利用外源NO缓解植物盐胁迫伤害的研究进展

盐渍化土壤因渗透胁迫、离子毒害和氧化损伤,对植物造成伤害,不能直接应用于植物生产;利用外源NO处理植物可提高抗氧化酶活性,诱导有机渗透调节物质的产生与积累,并调控无机离子的选择性吸收,进而缓解盐胁迫对植物种子萌发、幼苗生长和光合作用的抑制效应。为同类研究及盐渍化土壤合理利用提供参考,从外源NO对植物盐胁迫伤害的缓解效应及其作用机制方面概述了外源NO缓解植物盐胁迫伤害的研究进展,并对今后的研究方向进行展望。     

外源NO对盐胁迫下玉竹氧化损伤缓解效应

为探究NO对玉竹[Polygonatum odoratum(Mill.)Druce]耐盐调节机理,以盆栽玉竹为试验材料,硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)作NO供体,研究施加不同浓度外源SNP对盐胁迫下玉竹叶片氧化损伤影响。结果表明,盐浓度不高于150 mmol·L~(-1)时施加外源NO(SNP≤100μmol·L-1)可提高叶片肉质化程度和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,减少丙二醛(MDA)含量,增加可溶性蛋白、脯氨酸、抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)积累。说明低浓度NO(SNP浓度≤100μmol·L~(-1))可有效缓解盐胁迫(NaCl≤150 mmol·L~(-1))对玉竹伤害。而高浓度NO(SNP100μmol·L~(-1))对玉竹各生理指标均表现不同程度抑制作用,影响玉竹正常代谢。高盐胁迫下外施NO,对抗氧化保护酶作用不明显,表现为抑制作用,但对非酶抗氧化物含量积累有促进作用。     

外源SA对盐胁迫下冬小麦幼苗生长的缓解效应及其机理

为明确外源SA缓解冬小麦盐胁迫的适宜浓度。本研究以冬小麦(Triticum aestivum L.)品种‘山农22’为试验材料,水杨酸(SA)作为调控物质,采用室内营养液培养方法,研究5个浓度的SA(50,100,200,300和500μmol/L)对120mmol/L NaCl胁迫下冬小麦幼苗生长、生理特性的影响。结果表明:添加SA能够缓解盐胁迫对小麦造成的损害。200μmol/L SA可以显著提高小麦叶片光合色素含量、根系活力,促进小麦的生长发育;200μmol/L SA可显著提高抗氧化酶活性,增加游离脯氨酸和可溶性蛋白等渗透调节物质含量,缓解膜质过氧化伤害。本研究所采用的SA浓度中,以200μmol/L SA对冬小麦幼苗盐胁迫的缓解效果最佳。     

3种花生盐胁迫下生理指标变化的研究

[目的]研究在10mmol/LNaCl胁迫下豫花15、白沙1016和花育22花生的游离脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、SOD活性、POD活性及丙二醛含量的变化。[方法]在培养皿、培养箱中模拟盐胁迫。[结果]白沙1016在盐胁迫条件下适应能力最强。[结论]该研究为筛选耐盐胁迫花生品种提供依据。     

外源NO供体硝普钠（SNP）对盐胁迫下黄连种子萌发及幼苗生理特性的影响

该研究通过对黄连种子萌发及幼苗生理特性的研究,寻找提高黄连种子及幼苗在盐胁迫条件下抗性能力的途径。采用100mmol·L-1的NaCl模拟盐胁迫,在外源硝普钠（SNP）处理后,对黄连种子的发芽势（Gv）、发芽率（Gr）、发芽指数（Gi）和活力指数（Vi）,以及对黄连幼苗叶片细胞质膜透性、O2-。产生速率,H2O2含量,可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸及丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性进行测定。结果显示,NaCl胁迫下的黄连种子萌发受到显著抑制,但是在经过不同浓度的SNP处理后,各萌发指标均有升高。实验结果表明,外源SNP处理显著提高了黄连种子的发芽势、发芽率、萌发指数和活力指数,明显提高了盐胁迫下黄连幼苗叶片的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量,不同程度的提高了叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性,显著降低了叶片丙二醛（MDA）含量、质膜透性、O2-产生速率及H2O2的含量。综上所述,外源SNP通过提高黄连种子的萌发指数,提高渗透调节物质含量及抗氧化酶活性,降低细胞质膜氧化程度,有效地减缓NaCl胁迫对黄连种子及幼苗产生的伤害,提高了种子及幼苗的抗盐能力。     

