根际低氧胁迫对黄瓜幼苗根系呼吸代谢的影响

采用营养液栽培方法,研究了低氧胁迫对两个耐低氧能力不同的黄瓜品种根系呼吸代谢的影响.结果表明：低氧胁迫下,两个黄瓜品种根系三羧酸循环显著受阻,无氧呼吸代谢被促进.与耐低氧能力较弱的中农8号相比,耐低氧能力较强的绿霸春4号根系琥珀酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶活性的降低幅度较小,乳酸脱氢酶活性、乳酸和丙酮酸含量的增加幅度较小,而丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶活性及乙醇、丙氨酸含量的增加幅度较大;低氧胁迫8 d时,与相应对照相比,绿霸春4号根系乙醇脱氢酶活性及乙醇和丙氨酸含量分别增加了409.30%、112.13%和30.64%,中农8号根系分别增加了110.42%、31.84%和4.78%,这是两个黄瓜品种耐低氧能力差异的主要生理原因.两品种幼苗根系丙氨酸氨基转移酶活性和乙醛含量没有显著差异.表明低氧胁迫下黄瓜根系乙醇发酵代谢途径的增强和丙氨酸的积累有利于防御低氧伤害.     

外源亚精胺对低氧胁迫下黄瓜根系多胺含量和呼吸代谢酶活性的影响

采用营养液水培,研究了根际低氧胁迫下外源亚精胺对2个抗低氧能力不同的黄瓜品种(‘中农八号’和‘绿霸春四号’)根系中多胺含量和呼吸代谢相关酶活性的影响.结果表明,单纯低氧处理下,黄瓜幼苗根系中腐胺、亚精胺和精胺含量显著提高,异柠檬酸脱氢酶(IDH)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性显著降低,乳酸脱氢酶(LDH)、乙醇脱氢酶(ADH)和丙酮酸脱羧酶(PDC)活性显著提高.同时,与抗低氧能力弱的‘中农八号’相比,抗低氧能力强的‘绿霸春四号’根系LDH活性增加幅度较低,ADH活性增加幅度较高,IDH和SDH活性降幅也较小;外源亚精胺能显著提高低氧胁迫下黄瓜幼苗根系中亚精胺和精胺含量,降低腐胺含量;根系中LDH、ADH和PDC活性降低,IDH和SDH活性升高,说明黄瓜幼苗根系中较高的亚精胺、精胺含量可能有利于提高根系有氧呼吸能力,缓解低氧胁迫对植株的伤害.     

D-精氨酸对低氧胁迫下黄瓜幼苗根系多胺含量和无氧呼吸代谢的影响

采用营养液水培法,研究了根际低氧胁迫下D-精氨酸（D-Arg）对两个抗低氧能力不同的黄瓜品种根系中多胺含量和无氧呼吸代谢的影响.结果表明,低氧处理下,黄瓜幼苗根系中多胺含量显著增加,无氧呼吸代谢能力提高;与抗低氧能力弱的‘中农八号’相比,抗低氧能力强的‘绿霸春四号’根系中乙醇发酵活性较高,乳酸发酵活性较低;低氧胁迫下,D-精氨酸能显著降低黄瓜幼苗根系中腐胺、亚精胺和精胺含量,根系中乙醇脱氢酶（ADH）和乳酸脱氢酶（LDH）活性增加,乙醇和乳酸含量升高,植株生长受到抑制,而外源腐胺能缓解D-精氨酸的这种作用.说明黄瓜幼苗根系中较高的多胺含量可能有利于缓解低氧胁迫对植株造成的伤害.     

低氧胁迫对黄瓜幼苗根系无氧呼吸酶和抗氧化酶活性的影响

对两个抗低氧胁迫能力不同的黄瓜品种进行营养液水培,研究了低氧胁迫下植株根系中无氧呼吸酶和抗氧化酶活性的变化。结果表明,低氧胁迫下,黄瓜植株生长受到抑制,鲜重和干重显著降低,根系中蛋白质含量降低,而根系中乳酸脱氢酶（LDH）、丙酮酸脱羧酶（PDC）、乙醇脱氢酶（ADH）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性在低氧胁迫下显著提高,且提高的幅度与品种抗低氧胁迫能力的强弱有关,与“中农8号”相比,抗低氧性胁迫能力较强的“绿霸春四号”根系内LDH活性增幅较小,而ADH、PDC、SOD、POD和CAT活性增幅较大。说明较高的ADH、PDC、SOD、POD、CAT活性和较低的LDH活性有利于增强幼苗植株抗低氧胁迫的能力。     

