高温胁迫下茄子耐热性表现及耐热指标的筛选

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响应热胁迫的光形态建成基因的筛选和分析

响应热胁迫的光形态建成基因的筛选和分析

响应热胁迫的光形态建成基因的筛选和分析屠小菊;汪启明;游琳;黄锦周;黄爱国【摘要】研究以拟南芥中已知的光形态建成基因为研究对象,结合相应的水稻同源基因,通过多种生物信息学方法,筛选和分析表达受热胁迫调控的光形态建成基因.结果表明:共检测出16个受光、温信号诱导表达的水稻基因,这些基因的启动子区域均含有与激素、热胁迫相关的顺式作用元件.这说明植物体内存在多个既能响应光信号又受温度信号调控的基因.这些结果为全面了解植物体内光温共调控的信号传导途径提供了参考.【期刊名称】《湖南农业科学》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】3页(P13-15)【关键词】拟南芥;水稻;热胁迫;光形态建成;生物信息学【作者】屠小菊;汪启明;游琳;黄锦周;黄爱国【作者单位】湖南农业大学东方科技学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙 410128;湖南农业大学生物科学技术学院,湖南长沙 410128【正文语种】中文【中图分类】Q811.4随着灾难性高温气候的频繁出现,广泛筛选耐热相关基因,深入了解植物的耐热信号传导基质,对保证农作物的品质和产量具有重要的理论和实践意义[1-2]。

光形态建成作为植物生长发育的重要环节,与植物体内多种信号途径存在调控关系。

最近有报道称红光受体相互作用蛋白PIF在植物光温信号交替途径中发挥了重要作用[3]。

课题组前期研究发现,跟植物耐热存在联系的BBX和DGD基因与光形态建成息息相关[4],而热胁迫对光形态建成的影响还鲜有报道。

因此,研究通过分析已知光形态建成基因的表达特征,试图筛选出表达受热胁迫调控的光形态建成元件,为系统分析植物体内适应环境温度的分子信号网络奠定基础。

1 材料与方法通过生物信息网站TAIR(The Arabidopsis Information Resource)获得拟南芥基因的编码序列和启动子序列信息,通过KOME(Knowledge-based Oryza Molecular biological Encyclopedia)和 Ricemap(rice genome browser)网站获得水稻基因的ID。

(完整)高温胁迫对植物生理的影响

(完整)高温胁迫对植物生理的影响

高温胁迫对植物生理的影响摘要, 全:球変暖使得高温成为影n向描物生理的一个重要的那境因子。

本文综述了高温船追下植物在细胞般、叶月-相关生理活动和相应的生理生化效应上的变化悄况。

美键词, 高温M随; 组胞般;光合作用,生理生化效应在助,通因子中,温度是影响植物生长的主要因子。

近年来,随着温室数应的加剧,全球气温上升,高温直接成胁着=一十一世纪农业生产方向。

许多植物面l l ll il着高温胁迫的严峻挑战。

研究高温胁迫对植物生理的影响,将有助于采取有效的描施減轻高温的危害。

1高温胁迫对细胞膜的影响细胞膜系统是热损伤和抗热的中心。

植物对逆境的适应主要在细胞膜系统,特别是质膜和内嚢体膜的特性。

温度逆境不可逆的伤害, 原初反应发生在生物膜系统的类质分子热相交上111。

因为,按照生物艘的流动镶照学说,膜的双分子层脂质的物理状态通常成液晶相,温度过高会转化为液相,温度过低会特化为凝胶相,后两种状态都会影响镶嵌于脂质中层的构型极其功能。

植物对逆境的适应,在于減轻或避免膜脂相变的发生。

植物在高温逆境下的伤害与月青质通性的增加是高温伤害的本质之一12l。

高温打破了细胞内活性氧产生与清除之间的平:衝,造成超氧化物明萬子自由基(02·)、轻自由基(·0H)和丙二酷(MDA)等氧化物的积累,引起膜蛋白与膜内脂的变化。

从而引发了膜透性増大,组胞内电解质外i参,表现在可直接测定的相对电导率的增加上,细胞照受害越严重,其细胞膜热稳定性越弱,反之则强,故可用电导法测定期胞膜热稳定性。