外源硫化氢缓解水稻盐胁迫的作用机理

为探明外源H_2S缓解水稻盐胁迫的作用机理,以水稻日本晴为材料,在水培条件下,研究H_2S对NaCl胁迫下5叶期水稻幼苗生长与活性氧(ROS)代谢和抗氧化酶系统的影响。结果表明:100mmol/L NaCl处理严重抑制水稻幼苗的生长,诱导ROS的产生,造成氧化损伤;盐胁迫下添加抗氧化酶抑制剂(二乙基二硫代氨基甲酸钠DDC或3-氨基-1,2,4-三唑AT),活性氧(ROS)得不到及时有效分解而高水平累积,加剧了氧化胁迫对植物的伤害;在盐胁迫条件下添加100μmol/L NaHS(外源H_2S供体)处理,能显著增加叶片内H_2S水平,加快活性氧的清除,从而减轻盐胁迫下的膜脂过氧化程度,促进植物生长。H_2S具有抗氧化作用,外施H_2S可提高植物耐盐性。     

盐胁迫下外源NO对玉米叶片氮代谢产物的影响

研究了NO信号分子对盐胁迫下玉米幼苗氮代谢产物的影响。结果表明:经100 mmol/LNaCl溶液处理后,玉米幼苗叶片的可溶性蛋白质含量迅速下降,游离氨基酸和脯氨酸含量迅速上升,但随着胁迫时间的延长,变化趋势趋于缓和。在同样的盐胁迫条件下,NO供体硝普钠(SNP)诱导处理对可溶性蛋白质含量的降低有明显的抑制作用,且显著促进了游离氨基酸和脯氨酸含量的升高。表明外源NO供体可以调节玉米叶片脯氨酸、游离氨基酸和可溶性蛋白质的含量,增强玉米幼苗的耐盐性。     

外源NO对镉胁迫下大豆幼苗生理特性的影响

为探究外源NO对大豆镉胁迫的缓解作用,以高浓度镉胁迫(0.5 mmol/L)下的大豆品种晋豆48号为试验材料,以外源硝普钠(SNP)为NO供体材料,研究不同浓度SNP(0、50、100、150、200、300μmol/L)对镉胁迫下大豆幼苗期生理特性的影响。结果表明,高浓度镉离子对大豆生长有严重抑制作用,施加100μmol/L SNP能够促进大豆幼苗生长,增加大豆幼苗光合色素含量,提高过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,降低根尖的O_2~-产生速率和H_2O_2含量。适宜浓度的NO可有效缓解镉胁迫对大豆幼苗的毒害。     

外源一氧化氮对盐胁迫下大豆幼苗生理指标的影响

以大豆幼苗为材料,研究不同浓度外源一氧化氮供体亚硝基铁氰化钠(50、100、200μmol/L)对150 mmol/L Na Cl盐胁迫下大豆幼苗株高、鲜质量、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性等生理指标的影响。结果表明,与盐胁迫处理的大豆幼苗相比,外源一氧化氮处理后大豆株高、鲜质量不同程度提高,MDA含量、POD活性明显降低,其中以100μmol/L亚硝基铁氰化钠处理效果最为显著。结果表明,外源一氧化氮处理可以缓解盐胁迫对大豆幼苗的伤害,100μmol/L亚硝基铁氰化钠效果最佳。     

