，玉米幼苗叶片相对含水量随DCPTA浓度的增加呈先升后降的变化趋势。其中，叶片相对含水量在DCPTA浓度为10(D2)、15(D3)、20(D4)mg/L时显著高于未经DCPTA处理(15% PEG-6000)，并在浓度为15 mg/L时达到最大值，此时与12.5% PEG-6000处理叶片相对含水量差异不显著，但仍显著低于对照水平。说明适宜浓度的DCPTA处理能够显著减轻干旱胁迫造成的叶片失水程度，从而提高幼苗对干旱胁迫的适应性，减少干旱胁迫下叶片水分的散失，增强其耐旱能力。

2.3PEG-6000和DCPTA对玉米幼苗叶片SPAD的影响

叶绿素是常见的衡量植物抗旱性的指标之一。随着PEG-6000浓度的升高，玉米幼苗叶片SPAD值呈逐渐下降趋势，且均显著低于对照(图2)。其中，叶片SPAD值在PEG-6000 浓度介于P1～P4 之间时降幅较大，且 P1～P4处理间差异显著；当PEG-6000浓度大于17.50%时(P4)，SPAD值继续下降，说明低浓度PEG-6000模拟干旱胁迫就可使叶绿素大量降解。

同时，在15.0% PEG-6000模拟干旱胁迫下，玉米幼苗叶片SPAD值随DCPTA浓度的增加呈先升后降趋势，但均不同程度地高于未经DCPTA处理(15.0% PEG-6000)，并除 5 mg/LDCPTA处理(D1)外均达到显著水平(图3)。其中，叶片SPAD值在DCPTA浓度小于15 mg/L(D3)时增幅逐渐减小，而在介于15和20 mg/L之间基本平稳，与P2和P3处理差异不显著，在大于20 mg/L(D4)时下降。说明适宜浓度DCPTA可有效缓解干旱胁迫下玉米幼苗叶绿素含量的下降，抑制叶绿素分解，但随着DCPTA浓度的增加其缓解效应有下降的趋势，其中以15和20 mg/L DCPTA的效果较佳。

图2　PEG-6000和DCPTA对叶绿素含量(SPAD)的影响Fig 2　Effect of PEG-6000 and DCPTA on chlorophyll content(SPAD)

图3　PEG-6000和DCPTA处理下玉米幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量的变化Fig. 3　The activities of antioxidant enzymes and MDA content in maize seedling under PEG-6000 and DCPTA treatments

2.4DCPTA对水分胁迫下玉米幼苗叶片和根系抗氧活酶活性的影响

超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氧酶(CAT)是植物活性氧清除系统中重要的酶，能维持活性氧自由基产生与清除系统的平衡，丙二醛(MDA) 是脂质过氧化作用的主要产物之一，其含量的高低在一定程度上反映脂膜过氧化作用水平和膜结构的受害程度。由图3可知，各处理幼苗叶片和根系中3种酶活性均不同程度高于清水对照处理, 并以SOD活性增幅最大(叶片为16.12%～72.87%，根系为6.60%～60.12%)，POD活性增幅次之(叶片为22.31%～49.57%，根系为13.39%～54.20%)，CAT活性增幅最小(叶片为15.78%～35.00%，根系为13.90%～30.92%)。在15% PEG-6000模拟干旱胁迫下，玉米幼苗叶片和根系中3种酶活性随DCPTA处理浓度的增加均表现出先升高后降低的趋势，并均在D3或者D4处理中达到最大值；各DCPTA处理幼苗叶片和根系中3种酶活性均不同程度高于P3处理(15% PEG-6000)，并大多达到显著水平；3种抗氧化酶中，SOD活性增幅最大(叶片为11.29%～25.60%，根系为15.18%～27.73%)，POD活性增幅次之(叶片为6.73%～19.90%，根系为4.26%～17.97%)，CAT活性增幅最小(叶片为8.78%～16.34%，根系为8.30%～14.78%)；各处理幼苗叶片中3种抗氧化酶活性均大于相应的根系。另外，各处理幼苗叶片和根系中MDA含量随DCPTA处理浓度的增加呈先降后升趋势，且最低值均出现在D3处理中；各DCPTA处理幼苗的MDA含量均显著低于P3处理；同样，各处理根系中MDA含量明显低于相应叶片中含量。以上结果说明SOD对干旱胁迫反应更敏感，是玉米适应干旱胁迫的主要抗氧化酶；DCPTA可显著促进玉米幼苗抗氧化系统活性上升，抑制活性氧的产生，防止活性氧大量积累，显著削弱由活性氧引起的膜脂过氧化作用，并以15和20mg/L DCPTA处理的效果较佳。

