一氧化氮参与水杨酸对玉米幼苗根系抗旱性的调控

单长卷+代海芳+孙海丽+武英霞

摘要：采用10%聚乙二醇6000（PEG6000）模拟干旱胁迫，研究内源一氧化氮（NO）在水杨酸调控新单29幼苗根系抗旱性中的作用。结果表明：与对照相比，干旱胁迫显著提高了玉米幼苗根系NO、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）含量及根冠比，显著降低了地上生物量；与单独干旱胁迫处理相比，水杨酸显著提高了玉米幼苗根系NO、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量及根系生物量、根冠比，顯著降低了MDA、H2O2含量；NO清除剂则可以显著降低干旱和水杨酸诱导的NO的产生与脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量，同时显著降低地上生物量、根系生物量及根冠比，并使MDA、H2O2含量显著升高，从而逆转干旱和水杨酸的上述效应。由上述结果可知，NO参与水杨酸对玉米幼苗根系抗旱性的调控。

关键词：新单29；干旱胁迫；一氧化氮；根系；水杨酸

中图分类号： S513.01文献标志码：

文章编号：1002-1302（2016）08-0133-02

水杨酸（SA）是植物体内普遍存在的一种植物生长调节物质，在植物的抗病、抗低温、抗旱、抗盐和抗紫外线等抗逆性方面具有重要作用[1-4]。已有研究表明，外源水杨酸能提高玉米、小麦等作物的抗旱性[5-7]。笔者之前的研究也证明，水杨酸可以提高玉米幼苗根系的抗氧化能力，进而提高根系的抗旱性。作为信号分子，水杨酸诱导植物的抗逆性与其信号转导密切相关。一氧化氮（NO）是植物体内重要的信号分子，许多研究表明NO在植物响应生物、非生物胁迫中具有重要的作用[8-9]。研究还表明，NO可以参与SA诱导植物抗盐性及气孔关闭的信号途径[10-11]。但到目前为止，NO是否参与SA调控的玉米根系抗旱性的信号途径尚不清楚，值得进行深入探讨。

本研究用10% PEG6000模拟干旱胁迫，利用NO清除剂研究NO在SA调控玉米新单29幼苗根系丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）、脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量及单株地上生物量、根系生物量和根冠比中的作用，以期揭示内源NO是否参与SA对玉米根系抗旱性的调控。

1材料与方法

1.1供试材料及幼苗培养

供试品种为新单29，由河南省新乡市农业科学院提供。挑选大小均匀、籽粒饱满的玉米种子100粒，用蒸馏水将种子洗净后晾干，用0.1% HgCl2浸泡20 min进行常规消毒并用蒸馏水冲洗，后用蒸馏水浸泡24 h，再转移至培养皿中，加入适量蒸馏水在培养箱中进行发芽与幼苗培养，培养箱温度设为25 ℃。待幼苗长至2叶1心时，转入1/4 Hoagland营养液中进行培养，每天换1次营养液。待幼苗长至3叶1心时，挑选质量和生长情况基本一致的幼苗进行试验。

1.2试验方法

1.2.1处理方法与取材试验共设5种处理，分别将根系置于不同溶液中进行处理。处理1为对照（CK），采用100 mL 1/4 Hoagland营养液进行处理；处理2为干旱胁迫（D），采用100 mL 1/4 Hoagland营养液配制成的10% PEG进行处理；处理3为10 μmol/L SA处理（SA），先用10 μmol/L SA预处理 1 d，然后转入1/4 Hoagland营养液中进行处理；处理4为 10 μmol/L SA+干旱胁迫（SA+D），先用10 μmol/L SA预处理1 d，然后转入10% PEG中进行处理；处理5为 100 μmol/L cPTIO+10 μmol/L SA+干旱胁迫（cPTIO+SA+D），先用cPTIO+SA共处理1 d，然后转入10% PEG中进行处理。每个处理的容器中均有6株幼苗，重复3次。在处理2 d后，取样并测定玉米幼苗根系的各项生理指标，各项指标均测定3次。在处理7 d后测定各处理的生物量。

1.2.2测定项目与方法MDA含量测定参照李合生的方法[12]；过氧化氢含量采用硫酸钛法[13]测定；

脯氨酸含量采用磺基水杨酸法[13]测定；可溶性糖含量采用硫酸蒽酮法[14]测定；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法[14]测定。NO含量采用Zhou等的方法[15]测定。生物量测定采用烘干法。