土壤紧实胁迫对黄瓜根系呼吸代谢的影响

用容重分别为1.20和1.55 g· cm-3的土壤进行盆栽试验,研究了土壤紧实胁迫对‘津春4号'黄瓜根系呼吸代谢的影响.结果表明:土壤紧实胁迫条件下,黄瓜根系中丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶活性显著提高;无氧呼吸主要产物(乙醇、乙醛和乳酸)含量显著升高;参与有氧呼吸的苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶活性显著下降,丙酮酸和琥珀酸含量显著提高,苹果酸含量显著下降.说明在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜根系的有氧呼吸受到显著抑制,无氧呼吸过程加强.     

土壤紧实胁迫对黄瓜根系呼吸代谢的影响

用容重分别为1.20和1.55 g·cm^-3的土壤进行盆栽试验,研究了土壤紧实胁迫对‘津春4号’黄瓜根系呼吸代谢的影响.结果表明: 土壤紧实胁迫条件下,黄瓜根系中丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶活性显著提高;无氧呼吸主要产物(乙醇、乙醛和乳酸)含量显著升高;参与有氧呼吸的苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶和异柠檬酸脱氢酶活性显著下降,丙酮酸和琥珀酸含量显著提高,苹果酸含量显著下降.说明在土壤紧实胁迫条件下,黄瓜根系的有氧呼吸受到显著抑制,无氧呼吸过程加强.     

外源亚精胺对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗根系多胺含量和抗氧化酶活性的影响

采用营养液水培,研究了根际低氧胁迫下外源亚精胺对两个抗低氧能力不同的黄瓜(Cucumis sativus)品种(‘中农8号’和‘绿霸春4号’)根系中多胺含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,外源亚精胺能显著提高低氧胁迫下黄瓜幼苗根系中亚精胺和精胺含量,降低腐胺含量,同时,根系中SOD、POD、CAT活性也相应提高,使得幼苗鲜重和干重明显增加;单纯低氧处理及外源亚精胺的加入,抗低氧能力较强的品种‘绿霸春4号’较抗低氧能力较弱的品种‘中农8号’根系中抗氧化酶活性高。黄瓜幼苗根系中较高的亚精胺、精胺含量和较低的腐胺含量可能有利于提高抗氧化酶活性,增强幼苗的低氧逆境适应能力。     

低氧胁迫对不同耐性黄瓜品种根系抗氧化系统的影响

低氧胁迫下,两品种黄瓜幼苗根中活性氧、丙二醛(MDA)和抗氧化剂含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性均显著提高,耐低氧性较强的‘绿霸春4号’根中活性氧和丙二醛含量上升幅度小于耐低氧性较弱的‘中农8号’,而保护酶活性和还原型抗氧化剂含量提高幅度大于‘中农8号’。     

Ca2+对低氧胁迫下黄瓜幼苗生长和根系无氧呼吸酶的影响

采用营养液水培,以抗低氧能力不同的2个黄瓜品种为试材,研究了Ca2+对黄瓜幼苗植株生长和根系无氧呼吸酶活性的影响.结果表明,在低氧胁迫下,LDH、PDC和ADH活性提高程度与幼苗的抗低氧性和Ca2+浓度密切相关.与抗低氧性较弱的"中农8号"相比,抗低氧性强的"绿霸春4号"幼苗根系LDH活性增加缓慢,而PDC和ADH活性增加幅度较大,因此增强了植株对低氧胁迫的抗性.低氧胁迫下,营养液中8 mmol·L-1 Ca2+处理能显著提高根系ADH活性,降低LDH和PDC活性,0 mmol·L-1 Ca2+处理表现出相反的规律.由此可以说明,低氧胁迫下,Ca2+能够提高ADH活性,降低LDH和PDC活性,可增强黄瓜植株对低氧胁迫的抗性.     

