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1、外源NO对盐胁迫下菊苣幼苗渗透的影响中文摘要 1.前言 菊苣(Ciehorium intybu L.)为菊科(Aster-aeeaeCornpositae)菊苣属(Cicorium L.)多年生草本植物,原产于欧洲、西亚、中亚和北美洲,我国西北、华北及东北等地也有分布。在欧洲,菊苣常被用作叶类蔬菜、牧草、制糖原料及咖啡的替代品。菊苣全株都是宝,地上部分叶片可作蔬菜或饲料,肉质根含有菊粉(Inulin)、咖啡酸和奎宁酸所形成的苦味质,通过焙炒产生特殊风味,增加咖啡的溶解质量,缓和咖啡的刺激作用,因而成为咖啡的添加物和代用品1。菊苣的地上部分和地下块根加工后的残渣均是很好的饲料,经营养成分测定,其
2、无氮浸出物、粗蛋白、粗灰分、粗纤维和脂肪5项指标的含量均高于玉米。从利用价值来说,菊苣应是工业原料作物即经济作物,由于其肉质根内含有700g/kg(占干物质重)的菊粉2,可作为菊粉、低聚果糖及高果糖浆的生产原料。作为一种宝贵的植物资源,菊苣的开发利用前景广阔。1.1菊苣的生物学研究与前景1.1.1菊苣的特征特性菊苣在营养生物期为莲座状,其叶肥厚,长椭圆形,边缘有波浪状微缺,叶背有稀疏的茸毛,叶片鲜嫩多汁;茎直立,中空具条梭,分枝偏斜且顶端粗厚,疏被粗毛;头状花序,单生于茎和枝端,2一3簇生于叶腋,花苞柱状,长8一14mm,花舌状,蓝色，瘦果楔形,长0.2一0.5mm,千粒重1.2一1.5g，肉
3、质根发达,深人土层2030cm,近地表20cm的侧根也很发达。1.1.2菊苣的生理和生活特性 菊苣是半耐寒性植物的一种，地上部能承受短期的-2-1的低温，但是直根抗寒能力很强,植株生长的最适温度为17-20，在温度超过20时，同化机能相应的减弱，30以上的高温时，呼吸作用几乎消耗了所累积的所有同化物质。但是，处于幼苗期的植株却有较强的耐高温能力，最适生长温度为20-25，此阶段如遇高温0以上，抽薹的现象会提早出现。菊苣在整个生长发育过程中都需要湿润的环境。播种后如土壤水分不足，会延迟发芽出苗时间。但在苗期，为了促进根系的发育，需适当控制水分，做到田间见湿见干，植株发棵后，直根开始膨大，应保证水
4、分的供给。菊苣植株营养生长期需充足的光照，肉质根才能长得充实。促成（软化）栽培时则需要黑暗的条件。菊苣对土质要求不严可以选择肥沃疏松的沙壤土种植。菊苣对土壤的酸碱性适应力较强，但过酸的土壤不利于其生长。1.1.2菊苣的分布和经济社会效益菊苣广布于欧洲、亚洲、北非。19世纪末引入美国，在荷兰、比利时、法国、德国广泛栽培，在北美也有栽培3。在美国东部和加拿大，成为杂草，大量孳生于牧场及路边。在中国辽宁省岫岩满族聚居地区据考证从数千年前就有野生菊苣的存在。菊苣多生于滨海荒地、河边、水沟边或山坡。分布于北京（百花山）、黑龙江（饶河）、辽宁（大连）、山西（汾阳）、陕西（西安、眉县、周至）、新疆（阿勒泰、
5、哈巴河、福海、塔城、托里、裕民、博乐、沙湾、玛纳斯、乌鲁木齐、米泉、伊宁、察布察尔）、江西（遂川）4。菊苣除了具有广泛的适应性以外，还有良好的经济效益，下面以种植菊苣作为牧草并利用其根提取菊粉为例来进行效益分析。提取It菊粉需菊苣根11t,菊粉出厂价按2.5万元/t计算,单位成本为1.5万元/t,产品利润为1万元/t。以年产1000t菊粉的产业化规模计算,年加工产值可达2500万元,可获利1000万元5,经济效益显著。另外,年需菊苣根约为11000t,种植面积为1222hm平方,同时又可生产大量高档牧草。另外菊苣还具有广泛的社会效益，菊苣地上部分作为高效的牧草具有多种优点田:(l)适口性极佳。
