NaCl胁迫对番茄嫁接苗叶片ABA和多胺含量的影响

陈淑芳　朱月林

1

13

　刘友良　胡春梅　张古文

2

211

(1南京农业大学园艺学院,南京210095;南京农业大学生命科学学院,南京210095)

摘　要:以未经NaCl胁迫的番茄自根苗为对照,研究了100mmol・L-1NaCl胁迫下番茄嫁接苗的生

长、叶片ABA和多胺(PAs)含量的变化。结果表明,嫁接苗地上部和根的生物量显著高于对照。嫁接苗

ABA含量显著高于对照,胁迫2d时比对照增加56160%。胁迫2d时嫁接苗多胺总量显著高于对照,比对

照增加14196%,腐胺(Put)含量在胁迫2d后显著低于对照,亚精胺(Spd)含量显著高于对照,胁迫4～8d之间两者差异不显著,胁迫10d时显著低于对照;精胺(Spm)含量显著高于对照,胁迫10d时比对照增加102180%。嫁接苗Put/PAs值显著低于对照,而(Spd+Spm)/Put值显著高于对照。表明NaCl胁迫下嫁接苗生物量显著高于对照,ABA和多胺含量变化显著,表现出较强的耐盐特征。

关键词:番茄;NaCl胁迫;嫁接;ABA;多胺

中图分类号:S64112　　文献标识码:A　　文章编号:05132353X(2006)0120058205

EffectsofNaClStressonABAandPolyamineContentsinLeavesofGraftedTomatoSeedlings

ChenShufang,ZhuYuelin1

13

,LiuYouliang,HuChunmei,andZhangGuwen

2

211

(1CollegeofHorticulture,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China;alUniversity,Nanjing210095,China)

CollegeofLifeScience,NanjingAgricultur2

Abstract:Takingown2roottomato(LycopersiconesculentumMill.)seedlingsnotsubjectedtoNaClstressascontrol,plantgrowth,abscisicacid(ABA)andpolyamine(PAs)contentsinleavesofgraftedtomato

-1

seedlingswerestudiedunder100mmol・LNaClstress.Resultsshowedthatshootandrootbiomassproduc2tioningraftedseedlingswassignificantlyhigherthanthatincontrol.ABAcontentofgraftedseedlingswassig2nificantlyhigherthanthatofcontrol,increasedby56160%ontheseconddayofstress.Totalpolyaminecon2tentofgraftedseedlingswassignificantlyhigherthanthatofcontrol,increasedby14196%ontheseconddayofstress.Putrescine(Put)contentofgraftedseedlingswassignificantlylowerthanthatofcontrolafter2dofstress.Spermidine(Spd)contentofgraftedseedlingswassignificantlyhigherthanthatofcontrolonthesec2onddayofstress,butnosignificantdifferencewasobservedduring4-8dofstress,Spdcontentofgraftedseedlingswassignificantlylowerthanthatofcontrolonthetenthdayofstress.Spermine(Spm)contentofgraftedseedlingswassignificantlyhigherthanthatofcontrol,increasedby102180%onthetenthdayofstress.Put/PAsvalueofgraftedseedlingswassignificantlylowerthanthatofcontrol,while(Spd+Spm)/Putvalueofgraftedseedlingswassignificantlyhigherthanthatofcontrol.Theaboveresultsindicatedthatbiomassproductionofgraftedseedlingswassignificantlyhigherthanthatofcontrol,ABAandpolyaminecontentsofgraftedseedlingsweresignificantlychangedunderNaClstress,whichshowedthecharacteristicsofstrongersalttoleranceofgraftedseedlings.

