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.     

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。     

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。     

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’。     

外源亚精胺对Ca(NO3)2胁迫下黄瓜幼苗生长和活性氧代谢的影响

以温室专用黄瓜品种'津优3号'幼苗为材料,采用营养液栽培方法,研究了叶面喷施1 mmol·L-1亚精胺(Spd)对60 mmol·L-1硝酸钙胁迫下黄瓜幼苗生长和植株体内活性氧代谢的影响.结果显示,Ca(NO3)2胁迫下,黄瓜幼苗叶片和根系O-·2产生速率显著增加,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性升高,同时MDA含量和相对电导率明显提高,显著降低了黄瓜幼苗的株高、鲜重和干重;外源喷施Spd提高了硝酸钙胁迫下黄瓜幼苗叶片和根系SOD、POD和CAT活性,降低了O-·2产生速率,MDA含量及相对电导率显著下降.由此可见,外源Spd可通过提高黄瓜幼苗SOD、POD和CAT等保护酶活性来增强其对体内活性氧的有效清除能力,降低膜质过氧化伤害程度,从而缓解硝酸钙胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制.     

外源亚精胺对高温下黄瓜幼苗叶片抗氧化系统的影响

以黄瓜热敏感品种‘长春密刺'和耐热品种‘津春4号'为试材,在人工气候箱内采用营养液栽培法研究了外源亚精胺(Spd)预处理对短期高温胁迫(42℃)下黄瓜幼苗叶片抗氧化系统的影响.结果显示:(1)随高温胁迫时间的延长,2个黄瓜品种幼苗叶片相对电导率升高、MDA含量增加,热敏感品种的膜脂过氧化程度大于耐热品种;高温胁迫4h,SOD活性降低,POD、CAT、APX活性升高,抗坏血酸(AsA)含量升高,类胡萝卜素(Car)含量降低,且随胁迫时间反映出耐热品种抗氧化系统的自我调节能力大于热敏感品种.(2)外源Spd预处理能有效抑制高温胁迫引起的膜脂过氧化伤害,增强SOD、POD、APX活性以及AsA和Car含量,增强植株抗氧化能力,且在热敏感品种上的应用效果优于耐热品种.研究表明,外源Spd预处理能有效提高黄瓜幼苗叶片处于高温胁迫时的抗氧化能力,对缓解高温胁迫有重要作用.     

外源多胺对低氧胁迫下黄瓜幼苗根系生长及H+-ATP酶和H+-焦磷酸酶活性的影响

采用营养液水培方式,研究了根际低氧胁迫下外源多胺对黄瓜幼苗植株根系生长,内源多胺含量与质膜H -ATP酶、液泡膜H -ATP酶和焦磷酸酶活性的影响.结果表明,根际低氧胁迫显著抑制黄瓜幼苗根系的生长,外源Put(腐胺)和Spd(亚精胺)可缓解低氧胁迫对根系的生长抑制,多胺主要以Spd的形式发挥促进性的生理作用,Put通过转化为Spd发挥作用;低氧胁迫下黄瓜根系内源多胺含量略有提高,外源多胺处理可增加内源多胺的含量;低氧胁迫下外源Put和Spd处理后质膜H -ATP酶活性显著提高,外源多胺对黄瓜根系液胞膜H -ATP酶和H -焦磷酸酶活性没有明显影响,说明低氧胁迫下外源多胺主要通过提高质膜H -ATP酶活性而发挥生理作用.     

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.     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗体内抗氧化酶活性的影响

以不同耐盐性黄瓜品种“长春密刺”和“津春2号”为材料,采用营养液栽培,研究了外源亚精胺(Spd)对NaCl胁迫下黄瓜幼苗叶片与根系中超氧阴离子(O2-.)产生速率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明,外源Spd对未经盐胁迫处理(对照)黄瓜幼苗体内O2-.产生速率、SOD、CAT和POD活性均无显著性影响;盐胁迫处理提高了O2-.产生速率,SOD、POD和CAT活性都有不同程度的升高;外源Spd处理进一步提高了盐胁迫下SOD、POD和CAT活性,减缓了O2-.产生速率。与耐盐型“长春密刺”品种相比,盐胁迫对盐敏感型“津春2号”影响较大,外源Spd对盐敏感型黄瓜品种盐胁迫伤害的缓解作用较大。表明盐胁迫下外源Spd可缓解盐胁迫对膜的伤害,从而提高黄瓜幼苗的耐盐性。     