外源NO对棉花幼苗重度镉胁迫的缓解效应

为探讨外源一氧化氮(NO)对棉花幼苗重度镉(Cd)胁迫的缓解效应,以农大棉601号为试验材料,采用水培方法,研究了不同浓度(50、100、200μmol/L)硝普钠(SNP,NO供体)对重度Cd胁迫(75μmol/L)下棉花幼苗生长的影响。结果表明,Cd处理下棉苗株高、叶面积较CK(不添加CdCl_2和SNP)显著下降40.9%、31.9%,干物质积累量、组织含水量仅为CK的34.3%、33.2%,光合速率显著下降。重度Cd胁迫下添加低浓度外源NO(50、100μmol/L),棉花幼苗株高、叶面积较T0处理(75μmol/L CdCl_2)稍有增加(P0.05),叶绿素含量比T0处理(75μmol/L CdCl_2)分别增加4.5%、15.5%(P0.05),光合速率分别增加36.6%、27.9%(P0.05),其他指标均无显著增加;而添加高浓度NO(200μmol/L)下棉苗干物质积累量、根冠比、组织含水量、叶绿素含量均低于T0处理。因此认为,外源NO对重度Cd胁迫下棉苗生长的缓解效果不显著。     

Effects of cinnamic acid on the physiological characteristics of cucumber seedlings under salt stress

Effects of cinnamic acid on the physiological characteristics of cucumber (Shandong Mici) seedlings under salt stress were studied, and the best concentration and treatment time were ascertained. The results showed that cinnamic acid relatively increased the leaf relative water content and the chlorophyll content, decreased plasma membrane permeability, mitigated membrane damage, inhibited the accumulation of malondialdehyde (product of membrane lipid peroxidation), and promoted the activity of membrane protective enzymes such as super oxide dismutase and peroxidase, therefore improving the adaptabilities of cucumber to salt stress. It is concluded that the best treatment time of cinnamic acid is in the two euphylla period, and the best treatment concentration of cinnamic acid is 50 μmol/L. __________ Translated from Journal of Shenyang Agricultural University, 2006, 37(3): 352–355 [译自: 沈阳农业大学学报]     

外源一氧化氮对盐胁迫下辣椒种子萌发和幼苗生理的影响

研究了0.1～2 mmol/L外源一氧化氮供体硝普钠(SNP)处理对100 mmol/L NaCl胁迫下辣椒种子萌发及幼苗生理特性的影响.结果表明:0.1～0.3 mmol/L SNP处理对缓解NaCl胁迫伤害的效果较好,可明显提高盐胁迫下辣椒种子发芽势、发芽指数和活力指数,其中0.3 mmol/L SNP处理可显著降低种子MDA含量,促进脯氨酸积累;0.1 mmol/L SNP处理可明显减缓NaCl胁迫下辣椒幼苗叶片质膜相对透性的增加,提高幼苗根系活力.     

一氧化氮对高温胁迫下菊花生理特性的影响

以夏菊品种早黄为材料,研究了高温胁迫下外源一氧化氮(NO)对开花期菊花叶片和花瓣相关生理指标变化的影响。结果表明:0.2 mmol.L-1NO供体硝普钠(SNP)对高温胁迫下菊花叶片和花瓣的氧化损伤具有保护作用。与对照相比,外施SNP显著提高了叶片和花瓣中NO含量及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性,降低了超氧阴离子活力及过氧化氢和丙二醛含量。表明:NO作为一种重要的信号分子,可能通过诱导菊花抗氧化酶系统的活性来减轻细胞的膜脂过氧化,增强菊花对高温胁迫的抵抗能力。     

外源一氧化氮供体硝普钠对番茄幼苗盐胁迫伤害的缓解作用

以硝普钠(SNP)为NO供体,番茄品种秦丰保冠幼苗为材料,研究50~800 μmol·L^-1 SNP对100 mmol·L^-1 NaCl下番茄幼苗生长、光合色素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数、膜脂过氧化及抗氧化酶活性的影响。结果显示:1)盐胁迫下,不同浓度SNP处理的番茄幼苗生长抑制均能得到有效缓解,同时叶片叶绿素含量、光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大荧光(F_m)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学淬灭系数(qP)显著升高,初始荧光(F_o)和非光化学淬灭系数(qN)显著降低,且SNP浓度为100 μmol·L^-1时变幅均达最大;2)番茄幼苗在盐胁迫下叶片过氧化氢酶(CAT)活性变化不显著,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著升高,除400、800 μmol·L^-1 SNP处理抑制POD活性升高外,各浓度SNP处理均可促进上述3种酶活性的升高,并使叶片丙二醛含量和电解质渗出率显著降低,其中以100 μmol·L^-1 SNP处理时变化最显著。研究表明,外源NO供体SNP主要通过增强番茄幼苗叶片的光合能力来缓解盐胁迫对其造成的氧化伤害,进而提高了番茄植株的耐盐性。     