6、(2)营养价值高,富含各种矿物质元素,如钾、钠、钙、磷、硫、硼、锰、锌等,其含量超过首箱类牧草。干物质中粗蛋白2503209/kg,粗脂肪509/kg,粗纤维130g/kg,粗灰分1609/kg,无氮浸出物3009/kg,钙15g/kg,磷2.49/kg。(3)利用期长、产量高。菊苣一年可割12次以上,年鲜草产量每公顷可达150t以上。春季返青早,冬季休眠晚,利用期长达8个月(411月),在南方利用时间则更长些。可解决养殖业春秋两季和伏天青饲料紧缺的矛盾。l次播种可连续利用5年以上,管理好的可达15年。(4)可建植菊苣人工牧场,青贮也具有很高的营养价值。利用菊苣根生产菊粉具有高起点特征,涉及优
7、先发展的生物工程、发酵工业等领域。项目产品可培育地方新兴产业,如品牌小食品、保健品等相关工业的发展。同时又可有效地提高科研成果转化率,促进专用发酵制剂和结晶糖进行更深层次的研究开发,并且可提高奶制品、饮料、酒业、医药等工业产品的档次,为生产绿色食品走出一条生态农业与高新技术相结合的新路。1.2一氧化氮在植物组织中的作用NO广泛存在于植物组织中，也是植物的一种关键信号分子，能促进种子萌发和植物生长、调节气孔运动、延缓衰老、诱导程序性细胞死亡和防御相关基因的表达，并在逆境中作为一种抗氧化剂起作用。而且NO对植物具有双重性，与植物细胞的生理条件和NO浓度有关。当NO浓度较低时，对植物细胞具有保护作用
8、，NO浓度较高时，则可能具有毒害作用。Leshem等6最早发现NO可调控豌豆的生长发育；Mata等7报告了外源NO 供体硝普钠（SNP）可降低干旱胁迫下小麦叶片的离子渗透，诱导气孔关闭，提高其抗旱性；Zhang等8发现SNP能促进渗透胁迫下小麦种子萌发，提高CAT与APX活性、Pro含量和幼苗的抗氧化能力。王宪叶等9发现（0.1mmolL-1）SNP 能降低渗透胁迫下小麦幼苗MDA，O2-和H2O2积累，提高Pro含量和SOD活性。SNP还能缓解水分胁迫下杨树叶片的水分丢失，提高POD和SOD活性，增强植株的耐旱能力，也能缓解马铃薯叶片被携带真菌的蚜虫感染后叶绿素含量的降低和盐胁迫下小麦及番茄
9、叶片的氧化损伤。全球每年因干旱导致作物减产估计高达20 %，如何提高作物的抗旱性是植物抗逆研究的重要课题。1.3.1植物可溶性蛋白含量可溶性蛋白是植物细胞中重要的渗透调节物质之一，其含量的高低影响植物细胞的渗透势，植物细胞中高浓度的可溶性蛋白可以维持较低的渗透势，帮助植物抵抗胁迫环境带来的伤害10。 1.3.2植物可溶性糖含量 可溶性糖在植物耐盐过程中的生理作用主要是作为渗透调节物质，同时为其他有机物的合成提供碳架和能量，稳定细胞膜和原生质胶体，在细胞内无机离子含量高是还可以保护酶类 11。1.3.3植物的渗透调节所谓渗透调节，是指植物在渗透胁迫环境中，植物细胞中在渗透上有活性和无毒害作用的溶
10、质主动净增加的历程，这些溶质的净增加增大了细胞浓度，降低了胞内的渗透势，保证了植物在低渗透势生境中水分的正常供应，是植物能够维持正常的生长发育12。1.4盐胁迫对植物的的危害及本实验研究意义盐胁迫会造成植物发育迟缓，抑制植物组织和器官的生长和分化，使植物的发育进程提前。植物被转移到盐逆境中几分钟后，生长速率即有所下降,其下降程度与根际渗透压呈正比。最初盐胁迫造成植物叶面积扩展速率降低,随着含盐量的增加，叶面积停止增加，茎和根的鲜重及干重降低。盐分主要是通过减少单株植物的光合面积而造成植物碳同化量的减少。 2.材料与方法2.1实验材料供试材料：菊苣种子品种为Cichorium intybus L