根际低氧逆境对网纹甜瓜幼苗生长及根系呼吸代谢途径的影响

以耐低氧性具有明显差异的两个网纹甜瓜(Cucumis melo var. raticulalus)品种为试材,研究了根际低氧胁迫下幼苗生长、根系活力及根系呼吸关键酶活性的变化。结果表明,根际低氧胁迫下,两品种幼苗生长均受到明显抑制,而根系活力升高;根系PDC活性两品种均显著提高,品种间无显著差异; MDH活性两品种均显著降低,且耐低氧性弱的‘西域一号’下降幅度较大;根系ADH和LDH活性两品种均显著提高,耐低氧性强的‘东方星光’ADH活性增加的幅度显著高于耐低氧性弱的‘西域一号’,而‘西域一号’LDH活性增加幅度显著高于‘东方星光’。说明‘东方星光’在低氧胁迫下能保持较高的有氧呼吸水平,无氧呼吸的主要途径为乙醇发酵,而‘西域一号’在低氧胁迫下无氧呼吸的主要途径为乳酸发酵。     

24-表油菜素内酯对低氧胁迫下黄瓜根系抗氧化系统及无氧呼吸酶活性的影响

用营养液水培,研究了根际低氧胁迫下24-表油菜素内酯(EBR)对2个抗低氧能力不同的黄瓜品种根系中抗氧化系统及无氧呼吸酶活性的影响。结果表明,在低氧胁迫下,EBR处理显著提高了低氧胁迫下2品种黄瓜幼苗根系SOD、POD及ADH活性,降低了O2-·、H2O2和MDA含量、LDH活性及‘中农八号’根系PDC活性,而对‘绿霸春四号’根系PDC及2个品种CAT活性无明显影响,表明外源EBR处理通过促进低氧胁迫下根系中抗氧化酶和ADH活性的提高,降低LDH活性及ROS含量,增强植株抗低氧胁迫的能力。     

盐胁迫对黄瓜幼苗根系脯氨酸和多胺代谢的影响

以2个黄瓜品种‘长春密刺’(抗盐性较强)和‘津春2号’(抗盐性较弱)为材料,采用营养液栽培,研究了盐胁迫对幼苗根系脯氨酸(Pro)和多胺(PAs)代谢的影响。结果表明,盐胁迫能提高黄瓜幼苗根系吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)活性,抑制脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性,从而显著增加Pro含量,且‘长春密刺’变化幅度显著大于‘津春2号’;盐胁迫下,‘长春密刺’根系精氨酸脱羧酶(ADC)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷蛋氨酸脱羧酶(SAMDC)活性升高幅度显著大于‘津春2号’,而多胺氧化酶(PAO)活性升高幅度显著低于‘津春2号’,引起其根系内亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量显著增加;盐胁迫下,2品种根系腐胺(Put)含量呈先上升后下降的变化趋势,随着Put积累降低,Pro含量显著增加。可见,盐胁迫诱导根系较高的Pro、Spd和Spm积累有利于提高黄瓜幼苗对盐胁迫逆境的适应能力,盐胁迫下PAs代谢和Pro代谢密切相关,Put的积累一定程度上促进了Pro含量的增加。     

外源γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫下甜瓜幼苗根系GABA代谢及氨基酸含量的影响

采用水培法,通过准确控制营养液溶氧浓度,研究了外源γ-氨基丁酸（GABA）对低氧胁迫0~8 d ‘西域一号’甜瓜幼苗根系GABA代谢及氨基酸含量的影响.结果表明：与通气对照相比,低氧处理的甜瓜幼苗正常生长受到严重抑制,其根系谷氨酸脱羧酶（GAD）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、谷氨酰胺合成酶（GS）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）活性以及GABA、丙酮酸、丙氨酸、天冬氨酸含量均显著提高,而谷氨酸和α 酮戊二酸含量在处理4~8 d均显著降低.与低氧处理相比,外源GABA处理有效缓解了低氧胁迫对幼苗根系生长的抑制作用,同时甜瓜根系内源GABA、谷氨酸、α-酮戊二酸、天冬氨酸含量显著提高,但GAD、GDH、GOGAT、GS、ALT、AST活性在整个处理过程中均显著降低,丙酮酸和丙氨酸含量也显著降低.低氧同时添加GABA和γ-乙烯基 γ-氨基丁酸（VGB）处理显著降低了低氧胁迫下GABA的缓解效应.低氧胁迫下外源GABA被植物根系吸收后,通过反馈抑制GAD活性维持较高的Glu含量,保持植物体内碳、氮代谢平衡,维持正常生理代谢,从而缓解低氧胁迫对甜瓜幼苗的伤害.     