高温胁迫下, 植物叶片相对电导率一般表现出增大,且存在者随胁迫温度和时问的增加而增大的趙势,这也说明植物能忍耐一定的高温,但这种抗热能力也是一定的。

高温会加剧膜月首过氧化作用, 此过程的产物之一是丙=酷, 它常被作为膜脂过氧化作用的一个重要指标。

高温胁迫下大多数植物丙二難含量部表現出增加的趋势。

然而一些研究发現,黄连受高温的適后,其件内丙二酷含量呈下降的趙势,并认为这可能是黄连能够忍耐一定的高温對、境所致13l.2高温胁迫对植物生理活动的影响植物叶片是对高温非常敏感的器富,它又是植物.各种生理活动的主要功能器官,高温引起叶片相关功能的变化, 进而影响了植物的叶録索含量、光合作用和蒸腾作用等生理活动。

蔬菜作物高温胁迫及其应对措施研究进展

蔬菜作物高温胁迫及其应对措施研究进展

蔬菜作物高温胁迫及其应对措施研究进展作者:盛鹏丁磊张梅来源:《南方农业·上》2022年第09期摘要高温胁迫是影响蔬菜生长发育的重要因素之一,特别是夏季高温时节常伴有阴雨、干旱等问题,容易引发涝灾、旱灾、病虫灾害等问题,给蔬菜生产造成许多不利影响。

综述高温对蔬菜生长发育(芽苗阶段、生殖生长阶段、营养生长阶段)、生理生化(呼吸作用、光合作用、蒸腾作用、渗透调节物质、膜保护酶系统、内源生长调节剂)等方面的影响研究进展,总结应对蔬菜高温胁迫的措施:物理措施(选择适宜的降温设备,增加空气湿度,冷刺激)、化学措施(添加2,4-表油菜素内酯,氯化钠预处理)、生物措施(调控基因表达、表观遗传)。

关键词蔬菜;高温胁迫;生长发育;生理生化;应对措施中图分类号:S63 文献标志码:C DOI:10.19415/ki.1673-890x.2022.17.037高温天气会对农作物的生长及产量产生严重影响,即便是微小的温度变化也能够让植物的生长发育发生极大的变化。

前人研究表明,温度是农业生产中最重要的环境影响因素之一。

高温会破坏细胞生物膜结构,使蛋白质变性,从而使植物体内的生化、生理代谢出现紊乱,还会使叶绿素失去活性,光合效率大大降低,叶片灼伤或萎蔫,叶片颜色从绿色转变为黄色、褐色等,这些变化都会在一定程度上抑制根系生长。

阐述高温胁迫对蔬菜作物生长发育、生理生化的影响研究进展,总结蔬菜作物应对高温胁迫的措施,以期为蔬菜种植业的发展提供参考。

1 高温对蔬菜生长发育的影响蔬菜作物在芽苗階段、生殖生长阶段及营养生长阶段中遭受高温侵袭,无论是地上部分还是地下部分,都会受到一定的影响。

温度是种子萌芽最重要的影响因素之一,适宜的温度能够促进种子萌发,提高种子发芽率。

若是在萌芽阶段遭遇高温,会降低种子的发芽势头、出芽率、活力指数及发芽指数等[1]。

芥蓝、菠菜等都表现出了这种变化趋势。

苗期遭遇高温迫害,会造成幼苗徒长,甚至导致植株枯萎、死亡等问题。

茄子高温抗逆

茄子高温抗逆

高温胁迫对茄子影响的研究进展摘要:从高温胁迫的类型、高温胁迫对茄子生长发育的影响、高温胁迫下茄子生理生化的变化以及茄子耐热性指标的筛选等方面的研究进行综述。

关键字:茄子;高温胁迫;生理生化反应;耐热性茄子(Soanum melongena L.。

俗称茄子,古名伽,落苏,酪酥,昆仑瓜,紫膨亨等,属茄科(Solanaceae)茄属(Solanum L.)[1],一年生草本植物.茄子是一种周年供应且经济实惠的大宗蔬菜。