盐胁迫与供磷水平对柳枝稷苗期生理特性的影响

为了明确不同柳枝稷品种对盐胁迫和供磷水平两个因素的生理响应特征,本研究采用水培试验,设置2个盐胁迫水平（A1盐胁迫、A2非盐胁迫）和4个供磷水平（B1无磷、B2低磷、B3高磷、B4全磷）,分析了盐胁迫和供磷水平对Alamo加倍体、Alamo和Pathfinder 3个柳枝稷品种苗期生理特性的影响规律。结果表明：Alamo加倍体、Alamo和Pathfinder在盐胁迫条件下可溶性糖含量随着供磷水平的增加而降低,全磷处理下较无磷处理分别降低40.80%、26.47%、13.82%。盐胁迫下3个柳枝稷品种丙二醛含量随着供磷水平的提高均在高磷处理下达到最大值。3个柳枝稷品种在盐胁迫下脯氨酸含量随着供磷水平增加而增加,全磷处理较无磷处理分别升高 136.79%、193.85%、61.09%。盐胁迫下Alamo 加倍体和Alamo的过氧化物酶（POD）活性随着供磷水平下的提高均在全磷处理下达到最大值;而Pathfinder的POD活性在低磷处理下达到最大值。盐胁迫下Alamo 加倍体的超氧化物歧化酶（SOD）活性随着供磷水平提高在高磷处理下达到最大值;盐胁迫下Alamo和Pathfinder的SOD活性随着供磷水平的提高均在低磷处理下达到最大值。3个柳枝稷品种在盐胁迫条件下过氧化氢酶（CAT）活性随着供磷水平增加而降低,全磷处理较无磷处理著降低 65.81%、37.41%、90.66%。通过对3个柳枝稷品种综合生理抗逆性分析得出Pathfinder品种在各处理下综合值之和最高,表明Pathfinder苗期抗盐胁迫与低磷胁迫能力最强,适宜在盐碱地种植。     

外源SiNPs对盐胁迫下生姜幼苗生长和生理特性的影响

【目的】研究外源二氧化硅纳米颗粒（SiNPs）对盐胁迫下生姜幼苗生长和生理特性的影响,为SiNPs在生姜抗盐性中的应用提供理论依据与技术支撑。【方法】以竹根姜（Zingiber officinale Roscoe.cv.zhugen）盆栽苗为试材,设置用100 mg/L SiNPs溶液喷施全株5 d后再用蒸馏水浇灌植株根部的SiNP100处理、用蒸馏水喷施全株5 d后再用20 g/L NaCl溶液浇灌植株根部的NaCl处理以及用100 mg/L SiNPs溶液喷施全株5 d后再用20 g/L NaCl溶液浇灌植株根部的SiNP100+NaCl处理,以前后均用蒸馏水处理为对照（CK）。随机选取不同处理后的生姜幼苗,观测其生长形态、光合色素（叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、叶绿素a+b（Chl(a+b)）和类胡萝卜素（Car））含量、叶绿素荧光参数（最大光化学效率（F_v/F_m）、实际光量子效率（ΦPSⅡ）、光化学淬灭系数（qP）和非光化学淬灭系数（NPQ））、光合作用参数（净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）和气孔导度（G_s））、丙二醛（MDA）和H₂O₂含量以及抗氧化酶（超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT））活性。【结果】与CK相比,SiNP100处理生姜幼苗的根尖数显著增加,Chl a、Chl b和Chl(a+b)含量显著提高,NPQ显著下降,T_r显著增加,SOD和CAT活性显著升高,MDA和H₂O₂含量显著降低,其余指标均与CK差异不显著。在NaCl胁迫条件下,生姜幼苗根系生长受到抑制,叶片明显变黄,与CK相比,总根长、根系表面积、根尖数显著减少,4种光合色素含量均显著下降,F_v/F_m、ΦPSⅡ和qP显著降低,而NPQ显著升高,P_n、T_r和G_s显著降低,SOD、POD和CAT活性以及MDA和H₂O₂含量均显著升高。SiNP100预处理则可以缓解NaCl胁迫对生姜幼苗的损伤,总根长、根系表面积、根尖数较NaCl处理显著增加,叶片发黄症状也得到缓解;此外,与NaCl处理相比,SiNP100+NaCl处理生姜幼苗的Chl a、Chl b、Chl(a+b)含量和F_v/F_m、ΦPSⅡ、qP、P_n、T_r以及SOD、POD、CAT活性显著提高,而NPQ和MDA、H₂O₂含量显著下降,Car含量和G_s则与NaCl处理差异不显著。【结论】外源SiNPs预处理能通过促进植株根系生长、增加光合色素含量、提高光合作用效率、调节抗氧化酶活性、降低MDA和H₂O₂含量来缓解盐胁迫对生姜幼苗造成的生长抑制和氧化损伤,从而增强生姜植株的抗盐性。     