11、. cv. Commander （Commander chicory），原产于澳大利亚，由百绿（天津）国际草业有限公司提供。实验试剂：次氯酸钠（NaClO），氯化钠（NaCl），亚硝基铁氰化钠(SNP) 为NO 供体，亚铁氰化钠(SF)为SNP类似物，钨酸钾(T)为硝酸还原酶活性抑制剂，N-硝基-L-精氨酸甲脂(L-NNA)为一氧化氮合酶抑制剂。以上所有化学药品均为分析纯。次氯酸钠（NaClO）为化学纯。实验器材：智能光照培养箱、分光光度计、离心机、恒温水浴锅、天平、培养皿、烧杯、刻度试管、研钵、移液管、100ml,50ml,10ml容量瓶。2.2实验材料处理选取饱满均匀的菊苣种子，用0.2%
12、 次氯酸钠溶液消毒15min，用蒸馏水冲洗4 - 5 次，置于垫有滤纸的培养皿中，每个培养皿播60粒左右的菊苣种子，共七个处理组，每组三个重复， 最后将所有的培养皿置于智能光照培养箱，夜时长为24h，温度251。2.3实验材料的培养方法预试验中，分别设置0.1、0.2 mmol /L SNP 处理菊苣种子，发现0.1 mmol /L SNP最有利于菊苣种子萌发和幼苗生长，因此本研究选用0.1 mmol/L SNP、140 mmol/L NaCl处理菊苣种子。试验设计7 个处理，分别为（见表1）：表1 实验材料处理组组别处理 CK蒸馏水SNP蒸馏水+ 0.1 mmol /L SNPNaCl140
13、 mmol /L NaClNaCl + SNP140mmol /L NaCl +0.1mmol /L SNPNaCl + SF140mmol /L NaCl+ 100mol /L 亚铁氰化钠NaCl+ T140mmol /L NaCl + 100mol /L 钨酸钾NaCl + L-NNA140mmol /L NaCl+ 300mol /L L-NNA为保证处理浓度稳定，分别用7种处理液浇透培养皿底部滤纸,然后倾斜磁盘沥去多余处理液，以免种子被处理液淹没而影响萌发。每隔24 h更换1次处理液。每处理3次重复。2.4测定方法2.4.1可溶性蛋白的提取（考马斯亮蓝染色法）13 仪器：722分光光度
14、计，研钵，烧杯，1L容量瓶，100ml量筒 试剂：100ug牛血清蛋白（标准蛋白质溶液），考马斯亮蓝G-250溶液（100mg考马斯亮蓝，50ml90%乙醇溶液，加入85%磷酸，定容至1L)2.4.1.1标准曲线的绘制表2 标准曲线的绘制 试管编号 1 2 3 4 5 6 标准蛋白含量（ml） 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0蒸馏水量（ml) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0蛋白质含量（ug） 0 20 40 60 80 100 取6支试管，编号1到6，按表2的方法依次加入各个试剂，混合均匀后，各试管加入5ml考马斯亮蓝G-250溶液，摇匀，放置5min左右，用1cm光径比
15、色皿在595nm下比色，测定吸光度。2.4.1.2可溶性蛋白含量的测定 提取：提取处理后生长15d的菊苣幼苗鲜样0.5g左右，用2ml蒸馏水研磨，磨好的匀浆倒入离心管，研磨后的研钵用6ml蒸馏水冲洗，一并倒入离心管，在 离心机上用4000r/min的速度离心10min，取上清液装入10ml容量瓶，并定容，摇匀。将上清液再以4000r/min的转速离心10min，取4/5上清液置于以干净的50mL离心管中； 测定：吸取样品提取液0.1ml，放入具塞的试管中，加入5ml考马斯亮蓝G-250溶液，充分混合，放置2min，在595nm下比色，测定吸光度。 公式：可溶性蛋白含量（mg/g）=（c*vT）/（1000*vs*wt) C:查标准曲线的值（ug） vT：提取液总体积 wt：样品的鲜重 vs：测定时的加样重2.4.2可