现今,茄子在世界范围内均有分布, 东南亚是世界茄子种植面积最大的地区,其中我国是世界最大的茄子生产国。

随着全球温室效应的加剧, 平均气温持续上升,高温胁迫已成为世界诸多地区农业生产面临的重要问题[2]。

短暂或持续的高温均可引起茄子发生一系列的形态结构及生理生化变化,从而影响其生长发育,甚至造成大幅度减产,从而导致巨大的经济损失[3]。

本文通过综述高温胁迫对茄子生长发育的影响等方面的研究,从而为茄子耐热生理,分子生物学研究以及茄子耐热品种的选育等提供参考。

1高温胁迫类型高温胁迫受胁迫强度与胁迫时间的共同作用。

Belehradek[4]、Berry等[5]总结提出了高温胁迫的两种基本类型:长期(几天或几周)处在稍高于适宜生长温度条件下的高温胁迫和短期(几分钟或几小时)处在相对高温条件下的高温胁迫。

前者引起的多为间接伤害,表现为植物代谢异常+受害过程缓慢,并且高温持续时间越长或温度越高,伤害程度也越为严重;后者对植物造成的多为直接伤害,往往会直接影响细胞的结构,使蛋白质变性,脂类移动,从而造成膜伤害,在短期接触高温后,当时或事后呈现出一定的热害症状[6]。

为了更准确地表示每种蔬菜造成胁迫的温度界值,Mahan 等[7]首次提出热动力窗的概念,规定酶的km(米氏常数)的最低值的200%的温度值, 即为每一种植物的最适温度生长范围。

研究表明,当气温超过 35℃,,茄子即可表现出高温胁迫症状[8]。

高温胁迫下8个绣球品种的生理生化响应

高温胁迫下8个绣球品种的生理生化响应

热带作物学报2022, 43(4): 816 828 Chinese Journal of Tropical Crops收稿日期 2021-09-26;修回日期 2021-11-29基金项目 2020年度福建农林大学乡村振兴服务团队项目(No. 11891970151);福建农林大学科研创新基金项目(No. KFA17331A );2018年福建农林大学花卉产业专家指导服务团队项目(No. 11891008001)。

作者简介 陆艾鲜(1995—),女,硕士研究生,研究方向:观赏植物资源与应用。

*通信作者(corresponding author ):吴沙沙(WU Shasha ),E-mail :********************。

高温胁迫下8个绣球品种的生理生化响应陆艾鲜1,2,凌 瑞1,2,陈生煜1,2,翟俊文1,2,郑泽新3,吴沙沙1,2*1. 福建农林大学园林学院,福建福州 350002;2. 福建省观赏植物种质资源创新与应用工程技术研究中心,福建福州 350002;3. 福建省绣球花卉科技有限公司,福建永春 362600摘 要:中国南方地区夏季高温是限制绣球在该地区引种栽植与园林应用的重要因素之一,探讨绣球在高温胁迫下生理生化的响应机理,对绣球在特殊立地条件下的应用有重要参考意义。

