空間搭載對(duì)芹菜幼苗生理特性的影響

鄒原東+范繼紅+韓振芹

摘要：以空間搭載的芹菜（Apium graveolens L. var. dulce DC.）種子為試驗(yàn)材料，研究了芹菜幼苗期丙二醛（MDA）、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸（Pro）含量及超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）和過(guò)氧化氫酶（CAT）活性等生理指標(biāo)的變化。結(jié)果表明，空間搭載的處理1、2、4葉片MDA含量有所增加，處理2、4與對(duì)照相比差異極顯著（P<0.01）；葉綠素a、葉綠素b和葉綠素（a+b）含量都高于對(duì)照，葉綠素a含量受空間射線影響較為明顯；可溶性糖、脯氨酸含量均與對(duì)照差異不顯著（P>0.05）；處理1、2、4葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量低于對(duì)照；處理2、3、4葉片的SOD、POD、CAT活性較對(duì)照均有所增加。

關(guān)鍵詞：芹菜（Apium graveolens L var. dulce DC）；空間搭載；生理特性

中圖分類號(hào)：S636.3；S603.6；S601 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）03-0601-03

中國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)利用航天技術(shù)進(jìn)行誘變育種的國(guó)家之一。航天育種又叫太空育種，是利用衛(wèi)星、飛船等返回式航天器將作物的種子、組織、器官或生命個(gè)體搭載到宇宙空間，在強(qiáng)輻射、微重力、高真空等太空誘變因子的作用下使其發(fā)生遺傳性狀變異，利用有益變異選育出農(nóng)作物新品種的育種新技術(shù)[1]。航天育種為培育抗病、增產(chǎn)新品種，選育優(yōu)良后代開辟了新途徑。劉玲雪等[2]的研究表明，經(jīng)過(guò)空間搭載的大豆株高、主莖節(jié)數(shù)、單株結(jié)莢、單株粒數(shù)高于地面對(duì)照。薛淮等[3]的研究表明，空間搭載后的蜀葵幼苗體內(nèi)丙二醛含量升高， SOD、POD、CAT活性均低于地面對(duì)照?？臻g環(huán)境引起植物體內(nèi)代謝異常、抗氧化酶活性受到損傷以至加速衰老。試驗(yàn)探討了空間搭載對(duì)芹菜幼苗生理特性的影響，以期為芹菜航天育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料芹菜（Apium graveolens L. var. dulce DC.）由中國(guó)航天育種中心提供，種子分為5份，一份用作地面對(duì)照，另4份通過(guò)神舟七號(hào)飛行器搭載進(jìn)入太空，返回地面后同期播種。試驗(yàn)采用5×5拉丁方設(shè)計(jì)，于2013年3～5月在北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院科技示范園溫室進(jìn)行。從3～4片葉的幼苗開始，每周取一次葉片進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測(cè)定，處理和對(duì)照各5次重復(fù)，取樣時(shí)間為上午8：00～9：00。

1.2 方法

1.2.1 葉綠素的提取及測(cè)定 葉綠素采用80%丙酮浸提法[4]提取。丙二醛（MDA）含量的測(cè)定采用TBA比色法[4]?？扇苄蕴呛繙y(cè)定采用硫酸-蒽酮比色法[4]；可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[4]；脯氨酸（Pro）含量測(cè)定采用酸性茚三酮顯色法[5]；超氧化物歧化酶（SOD）活性測(cè)定采用NBT光還原法[4]；過(guò)氧化物酶（POD）活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[4]；過(guò)氧化氫酶（CAT）活性測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法[4]。各指標(biāo)含量均以鮮重計(jì)。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間搭載對(duì)芹菜丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)和游離脯氨酸含量的影響

從表1可以看出，與對(duì)照相比，處理1、2、4芹菜葉片的丙二醛含量有所增加，最大增加幅度和最小增加幅度分別為25.6%和2.6%；處理3丙二醛含量比對(duì)照低。與對(duì)照相比，處理2、4在經(jīng)過(guò)空間照射后葉片丙二醛濃度極顯著增加（P<0.01），說(shuō)明空間環(huán)境會(huì)對(duì)植株細(xì)胞膜產(chǎn)生一定影響。

與對(duì)照相比，芹菜幼苗葉片的可溶性糖含量明顯增加，最大增幅為0.13個(gè)百分點(diǎn)，空間搭載下芹菜幼苗葉片的可溶性糖含量與對(duì)照差異不顯著。

空間照射后芹菜植株葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量與對(duì)照相比總體呈下降趨勢(shì)，只有處理3的含量比對(duì)照略高。方差分析及多重比較結(jié)果表明，空間環(huán)境對(duì)芹菜幼苗葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量沒(méi)有顯著影響。

脯氨酸含量的高低決定植株滲透脅迫的壓力大小?？臻g照射后，處理2、3、4植株葉片中游離脯氨酸含量與對(duì)照相比有所增加；處理4的含量最高，為0.0148%。通過(guò)方差分析可知F檢驗(yàn)不顯著（P=0.066>0.05）。表明空間搭載后芹菜幼苗植株脯氨酸含量與對(duì)照差異不顯著。

2.2 空間搭載對(duì)芹菜幼苗葉片葉綠素含量的影響

從表2可以看出，空間搭載4個(gè)處理的葉綠素含量（葉綠素a、葉綠素b和葉綠素（a+b）均高于對(duì)照；而且包括對(duì)照在內(nèi)所有處理的葉綠素a含量要高于葉綠素b含量。處理3葉片的葉綠素a含量和對(duì)照相比差異顯著（P<0.05）；處理1和對(duì)照相比差異極顯著（P<0.01）；處理1、3、4葉片葉綠素b含量與對(duì)照相比差異顯著（P<0.05）；而處理1葉片的葉綠素（a+b）含量與對(duì)照相比差異極顯著（P<0.01）。

2.3 空間搭載對(duì)芹菜幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

由表3可知，與對(duì)照相比，空間搭載的芹菜幼苗葉片中SOD活性明顯升高，增幅達(dá)7.1%～16.8%。只有處理2與對(duì)照SOD活性差異極顯著（P<0.01）。表明空間搭載條件下的芹菜較能抵御外界傷害，增強(qiáng)自身清除氧自由基的能力較強(qiáng)。

空間環(huán)境下處理2、3、4芹菜植株葉片的POD活性和對(duì)照相比顯著增加，最高增幅達(dá)38.8%。處理2、3在空間照射的環(huán)境下葉片的POD活性和對(duì)照相比差異達(dá)顯著水平（P<0.05）；處理4和對(duì)照間差異達(dá)極顯著水平（P<0.01）。

與對(duì)照相比，空間搭載后芹菜幼苗葉片CAT活性有所增加，最小增幅為10.3%；處理4 CAT活性最高，是對(duì)照的1.34倍?？臻g搭載的4個(gè)處理葉片中CAT活性和對(duì)照相比差異都達(dá)顯著水平（P<0.05）；處理2、3、4和對(duì)照相比差異極顯著（P<0.01）。