外源NO对铝胁迫下西瓜幼苗生长及生理特性的影响

为研究外源NO对西瓜铝胁迫的缓解作用,以高浓度的铝胁迫(1 200μmol·L~(-1))下西瓜品种早佳84-24为试验材料,以外源硝普钠(SNP)为NO供体,研究不同浓度SNP(50、100、200、500μmol·L~(-1))对铝胁迫下西瓜幼苗的生长及生理特性影响。结果表明,铝胁迫下西瓜幼苗的生长受到了抑制,西瓜叶片细胞膜透性显著增大,膜脂过氧化的产物丙二醛(MDA)增加了14.18%,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)含量均显著降低,可溶性糖、脯氨酸含量显著上升。铝胁迫导致叶片中叶绿素含量显著降低,并影响西瓜叶片中营养元素的含量,使铝离子大量累积,最终导致光合速率下降,幼苗光合作用能力减弱。适当添加外源NO(50μmol·L~(-1))后西瓜铝毒害得到缓解,叶片中MDA含量显著降低了12.64%,SOD、POD、CAT酶含量显著升高,脯氨酸含量显著升高,通过调节活性氧代谢来维持细胞结构功能稳定。添加外源NO(50μmol·L~(-1))显著降低铝元素在叶片中的积累,促进了叶片中叶绿素含量升高,使西瓜幼苗光合能力显著增强。当NO浓度为500μmol·L~(-1)时反而对西瓜具有毒害作用,地上、地下部生物量分别降低了28.26%与3.57%,说明NO作用具有双重性。铝胁迫对西瓜生长、抗氧化酶、渗透调节物质、光合参数等生理特性均产生了抑制作用,而适当外施NO能缓解铝胁迫下西瓜的生理损伤,促进西瓜幼苗的生长。     

NO对氮胁迫棉花幼苗根系形态的调控效应

以‘农大棉8号’为试验材料,在水培缺氮的情况下,利用一氧化氮(Nitric oxide,NO)的供体硝普钠(Sodi-um nitroprusside,SNP)处理棉花幼苗,研究了外源NO对氮素胁迫条件下棉花幼苗根系形态的调控效应。结果表明:外源NO能够增加氮素胁迫下棉花根长、根表面积、根体积、主根直径和根干重。低浓度的NO(SNP浓度50～100μmol/L)能显著提高根表面积9.39%、根体积10.78%、主根直径8.63%、根系干重39.2%;高浓度NO对氮素胁迫缓解效应较弱。因此,在本试验条件下,低浓度的NO(SNP浓度50～100μmol/L)表现对氮素胁迫下棉花根系生长具有良好促进效应,可能利于增强棉花的抗逆性。