根际pH值对冬小麦叶片抗氧化酶活性和内源激素含量的影响

王光涛 冯素伟 丁位华 胡喜贵 文昭普 茹振钢

摘要：以半冬性小麦品种矮抗58（AK58）和百农4199（BN4199）为材料进行水培试验。结果表明，酸碱胁迫会抑制小麦地上部生物量的積累，尤其是酸胁迫下抑制效果最大。测定小麦叶片抗氧化酶活性发现，与对照相比，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性在酸性条件下降低;在碱性条件下SOD活性升高，而CAT活性降低，叶片丙二醛（MDA）含量变化趋势与CAT活性相反。酸碱胁迫对小麦叶片激素含量有较大影响，酸胁迫会降低玉米素（ZT）、生长素（IAA）含量，提高脱落酸（ABA）含量，而碱胁迫降低了IAA含量，提高了ZT和ABA含量。2个品种地上部干物质量变化、叶片抗氧化酶活性、内源激素含量和ZT/ABA、IAA/ABA的比值在酸碱胁迫下的变化趋势基本一致。结果表明，酸碱胁迫下小麦地上部干物质积累量与抗氧化酶活性和内源激素水平有较大关系，小麦通过调整内源激素含量来诱导抗氧化酶基因表达以适应酸碱环境。

关键词：冬小麦;pH值;抗氧化酶;内源激素;酸碱胁迫

中图分类号：
S512.1+10.1  文献标志码：
A  文章编号：1002-1302（2021）10-0071-05

小麦是我国重要的粮食作物，其生长发育和产量形成受土壤环境的影响较大[1]，特别是近几年土壤酸化加剧，严重影响了粮食生产和农业的可持续发展[2]。小麦适宜在中性土壤中生长，土壤过酸或过碱都会引起小麦的生理变化，从而影响其生长状态及代谢途径。植物在生物及非生物胁迫下会积累活性氧（ROS）。植物具有固有的抗氧化能力，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等与其他的酶及非酶抗氧化分子对清除ROS具有重要的作用[3]。ROS产生和消除之间的不平衡会导致其在细胞内的过度积累，对植物细胞造成损害，从而抑制植物生长[4]。因此，研究酸碱胁迫下冬小麦叶片抗氧化酶活性变化，对生态抗逆育种具有重要作用。

植物激素帮助植物适应不利环境条件，具有重要的作用[5]，一般认为玉米素（ZT）、生长素（IAA）为生长促进剂，脱落酸（ABA）为生长抑制剂[6]。植物体内的内源激素的变化会影响植物的生理代谢途径。研究发现，低温[7-8]、盐碱[9]、高温[10]、干旱[11]等胁迫对小麦生长及内源激素的平衡有着重要的影响，而外源喷施ABA可以缓解胁迫对小麦生长的抑制[12]。刘海英等研究发现，小麦根际生长环境会影响地上部内源激素含量的变化[13]。然而，目前对不同pH值条件下小麦叶片内源激素含量的变化研究鲜有报道。由于叶片是小麦吸收光能固定碳源的重要器官，因此从叶片入手研究不同pH值对小麦抗氧化酶活性以及内源激素水平的变化规律，对研究小麦的抗酸碱胁迫机制具有重要意义。为此，本试验通过水培法模拟不同根际pH值环境，研究冬小麦生物量积累、叶片抗氧化酶活性、丙二醛（MDA）及内源激素含量的变化，以期明确不同根际pH值对小麦生长发育影响的生理基础，为选育优质抗逆小麦品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验选用黄淮麦区大面积栽培的2个半冬性小麦品种矮抗58（AK58）和百农4199（BN4199），其均由河南科技学院小麦中心提供。试验于2019年10月在河南科技学院小麦中心进行。

1.2 试验设计

选取籽粒饱满且大小一致的小麦种子，经1% H2O2表面消毒24 h，蒸馏水冲洗干净。将预先浸种的种子放入培养皿中。出苗后，将大小均匀的小麦幼苗移栽到Hoagland营养液中进行水培培养。用营养液（pH值为6.5）培养3 d后，设置3个pH值的营养液：酸胁迫（pH值为4.0）、正常环境（pH值为6.5）和碱胁迫（pH值为9.0），溶液pH值分别用 1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH调节。将植物培养在光/暗周期为14 h/10 h（光照度为20 000 lx），昼夜温度为 22 ℃/19 ℃，相对湿度为60%的光照培养箱内。每天定时更换营养液并调节至对应pH值，胁迫处理 15 d。保证每个指标完全随机选取10～20株幼苗进行检测。取样时，小麦植株为3叶期幼苗。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 地上部干物质积累 取植株地上部分，105 ℃ 杀青30 min，于80 ℃烘至恒质量，称干质量。

1.3.2 叶片抗氧化酶及MDA含量测定 参照郝再彬等的方法测定小麦抗氧化酶活性及MDA含量，SOD活性采用氮蓝四唑法，CAT活性采用钼酸铵比色法，MDA含量采用硫代巴比妥酸法[14]。

1.3.3 内源激素含量测定 内源激素含量采用高效液相色谱法（HPLC）进行测定，参照张玉琼等的方法测定ZT、IAA、ABA等的含量[15]。

1.4 数据处理

采用SigmaPlot 12.0处理数据并作图，使用SPSS 19.0软件的最小显著性差异法（LSD）分析数据差异性（P<0.05，P<0.01）。

2 结果与分析

2.1 不同pH值对小麦幼苗干物质积累的影响

如图1所示，根际pH值对小麦地上部干物质积累有明显影响。2个品种地上部干物质积累量均表现为pH值为6.5处理>pH值为9.0处理>pH值为4.0处理。与正常环境相比，BN4199和AK58地上部干物质量在pH值为4.0和pH值为9.0条件下分别下降26%和26%、16%和15%。

2.2 不同pH值对小麦幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

如图2所示，不同根际pH值条件下2个品种的叶片SOD活性随着根际pH值的升高而增加，CAT活性表现为pH值为4.0处理

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