Keywords:Tomato;NaClstress;Grafting;ABA;Polyamines

番茄是设施栽培的主要蔬菜之一,然而由于设施栽培时1年中有较长时间的覆盖,施肥量大,室内空气流动性差等原因,容易造成盐分积聚,引起土壤次生盐渍化,导致番茄的产量和品质下降,严

收稿日期:2005-03-22;修回日期:2005-07-11

(2001)498〕基金项目:教育部高校博士点基金资助项目(20030307020);教育部留学回国人员科研启动基金资助项目〔

3通讯作者Authorforcorrespondence(E2mail:ylzhu@njau1edu1cn)

　1期

陈淑芳等:NaCl胁迫对番茄嫁接苗叶片ABA和多胺含量的影响　

〔1〕

59

重影响设施生产的可持续发展一条有效途径

〔2〕

。研究表明,嫁接栽培可以增强蔬菜作物的抗逆性,是克服盐害的

,以往对嫁接番茄的研究主要集中在抗病方面,在嫁接番茄耐盐性有关的生理生化

研究方面,国内外尚鲜有报道。ABA是植物内源激素,多胺(polyamines,PAs)是生物体代谢过程中产生的一类次生物质,它们在植物的生长发育、形态建成以及对逆境的响应方面有重要的作用

〔3,4〕

,但关于盐胁迫下番茄嫁接苗叶片中ABA和多胺的变化情况尚未见报道。本文以番茄嫁接苗为

试材,研究NaCl胁迫下,番茄嫁接苗叶片内ABA和多胺含量的变化,以进一步探明ABA和多胺对提高嫁接苗耐盐性的作用,为阐明嫁接换根提高耐盐性的机理提供理论基础。

1　材料与方法

111　材料培育及处理

供试的番茄(LycopersiconesculentumMill.)砧木是日本设施栽培上专用的耐盐品种‘影武者’

(购自日本Takii种苗公司),接穗为‘宝大903’(购自上海市农业科学院)。试验在南京农业大学温室内进行。2004年8月7日将砧木种子浸种催芽,2d后接穗种子浸种催芽。出芽后分别播于32孔的穴盘,幼苗长到3片真叶时,移入直径10cm、高10cm的塑料营养钵中,蛭石作基质。9月13日,当砧木具有4～5片真叶和接穗具有3～4片真叶时用劈接法进行嫁接。9月25日,挑选生长一致的嫁接苗和自根苗移栽于上直径30cm、下直径20cm、高27cm的塑料桶中,每桶栽1

〔5〕

(EC值为0156dS・m-1)进行栽培。1周后株,盛12L营养液,用1/8浓度日本园试营养液

-1

换成1/4浓度营养液(EC值为0183dS・m),此后每4d更换1次营养液。营养液栽培期间用电动气泵24h连续通气。

10月26日当幼苗具有8～9片真叶时进行NaCl胁迫处理,为防止盐激,开始处理浓度为50mmol・Lmmol・L

-1-1

-1

,NaCl溶于1/4浓度日本园试营养液中(EC值为4185dS・m),2d后浓度增到100

(EC值为8176dS・m-1),此时定为NaCl胁迫处理开始。设4种试验处理:营养液栽培

自根苗(S1),营养液栽培自根苗+NaCl(S2),营养液栽培嫁接苗(G1),营养液栽培嫁接苗+NaCl(G2),每处理5株,3次重复,在温室内随机排列。112　测定项目及方法

生物量的测定:NaCl处理后第12天,分别收集根、茎、叶,称其鲜质量,之后放入烘箱中105℃下杀酶15min,再在75℃下烘至恒重,称其干质量。

-1

100mmol・LNaCl处理开始前(胁迫时间为0d)取样1次,处理开始后,每2d取自上向下数

第4片完全展开叶测定生理指标,各处理3次重复,测定时各样品重复测定3次。ABA含量由南京农

〔6〕〔7〕

业大学植物激素研究室采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定。多胺含量的测定按刘俊等的方法进行,用日本产ShimadzuLC210AT型高效液相色谱仪测定,层析柱为反向C18柱(150mm×416mm),64%甲醇为流动相,流速015mL・min

