外源供体硝普钠对干旱胁迫下大豆幼苗游离脯氨酸及抗氧化酶的影响

， (吕梁学院生命科学系, 山西 离石 033000)

外源供体硝普钠对干旱胁迫下大豆幼苗游离脯氨酸及抗氧化酶的影响

王晓晶，潘利洁
(吕梁学院生命科学系, 山西 离石 033000)

使用20% PEG-6000进行干旱模拟,通过测量大豆幼苗中的游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活力及过氧化氢酶活性的变化来分析硝普钠对大豆抗旱的影响。结果表明：当硝普钠浓度在0～90μmol/L之间时，游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活力、过氧化氢酶活性等3项生理指标均随之升高，当硝普钠浓度为90μmol/L时，3项生理指标达到最大值，当硝普钠浓度在90～150μmol/L之间时，3项生理指标又随着硝普钠浓度的升高而降低。所以，当硝普钠浓度为90μmol/L时，对大豆幼苗中游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶影响最大，为促进作用。本实验以大豆为研究对象，探讨外源供体硝普钠对干旱胁迫下大豆幼苗生长的影响，旨在了解硝普钠缓解干旱胁迫的最佳浓度。

干旱胁迫； 一氧化氮； 脯氨酸； 抗氧化酶

干旱是由于长期无降雨或者少降雨而造成的土壤缺水的自然现象，在干旱或半干旱地区，干旱的特征尤其明显，这些地区的农作物，常年受到干旱的影响，严重缺水，导致作物生长发育不良，从而造成了农作物的大幅度减产[1-3]。缺水的植物，由于体内水分平衡遭到破坏，而受到伤害。大豆是我国重要的农作物粮食之一，因为常年受到干旱的影响，损失严重。干旱是一个世界性的大问题，所以，有效缓解干旱胁迫对大豆产量造成的损失是一个迫切需要解决的问题。NO是植物体内的一种重要的生长调节剂，在逆境适应机制中，它可以作为信号分子，起着非常重要的作用。NO有着双重作用[4-5]。NO浓度必须在一定的范围内，一旦超出了这个范围，NO就会与氧气发生作用，反而会抑制种子的萌发以及幼苗的生长[6-8]。本试验以大豆为研究对象，来探究不同浓度的外源NO供体硝普钠对干旱胁迫下大豆幼苗中游离脯氨酸及抗氧化酶的影响。旨在了解硝普钠对于缓解干旱胁迫的最佳浓度，进而将此方法进行推广，运用到实际生活中来减少干旱造成的大豆减产。

1 材料与方法

1.1 材 料

市售大豆种子。

1.2 实验试剂

聚乙二醇-400，生产厂家：天津市光复精细化工研究所；亚硝基铁氰化钠(SNP)分析纯，生产厂家：上海展云化工有限公司；无水乙醇，分析纯。

1.3 试验仪器

表1 试验主要仪器名称、型号及出厂

仪器名称型号出厂秒表AMP⁃ZSD⁃01国华电器有限公司台式离心机TDL上海翔飞科技仪器有限公司紫外分光光度计UV⁃1601浙江商埠有限公司干燥箱DHG⁃9145A无锡全科科技设备厂水浴锅HH⁃M8天津嘉瑞仪器有限公司电子天平BSA224S全新利友仪器有限公司

1.4 实验方法

1.4.1 外源硝普钠处理对大豆幼苗的影响

选择大小均匀、籽粒饱满、没有虫口、没有霉变、无机械损伤、无发育不良的种子，用75%无水乙醇消毒处理。把经过消毒处理的大豆种子分别放置于相应的培养皿中，每个培养皿中放置50粒。在每个培养皿中分别加入80 mL的蒸馏水，使大豆种子完全浸没在蒸馏水中。将培养皿中的大豆种子放置于光照培养箱中，进行发芽培养，温度为25 ℃，光照时间为昼14 h/夜10 h，光照强度为2 500 lx。每天加入20 mL蒸馏水。待大豆长到3叶1心期，将幼苗移入营养钵中，每钵植入10株幼苗。再经过1周的缓苗期，挑选出长势一致的幼苗进行下一步的处理[9-10]。