2.5DCPTA对水分胁迫下玉米幼苗可溶性蛋白和游离脯氨酸含量的影响

图4　PEG-6000和DCPTA处理下玉米幼苗可溶性蛋白和游离脯氨酸含量的变化Fig. 4　The soluble protein and proline content in maize seedling under PEG-6000 and DCPTA treatments

可溶性蛋白和脯氨酸是重要的渗透保护物质，可提高植株对渗透胁迫的平衡能力，有利于植物体在干旱逆境中维持体内正常所需水分，是植物适应干旱的一种表现形式。由图4可知，可溶性蛋白和脯氨酸含量均随PEG-6000浓度升高而增大，与CK相比，叶片和根系可溶性蛋白含量增幅分别为16.53%～41.64%和17.22%～32.04%，脯氨酸含量增幅分别为11.08%～50.63%和11.60%～58.84%。在15% PEG-6000模拟干旱胁迫下，DCPTA处理玉米幼苗叶片和根系可溶性蛋白含量分别显著高于P3处理2.33%～7.41%和…12.27%～16.77%，并均以D4、D5、D6相对较高；同时，玉米幼苗叶片和根系脯氨酸含量随DCPTA处理浓度增加表现出先升高后降低的趋势，叶片和根系脯氨酸含量最大值分别出现在 20 和25 mg/L DCPTA处理中；各DCPTA处理脯氨酸含量均不同程度地高于P3处理，叶片和根系增幅分别为4.23%～12.68%和4.50%～13.29%。说明DCPTA可显著提高水分胁迫下玉米幼苗渗透调节能力，适应干旱胁迫环境，维持其细胞水势和相关代谢相对稳定。

3讨论

3.1室内水培条件下鉴定玉米苗期耐旱性的适宜PEG-6000浓度

PEG是亲水性很强的大分子有机物，其降低溶液水势作用与加入量成反比，且不被植物所吸收。根系是利用低于土壤水势的细胞水势进行吸水，当溶液水势降低时根系不易从周围环境吸收水分造成干旱胁迫。因此，室内水培条件下PEG可作为作植物抗旱性选择剂或水分胁迫剂模拟干旱胁迫，是科研实验中常用的手段[18]。抗旱性鉴定时使用 PEG配成高渗溶液模拟田间干旱条件进行幼苗培养，根据幼苗长势等鉴定植株的抗旱能力，此方法操作简易，周期短，筛选结果与土壤试验结果基本一致[13]。但用于抗旱性鉴定的适宜PEG浓度在作物间存在差异。例如，孟健男等[19]利用20% PEG溶液模拟干旱胁迫对‘东农冬麦1号’和‘济麦22’小麦进行抗旱性鉴定，通过生理指标综合分析对比两品种的抗旱能力；李自超[20]等通过比较PEG胁迫下水、陆稻的生长势，确定15%～20% PEG可用来鉴定水稻的抗旱性。周玉丽[21]以20% PEG-6000溶液为渗透介质模拟干旱胁迫条件比较了30个大豆品种发芽期与耐旱性相关的形态和生理指标的差异；舒英杰等[22]初步确定了室内采用PEG-6000浸种法模拟干旱胁迫鉴定大豆发芽期耐旱性的适宜浓度为 15%～25%。

形态结构与作物水分吸收和散失关系密切，植株在水分胁迫下体内细胞在结构、生理代谢上会发生一系列适应性改变，最终在形态上有所表现，因而部分形态指标可用于抗旱性鉴定。本实验中，随PEG-6000浓度增加，玉米幼苗的生物量、相对含水量、SPAD值呈下降趋势，低于10% PEG-6000对幼苗生长的抑制作用不显著， 但随着PEG-6000浓度的升高，幼苗生长明显受到抑制，幼苗叶片和根系的生物量、相对含水量、叶绿素含量显著下降，且PEG-6000浓度在12.5%～17.5%间时各指标降幅最大，在PEG-6000浓度达到15%时以上各指标与清水对照(CK)差异达到显著水平。可初步确定室内采用水培方式 PEG-6000模拟干旱胁迫鉴定玉米苗期耐旱性的适宜浓度为15%。