外源多胺对低氧胁迫下黄瓜幼苗光合特性和膜脂过氧化的影响

以抗低氧能力不同的2个黄瓜（Cucumis sativus）品种为试材,研究了外源多胺对黄瓜幼苗植株生长、光合特性和膜脂过氧化的影响.结果表明,外源多胺能显著提高低氧胁迫下黄瓜幼苗叶片的净光合速率和水分利用率,降低叶片中丙二醛含量和质膜透性,使幼苗鲜重和干重明显增加.因此在低氧胁迫下,外源喷施多胺能提高幼苗叶片的净光合速率,促进植株生长,缓解胁迫对黄瓜幼苗的伤害.此外,与抗低氧能力较强的品种绿霸春4号相比,外源多胺对抗低氧能力较弱的品种中农8号的影响更明显.     

盐胁迫对黄瓜幼苗根系生长和多胺代谢的影响

以两个不同抗盐性黄瓜品种为试材,采用营养液水培法,研究了NaCl胁迫对幼苗根系生长和多胺代谢的影响.结果表明:盐胁迫下黄瓜幼苗根系生长受抑制,膜脂过氧化和电解质渗漏升高,而弱抗盐品种‘津春2号'的变化幅度大于抗盐品种‘长春密刺';盐胁迫下‘长春密刺'根系精氨酸脱羧酶、鸟氨酸脱羧酶和S-腺苷蛋氨酸脱羧酶活性升高幅度均大于‘津春2号',其最高值分别比对照增加了149.3%、60.1%、69.4%和118.6%、56.2%、50.6%;'长春密刺'多胺氧化酶活性升高幅度小于‘津春2号',而二胺氧化酶活性仅在‘长春密刺'中增加.'长春密刺'根系游离态亚精胺和精胺、结合态和束缚态多胺含量均显著增加,而‘津春2号'根系游离态腐胺含量显著增加.表明黄瓜根系中较高的游离态亚精胺和精胺、结合态和束缚态多胺以及较低的游离态腐胺含量有利于提高幼苗对盐胁迫逆境的适应能力.     

低氧胁迫下24-表油菜素内酯对黄瓜幼苗根系生长及其无氧呼吸同工酶表达的影响

采用营养液水培,研究了低氧胁迫下24-表油菜素内酯(EBR)对黄瓜幼苗根系生长及其无氧呼吸同工酶表达的影响.结果表明:低氧胁迫增强了黄瓜幼苗根系丙酮酸脱羧酶(PDC)、乙醇脱氢酶(ADH)、乳酸脱氢酶(LDH)同工酶的表达,低氧胁迫下施用外源EBR的第3天PDC、ADH同工酶的表达量分别提高了18.8％、28.8％,而第6、第9天PDC、ADH、LDH同工酶的表达减弱,比单纯低氧处理分别降低19.5％、25.6％、53.4％及26.4％、26.0％、28.4％;低氧胁迫至第9天,黄瓜幼苗根系的生长受到了显著抑制(P＜0.05),而低氧胁迫下施用EBR,黄瓜幼苗根系的生长受抑制程度减轻,其根系总长、干重、根尖数较单纯低氧处理显著增加(P＜0.05),低氧抑制了黄瓜幼苗根系的生长,低氧胁迫下营养液添加EBR可调节黄瓜根系无氧呼吸同工酶的表达,缓解低氧胁迫对黄瓜幼苗根系的伤害.     

