低硼及高硼胁迫对棉花幼苗生长与脯氨酸代谢的影响

• 作者: 曾紫君 曾钰 闫磊 程锦 姜存仓
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 棉花 硼 脯氨酸 合成和降解
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 1616-1623
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04206

摘要

以‘鄂抗10号’棉花品种为材料, 采用营养液培养, 设置不加硼(B0, 0 mg L1)、低硼(B0.002, 0.002 mg L1)、适硼(CK, B0.2, 0.20 mg L1)、高硼(B50, 50 mg L1) 4个硼(Boron, B)水平, 探究低硼和高硼胁迫处理下棉花幼苗生长及脯氨酸代谢的响应。结果表明, B0、B0.002及B50处理较CK显著抑制植株生长, 表现出较低的植株鲜重和干重, 根系伸长受到抑制。在供硼处理下, 随着硼浓度的升高, 棉花幼苗根、茎和叶中硼含量均呈梯度性上升, 其中, B0.2和B50处理下叶片中硼含量均高于根和茎; 而在B0和B0.002处理下, 根中的硼含量高于叶和茎。低硼和高硼处理下叶片中脯氨酸含量明显增加, 而根中脯氨酸含量显著减少。进一步分析叶片和根中脯氨酸合成代谢相关酶活性发现, B0.002和B50处理较CK增加棉花幼苗叶片Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase, P5CS)和鸟氨酸转氨酶(Ornithine-δ-aminotransferase, OAT)活性而降低脯氨酸脱氢酶(Proline dehydrogenase, ProDH)的活性; 叶片中Δ1-吡咯啉-5-羧酸还原酶(Δ1-pyrroline-5-carboxylate reductase, P5CR)活性在B50处理下显著高于CK, 而B0.002处理下该酶活性变化差异不显著。另外, B50处理较CK显著降低棉花幼苗根中OAT和P5CR酶活性, 而B0.002处理显著增加根中P5CS和ProDH的活性。表明低硼和高硼胁迫均抑制棉花幼苗的生长。硼胁迫条件下, 脯氨酸主要积累在棉花幼苗叶片中, 根中脯氨酸含量显著降低。缺硼和硼毒害时, 棉花幼苗叶片中脯氨酸的积累主要是通过调节脯氨酸Glu和Orn途径中的关键酶(OAT、P5CS合成酶和ProDH分解酶)活性, 使得脯氨酸的合成速度高于其降解。而在根中, 缺硼胁迫下主要是促进脯氨酸的降解导致根中脯氨酸含量降低, 高硼胁迫下主要是通过降低OAT和P5CS合成酶以及ProDH分解酶活性来抑制脯氨酸的合成及其分解, 但是对脯氨酸合成的抑制作用远大于其降解, 最终导致根系脯氨酸含量降低。