2，4表-油菜素内酯和脯氨酸对低温胁迫下垂穗披碱草幼苗的生理调控作用.pdf

摘要 摘要 低温作为重要的非生物胁迫，限制了植物的生长发育，地理分布和作物生产力， 特别是在高海拔地区，据估计，由于冷胁迫（0-12℃）而造成的作物损失高达数百十 亿美元。因此，通过不同技术提高植物耐寒性的方法引起了全世界的关注。研究植物 低温适应机理，提高其低温适应能力不仅有十分重要的科学理论意义，而且有着更为 重要的应用价值。尤其是提高低温敏感的牧草及作物的耐低温能力已成为目前亟待解 决的问题。西藏垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb. ）具有丰富的营养价值和良好的适 口性，具有其茎叶茂盛、根系发达、适应性好、抗逆性强等优点，已被广泛用于建植 人工草场及青藏高原地区的植被恢复。近年来许多研究发现，使用植物生长调节剂能 够改善植物的各种生物与非生物抗性。小分子物质油菜素内酯 （Brassinolides, BRs ） 和脯氨酸（Proline, Pro ）不仅能够调节植物的生长发育，还能够提高植物对低温等多 种胁迫抗性。然而，目前BRs 和Pro 调控垂穗披碱草的低温适应机理尚不明晰。 本研究以西藏野生垂穗披碱草为研究对象，采用叶片面喷施外源BRs 和Pro 的方 法，在幼苗生长、生理水平上系统地探究BRs 和Pro 调控西藏野生垂穗披碱草低温适 应的机制，旨在为BRs 和Pro 调控植物的低温适应性应答提供新理论，并进一步为禾 本科牧草抗寒性奠定基础。主要结果和结论如下： (1) 低温胁迫显著影响垂穗披碱草幼苗生长及生理特性，外源喷施不同浓度（0， 0.001，0.01，0.1，1 μmol·L -1 ）EBR 不仅可以提高垂穗披碱草幼苗的鲜重，而且能够 降低叶片中的相对电导率，其中以1 mol ·L-1 EBR 处理，抗寒效果最佳。因此，外源 EBR 能够提高活性氧清除能力，从而增强垂穗披碱草的抗寒性。 （2 ）低温胁迫下，喷施EBR 能够提高抗氧化酶APX ，GR，CAT 和POD 活性以 及非酶抗氧化剂抗坏血酸（AsA ）和谷胱甘肽（GSH ）含量，上调了EnAPX 和EnGST4 基因的表达水平；降低了丙二醛 （MDA ）和过氧化氢（H O ）和超氧阴离子自由基 2 2  （ ）的积累。 O 2 （3 ）喷施EBR 能够促进低温胁迫下垂穗披碱草叶片脯氨酸含量大量积累，生物 合成酶P5CR 和P5CS 的活性增加以及P5CS 和P5CR 基因的表达量。 （4）在低温胁迫（4°C ）下，喷施10 mM 脯氨酸能提高垂穗披碱草幼苗的根长、 地上和地下鲜重、地上和地下干重，与单一低温胁迫相比分别增加27.11%，48.80%， 48.83%，51.74%和38.87% ；低温胁迫下脯氨酸处理导致游离Pro 和可溶性糖的含量 较单独低温处理相比分别增加42.96%和22.98% （P0.05 ）；而且脯氨酸处理提高了 （P 0.05 ）APX 、CAT、ChICu/ZnSOD、CytCu/ZnSOD 基因的表达水平和POD 、CAT、 I 西北农林科技大学硕士学位论文 SOD、APX 活性（P0.05 ）；同时低温胁迫下脯氨酸处理导致垂穗披碱草叶片中MDA 含量和相对电导率水平较单一低温胁迫出理分别下降47.84%和20.87% （P0.05 ）。 综上所述，EBR 和Pro 能够维持低温胁迫下垂穗披碱草幼苗的活性氧平衡，增强 其渗透调节能力，减轻细胞膜的氧化损伤，缓解其生长抑制，从而提高垂穗披碱草幼 苗的抗寒性。 关键词： 2, 4-表油菜素内酯；脯氨酸；低温胁迫；垂穗披碱草；抗氧化系统；基因表达 II 目录 目录 摘要I ABSTRACT III