1.3数据处理

用SAS软件处理，在α=0.05水平进行差异显著分析。

2结果与分析

2.1NO清除剂和水杨酸对干旱胁迫下玉米幼苗根系NO含量的影响

由表1可知，与对照相比，干旱胁迫使新单29幼苗根系NO含量显著增加，比对照增加了150.0%；与单独干旱胁迫相比，NO清除剂使干旱胁迫下根系NO含量显著降低了 70.0%，SA预处理使干旱下根系NO含量显著增加了 66.7%；与SA+PEG处理相比，NO清除剂cPTIO则使根系NO含量显著降低了80.0%。这说明，干旱胁迫和SA均可以诱导NO的产生。

2.2NO清除剂和水杨酸对干旱胁迫下玉米幼苗根系MDA、H2O2含量的影响

由表1可知，与对照相比，干旱胁迫使新单29幼苗根系MDA、H2O2含量均显著增加，分别比对照增加200.0%、105.3%；NO清除剂则使干旱下根系MDA、H2O2含量分别显著增加了36.2%、41%；与单独干旱胁迫相比，SA则使干旱下根系MDA、H2O2含量分别显著降低了37.7%、30.8%；与SA+D处理相比，cPTIO+SA+D处理则使根系MDA、H2O2含量分别显著增加了67.4%、88.9%。这说明，内源NO参与了SA对玉米幼苗根系抗氧化的调控。

2.3NO清除剂和水杨酸对干旱胁迫下玉米幼苗根系渗透调节物质的影响

由表2可知，与对照相比，干旱胁迫使玉米幼苗根系渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量均显著增加，分别比对照增加了84.3%、38.3%、78.3%；NO清除剂则使干旱下根系脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量均显著降低，分别降低了30.6%、14.1%、22.0%；与单独干旱胁迫相比，SA则使干旱下根系上述渗透调节物质含量均显著增加，分别增加了35.4%、15.3%、31.7%；与SA+PEG处理相比，cPTIO+SA+PEG处理则使脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量分别显著降低了32.2%、17.2%、25.9%。这说明，内源NO均参与了干旱和SA对渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的诱导。

2.4NO清除剂和水杨酸对干旱胁迫下玉米幼苗单株生物量的影响

由表3可知，与对照相比，干旱胁迫使玉米幼苗地上生物量显著降低了32.9%，对根系生物量无显著影响，却使根冠比显著增加了45.9%；NO清除剂则使干旱下地上生物量、根系生物量、根冠比分别显著降低了20.4%、32.6%、16.7%；与单独干旱胁迫相比，SA则使干旱下地上生物量、根系生物量、根冠比分别显著增加了5.1%、26.9%、18.5%；与SA+D处理相比，cPTIO+SA+D处理则使地上生物量、根系生物量、根冠比分别显著降低了20.4%、43.9%、29.7%。

3结论与讨论

膜脂过氧化产物MDA、活性氧H2O2含量是衡量植物抗氧化能力强弱的重要指标。研究表明，干旱胁迫可以显著增加玉米根系的MDA、H2O2含量[16]。本试验结果表明，干旱胁迫可以显著增加新单29幼苗根系的MDA、H2O2含量，而使其遭受氧化胁迫，这与前人的研究结果[16]一致。水杨酸作为一种重要的植物生长调节剂，在增强植物抗旱性上具有重要作用。本研究也表明，水杨酸可以显著降低干旱下新单29幼苗根系的MDA、H2O2含量，从而缓解干旱对根系造成的伤害，这与前人的研究结果[16]一致。利用NO清除剂cPTIO降低根系NO含量则加剧了干旱造成的氧化胁迫，逆转了水杨酸的效应，这说明内源NO参与水杨酸缓解干旱造成的氧化胁迫的信号转导过程。

渗透调节物质含量的高低是衡量植物抗旱能力大小的重要指标。本试验表明，干旱可以显著提高玉米根系渗透调节物质脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量，水杨酸处理则可以进一步增加干旱下根系中上述3种渗透调节物质的含量，从而进一步增强植株保水能力和抗旱性。而降低内源NO含量后，干旱和水杨酸诱导的脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量则显著下降，从而使根系的渗透调节能力下降，这说明内源NO参与水杨酸对根系渗透调节物质的诱导。

生物量大小是反映植物对干旱逆境响映的最直观指标。本研究表明，干旱胁迫显著降低了幼苗地上生物量，显著提高了根冠比。水杨酸处理则进一步提高了干旱下玉米幼苗根系生物量和根冠比，这说明水杨酸可以促进根系的生长，这与前人的研究结果[17]一致。而降低内源NO含量后，进一步抑制了干旱下地上部和根系的生长，并逆转了水杨酸对植株生长的促进作用，尤其是根系的生长，这说明内源NO参与水杨酸对植株生长的促进作用。

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