-1

,柱温25℃,ShimadzuSPD210A检测器,波长254nm,进样

10μL。数据用SAS软件进行方差分析,并对平均数用Duncanπs新复极差法进行多重比较。

2　结果与分析

211　NaCl胁迫对番茄自根苗和嫁接苗生物量的影响

由表1可知,NaCl胁迫下,S2和G2地上部鲜质量和干质量、根鲜质量和干质量均显著降低,干物率和根冠比显著增加。G2与S1相比,地上部鲜质量和干质量分别是S1的1131倍和2153倍,根鲜质量和干质量分别是S1的1149倍和2171倍,并且差异显著;G2地上部和根的干物率及根冠比均显著高于S1。G2与S2相比,G2地上部鲜质量和干质量及干物率、根鲜质量和干质量均显著高于S2,根干物率显著低于S2,两者根冠比差异不显著。表明嫁接苗在NaCl胁迫下表现出显著生长优势。

60园　　艺　　学　　报

表1　NaCl胁迫下营养液栽培番茄自根苗和嫁接苗生物量的比较

Table1　Comparisonofbiomassproductionbetweenown2rootandgraftedtomatoseedlingsunderNaClstress

33卷

地上部鲜质量

Shootfresh处理

massTreatment

(g・plant-1)

自根苗Own2root(S1)120154c自根苗Own2root+NaCl(S2)62140d嫁接苗Grafted(G1)214143a嫁接苗Grafted+NaCl(G2)157193b

地上部干质量

Shootdrymass

(g・plant-1)9181c5140d19146a14164b

地上部干物率

Shootdrymatter

percent(%)8114d8166c9108b9127a

根鲜质量根干质量根干物率根冠比

Root/Shootratio0126c0137a0130b0136a

RootfreshRootdryRootdrymassmassmatter

(g・plant-1)(g・plant-1)percent(%)50197c2153c4196c33146d1197d5189a119134a5192a4196c100147b5133b5131b

　　注:同列数值不同字母表示差异达5%显著水平。以下各表相同。

Note:Differentletterswithinthesamecolumnindicatesignificantdifferenceat5%level.Thesamebelow.

212　NaCl胁迫对番茄自根苗和嫁接苗叶片ABA

表2　NaCl胁迫下番茄自根苗和嫁接苗叶片中ABA含量的比较

Table2　ComparisonofABAcontentinleavesbetweenown2rootandgraftedtomatoseedlingsunderNaClstress(nmol・g-1FM)

含量的影响

由表2可知,盐胁迫前,嫁接苗ABA含量低于自根苗。NaCl胁迫下,嫁接苗ABA含量快速积累,G2与S1相比,G2显著高于S1,在胁迫2、4、6、8和10d时,分别比S1增加56160%、56160%、64115%、58132%和50161%。G2与S2相比,除胁迫4d时两者差异不显著外,其余

处理

S1S2G1G2

胁迫时间Stresstime(d)

252147b63114b36183c82117a457164b83155a37122c

661173b76147b38142c860139b70148b37135c95161a

1058115b62163b41157c87158a

51186a50157a33148b35126b

Treatment0

90126a101133a

胁迫时间内,G2均显著高于S2。

213　NaCl胁迫对番茄自根苗和嫁接苗叶片中多胺含量的影响如表3所示,NaCl胁迫下,在多胺总量方面,嫁接苗与自根苗均呈下降趋势,但自根苗下降速率快于嫁接苗,G2与S1相比,胁迫2d时,G2显著高于S1,比S1增加14196%,此后两者差异不显著;G2与S2相比,G2显著高于S2。在腐胺含量方面,嫁接苗与自根苗也均呈下降趋势,G2与S1相比,胁迫2d时差异不显著,此后G2显著低于S1,胁迫10d时G2比S1减少42185%;G2与S2相比,仅在胁迫2d时显著高于S2,此后两者差异不显著。在亚精胺含量方面,G2与S1相比,胁迫2d时,G2比S1增加16129%,差异达显著水平,4、6和8d时两者差异不显著,10d时G2显著低于S1;G2与S2相比,G2显著高于S2。在精胺含量方面,G2与S1相比,G2显著高于S1,10d时G2比S1增加102180%;G2与S2相比,G2显著高于S2。

表3　NaCl胁迫下番茄自根苗和嫁接苗叶片中多胺含量的比较

　Table3　Comparisonofpolyaminecontentsinleavesbetweenown2rootandgraftedtomatoseedlingsunderNaClstress(nmol・g-1FM)项目

