第7期张志新等:水分胁迫对番茄幼苗叶片和根系中多胺代谢的影响101
2.3 水分胁迫下番茄幼苗叶片和根系中多胺氧化T1、T2处理番茄幼苗根系和叶片中PAO活性出现
酶活性的变化
植物体内多胺氧化酶(PAO)催化亚精胺(Spd)和精胺(Spm)分解产生的H2O2会对植物细胞造成一定伤害。由图3可以看出,水分胁迫下,番茄幼苗叶片和根系中PAO活性上升,处理期间CK、T1、T2PAO活性上升幅度随胁迫程度加重而增大,T3处理PAO活性在胁迫3d时明显低于T2;但随胁迫时间的变化,各处理PAO活性均呈先增大后减小的趋势,这与Spd、Spm含量的变化规律相似。
峰值的时间均为胁迫后3d,T3处理PAO活性在胁
迫后1d即达最大值;水分胁迫后1和3d,各处理间番茄幼苗体内PAO活性差异达极显著水平,胁迫5和7d各处理间差异达显著水平。水分胁迫条件下,番茄幼苗叶片中PAO活性与Spd、Spm含量的相关系数为0.957和0.923,根系中相关系数为0.78和0.868,表明番茄幼苗叶片和根系中PAO活性与Spd、Spm含量极显著相关(r0.01=0.708)
。
3PAO活性的变化
activitiesoftomatoseedlingsunderwaterstress
3 讨 论
水分胁迫一方面直接影响植物的水分代谢,对
植物造成伤害;另一方面又能诱发植物产生适应性,植物通过自身的反应来调节内部代谢平衡,以适应和抵御外界环境的胁迫,维持正常的生命活动。植物感受水分胁迫时,体内生理代谢发生改变,多胺水平升高,产生渗透调节物质脯氨酸、甜菜碱等[11]。其中,多胺水平的改变与植物抗旱性关系密切,但关于多胺与水分胁迫关系的研究结果不一致。本研究结果表明,水分胁迫诱使番茄幼苗多胺含量增加,代谢酶活性提高,随胁迫时间的延长,游离态Put、Spd、Spm含量及ADC、ODC、PAO活性均呈先上升后下降的趋势,且胁迫程度越大,上升幅度越大。可见,水分胁迫下,番茄幼苗多胺代谢的变化是对逆境的一种抵御和适应机制,与番茄抗旱关系密切。这与张木清等[2]、关军峰等[3]和牛明功等[4]在蔗叶、小麦上的研究结果一致;但Sara等[12]研究认为,水分胁迫不是影响多胺含量的因子,这可能是由于不同多胺在抗旱中的作用因不同植物而存在差异所致[5]。而Santa2Cruz等[13]研究发现,NaCl胁迫下,番茄叶片中PAs总量下降,其中Put和Spd含量下降,Spm含量上升,这可能是由于3种多胺在植物
抗旱与抗盐中的参与和作用方式不同所致。
张木清等[2]认为,水分胁迫下蔗叶Put的合成途径可能有2条:一是精氨酸(Arg)在ADC作用下直接脱羧形成Put;二是Arg先脱去一分子脲生成Orn,然后经ODC催化形成Put。汪耀富等[14]研究认为,渗透胁迫下烤烟叶片中Put含量与其ADC活性呈显著正相关,而ODC活性没有明显变化。本研究结果显示,水分胁迫下番茄幼苗叶片和根系中ADC、ODC活性与Put含量变化趋势一致,出现峰值的时间相近,且呈极显著正相关,表明ADC、ODC共同调控胁迫条件下番茄幼苗Put的合成代谢,与张木清等[2]研究结果一致。
水分胁迫下,番茄幼苗中PAO活性与Spd、Spm含量变化趋势相似,且呈极显著相关,可能是Spd、Spm含量的增加诱导PAO活性同步增高,进而维持多胺代谢平衡;同时,可能是胁迫期间Spd、Spm含量上升速率较快而后下降也快,而PAO活性的上升和下降速率均较慢,导致二者有相同的变化趋势。本试验中,T1处理下,番茄幼苗根系中多胺含量峰值较叶片中提早出现,这可能由于根系是植株受胁迫最直接的感受器官,根系中多胺反应较叶片中更敏感。各处理根系中Put、Spm含量均低于叶片,而Spd含量高于叶片,且根系和叶片中多胺