3.2DCPTA与干旱胁迫下玉米幼苗生长的关系

研究发现DCPTA可促进非逆境胁迫下四季豆、大豆、玉米幼苗植株生长、产量的增加[23-25]。顾万荣等[26]研究表明，适宜浓度DCPTA培养基培养的拟南芥发芽率、发芽势提高，胚根、胚轴长度增加，同时促进其储藏物质的转化。本实验中，DCPTA处理能不同程度地缓解15% PEG-6000模拟干旱胁迫对玉米幼苗生长的抑制作用，并对地上部的生长的效果尤为明显，其适宜浓度为15和20 mg/L。

光合作用是植物生长的基础，水分是影响光合作用最重要的因子之一。叶片光合色素含量是反映植物光合能力的一个重要指标，而干旱胁迫会引起叶绿素分解速率大于合成速率，进而影响原初反应和激发能的传递，导致光能吸收效率下降。 研究表明，随着PEG浓度加大，水稻幼苗受到的干旱胁迫程度加大，其叶绿素总量和Chl a、Chl b含量均开始下降，并使光合机构吸收和传递光能效率下降[27]；非逆境条件下，DCPTA处理可增加小麦[28]、玉米[25]幼苗叶绿素含量。在干旱条件下保持叶绿素含量的稳定有助于植株在逆境中的生存生长。曲天明[29]研究表明DCPTA处理可以显著提高玉米幼苗叶片的SPAD值，有助于提高了光合作用的效率；原立地等[30]报道，喷施DCPTA处理能够显著缓解低温胁迫下玉米叶片叶绿素含量的下降。本研究中随干旱胁迫程度的加重，幼苗叶片SPAD值呈下降趋势，干旱胁迫使叶片叶绿素含量降低；进一步分析发现，DCPTA处理在一定程度上抑制了玉米幼苗叶绿素的降解，这可能与DCPTA提高干旱胁迫下抗氧化酶系统的活性，增强活性氧的清除作用，维持叶绿体膜系统的稳定性有关。

3.3DCPTA与干旱胁迫下玉米幼苗抗氧化酶活性的关系

逆境胁迫可引起细胞内活性氧水平增加而导致氧化胁迫[31-33]， 一般认为植物抗逆性的强弱与其抗氧化酶活性密切相关[34-36]。SOD、POD和CAT是植物内重要的保护酶，它们既有分工又有合作，在抗逆代谢中起着重要的作用。干旱胁迫可诱导抗氧化酶基因的的表达。近年来研究发现DCPTA不仅能提高作物产量和改善品质，而且在增强植物抗逆性方面也具有正向作用。朱恒光等[37]研究表明低温胁迫下DCPTA处理可使玉米幼苗体内抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性升高，MDA累积量下降。张翯等[38]研究表明盐胁迫下DCPTA处理可使玉米幼苗MDA含量降低21.6%。本研究结果与前人一致， DCPTA处理使干旱胁迫下玉米幼苗叶片和根系的SOD、POD 和 CAT活性增加，MDA含量降低，其适宜浓度为15 和20 mg/L。

3.4DCPTA与干旱胁迫下玉米幼苗脯氨酸及可溶性蛋白含量的关系

干旱条件下，植物体内积累脯氨酸和可溶性蛋白等渗透调节物质是植物适应逆境的自身调节方式，其作用是提高细胞溶质含量，增强其渗透调节能力。干旱胁迫下，冠菌素、亚精胺处理能显著提高玉米幼苗叶片中的脯氨酸含量[39]；王芳等[40]发现，水杨酸处理甜玉米种子可提高玉米幼苗脯氨酸含量，表明生理活性物质可通过增强植物体内脯氨酸的含量来维持植株的正常形态和生理代谢，增强植物对干旱胁迫的适应能力。朱恒光等[37]研究表明DCPTA可显著提升低温胁迫下玉米幼苗可溶性蛋白含量，增强植株抗低温能力。在本实验中，DCPTA处理诱导了干旱胁迫下玉米幼苗叶片内脯氨酸和可溶性蛋白的积累，这与前人关于生理活性物质通过提高植物体内脯氨酸和可溶性蛋白含量来增强玉米抗逆性的结论一致。