Effect of root-applied spermidine on growth and respiratory metabolism in roots of cucumber (<Emphasis Type="Italic">Cucumis sativus</Emphasis>) seedlings under hypoxia

The effects of exogenous spermidine (Spd) application to hypoxic nutrient solution on the contents of endogenous polyamines (PAs) and respiratory metabolism in the roots of cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings were investigated. Cucumber seedlings were grown hydroponically in control and hypoxic nutrient solutions with and without addition of Spd at a concentration of 0.05 mM. The activities of key enzymes involved in the tricarboxylic acid cycle (TCAC), such as succinate dehydrogenase (SDH) and isocitrate dehydrogenase (IDH), were significantly inhibited under root-zone hypoxia with dissolved oxygen (DO) at 1 mg/l. In contrast, the activities of enzymes involved in the process of fermentation, such as pyruvate decarboxylase (PDC), alcohol dehydrogenase (ADH), lactate dehydrogenase (LDH), and alanine aminotransferase (AlaAT), were significantly increased. Thus, aerobic respiration was inhibited and fermentation was enhanced in the roots of cucumber seedlings as a result of decreasing ATP content to inhibit the dry weight of seedlings under hypoxic stress. Moreover, the contents of free, soluble conjugated, and insoluble bound putrescine (Put), Spd, and spermine (Spm) in the roots of cucumber seedlings were significantly increased under hypoxia stress. Interestingly, application of Spd to hypoxic roots markedly suppressed the accumulation of free Put and, in contrast, promoted an increase in free Spd and Spm, as well as soluble conjugated and insoluble bound Put, Spd, and Spm contents. From these data, we deduced that exogenous Spd promotes the conversion of free Put into free Spd and Spm, and soluble conjugated and insoluble bound PAs under hypoxia stress. Furthermore, the activities of LDH, PDC, and ADH were suppressed and, in contrast, the activities of SDH and IDH were enhanced by application of exogenous Spd to hypoxic roots. As a result, aerobic respiration was enhanced but fermentation metabolism was inhibited in the roots of cucumber seedlings, leading to an increase in ATP content to alleviate the inhibited dry weight of seedlings due to hypoxia stress. These results suggest that application of Spd to hypoxic nutrient solution promoted conversion of free Put into free Spd and Spm as well as soluble conjugated and insoluble bound PAs, further enhanced IDH and SDH activities, and inhibited ethanol fermentation and lactate fermentation, resulting in increased ATP content and eventually enhanced tolerance of cucumber plants to root-zone hypoxia.     

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.     

干旱胁迫下小麦幼苗根、叶多胺含量和多胺氧化酶活性的变化

 以抗旱性不同的两个小麦品种（‘晋麦33’和‘温麦8’）（Triticum aestivum cv. Jinmai 33 and Wenmai 8）为材料,研究了干旱胁迫下多胺含量和多胺氧化酶活性的变化。结果表明：旱过程中,幼苗根、叶中腐胺（Put）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）3种多胺含量和多胺氧化酶（PAO）活性先迅速升高,而后下降。与抗旱性弱的‘晋麦33’相比,抗旱性强的品种‘温麦8’幼苗根、叶中Spd、Spm 含量初期升高幅度大,之后下降速率减慢;PAO活性的变化与之相反,‘晋麦33’的PAO活性提高的幅度大于‘温麦8号’。多胺含量和PAO活性在小麦幼苗的根与叶之间呈极显著正相关。干旱初期,小麦根、叶中多胺迅速积累可能是干旱胁迫反应的一个信号,随后较高的Spd、Spm 水平有利于增强小麦幼苗的抗旱性。     