试验以8个绣球品种为材料,利用人工气候箱模拟高温胁迫44/33℃℃(昼/夜)下9项指标的生理生化指标变化。

结果表明,高温胁迫下,8个绣球品种的热害指数呈上升趋势,且由高到低依次为‘灵感’>‘银边’>‘纱织小姐’>‘小町’>‘爱莎’>‘含羞叶’>‘花手鞠’>‘头花’;相对电导率、丙二醛呈持续上升趋势,‘纱织小姐’‘银边’及‘小町’叶片的相对电导率与丙二醛含量增幅最大,‘爱莎’‘头花’及‘含羞叶’叶片的相对电导率与丙二醛含量增幅均最小;过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性均产生显著影响,适度的高温诱导了绣球叶片上述3种酶活性的上升;可溶性糖含量在高温胁迫前期变化较小,但总体呈上升趋势;可溶性蛋白含量呈上升趋势,‘银边’与‘灵感’的蛋白质合成速率最低,‘头花’与‘含羞叶’的蛋白质合成速率最高;游离脯氨酸含量呈上升趋势,‘花手鞠’与‘头花’通过游离脯氨酸进行渗透调节的能力显著强于其他品种,‘灵感’与‘银边’通过游离脯氨酸进行渗透调节的能力显著弱于其他品种。

茄果类蔬菜高温障碍及解决措施

茄果类蔬菜高温障碍及解决措施

茄果类蔬菜高温障碍及解决措施作者:李薇来源:《农业科技与装备》2017年第01期摘要:茄果类蔬菜是辽宁夏季主要果菜,近年来高温障碍发生频繁。

分析不同蔬菜品类对温度的要求及高温障碍发生原因,结合茄果类蔬菜生长条件,从技术上提出解决高温障碍的可行性对策,为有效控制茄果类蔬菜高温障碍的发生提供参考。

关键词:茄果类蔬菜;高温障碍;温度;对策中图分类号:S223.9 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2017)01-0001-02茄果类蔬菜是辽宁夏季主要果菜,经济价值较高,栽培面积在全省蔬菜栽培面积中占有很大的比重。

