脯氨酸:助力小麦抵御盐胁迫,重塑光合与氧化还原平衡

【字体: 时间:2025年04月30日 来源:Journal of Plant Growth Regulation 3.9

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  为探究盐胁迫下脯氨酸对小麦生理过程的影响,研究人员开展了相关研究。实验表明,脯氨酸能提升小麦品种 Galaxy-13 和 S-24 的生长,改善光合系统功能,增强抗氧化酶活性,对 Galaxy-13 效果更显著,为缓解盐胁迫提供新思路。

  盐度对光合作用等生理过程的不利影响,可通过激活抗氧化剂或积累脯氨酸等渗透保护剂来缓解。本研究旨在评估盐胁迫条件下,脯氨酸在小麦品种中从光系统 II(PSII)到光系统 I(PSI)的电子传递以及细胞氧化还原平衡中的作用。
在一项筛选实验中,研究人员在对照和盐胁迫条件下,对 7 个小麦品种施加 0 或 100 mM 脯氨酸。结果显示,外源施加脯氨酸在非盐和盐胁迫条件下均促进了 Galaxy-13 和 Pasban-90 品种的生长;而对于 S-24 和 Fsd-08 品种,仅在非盐条件下观察到生长改善。基于这些结果,选取 Galaxy-13 和 S-24 品种进行进一步分析。

在第二个实验中,对三周龄的 Galaxy-13 和 S-24 品种植株,在对照或盐胁迫(0、150 mM NaCl)环境下,外源施加 100 mM 脯氨酸。盐胁迫抑制了两个小麦品种的生长,而叶面喷施 100 mM 脯氨酸则促进了它们的生长,对 Galaxy-13 品种的促进作用尤为明显。

盐胁迫会降低植株的水分状况、光合色素含量、光系统 II 和光系统 I 的结构稳定性及功能活性,还会产生活性氧(ROS),进而造成膜损伤。对 Galaxy-13 品种叶面喷施 100 mM 脯氨酸,能提高其内源脯氨酸水平和渗透势。同时,脯氨酸通过增加反应中心密度,促进电子从光系统 II 传递到光系统 I,从而提升光系统 II 的功能活性。围绕光系统 I 的电子传递减少了活性氧的生成。此外,施加脯氨酸还增强了两个小麦品种中抗氧化酶(过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶)的活性。相较于耐盐品种 S-24,施加脯氨酸对 Galaxy-13 品种光系统 II 活性的提升和氧化胁迫的缓解作用更为显著。

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