外源氢气对干旱胁迫下小麦幼苗生理特性的影响

袁丽环　薛燕燕

摘 要：采用水培法，以小麦为材料，富氢水为供体，研究用氢水预处理小麦幼苗后对干旱胁迫下其生理特性的影响。结果表明：非干旱胁迫下，氢水与对照组相比，氢水组叶中丙二醛和可溶性蛋白含量均显著低于对照组，而可溶性糖与脯氨酸含量均显著高于对照组;干旱胁迫下，氢水与对照组相比，氢水组叶中丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸的含量均显著低于对照组;表明氢水能够通过调节这3种渗透物质来提高小麦幼苗的抗旱力。

关键词：小麦;富氢水;干旱胁迫;生理特性

中图分类号：S512.1

文献标识码：A

我国小麦播种区大多处于干旱半干旱区，干旱是制约小麦（Triticum aestivum）生产的主要逆境因子。植物器官在干旱胁迫时，往往发生膜脂过氧化作用，丙二醛是其产物之一[1]，同时，在胁迫中植物体内的渗透调节物质会大量积累。

氢气作为新型洁能在医学领域广泛应用[2]。当氢气以富氢水（Hydrogen-rich water， HRW） 的形式供应给植物时，可以减轻如干旱、冷害、盐害、金属汞及农药等多种非生物胁迫对植物生长发育的抑制[3]。富氢水是否能缓解干旱胁迫对小麦的生长影响，目前尚未见诸报道。本研究以小麦为材料，在其生长期用富氢水处理，苗期进行干旱胁迫处理，测定叶中丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量变化，初步探究外源氢气条件下小麦幼苗对干旱胁迫的应答。

1 材料与方法

1.1 材料来源

小麦“临优2069”，山西农科院小麦所提供。

1.2 试验设计

选饱满均匀种子，0.1%NaClO表面消毒8～10min;蒸馏水洗3次放25 ℃恒温培养箱中浸种露白后，将种子均整摆放培养皿中，45粒/盘。光照培养箱（温度25 ℃，湿度 75%）光培8h，暗培16h[4]。预试验49%富氢水（杨利艳方法制[5]）对生长有促进作用。

试验设4组：对照组、干旱组、氢水组、干旱和氢水复合组（干旱复合组）。露白后，对照组和干旱组浇蒸馏水，氢水组和干旱复合组浇氢水，每隔1d浇水30mL。待第2叶完全展开，干旱组及干旱复合组停止浇水，进行干旱处理48h 。

1.3 测定方法

丙二醛含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法;可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法;可溶性糖含量采用蒽酮比色法;脯氨酸含量采用茚三酮比色法。

1.4 数据处理与统计分析

本试验数据用SPSS 19.0软件分析，用Duncan检验（ P= 0.05）进行多重比较。

从表1中可知，氢水对干旱胁迫下幼苗叶片中丙二醛含量的测定中，干旱组和干旱复合组均显著高于（P<0.05）对照组和氢水组;而干旱复合组低于干旱组;氢水组显著低于（P<0.05）对照组，说明氢水可以降低正常生长下幼苗叶中的丙二醛含量。可溶性蛋白质含量的测定中，干旱组显著高于（P<0.05）未经干旱胁迫的对照组和氢水组;干旱复合组显著低于（P<0.05）干旱组;氢水组显著低于（P<0.05）对照组，说明氢水处理会降低幼苗叶中可溶性蛋白的含量。可溶性糖含量的测定中，干旱组和干旱复合组显著高于（P<0.05）未经干旱胁迫的对照组和氢水组;干旱复合组显著低于（P<0.05）干旱组;氢水组显著（P<0.05）高于对照组。说明氢水处理可以提高正常条件下小麦幼苗的可溶性糖含量。脯氨酸含量的测定中，干旱组和干旱复合组显著高于（P<0.05）未经干旱胁迫的对照组和氢水组;而干旱复合组低于干旱组，说明氢水对干旱胁迫下脯氨酸的积累有缓解作用。

3 结论

许多研究表明，渗透调节在植物适应干旱过程中起重要作用，可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等是植物适应干旱过程几种重要的渗透调节物质，其含量的增加对降低细胞水势、增加汁液浓度和提高植物的吸水能力是十分有利的[6]。丙二醛是膜脂过氧化最重要的产物之一，代表膜损伤程度的大小，与逆境条件成一定相關性。研究表明，氢气是一种选择性抗氧化的生物活性分子[7]。在本试验中，干旱胁迫下小麦经氢水预处理后，其叶片丙二醛含量明显减少，说明氢水预处理对干旱胁迫诱导叶肉细胞膜脂过氧化起有效缓解作用，从而减轻干旱胁迫对植物膜系统伤害，增强叶片对逆境的适应。同时氢水预处理还可诱导可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质积累量的增大，从而增强其叶片细胞的渗透调节能力，改善水分状况，提高其耐旱能力。本试验为富氢水作用小麦种子提高其抗旱性提供一定的理论依据。

参考文献

[1] 周莉娜，曲东，邵丽丽，等.干旱胁迫下硫营养对小麦光和色素及MDA含量的影响[J].西北植物学报，2005，25（08）：1579-1583.

[2]Ohsawa I， Ishikawa M， Takahashi K， et al.Hydrogen acts as a therapeutic antioxidam by selectively reducing cytotoxic oxygen radicals[J]. Nat Med， 2007，13（06）：688-694.

[3]Sheng Xu，Susong Zhu，Yilong Jiang，et al. Hydrogen-rich water alleviates salt stress in rice during seed germination[J].Plant and Soil， 2013， 370（1-2）： 47-57.

[4]田婧芸，杨利艳，王创云，等.外源氢气对玉米幼苗耐盐性的影响[J].湖南师范大学自然科学学报，2018，41（06）：23-30.

[5]秦秀军，安全，张伟，等.富氢水制备及保存方法的初步研究[J].技术与方法，2005，25（06）：457-459.

[6]杨淑慎，翁明阳，戴明，等.甜菜碱不同预处理时间下小麦幼苗对PEG-6000模拟干旱的响应[J].水土保持研究，2008，15（06）：242-244.

[7]Neumann G， Martinoia E. Cluster roots-an underground adaptation for survival in extreme environments[J].Trends in Plant Science， 2002， 7（4）：162-167.

（责任编辑 贾灿）