综上所述，本研究采用不同浓度(10%、12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%、25%) 的 PEG-6000模拟干旱对室内水培条件下的玉米幼苗进行处理，通过幼苗地上部和根系的干重、鲜重，以及叶片相对含水量、SPAD值等幼苗长势指标比较分析，认为室内水培条件下采用模拟干旱胁迫鉴定玉米苗期抗旱性的适宜PEG-6000浓度为15%。在15%PEG-6000干旱胁迫条件下，DCPTA可提高玉米幼苗抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性，增强植株对活性氧的清除能力，减轻膜脂过氧化程度，降低丙二醛(MDA)含量，抑制叶绿素分解，促进幼苗生长；同时，通过促进幼苗渗透调节物质(可溶性蛋白、脯氨酸)的积累，增强渗透调节能力，维持叶片较高的相对含水量；在15%PEG-6000干旱胁迫条件下，DCPTA的适宜浓度为15和20 mg/L。另外，高浓度DCPTA对玉米幼苗生长是否具有抑制作用，以及室内水培条件通过PEG-6000模拟干旱与生产实践中是否一致等问题仍需进一步研究，这些研究将为DCPTA在玉米生产上的应用提供理论与技术依据。

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(编辑:裴阿卫)

Effect of DCPTA on the Growth and Antioxidant Enzyme Systems of Maize Seedlings under Drought Stress

XIE Tenglong1, MENG Yao2,HAO Weiping3,GU Wangrong1,ZENG Xing1,SUN Jingyi1,LI Jing1, WEI Shi1

(1.Northeast Agricultural University, Harbin, 150030, China; 2. Heilongjiang Land Reclamation Academy of Sciences, Harbin, 150038, China; 3.Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

Abstract:Under hydroponic conditions，Chang7-2 were used to study the effect of different PEG-6000 concentrations(10 %,12.5%,15%,17.5%,20%,22.5%,25%)and different concentrations (5,10,15,20,25,30 mg / L) plant growth regulator 2-(3,4-dichlorophenoxy1)-triethylamino(DCPTA)under 15.0% PEG-6000 simulated drought stress on maize seedling growth and antioxidant enzyme systems. The results showed that, biomass index(dry and fresh weight of shoot and root), leaf relative water content(RWC) and SPAD value decreased after the PEG-6000 treatment, antioxidant enzyme (SOD, POD, CAT) activities ,malondialdehyde (MDA) content and osmotic adjustment substance (soluble protein, proline) accumulation increased，when PEG-6000 concentration reached 15%. The indices significantly different from control; The treatment by addition of DCPTA to the hydroponic solution induced an increase in drought tolerance during subsequent exposure to 15% PEG-6000 water stress. This was evidenced by the indices (biomass, RWC, SPAD, antioxidant enzyme activities, MDA content and osmotic adjustment substances) of maize seedling. We can concluded preliminarily that the appropriate PEG-6000 concentration for the identification of maize drought tolerance in seedling stage was 15%; DCPTA could enhance drought tolerance of maize seedling by modulating growth, increasing osmotic adjustment substance accumulation and antioxidant enzyme activities. The appropriate concentration was 15 and 20mg/L.

Key words:maize; seedling stage; drought stress; 2-(3,4-dichlorophenoxy1)-triethylamino(DCPTA); hydroponics

文章编号:1000-4025(2016)04-0721-09

doi:10.7606/j.issn.1000-4025.2016.04.0721

收稿日期:2015-11-28;修改稿收到日期:2016-03-28

基金项目:中国博士后基金(2012M510913)；黑龙江省博士后基金(LBH-Z12036)；黑龙江省青年科学基金(QC2015032)；东北农业大学“青年才俊”项目(14QC24)；2015哈尔滨市应用技术研究与开发项目(2015RQQXJ046)

作者简介:谢腾龙(1988-)，男，博士，主要从事作物逆境生理及调控研究。E-mail：251007911@qq.com *通信作者:顾万荣，博士，副研究员，主要从事玉米逆境生理生态及其化学调控技术的研究。E-mail：wanronggu@163.com

中图分类号:Q945.78;S513

文献标志码:A