Item

处理

TreatmentS1

S2G1G2S1S2G1G2S1S2G1G2S1S2G1G2胁迫时间Stresstime(d)

0

172133a169133a186180a190177a248136b245185b321147a327132a39158b35168b67102a62115a460127b450186b575129a580124a2

168145a138112b192160a166174a241109c206104d310159a280136ab37177c46152bc58117ab67112a447131b390168c561136a514123a4

178124a120178b184119a147160b257158b180153c318101a264114b42170c59145b60161b79132a478152b360176c562181a491106b6

182111a105190b216190a138118b262131b161112c332148a240174b58135c66111bc77103ab87134a502177b333113c626141a466126b8

176117a83142b190153a112144b254160b103183c346124a227110b55123bc43141c71112b107125a485199b230166c607189a446179b10

171193a72119b180150a98126b251185b96168d325128a215152c56115b34151c73105b113187a476192b203138c578183a427164b腐胺Put

亚精胺Spd

精胺Spm

多胺总量PAs

　　注:统计分析是项目内分别进行。表4相同。

Note:Statisticanalysiswascarriedoutwithinitemsrespectively.Thesamebelow.

　1期

陈淑芳等:NaCl胁迫对番茄嫁接苗叶片ABA和多胺含量的影响　61

214　NaCl胁迫对番茄自根苗和嫁接苗Put/PAs值和(Spd+Spm)/Put值的影响

如表4所示,NaCl胁迫下,在Put/PAs值方面,G2与S1相比,G2显著低于S1;G2与S2相比,胁迫2～6d时两者差异不显著,胁迫后期(8d和10d),G2显著低于S2。在(Spd+Spm)/Put值方面,G2与S1相比,G2显著高于S1,胁迫10d时,G2比S1增加89127%;G2与S2相比,胁迫2～6d时两者差异不显著,胁迫后期(8d和10d),G2显著高于S2。

表4　NaCl胁迫下番茄自根苗和嫁接苗叶片中Put/PAs值和(Spd+Spm)/Put值的比较

Table4　ComparisonofPut/PAsvalueand(Spd+Spm)/Putvalueinleavesofown2rootandgraftedtomatoseedlingsunderNaClstress

项目

ItemPut/PAs

处理

TreatmentS1

S2G1G2S1S2G1G2胁迫时间Stresstime(d)

0

0137a0138a0132a0133a1167a1166a2108a2104a2

0138a0135ab0134ab0132b1166b1183ab1191ab2108a4

0137a0133ab0133ab0130b1168b1199ab2106ab2133a6

0136a0132ab0135a0129b1176c2115ab1189bc2137a8

0137a0136a0131b0125c1176c1177c2119b2197a100136a0135ab0131b0123c1177c1182c2121b3135a(Spd+Spm)/Put

3　讨论

盐胁迫通常会抑制植物生长发育。本试验调查了NaCl胁迫对番茄自根苗和嫁接苗生长的影响,结果(表1)显示,盐胁迫显著抑制番茄苗的生长,但嫁接苗和自根苗的受抑程度不同,嫁接苗受抑程度较小,表现出耐盐的特性。〔8〕外施ABA可提高作物的抗逆性,并且ABA在信号传递中起重要作用,可诱导逆境下的基因表

〔9〕〔10〕

达,产生某些特异蛋白质,其中一些蛋白质在逆境下能维持细胞正常渗透势或膨压。姚春娜等报道,抗性强的转基因小麦品系在盐胁迫过程中积累更多的ABA。本试验结果(表2)表明,盐胁迫下,嫁接苗积累ABA快速,并且在盐胁迫初期表现明显,嫁接苗对盐胁迫有较快的感知性,通过信号转导,快速启动一系列抗逆相关基因的表达,从而提高抗盐性。

多胺(PAs)是一类具有强烈生理活性的低分子量脂肪族含氮碱,参与植物机体对逆境的响应,

〔13,14〕

延缓植物细胞的衰老。研究表明,Spd和(或)Spm的积累与植物抗逆性有关。过量积累的Put导致植物体内Put/PAs值升高,且使植物出现形态学的伤害,Put的毒害作用与位于植物细胞壁上的

