外源γ-氨基丁酸（GABA）对苹果幼苗碱胁迫的缓解作用及生理机理研究.pdf

摘 要 摘 要 苹果生产在我国水果产业中占有重要地位，西北黄土高原产区是最大的苹果产 区，因其日照充足、土层深厚、昼夜温差大，也是我国最佳的苹果产区。但是，黄土 高原地处干旱、半干旱区，该地区降雨量少而蒸发量大，土壤盐碱化严重，部分果园 的土壤pH 值甚至可以高达8.5-9.0 。干旱胁迫之外，碱胁迫已经成为限制西北黄土高 原地区苹果产业的又一重要因素。碱胁迫会抑制苹果幼苗的正常生长，造成果园减产 和果实品质大幅下降。针对西北地区苹果产地土壤pH 较高这一生产问题，本研究以 苹果砧木平邑甜茶（Malus Hupehensis var. pingyiensis ）为材料，采用水培方法，首先 选筛选了缓解苹果幼苗碱胁迫的适宜外源γ-氨基丁酸 （GABA ）浓度，后进一步研究 了外源 GABA 对碱胁迫下苹果幼苗生长、电导率、根系结构、叶片光合特性、抗氧 化酶活性以及叶片有机酸和氨基酸含量的影响，为提高苹果的抗逆性提供一定的理论 基础。 1. 碱胁迫处理第 15 d 时，苹果幼苗生长受到抑制，但是施用外源GABA 可以在 一定程度上缓解此抑制作用。通过施用不同浓度的GABA，苹果幼苗的干重、鲜重和 电导率等指标较之对照组均有不同程度的变化，外源施加时能更好缓解苹果幼苗受到 的碱胁迫，0.5 mM GABA 为缓解苹果幼苗碱胁迫的最适宜浓度。 2. 碱胁迫处理 15 d 后，苹果幼苗株高、鲜重和干重相比对照组分别降低27.6% 、 47.1%和37.4% 。与碱胁迫组相比，外源GABA 处理缓解了碱胁迫对苹果幼苗的生长 抑制，总鲜重和干重分别增加48.4%和39.4% 。且苹果幼苗根系结构发生变化，其中 根系总长、总体积、表面积、平均直径、根尖数和侧根数的下降幅度分别为30.5%、 18.8%、18.8%、27.3% 、25.5%和26% 。碱胁迫条件下外源施加GABA 使根系总长、 总体积、表面积、平均直径、根尖数和侧根数分别比碱胁迫组增加 25.1% 、23.2% 、 26.2% 、30.8%、29.1%和26% 。根和叶的电导率 （RWC ）在碱胁迫下显著增加。外源 施加0.5 mM GABA 可以缓解这些抑制效应，促进了苹果幼苗在碱胁迫下的生长发育。 3. 在碱胁迫下，外源 GABA 处理可以改善苹果幼苗的抗氧化系统和光合系统。 碱胁迫处理 15 d 后，过氧化氢（H O ）含量显著增高，而外源GABA 可以降低苹果 2 2 幼苗叶片的H O 含量。碱胁迫下，苹果幼苗叶片的超氧化物歧化酶（SOD），过氧化 2 2 氢酶（CAT ）和过氧化物酶（POD ）活性显著下降，外源GABA 处理增强了苹果幼苗 SOD、CAT 和POD 的活性。此外，在碱胁迫下苹果幼苗的净光合速率和气孔导度值 降低，胞间二氧化碳浓度升高，说明碱胁迫也造成了苹果幼苗光合系统的损伤，但是 外源0.5 mM GABA 可以有效缓解这些效应。 I 西北农林科技大学硕士学位论文 4. 外源GABA 提高了碱胁迫下苹果幼苗有机酸 （苹果酸、柠檬酸和琥珀酸）含 量。与对照相比，碱胁迫下苹果幼苗叶片中苹果酸和柠檬酸含量显著升高，琥珀酸含 量没有显著差异。但在碱胁迫条件下施加外源 GABA 后，苹果幼苗叶片中苹果酸、 柠檬酸和琥珀酸含量显著增加。同时，碱胁迫下外源 GABA 上调了 MdGABA-T 和 MdSSADH2 的表达，促进了GABA 分流活性，并且外源GABA 能显著提高叶片中苹 果酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和乌头酸酶等有机酸代谢相关酶的活性， 从而增加苹果酸、柠檬酸和琥珀酸的积累，以提高苹果幼苗对碱胁迫的耐受性。 5. 碱胁迫下外源GABA 影响了氨基酸的积累。与碱胁迫相比，外施GABA 显著 增加了苹果幼苗叶片中天冬氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、丝氨酸、赖氨酸、苏氨酸、脯 氨酸、和甘氨酸的含量，而使精氨酸、缬氨酸、酪氨酸和亮氨酸的含量显著降低，异 亮氨酸和组氨酸的含量并无显著差异。说明碱胁迫下外源 GABA 可以改变苹果幼苗 体内氨基酸的含量，从而提高其对碱胁迫的耐受性