平邑甜茶精氨酸代謝及一氧化氮在根系生長(zhǎng)發(fā)育與環(huán)境響應(yīng)中的作用.pdf

1、本文以當(dāng)年及多年生平邑甜茶(Malus hupehensis(Pamp)Rehd．Var pinyiensisJiang)為試材，采用水培及土壤盆栽試驗(yàn)相結(jié)合的方式，研究了根系精氨酸代謝與一氧化氮(NO)和多胺產(chǎn)生的關(guān)系、NO的產(chǎn)生途徑，以及NO對(duì)平邑甜茶根系生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆性的影響，結(jié)果如下： 1．應(yīng)用Luminol-H<,2>O<,2>化學(xué)發(fā)光法測(cè)定植物NO含量和一氧化氮合酶(NOS)活性，通過添加L-精氨酸、NOS抑制劑、N

2、O吸收劑、酶液煮沸殺酶等證明該方法是一種有效的測(cè)定植物NO含量和NOS活性的方法。 2．平邑甜茶幼樹根內(nèi)精氨酸含量顯著高于莖和葉片；根內(nèi)精氨酸含量以多年生根最高，葉片完全展開后其含量達(dá)到最高，后隨地上部生長(zhǎng)逐漸下降。平邑甜茶幼樹不同器官NO含量及NO生成相關(guān)酶活性有很大差異。NO含量、NOS和NI-NOR活性根中最高，其次為嫩莖，葉片中最低。細(xì)根和嫩莖線粒體具有以NADH為電子供體還原亞硝酸鹽生成NO的能力，而葉片線粒體不具備這

3、種途徑。多胺途徑和NO途徑的變化具有一致性，與組織內(nèi)精氨酸含量呈正比例關(guān)系，且具有組織特異性差異，細(xì)根較葉片具有較高的精氨酸含量、精氨酸酶、ADC、ODC和NOS活性，腐胺、亞精胺、精胺以及NO水平細(xì)根均高于葉片，其中細(xì)根中白根又高于褐根，葉片中幼葉高于功能葉。這些結(jié)果顯示平邑甜茶幼樹根系精氨酸代謝比葉片更活躍。 3．精氨酸和精氨酸酶主要位于平邑甜茶幼苗子葉中，隨幼苗生長(zhǎng)緩慢下降；幼苗生長(zhǎng)的第8～20d，NO含量和NOS活性莖中

4、最高，在第11d均達(dá)到最高，與莖的快速生長(zhǎng)相適應(yīng)；葉居中，在第17d達(dá)到高峰，與葉片的快速生長(zhǎng)有關(guān)；根中最低，在第8d達(dá)到最高，與側(cè)根的發(fā)育有關(guān)；幼苗生長(zhǎng)第5d的子葉中精氨酸、NO含量及兩種酶活性均為最高，顯示精氨酸代謝與平邑甜茶幼苗早期生長(zhǎng)密切相關(guān)。 4．精氨酸代謝中，3 mmol/L L-精氨酸顯著促進(jìn)100mmol/L NaCl脅迫下的平邑甜茶幼苗根系NO的生成，而3mmol/L尿素顯著抑制根系NO生成。1mmol/L精胺

5、均抑制了正常生長(zhǎng)和100mmol/LNaCl脅迫6h時(shí)平邑甜茶幼苗根系NO含量和NOS活性。 0.1mmol/L硝酸還原酶抑制劑NaN3、50mmol/L NOS抑制劑AG以及5mmol/L多胺合成抑制劑D-精氨酸處理12h均顯著抑制了平邑甜茶離體根NO的生成量，而50mmol/L精氨酸酶抑制劑KF顯著增強(qiáng)了根系NO的生成。 5．外源NO能夠促進(jìn)平邑甜茶幼苗根系發(fā)育，10μmol/LSNP促進(jìn)新根伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的效果最好，50

6、μmol/L SNP促進(jìn)新根生長(zhǎng)點(diǎn)形成的效果最好。100 μmol/L IBA處理15～30 min可引起平邑甜茶幼苗根系NO含量增加，之后回落，48～96 h時(shí)再次顯著升高，并且處理96 h時(shí)誘導(dǎo)側(cè)根原基大量發(fā)生，蛋白激酶抑制劑可抑制此現(xiàn)象，說明NO是IBA誘導(dǎo)發(fā)根的關(guān)鍵信號(hào)分子，其產(chǎn)生依賴于蛋白激酶。 6．30％PEG-6000處理引起根系NO含量的瞬時(shí)升高(0.5h和1.5h)，NO的迅速合成與根系線粒體以NADH為電子供

7、體還原亞硝酸鹽形成NO及胞質(zhì)NOS活性升高有關(guān)。滲透脅迫下平邑甜茶幼苗根系ROS與NO的變化規(guī)律不同，ROS在脅迫的各個(gè)階段均高于對(duì)照，特別是在脅迫進(jìn)程的后期。 7．SNP預(yù)處理48h提高了平邑甜茶幼苗的抗鹽能力，促進(jìn)了0.35％NaCl脅迫下幼苗的生長(zhǎng)。其中以100μmol/L SNP效果最好，其次為1000μmol/L SNP，10μmol/LSNP效果最差，但與對(duì)照相比仍顯著促進(jìn)了低鹽脅迫下幼苗的生長(zhǎng)。這與’NO預(yù)處理降低

8、了植株對(duì)NaCl脅迫的沖擊效應(yīng)有關(guān)，表現(xiàn)為預(yù)處理期間根系NOS活性降低而葉片NOS活性升高，而NaCl脅迫12h時(shí)根系和葉片內(nèi)源NO產(chǎn)生率及NOS活性大大降低。 8．外源NO(100 μmol/LSNP)單獨(dú)處理降低了平邑甜茶離體葉片活性氧和丙二醛積累，提高SOD和CAT活性及脯氨酸含量，但對(duì)葉綠素含量及POD、APX活性影響不顯著。100μmol/LSNP與30％PEG-6000共同處理延緩了PEG誘導(dǎo)的葉片衰老，提高了活性氧