在营养钵中进行处理。以正常环境下培养的植株为对照(ck) ，用20%的聚乙二醇( PEG-6000) 进行处理，模拟干旱(DS)。在干旱胁迫条件下，SNP的浓度设置为30，60，90，120，150μmol/L 5个浓度，分别记为:20% PEG-6000+30μmol/L SNP(简称DS+SNP 30)；20% PEG-6000+60μmol/L SNP( 简称DS + SNP 60)；20% PEG-6000+90μmol/L SNP( 简称DS+SNP 90)；20% PEG-6000+120μmol/L SNP(简称DS+SNP 120)；20% PEG-6000+150μmol/L SNP(简称DS+SNP 150)。共7个处理，7 d后测定幼苗的各项生理指标。

1.4.2 相关数据的测量指标

脯氨酸含量的测定采用茚三酮法；超氧化物歧化酶含量的测定采用氮蓝四唑NBT法；过氧化氢酶含量的测定采用愈伤木酚法[11]。

1.4.3 数据分析

本次实验数据使用SPSS 13.0软件，用单因素方差分析进行显著性检验；用Microsoft Excel 2003软件作图。

2 结果与分析

2.1 外源供体硝普钠对干旱胁迫下的大豆幼苗游离脯氨酸的影响

脯氨酸(Pro)是一种重要的氨基酸，以游离状态广泛存在于植物体中，起着重要的作用。在许多逆境条件,如盐胁迫、干旱胁迫的影响下,会导致植物体内的脯氨酸大量积累，脯氨酸的积累可以有效地对抗逆境胁迫。并且抗旱性越强的植物，反应过程中参与反应的脯氨酸也会越多。

注：不同的小写字母表示不同处理间差异达5%显著水平。下同。图1 不同浓度硝普钠对干旱胁迫下大豆幼苗游离脯氨酸的影响

实验结果表明，ck与DS～DS+SNP 150之间均存在显著差异。与ck相比，DS～DS+SNP 150处理后的脯氨酸含量明显降低,差异显著。依次分别降低了55%、50%、40%、10%、30%、43%。说明了干旱胁迫下，脯氨酸的含量有一定的波动变化。DS与DS+SNP 30～DS+SNP 150之间均存在显著差异。与DS相比，硝普钠处理后的脯氨酸含量明显升高，依次分别升高了10%、33%、102%、56%、27%，且差异显著。说明外源供体硝普钠在参与抗逆反应中，发挥了明显的抗旱作用。结果为当硝普钠的浓度为90μmol/L时，对大豆幼苗中脯氨酸含量产生的影响最大，为促进作用，说明硝普钠的加入显著缓解了干旱胁迫。

2.2 外源供体硝普钠对干旱胁迫下的大豆幼苗超氧化物歧化酶的影响

超氧化物歧化酶(SOD)，是一种很重要的抗氧化酶。它也可以发挥重要功能，清除体内的自由基。

图2 不同浓度的硝普钠对干旱胁迫下的大豆幼苗超氧化物歧化酶的影响

实验结果表明，ck与DS～DS+SNP 150之间均存在显著的差异。与ck相比，DS～DS+SNP 150处理后，测得超氧化物歧化酶的活力明显降低,依次分别降低了55%、44%、31%、11%、37%、44%。这就说明了干旱胁迫条件下，植物体内的超氧化物歧化酶活力受到影响，活力降低。DS与DS+30～DS+SNP 150之间均存在显著差异。与DS相比，经过处理后的超氧化物歧化酶活力整体都体现出升高的趋势，依次分别升高了25%、55%、99%、40%、26%。这充分说明了外源供体硝普钠加入后，在植物体内发挥了作用，起到了抗旱的功效。DS+SNP 30～DS+SNP 150之间，DS+30与DS+SNP 150差异表现不显著，而DS+SNP 30与其他浓度的差异明显，DS+SNP 150也表现出明显差异，其他各浓度之间表现出明显差异。结果表明，当硝普钠浓度为90μmol/L时，对大豆幼苗中超氧化物歧化酶活力的影响达到最大，为促进作用。

2.3 外源供体硝普钠对干旱胁迫下的大豆过氧化物酶的影响

过氧化物酶是一类氧化还原酶,具有双重的作用，在一定程度上可以解除酚类、胺类以及过氧化氢的毒性作用[11]。

实验结果表明，ck与DS～DS+SNP 150之间均存在显著的差异。与ck相比，DS～DS+SNP 150处理后的过氧化物酶活性明显降低,依次分别降低了63%、40%、31%、9%、23%、25%。表明干旱胁迫对过氧化物酶的活性产生了一定的影响，为抑制作用。DS与DS+30～DS+SNP 150之间均存在显著差异。与DS相比，处理后的过氧化物酶的活性明显升高，依次分别提高了63%、87%、147%、110%、105%，且DS+30～DS+SNP 150之间均存在显著的差异，表明外源供体硝普钠可以显著缓解干旱胁迫。所以，从实验结果来看，可以总结出，当硝普钠浓度为90μmol/L时，对大豆幼苗中过氧化物酶活性产生的影响最大，为促进作用。