但近年来棚菜茄果类蔬菜生理障碍日渐突出,尤其是温度过高导致果实生长纤弱、落花落果、日灼等现象频发,对茄果类蔬菜的产量及品质影响很大,严重影响菜农的积极性。

为有效控制茄果类蔬菜高温障碍的发生,对其原理进行深入探讨势在必行。

1 不同蔬菜对温度的要求温度(气温)对蔬菜生长发育的影响最大,各类蔬菜对温度有一定的要求,即最高温度、最低温度和最适宜温度。

如果外界温度超过某种蔬菜可以忍耐的最高温度或最低温度,它的生理活动就会受到阻碍,导致植株死亡。

依据对温度的要求,蔬菜可大致分为以下五类。

1.1 耐热性蔬菜耐热性蔬菜短期内可以忍耐的最高温度为40 ℃,生长最适宜温度30 ℃左右。

属于这类蔬菜的有冬瓜、苦瓜、南瓜、丝瓜等。

1.2 喜温性蔬菜喜温性蔬菜在生长发育阶段的温度如果低于10~15 ℃,则会影响花芽分化和开花结果,其生长最适宜温度为18~26 ℃。

属于这类蔬菜的有菜豆、生姜、黄瓜及茄果类。

1.3 耐寒适应性比较广的蔬菜这类蔬菜对低温的适应能力与半耐寒性蔬菜相似,个别蔬菜(如韭菜)的地下根可以忍耐-30 ℃的低温,生长适宜温度为12~14 ℃。

属于这类蔬菜的有大蒜、茭白等。

1.4 半耐寒性蔬菜半耐寒性蔬菜的地上部分可忍耐短期-1~2 ℃的低温,生长后期最高温度不得超过20 ℃,否则生长发育不良,其生长最适宜温度为15~20 ℃。

持续高温胁迫对茄子幼苗几个主要生理指标的影响

持续高温胁迫对茄子幼苗几个主要生理指标的影响孙保娟;黎振兴;罗少波;李植良;梁志强【摘要】为了明确持续高温胁迫对不同耐热性茄子品种(系)主要生理指标影响的异同,特采用7份耐热性不同的茄子材料,分别进行2、4、6 d高温处理及6d高温处理后恢复处理,未高温处理苗做对照,研究了高温胁迫对SOD和POD抗氧化酶活性、ASA和GSH含量,MDA和可溶性蛋白含量以及O-2生速率、H2O2含量的影响.结果表明:高温处理2 d和4 d时,SOD和POD抗氧化酶活性、AsA和GSH含量增加,相应的O2产生速率、H2O2含量下降;6d时SOD活性、AsA和GSH含量有所降低,O-2产生速率、H2O2含量上升,POD活性在热敏感品种(系)继续大幅增加.随高温胁迫时间延长MDA含量不断增加,可溶性蛋白含量变化不大.另外,对各生理指标与热害指数和膜相对电导率的相关性分析结果表明,热胁迫6 d时AsA含量及热胁迫2 d时的O-2产生速率、H2O2含量与热害指数和相对电导率相关显著,可以作为鉴定不同品种耐热性的参考指标.【期刊名称】《热带作物学报》【年(卷),期】2010(031)009【总页数】7页(P1528-1534)【关键词】茄子;高温胁迫;抗氧化系统;耐热性【作者】孙保娟;黎振兴;罗少波;李植良;梁志强【作者单位】广东省农业科学院蔬菜研究所,广东广州,510640;广东省农业科学院蔬菜研究所,广东广州,510640;广东省农业科学院蔬菜研究所,广东广州,510640;广东省农业科学院蔬菜研究所,广东广州,510640;广东省农作物技术推广总站,广东广州,510520【正文语种】中文【中图分类】S641.1高温胁迫是世界许多地区农业生产中面临的重要问题。

短暂的或持续的高温可以引起一系列形态结构、生理生化的变化,从而会影响植物的生长发育,严重时引起大幅度的减产,造成巨大的经济损失。

茄子属于喜温植物,适宜的生长温度上限是30℃,在35℃以上高温情况下,茄子的授粉和果实生长发育就会受到影响,常导致落花落果,即使能坐果,也往往因果实发育不良而变成畸形果,果实皮色容易失去光泽,座果率、商品果率、果长、单果重和商品果产量下降幅度较大[1]。

作物抵御高温胁迫的机理分析

作物抵御高温胁迫的机理分析作者:来源:《世界热带农业信息》2021年第07期近几年来,极端天气频发,高温气象灾害尤为严重。

高温胁迫严重地影响了农作物的产量及品质,严重时甚至导致农作物死亡。

然而,作物在与自然长期的抗争中演化出了一系列抵御高温胁迫的机制。

因此,明确作物抵御高温胁迫的生理生化机制,对进一步培育优良的作物品种具有十分重要的意义。

1渗透调节物质提高作物对高温胁迫的耐受能力渗透调节物质是指作物体内积累的一些小分子化合物,主要包括氨基酸、甜菜碱、可溶性糖、醇类物质、可溶性蛋白、可溶性酚类物质等。

目前脯氨酸和可溶性糖是研究最广泛的渗透调节物质[1]。

在正常的作物体内游离的脯氨酸含量很低,高温胁迫使脯氨酸合成酶对脯氨酸合成的负反馈调节敏感性降低导致脯氨含量的增加。

在对百合高温胁迫的研究表明,百合幼苗在37℃处理下Pro增加显著;此外在猕猴桃、月季、西瓜、番茄、水稻、柑桔等作物中也有相同的报道。

脯氨酸的大量积累可以提高原生质胶体的稳定性,保持水分,从而降低作物因高温引起的过度蒸腾造成的伤害[2];此外,脯氨酸在保持与蛋白质相互作用,降低可溶蛋白因高温胁迫产生的沉淀,在维持生物膜系统结构的完整性方面起重要作用。

高温胁迫破坏了作物体内蔗糖——淀粉的平衡,促使淀粉水解加快,从而增加可溶性糖的含量。

有报道指出在对杉木进行高温胁迫研究时,高温胁迫能够改变杉木的可溶性糖含量,杉木针叶的果糖含量变化不明显,但葡萄糖的含量提高了16.5%,蔗糖的含量提高了169.8%;而在对马尾松的研究中,马尾松针叶内3种可溶性糖含量均上升,葡萄糖含量提高了36.1%,果糖含量提高了28 %,蔗糖含量提高了22.8 %[3]。