枣品种耐盐性与叶片生物膜结合态多胺水平和H~＋-ATP酶活性的关系

120mmol·L^-1NaCl胁迫30d,耐盐性强的‘金丝小枣’叶片细胞质膜、液泡膜共价结合态腐胺（Put）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）含量及多胺（PAs）总水平与对照无显著性差异,但耐盐性弱的‘冬枣’叶片质膜共价结合态Put、Spd、Spm含量和PAs总水平及液泡膜Spd含量均显著降低;‘金丝小枣’叶片类囊体膜共价结合态Put含量、PAs总水平较对照显著降低,‘冬枣’则是Put、Spd、Spm含量及PAs总水平均显著降低。盐胁迫下,‘金丝小枣’叶片细胞质膜、液泡膜、类囊体膜非共价结合态Put、Spd、Spm含量及PAs总水平下降,但其中仅类囊体膜Spd含量显著低于对照,而‘冬枣’的3种膜上非共价结合态的这些多胺及其总水平均显著低于对照。与对照相比,盐胁迫下耐盐性不同的2个枣品种,叶片细胞质膜、液泡膜和类囊体膜H＋-ATP酶活性均降低,但降低幅度因枣品种和生物膜种类不同而异,且H＋-ATP酶活性与相应膜结合态多胺水平存在极紧密的正相关关系。结果表明,膜结合态多胺参与枣品种耐盐性的表达,调节盐胁迫下枣叶细胞中溶质的跨膜运输。     

低氧胁迫下24-表油菜素内酯对黄瓜幼苗叶片光合特性及多胺含量的影响

采用1/2 Hoagland营养液培养,研究了低氧胁迫下24-表油菜素内酯(EBR)对黄瓜幼苗叶片光合特性及多胺含量的影响.结果表明：低氧胁迫下黄瓜幼苗的净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO₂浓度(C_i)显著下降,而叶绿素含量显著提高,幼苗生长受抑;低氧胁迫显著提高了黄瓜幼苗叶片的腐胺(Put)、亚精胺(Spd)、精胺(Spm)、多胺(PAs)含量和Put/PAs,但降低了(Spd+Spm) /Put.低氧胁迫下,外源EBR不仅显著提高了黄瓜幼苗的P_n、g_s、T_r及叶绿素含量,也显著提高了黄瓜幼苗叶片的游离态Spm、结合态Spd、Spm及束缚态Put、Spd、Spm含量,促进了PAs的进一步积累,且降低了Put/PAs,提高了(Spd+Spm)/Put．可见,外源EBR调节了黄瓜幼苗内源多胺含量及形态的变化,维持了较高的光合性能,促进了叶面积和干物质量的显著增加,缓解了低氧胁迫对黄瓜幼苗的伤害.     

盐适应过程中香根草内源游离态、结合态、束缚态多胺含量的变化

研究了不同浓度NaCl胁迫下,香根草（Vetiteria zizanioides）根、叶中的游离态、结合态、束缚态多胺（PAs）[包括腐胺（Put）,尸胺（Cad）,亚精胺（Sod）和精胺（Spm）]含量的变化。在中度盐胁迫（100,200mmol L^-1NaCl）9天时,香根草基本能够正常生长,但在重度盐胁迫（300mmol L^-1NaCl）下,其生长受到严重抑制。在上述3个不同浓度的NaCl胁迫下,香根草根、叶中游离态Put,Cad,spd,Stma和总的游离态PAs含量明显下降,在高盐浓度下下降幅更大;结合态Put,Cad,Sod,Spm和总的结合态PAs含量显著上升,但在重度盐胁迫下升幅较小或与对照相当;束缚态Put,Cad和总的束缚态PAs含量均减少,而束缚态Spd和Spm含量在叶中是下降的,在根中则增加,且在中度盐胁迫下更明显。对根和叶片而言,除游离态（Spd＋Spm）,Put比值在重度盐胁迫下较对照显著下降外,其它游离态、结合态、束缚态和总的（Spd＋Spm）／Put比值在不同盐胁迫下均上升,在中度盐胁迫下更明显。这表明,维持多胺总量的稳态和较高的（Spd＋Spm）／Put比值是香根草适应中度盐胁迫的一个重要机制。     

