渗透胁迫下外源精胺对水稻幼苗多胺含量及抗旱性的影响

佘丽山，周小梅

（1.怀化市农业科学研究所，湖南 怀化 418000；2.湖南城市学院建筑与城市规划学院，湖南 益阳 413000）

多胺（polyamine，PA）是一类广泛存在于原核生物和真核生物中的生物活性物质，是一类低分子脂肪族含氮碱。高等植物中常见的多胺有腐胺（Put）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）等。越来越多的的研究表明，多胺与植物对外界环境胁迫反应的关系密切。有关渗透胁迫与多胺关系的报道甚多，虽然渗透胁迫下多胺的累积与水稻抗旱性关系的研究已有报道[1-2]，但对水稻幼苗期多胺的累积与抗旱性关系的研究鲜见报道。有研究发现，Spm对水稻抗性的影响大于Spd[3-5]。

研究以基因型有明显差异的籼稻品种旱116、湘早籼32号为材料，用PEG6000模拟干旱，探讨外源Spm对渗透胁迫下水稻幼苗多胺含量的变化与抗旱性的影响，以期为Spm在农业上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

旱116、湘早籼32号在25℃左右的水中浸种24 h，35℃下催芽，选取露白一致的种子，播种于透明的塑料杯中（30粒/杯），木村B培养液培养，于室温（30℃）下生长，当长至2叶一心期，用含以下二组试剂（1）不同浓度的PEG（0%、5%、10%，15%、20%、25%）；（2）不同浓度的 PEG（0%、5%、10%、15%、20%、25%）+Spm（1 mmol/L）的 1/2木村B培养液进行处理，处理（2）根际用不同浓度的PEG6000进行胁迫处理，同时叶面喷施1 mmol/L Spm，每天 8∶00 和 17∶00 各一次，每次 5 mL/杯，对照喷清水，7 d后取样进行测定，各重复3次。

1.2 水稻幼苗根干重、根冠比的测定

胁迫处理后，每一杯随机拔起幼苗20株，洗净，放入恒温干燥箱中，105℃杀青30 min，70℃烤干至恒重，分别测定地上部、根干重。根冠比=根重/地上部重。

1.3 多胺含量的测定

按Kiriakos等[6]测定方法并稍加改进。称0.5 g鲜样，加入4 mL预冷的5%（w/v）HClO4冰浴研磨，匀浆 4℃放置 1 h，于 14000×g离心 30 min（4℃）。取上清液1 mL，加入2 mol/LNaOH 2 mL和10 μL苯甲酰氯，涡旋混匀，37℃水浴反应25 min，加入2 mL饱和NaCl混匀，再加入2 mL乙醚萃取，于1500×g离心5 min，取1 mL乙醚相吹干，剩余物溶于 100 μL，浓度为 64%（v/v）的甲醇，取样品 20 μL用岛津LC-10AT型高压液相色谱分析仪检测。流动相为64%（v/v）的甲醇，流速为0.7 mL/min，柱温为25℃。用岛津SPD-10A型紫外检测器在波长254 nm下检测。多胺的含量用纳摩尔/克鲜重（nmol/gFW）表示。

2 结果与分析

2.1 外源Spm对水稻幼苗根系干重的影响

从图1可以看出，渗透胁迫有利于水稻幼苗根系干物重的增加，且随着PEG6000浓度的增加，干物重呈上升趋势，抗旱性强的旱116根系干物重上升趋势明显于抗旱性弱的湘早籼32号。渗透胁迫下，外源Spm处理明显促进水稻幼苗根系干物重的增加，且对抗旱性强的旱116的促进作用明显强于抗旱性弱的湘早籼32号。

图1 外源Spm对水稻幼苗根系干重的影响

2.2 外源Spm对水稻幼苗根冠比的影响

图2 外源Spm对水稻幼苗根冠比的影响

从图2可以看出，渗透胁迫有利于水稻幼苗根冠比的增加，且随着PEG6000浓度的增加，根冠比呈上升趋势，抗旱性强的旱116根冠比上升趋势明显强于抗旱性弱的湘早籼32号。渗透胁迫下，外源Spm处理有利于光合产物在根部的分布，促进水稻幼苗根冠比的增加，对抗旱性强的旱116的促进作用明显。

2.3 外源Spm对水稻幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量的影响

从图3可知，渗透胁迫使旱116和湘早籼32号幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量增加，且抗旱性强的旱116上升幅度明显大于抗旱性弱的湘早籼32号。渗透胁迫下，外源Spm处理促进水稻幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量增加，对抗旱性强的旱116的促进作用明显。

结合图1、图2可知，渗透胁迫下，外源Spm处理有利于增强旱116和湘早籼32号水稻幼苗抗旱性，减轻渗透胁迫对水稻幼苗的伤害。试验结果还表明，各渗透胁迫处理下，抗旱性强的水稻品种旱116的表现均优于湘早籼32号。

图3 外源Spm对水稻幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量的影响

3 小结与讨论

多胺在植物的逆境胁迫中有着不同程度量的变化。关于Put在植物抗旱中的作用，一直是大家争议的焦点。有研究发现，在渗透胁迫下，植物体内Put含量增加可以缓解渗透胁迫对植物的伤害，提高植物的抗旱性[7-10]。然而也有观点认为水分胁迫下Put的积累不利于提高植物的抗渗透胁迫能力[11]，甚至于认为Put含量的增加与植物渗透胁迫能力无关[12]。在本研究中，渗透胁迫有利于水稻幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量的上升，且抗旱性强的旱116的上升幅度大于抗旱性弱的湘早籼32号，渗透胁迫下水稻幼苗根系干物质重和根冠比呈上升趋势，且抗性强的旱116的根系干物质重和根冠比的上升幅度大于抗性弱的湘早籼32号，说明在渗透胁迫下，水稻幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量的上升可以缓解渗透胁迫对水稻幼苗的伤害程度。植物的生长受抑是干旱胁迫诱导很重要的生理效应，根冠比是衡量植物抗旱性的可靠指标[13]，对水稻幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量与根冠比进行相关性分析，得出相关系数R分别为：0.735**、0.811**和0.710**，均呈极显著的正相关，进一步说明水稻幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量的上升有利于提高水稻幼苗的抗渗透胁迫能力。此时它们可能通过稳定质膜和提高细胞内保护酶活性[14-15]，以及提高ABA含量或改变不同激素成分的含量[16-17]而增强其抗旱性。外源Spm显著提高水稻幼苗根系干重、根冠比及叶片中Put、Spd和Spm含量，表明渗透胁迫下，外源Spm通过提高了水稻幼苗叶片中Put、Spd和Spm含量来增强水稻幼苗的抗渗透胁迫能力，这与张志新等[18]的试验结果一致。

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