低溫下β-ABA調(diào)控玉米幼苗根系抗冷性研究

低溫下β-ABA調(diào)控玉米幼苗根系抗冷性研究玉米是人類最重要的糧食作物之一。黑龍江省玉米的種植面積、總產(chǎn)量和商品糧都位居我國首位。春季低溫是黑龍江省最常見的氣象災(zāi)害,嚴重影響到玉米的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。脫落酸(abscisicacid,ABA)作為作物抗逆因子。本研究選取抗冷性較好的鄭單958為試驗材料,研究不同低溫脅迫下外源ABA對玉米幼苗根系的影響。試驗于2014-2015年在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)植物類試驗實習(xí)基地進行,外源應(yīng)用5個不同濃度ABA(0、10-7、10-6、10-5、10-4mol/L)澆注玉米幼苗根系,在不同低溫(晝溫/夜=14±0.5℃/5±0.5℃)0、2、4、6、8天脅迫下,分析其根系特征、細胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、內(nèi)源激素、酚類物質(zhì)代謝及細胞超微結(jié)構(gòu)的變化。研究結(jié)果如下:同一低溫脅迫時間下,ABA使用表現(xiàn)出低促高抑效應(yīng)(表現(xiàn)為10-5mol·L-1>10-6mol·L-1>10-7mol·L-1>0mol·L-1);同一ABA濃度處理下,幼苗增長率表現(xiàn)為低溫處理中期(2~4d和4~6d)大于前期(0~2d)和后期(6~8d)。說明在一定低溫脅迫時間范圍內(nèi),適宜濃度ABA通過對玉米幼苗根系生長調(diào)控,能緩解一定程度低溫脅迫,提高作物抗寒性。隨低溫脅迫時間延長,脯氨酸含量呈逐漸升高趨勢、可溶性糖和可溶性蛋白呈先升高后降低趨勢,外源施用ABA顯著提高其含量。各處理間存在濃度效應(yīng)。對可溶性糖的影響最為顯著。ABA、ZR、ABA/GA3和ABA/IAA含量呈先升高后降低趨勢、GA3和IAA含量呈逐漸下降趨勢,ABA/ZR呈逐漸升高趨勢。適宜濃度的外源ABA能促進內(nèi)源ABA的合成并可延遲低溫脅迫過程中的下降點,同時也降低了ZR、IAA和GA3的含量。隨低溫時間延長,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、總酚和總黃酮含量均呈現(xiàn)先升高后降低趨勢,而FRAP和ABTS抗氧化能力均呈持續(xù)下降趨勢,多酚氧化酶(PPO)則呈逐漸升高趨勢。不同濃度外源ABA不同程度的提高了PAL和PPO的活性。5個不同濃度外源ABA玉米根系中游離酚、結(jié)合酚和總酚含量分別介于670-830mgGAE/100gDW、531-640mgGAE/100gDW和1310-1460mgGAE/100gDW;游離態(tài)黃酮、結(jié)合態(tài)黃酮和總黃酮含量分別介于473-518mgGAE/100gDW、262-426mgGAE/100gDW和744-906mgGAE/100gDW;游離態(tài)、結(jié)合態(tài)和兩者合計FRAP抗氧化能力值分別介于84-164mgGAE/100gDW、69-104mgGAE/100gDW、167-254mgGAE/100gDW;游離態(tài)、結(jié)合態(tài)和兩者合計ABTS清除自由基能力值分別介于106-168mgGAE/100gDW、19-31mgGAE/100gDW、131-189mgGAE/100gDW。與低溫相關(guān)的酚酸主要有香豆酸、綠原酸、咖啡酸和阿魏酸,低溫脅迫初期,對照測得單體酚的組成和含量均多于ABA處理,隨低溫脅迫時間延長,逐漸為ABA處理多于對照。低溫脅迫下,細胞壁出現(xiàn)部分質(zhì)壁分離、細胞核發(fā)生形變、核仁松散,線粒體畸形,液泡內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)含物。