图3 不同浓度的硝普钠对干旱胁迫下的大豆幼苗过氧化物酶的影响

3 结 论

通过研究外源供体硝普钠对干旱胁迫下的大豆幼苗中游离脯氨酸和抗氧化酶的影响，确定了缓解干旱胁迫下大豆幼苗生长的硝普钠的最佳浓度，大豆幼苗中游离脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化物酶的含量或活性越高，则代表硝普钠对于抗旱的作用效果就越明显。

实验结果表明，大豆幼苗在干旱胁迫下，硝普钠的浓度在0～90μmol/L范围内时，随着硝普钠浓度的逐渐升高，大豆幼苗中的游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活力、过氧化氢酶的活性都随着硝普钠浓度的升高而增加。当硝普钠的浓度为90μmol/L时，大豆幼苗中脯氨酸的含量、超氧化物歧化酶的活力、过氧化氢酶的活性都达到最高值，所以，90μmol/L为缓解大豆抗旱的最佳硝普钠浓度。当硝普钠浓度在90～150μmol/L范围内时，大豆幼苗中脯氨酸的含量、超氧化物歧化酶活力、过氧化氢酶的活性逐渐降低。

4 讨 论

本实验的大豆取自吕梁本地，通过试验初步得出外源供体硝普钠对干旱胁迫下大豆幼苗生长的伤害具有缓解作用，对农作物抗旱药物的研发起到了推动作用。

前人的研究结果表明，外源供体硝普钠对干旱胁迫下的板蓝根、裸大麦幼苗的生长等都具有一定的抗旱作用。本实验有一定的局限性，所采用的大豆品种不明，以后可以针对一些抗旱性不同的品种再做相关研究。

虽然本实验能体现出硝普钠对干旱胁迫下大豆幼苗的生长有促进作用，但是所测的数据有一定的偏差，可能受到以下几个因素的影响： 1) 大豆种子本身品种的影响； 2) 在培养、移栽等过程中，对大豆造成了一定伤害； 3) 在测量3项生理指标时，因为使用仪器和操作不当造成了误差,使结果出现了偏差。根据实验的结果，可以初步推测，外源供体硝普钠可以缓解干旱胁迫对大豆幼苗生长的影响，后期还需要进行大量的实验来验证本实验结果在农业应用方面的准确性与可靠性，以便应用于生产中，对解决世界性的干旱胁迫起到一定的作用。

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(本栏目责任编辑：周介雄)

Effects of Exogenous Sodium Nitroprusside on Free Proline and Antioxidant Enzymes of Soybean Seedlings Under Drought Stress

WANGXiaojing，PANLijie
(Department of Life Science, Lüliang University,Lishi Shanxi 033000,China)

In order to explore the effect of sodium nitroprusside (SNP) under drought stress,effects on the activities of free proline,SOD and catalase from soybean seedlings were studied.Experimental results show that:when the concentration of SNP was between 0-90μmol/L,the content of proline,superoxide dismutase (SOD) and catalase increased.When the concentrations of sodium nitroprusside was 90μmol/L,the content of proline,superoxide dismutase (SOD) and catalase reached the maximum.When concentration of SNP was between 90-150μmol/L,the content of proline,superoxide dismutase (SOD) and catalase decreased.So when the concentration of SNP was 90μmol/L,it worked best.Soybean was the research object in this experiment,to explore the effects of exogenous sodium nitroprusside on soybean seedling growth under drought stress,to find the optimal concentration of sodium nitroprusside under drought stress.

drought stress; nitric oxide; proline; antioxidant enzymes

2016-11-19

吕梁学院科研基金项目资助(ZRXN 201510);山西省高等学校科技创新项目(2013168)。

王晓晶(1982—)，女，山西省霍州市人；研究生，讲师，研究方向：生物学；E-mail：18868016@qq.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.05.044

S 565.1

A

1001-4705(2017)05-0044-04