外源多胺对低氧胁迫下黄瓜幼苗光合特性和膜脂过氧化的影响

以抗低氧能力不同的2个黄瓜(Cucumis sativus)品种为试材, 研究了外源多胺对黄瓜幼苗植株生长、光合特性和膜脂过氧化的影响。结果表明, 外源多胺能显著提高低氧胁迫下黄瓜幼苗叶片的净光合速率和水分利用率, 降低叶片中丙二醛含量和质膜透性, 使幼苗鲜重和干重明显增加。因此在低氧胁迫下, 外源喷施多胺能提高幼苗叶片的净光合速率, 促进植株生长, 缓解胁迫对黄瓜幼苗的伤害。此外, 与抗低氧能力较强的品种绿霸春4号相比, 外源多胺对抗低氧能力较弱的品种中农8号的影响更明显。     

根际低氧胁迫对网纹甜瓜生长、根呼吸代谢及抗氧化酶活性的影响

采用气雾法栽培系统,研究了根际低氧（10% O₂和5% O₂）胁迫对网纹甜瓜果实发育期间植株生长、根呼吸代谢及抗氧化酶活性的影响.结果表明：与对照相比,低氧胁迫下,网纹甜瓜株高、根长降低,植株鲜、干物质量显著下降;根呼吸速率极显著低于对照（21% O₂）,且5% O₂处理下降幅度大于10% O₂处理;乳酸脱氢酶（LDH）、乙醇脱氢酶（ADH）和丙酮酸脱羧酶（PDC）活性较对照显著升高,而苹果酸脱氢酶（MDH）活性显著降低;根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量显著高于对照,其中10% O₂处理抗氧化酶活性升高幅度显著大于5% O₂处理,而MDA含量5% O₂处理高于10% O₂处理.说明网纹甜瓜果实发育期间根际氧浓度降到10%及其以下时,根系有氧呼吸明显受阻,无氧呼吸代谢被促进,同时根系抗氧化酶发生应激反应,但随低氧胁迫时间的延长,根细胞质膜过氧化程度加剧,根系受到伤害,植株生长受到抑制,最终导致果实产量和品质下降.     

铝胁迫下水稻幼苗根系的生理特性

以4叶1心期的水稻幼苗为材料,在水培条件下,研究了0、0.5和7.5 mmol·L^-1Al胁迫下水稻Al敏感品种IR24、耐Al品种金优725和两优培九幼苗根系的生理特性.结果表明：在7.5 mmol·L^-1Al胁迫下,耐Al品种根系活力下降幅度远小于Al敏感品种,Al敏感品种H₂O₂含量较Al耐性品种高.在Al胁迫下,各品种根系线粒体中CAT的增加幅度较小;IR24和金优725根系的线粒体POD活性随Al胁迫浓度的增加先升后降,两优培九POD活性则呈增加趋势;IR24根系线粒体APX活性随Al胁迫浓度的增加先升后降,金优725和两优培九的线粒体APX活性则呈上升趋势.随Al胁迫浓度的增加,各品种根系谷氨酸含量先增加后下降,柠檬酸含量下降,磷酸烯醇式丙酮酸含量增加.Al敏感品种抗氰呼吸速率占总呼吸的比率较耐Al品种明显降低.     

钙对低氧胁迫下黄瓜幼苗体内多胺及多胺氧化酶的影响

以‘中农8号’黄瓜品种为实验材料,采用营养液栽培法研究了钙对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗体内多胺(PAs)含量及多胺氧化酶(PAO)活性的影响。结果表明:(1)各处理黄瓜幼苗根系和叶片中的PAs含量以及3种形态的腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)含量均表现为低氧高钙(8 mmol.L-1Ca2 )>低氧常钙(2 mmol.L-1Ca2 )>低氧缺钙(0 mmol.L-1Ca2 )>通气常钙(2 mmol.L-1Ca2 )处理,而PAO活性却表现出相反的趋势(通气常钙>低氧缺钙>低氧常钙>低氧高钙),且处理间大多存在显著差异(P<0.05);根系中的PAs含量明显高于叶片,而PAO活性明显低于叶片。(2)黄瓜幼苗体内3种形态的PAs以游离态含量最高,其次是结合态,最低为束缚态;游离态和结合态PAs在叶片中均以Spd为主,在根系中均以Put为主,束缚态PAs含量在根系和叶片中均为Spd>Put>Spm。研究表明,在低氧胁迫下,营养液加钙引起黄瓜幼苗体内多胺含量的上升和PAO活性下降,钙参与了黄瓜幼苗体内多胺的代谢过程,对缓解低氧胁迫有重要作用。