植物学

H2S对干旱胁迫下白三叶幼苗抗氧化防御能力的影响

何小双，蒋晓琪，彭丹丹，等

摘要：白三叶是中国发展畜牧业的重要豆科牧草之一，具有高产、高营养价值、适口性良好、各种禽畜都喜食等特点。但其喜欢生长于温暖湿润地区，不耐干旱，因此干旱成为限制其发展的重要逆境因子。硫化氢（H2S）作为一种新型的内源性气体信号分子在植物的生长、发育过程中起重要作用；同时，在应答非生物胁迫方面，H2S促进过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的同工酶活性和相应转录物，有效减轻非生物胁迫的伤害。但迄今很多关于H2S缓解逆境胁迫下植物抗氧化保护的研究仅单一涉及到SOD、CAT和POD等抗氧化酶的影响，而对抗坏血酸—谷胱甘肽循环代谢及总酚、类黄酮和原花青素等非酶类抗氧化物质的影响仍不清楚。本试验以‘拉丁诺’白三叶（Trifolium repens cv.‘Ladino’）为试材，通过砂培试验，设置4个处理：（1）CK（对照，Hoagland营养液）；（2）NaHS（用Hoagland营养液配制0.2 mmol/L的NaHS溶液，为预试验得出的最适宜浓度）；（3）PEG（用Hoagland营养液配制 20%（w/v）的PEG-6000溶液）；（4）PEG+ NaHS（在含有20%（w/v）PEG-6000的Hoagland营养液中加入0.2 mmol/L的NaHS溶液），在胁迫处理的第0、8和16天分别进行叶片取样，测定相对含水量（RWC）、膜脂过氧化、活性氧成分、抗氧化酶、抗坏血酸—谷胱甘肽循环代谢和非酶抗氧化物质等相关生理指标，探究模拟干旱胁迫下外源H2S对白三叶的抗旱性以及对白三叶整个抗氧化防御系统的影响，以期深入揭示H2S调控白三叶抗旱性的生理机制，也为探寻提高白三叶抗旱性的栽培措施提供新途径。结果显示：（1）0.2 mmol/L的外源 NaHS（H2S供体）能显著提高干旱胁迫下白三叶的叶片相对含水量，维持显著较低的电解质渗透率（EL）和丙二醛（MDA）含量。（2）与直接干旱胁迫相比，干旱胁迫下外源添加NaHS处理的白三叶叶片内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性显著增强，抗坏血酸—谷胱甘肽循环代谢中关键酶抗坏血酸过氧化物酶（APX）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、单脱水抗坏血酸还原酶（MDHAR）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性及其抗氧化中间产物抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）含量也显著提高。（3）叶片类黄酮、总酚和原花青素的含量在一定的胁迫时间范围内亦显著增加，并伴随着活性氧成分产生速率和H2O2水平降低。可见，在模拟干旱逆境下，白三叶叶片的相对含水量显著下降，膜脂发生过氧化，活性氧成分明显增高，植株枯萎严重，但外源添加NaHS处理显著缓解了干旱诱导的胁迫伤害。干旱胁迫下NaHS处理显著提高了SOD、CAT和POD抗氧化酶活性，增强了AsA-GSH循环代谢中关键酶活性，从而提高了AsA与GSH水平，而活性氧水平显著降低，表明外源 H2S能通过促进干旱胁迫下白三叶体内的多重抗氧化防御能力来提高其幼苗的抗旱性，而其它非酶类的抗氧化物质（如类黄酮、总酚、原花青素等）是否参与了H2S对白三叶抗旱性的调节，还有待进一步探讨。

来源出版物：西北植物学报,2017,37(1)：88-96

入选年份：2017