可溶性糖的积累能提高植株的保水能力,增加植株的抗热能力,同时还能水解能量,供维持植株的生长。

甜菜碱是一种季铵类的细胞质渗透物,分布在细胞质中。

高温胁迫引起水分胁迫时诱导甜菜碱的生成,甜菜碱比脯氨酸生成时间晚但却比脯氨酸额含量高约10倍,并且随高温胁迫时间的延长,甜菜碱比脯氨酸稳定。

茄果类蔬菜热胁迫及耐热性研究进展

doi :10.19928/ki.1000-6346.2021.1014茄果类蔬菜热胁迫及耐热性研究进展余楚英1,3 尹延旭1,3 王 飞1,3 李 宁1,3 高升华1,3 Juntawong Niran 4 吴 君1,5 焦春海2 姚明华1,2*(1湖北省农业科学院经济作物研究所,湖北武汉 430064;2湖北省农业科学院,湖北武汉 430064;3蔬菜种质创新与遗传改良湖北省重点实验室,湖北武汉 430064;4泰国农业大学,泰国曼谷 10900;5 华中农业大学园艺林学学院,湖北武汉 430070)摘 要:茄果类蔬菜是我国蔬菜生产中最重要的果菜类之一,高温等极端天气严重制约了其生长发育与产量品质,因此对茄果类蔬菜开展耐热性研究显得尤为迫切。

本文综述了热胁迫对茄果类蔬菜生长发育和生理代谢的影响、耐热性的鉴定、热胁迫响应和耐热性机制机理、提高耐热性的措施等方面的研究进展,并对未来研究方向进行了展望,为进一步解析茄果类蔬菜耐热性机制及提高耐热性的研究提供方法和思路。

关键词:茄果类蔬菜;热胁迫;耐热性;综述生,对其热胁迫下生理生化机制与应答调控途径和耐热性分子机理的研究势在必行,为通过常规育种结合生物技术加快耐热品种的选育及改良高温下种植模式提供理论依据和参考。

1 热胁迫对茄果类蔬菜的影响根据胁迫强度和胁迫时间两方面共同作用将热胁迫伤害分为两个基本类型:第一种类型是长期处于稍高于适宜温度条件下的热胁迫,对植物造成的伤害多为间接的,扰乱植物的代谢平衡,受害进程缓慢,但随着胁迫时间的延长,伤害程度也会越发严重,引起植物蒸腾失水、光合速率下降、代谢异常等,影响植物正常的生长发育;第二种类型是短期处于致死高温条件下的热胁迫,直接影响细胞的结构,蛋白变性、脂类移动等,导致质膜结构遭到破坏,呈现出特定细胞或组织的程序性死亡。

两种类型的热胁迫均可导致叶片脱落、花和果实败育,甚至整个植株的死亡。

茄果类蔬菜为喜温作物,最适宜的生长发育温度为20~30 ℃,一旦温度超过35 ℃,其整个生长阶段就会表现出相应的高温伤害症状,对植物形态、生理生化代谢过程等各个方面造成不利影响(Belehradek ,1957)。