〔15〕

多胺氧化酶(PAO)催化Put氧化降解所产生的氨基醛、H2O2、自由基等物质的积累有关。Santa2研究发现,NaCl胁迫下,番茄盐敏感品种和耐盐品种叶片中PAs总量下降,其中Put和

-1

Spd含量下降,耐盐品种的Spm却有所上升,而盐敏感品种在100mmol・LNaCl胁迫下,前期Spm

-1

上升,后期下降,在200mmol・LNaCl胁迫下,Spm含量下降。本试验中也得到类似的结果(表

-1

3),100mmol・LNaCl胁迫下,番茄自根苗(S2)和嫁接苗(G2)叶片中PAs总量下降,主要是由于Put和Spd含量下降,而自根苗的Spm含量在胁迫前期上升,后期(8d和10d)下降,嫁接苗的Spm含量上升,可能与Put向Spm的转化有关,通过调节三胺(Spd)与四胺(Spm)而调节体内

〔17〕

不同形态多胺的含量。不同类型的多胺消除自由基的能力有差异,Spm和Spd的作用要大于Put,

〔18〕

因此前两者被认为对逆境条件下的植物有保护作用。

〔19〕

於丙军等的研究表明,在盐胁迫下,耐盐大豆品种幼苗根、叶中Put含量和Put/PAs值明显降低,并维持较高的(Spd+Spm)/Put值,Put/PAs值降低和(Spd+Spm)/Put值的增加与耐盐性呈

〔20〕

正相关。Zapata等也认为(Spd+Spm)/Put值增加能增强植物耐盐性。本试验在NaCl胁迫下,嫁接苗(G2)与自根苗(S2)相比,Spd和Spm含量高于自根苗(表3),胁迫后期(8d和10d)Put/PAs值显著低于自根苗、而(Spd+Spm)/Put值显著高于自根苗(表4)。进一步证实番茄嫁接Cruz等

〔16〕

〔11,12〕

苗在盐胁迫下表现出较强耐盐性的特征。

62园　　艺　　学　　报33卷

参考文献:

1　朱国鹏,王玉彦,刘士哲,罗　健,林东教.蔬菜设施栽培土壤的盐分累积及其调控.热带农业科学,2002,22(3):57～61

ZhuGP,WangYY,LiuSZ,LuoJ,LinDJ.Saltsaccumulationinthesoilunderequippedvegetablecultivationanditsregulation.Chi2neseJournalofTropicalAgriculture,2002,22(3):57～61(inChinese)

2　于贤昌,王立江.蔬菜嫁接的研究与应用.山东农业大学学报,1998,29(2):249～256

YuXC,WangLJ.Studyandapplicationinvegetablegraft.JournalofShandongAgriculturalUniversity,1998,29(2):249～256(inChinese)

3　JiangM,ZhangJ.Effectofabscisicacidonactiveoxygenspecies,antioxidativedefensesystemandoxidativedamageinleavesofmaizeseed2

lings.PlantCellPhysiology,2001,42:1265～1273

4　WaldenR,CordriroA,TiburcioAF.Polyamines:smallmoleculestriggeringpathwaysinplantgrowthanddevelopment.PlantPhysiology,

1997,113:1001～1013

5　李式军.设施园艺学.北京:中国农业出版社,2002.329～330

LiSJ.Protectedhorticulturalscience.Beijing:ChinaAgriculturalPress,2002.329～330(inChinese)

6　周　燮,郑志富,陈薄言,章　迪.专一识别脱落酸甲酯的单克隆抗体的制备和应用.植物生理学报,1996,23(3):284～290

ZhouX,ZhengZF,ChenBY,ZhangD.Preparationandapplicationofmonoclonalantibodiesspecificforabscisicacidmethylester.ActaPhytophysiologicaSinica,1996,23(3):284～290(inChinese)