外源腐胺对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗多胺和抗氧化系统的影响

采用营养液栽培,研究了外源腐胺(Put)对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗体内多胺含量和抗氧化系统的影响.结果显示,低氧胁迫显著刺激了黄瓜幼苗体内活性氧(ROS)和内源多胺含量的增加,提高了抗氧化酶活性;外源Put进一步提高了低氧胁迫下黄瓜幼苗体内多胺的含量和抗氧化酶活性,降低了ROS含量,从而缓解了低氧胁迫的伤害作用;Put合成抑制剂D-精氨酸(D-Arg)不仅显著抑制黄瓜幼苗体内多胺的合成,而且抑制抗氧化酶活性,同时ROS大量积累,进一步抑制黄瓜幼苗的生长;而外源Put可缓解D-Arg的抑制作用;Put转化抑制剂甲基乙二醛-双(脒基腙)(MGBG)和Put降解抑制剂氨基胍(AG)的混合施用造成游离态Put的过量积累,以及亚精胺(Spd)、精胺(Spm)含量和抗氧化酶活性的显著降低,造成ROS大量积累,进一步加重了低氧胁迫对植株的伤害.结果表明,低氧胁迫下外源Put可提高黄瓜幼苗体内游离态Put含量,促进游离态Put向Spd和Spm转化,Spd、Spm含量的增加以及(free-Spd free-Spm)/free-Put比值的升高有利于提高植株抗氧化酶活性,增强清除ROS的能力,降低膜脂过氧化的伤害,从而增强植株的低氧胁迫耐性.     

氯化钠胁迫对嫁接黄瓜叶片多胺含量的影响

以日本耐盐品种‘帝王新土佐’南瓜为砧木,以’新泰密刺’黄瓜为接穗,在100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下,对黄瓜嫁接和自根植株不同时期叶片中不同形态多胺含量的变化进行了研究.结果表明：NaCl胁迫下黄瓜嫁接植株游离态腐胺（Put）含量在胁迫2 d时与自根植株无显著差异,其余时间均显著高于自根植株;游离态亚精胺（Spd）和游离态精胺（Spm）含量在整个胁迫期间均显著高于自根植株;游离态多胺总量（PAs）在胁迫第4天出现峰值;嫁接植株游离态Put/PAs值在胁迫4 d时与自根植株无显著差异,其余胁迫时间均显著低于自根植株,而(Spd+Spm)/Put值在整个胁迫期间均显著高于自根植株;嫁接植株结合态和束缚态Put、Spd和Spm含量在整个胁迫期间均显著高于自根植株,结合态和束缚态PAs在胁迫第6天出现峰值;结合态多胺的Put/PAs值和(Spd+Spm)/Put值变化趋势与游离态多胺一致;嫁接植株束缚态Put/PAs值在胁迫6 d时与自根植株无显著差异,其余时间均显著低于自根植株,而(Spd+Spm)/Put值在整个胁迫期间均显著高于自根植株.表明黄瓜嫁接植株表现出较强的耐盐特征.     

Involvement of polyamines in the drought resistance of rice

This study investigated whether and how polyamines (PAs) in rice (Oryza sativa L.) plants are involved in drought resistance. Six rice cultivars differing in drought resistance were used and subjected to well-watered and water-stressed treatments during their reproductive period. The activities of arginine decarboxylase, S-adenosyl-L-methionine decarboxylase, and spermidine (Spd) synthase in the leaves were significantly enhanced by water stress, in good agreement with the increase in putrescine (Put), Spd, and spermine (Spm) contents there. The increased contents of free Spd, free Spm, and insoluble-conjugated Put under water stress were significantly correlated with the yield maintenance ratio (the ratio of grain yield under water-stressed conditions to grain yield under well-watered conditions) of the cultivars. Free Put at an early stage of water stress positively, whereas at a later stage negatively, correlated with the yield maintenance ratio. No significant differences were observed in soluble-conjugated PAs and insoluble-conjugated Spd and Spm among the cultivars. Free PAs showed significant accumulation when leaf water potentials reached -0.51 MPa to -0.62 MPa for the drought-resistant cultivars and -0.70 MPa to -0.84 MPa for the drought-susceptible ones. The results suggest that rice has a large capacity to enhance PA biosynthesis in leaves in response to water stress. The role of PAs in plant defence to water stress varies with PA forms and stress stages. In adapting to drought it would be good for rice to have the physiological traits of higher levels of free Spd/free Spm and insoluble-conjugated Put, as well as early accumulation of free PAs, under water stress.