7　刘　俊,吉晓佳,刘友良.检测植物组织中多胺含量的高效液相色谱法.植物生理学通讯,2002,38(6):596～598

LiuJ,JiXJ,LiuYL.Highperformanceliquidchromatographymethodformeasuringpolyaminecontentsinplanttissue.PlantPhysiologyCommunications,2002,38(6):596～598(inChinese)

8　卢少云,郭振飞.草坪草逆境生理研究进展.草业学报,2003,12(4):7～13LuSY,GuoZF.Physiologicalresponsesofturfgrasstoabioticstresses.ActaPrataculturaeSinica,2003,12(4):7～13(inChinese)9　MoosAG,BauwG,RinsenE,MontaguMV,Van2Der2StraetenV.Molecularandphysiologicalresponsestoabscisicacidandsaltinroots

ofsalt2sensitiveandsalt2tolerantIndiaricevarieties.PlantPhysiology,1995,107:177～186

10　姚春娜,裴新梧,孔英珍,崔凯荣,王亚馥,周文麟,倪建福.盐胁迫下小麦新品系89122的抗氧化酶活性和内源ABA含量变化

的研究.兰州大学学报(自然科学版),2001,37(4):76～79

YaoCN,PeiXW,KongYZ,CuiKR,WangYF,ZhouWL,NiJF.ActivitesofantioxidantenzymeandcontentsofABAinnewwheatline89122undersaltstress.JournalofLanzhouUniversity(NaturalSciences),2001,37(4):76～79(inChinese)

11　BarklaBJ,Vera2EstrellaR,Maldonado2GamaM,PantojaO.AbscisicacidinductionofvacuolarH+2ATPaseactivityinMesembryanthemum

crystallinumisdevelopmentallyregulated.PlantPhysiology,1999,120:811～819

12　ZhuJK.Saltanddroughtstresssignaltransductioninplants.AnnualReviewofPlantBiology,2002,53:247～273

13　ShenWY,NadaK,TachibanaSJ.Involvementofpolyaminesinthechillingtoleranceofcucumbercultivars.PlantPhysiology,2000,124:

431～439

14　SanchezDH,CuevasJC,ChiesaMA,RuizOA.Freespemidineandsperminecontentinlotusglaberunderlong2termsaltstress.Plant

Science,2005,168:541～546

15　何生根,黄学林,傅家瑞.植物的多胺氧化酶.植物生理学通讯,1998,34(3):213～218

HeSG,HuangXL,FuJR.Polyamineoxidaseinplants.PlantPhysiologyCommunications,1998,34(3):213～218(inChinese)16　Santa2CruzA,Perez2AlfoceaF,CaroM,AcostaM.Polyaminesasshort2termsalttolerancetraitsintomato.PlantScience,1998,138:9～1617　刘　俊,刘友良.盐胁迫下大麦幼苗多胺的种类和状态与多胺氧化酶活性的关系.植物生理与分子生物学学报,2004,30(2):

141～146

LiuJ,LiuYL.Therelationsbetweenpolyaminetypesandformsandpolyamineoxidaseactivitiesinbarleyseedlingsundersaltstress.JournalofPlantPhysiologyandMolecularBiology,2004,30(2):141～146(inChinese)

18　王汉忠,赵福庚,张国珍.多胺延缓植物衰老的机制.山东农业大学学报,1995,26(2):227～232

WangHZ,ZhaoFG,ZhangGZ.Retardationofplantsenescencebypolyamines.JournalofShandongAgriculturalUniversity,1995,26(2):227～232(inChinese)

19　於丙军,吉晓佳,刘　俊,刘友良.氯化钠胁迫下野生和栽培大豆幼苗体内的多胺水平变化.应用生态学报,2004,15(7):

1223～1226

YuBJ,JiXJ,LiuJ,LiuYL.ChangesofpolyaminelevelinGlycinesojaandGlycinemaxseedlingsundersaltstress.ChineseJournalofAppliedEcology,2004,15(7):1223～1226(inChinese)

20　ZapataPJ,SerranoM,PretelMT,AmorosA,BotellaMA.Polyaminesandethylenechangesduringgerminationofdifferentplantspecies

undersalinity.PlantScience,2004,167:781～788