高温胁迫对茄子果皮活性氧代谢、花青素及其主要合成酶的影响

江西农业学报㊀2018,30(6):1 5ActaAgriculturaeJiangxi㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http://www.jxnyxb.comDOI:10.19386/j.cnki.jxnyxb.2018.06.01高温胁迫对茄子果皮活性氧代谢㊁花青素及其主要合成酶的影响吴雪霞1,2,张爱冬1,2,朱宗文1,2,姚静3,查丁石1,2,李贤1,2∗㊀㊀收稿日期:2018-02-01基金项目:上海市农委基础项目[沪农科攻字(2015)第6-2-3号];国家重点研发计划(2017YFD0101904);国家大宗蔬菜体系(CARS-25);上海市农业科学院卓越团队计划(11)㊂作者简介:吴雪霞(1978─),女,研究员,博士,主要从事茄子育种和逆境生理研究㊂∗通讯作者:李贤㊂(1.上海市农业科学院园艺研究所,上海201403;2.上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;3.山东省临沂市农业局,山东临沂276001)摘㊀要:以茄子品种 特旺达 为试材,研究了高温胁迫对茄子果皮活性氧(ROS)代谢㊁花青素含量及其主要合成酶活性的影响㊂结果表明:高温胁迫增加了茄子果皮丙二醛(MDA)含量㊁超氧阴离子(O2㊃-)产生速率和过氧化氢(H2O2)含量,增强了茄子果皮中超氧化物歧化酶(SOD)㊁过氧化氢酶(CAT)㊁过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,提高了脯氨酸和可溶性蛋白质含量,降低了果皮花青素含量以及查尔酮合成酶(CHS)㊁二氢黄酮醇还原酶(DFR)㊁花青素合成酶(ANS)和类黄酮3-葡糖基转移酶(3GT/UFGT)的活性,增强了苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性㊂关键词:茄子果皮;高温胁迫;活性氧代谢;花青素含量;酶活性中图分类号:S641.1㊀文献标志码:A㊀文章编号:1001-8581(2018)06-0001-05EffectsofHigh-temperatureStressonActiveOxygenMetabolism,AnthocyaninContentandItsMainSynthasesinEggplantPeelWUXue-xia1,2,ZHANGAi-dong1,2,ZHUZong-wen1,2,YAOJing3,ZHADing-shi1,2,LIXian1,2∗(1.HorticulturalResearchInstitute,ShanghaiAcademyofAgriculturalSciences,Shanghai201403,China;2.ShanghaiKeyLaboratoryofProtectedHorticulturalTechnology,Shanghai201403,China;3.AgriculturalBureauofLinyiCityinShandongProvince,Linyi276001,China)Abstract:Takingeggplantvariety Tewangda asexperimentalmaterial,theauthorstudiedtheeffectsofhigh-temperaturestressontheactiveoxygenmetabolism,anthocyanincontentandactivityofitsmainsynthasesineggplantpeel.Theresultsindica⁃tedthat:high-temperaturestressincreasedthemalondialdehyde(MDA)content,superoxideanion(O2㊃-)productionrateandhydrogenperoxide(H2O2)contentineggplantpeel,enhancedtheactivitiesofsuperoxidedismutase(SOD),catalase(CAT),peroxidase(POD)andascorbateperoxidase(APX)ineggplantpeel,improvedthecontentsofprolineandsolubleprotein,re⁃ducedtheanthocyanincontentandtheactivitiesofchalconesynthase(CHS),dihydroflavanonol4-reductase(DFR),anthocya⁃nidinsynthase(ANS)andflavonoid3-O-glucosyltransferase(3GT/UFGT)ineggplantpeel,andstrengthenedtheactivityofphenylalanineammonialyase(PAL).Keywords:Eggplantpeel;High-temperaturestress;Activeoxygenmetabolism;Anthocyanincontent;Enzymaticactivity㊀㊀茄子(SolanummelongenaL.)是茄科重要蔬菜作物,在我国南北各地广泛种植㊂据统计,中国2014年茄子播种面积为80.6万hm2,总产量3068万t[1]㊂茄子属喜温作物,其生长发育的最适宜温度为22 30ħ;当温度超过35ħ时,茄子苗期植株的生长发育会受到抑制,坐果期落花落果,商品果果皮颜色变淡无光泽,产量和品质降低[2-4]㊂在高温胁迫下,植物体内的活性氧(ROS)清除系统被破坏,ROS大量产生,引起膜蛋白和膜内酯的变化,植物细胞受到破坏㊂植物体内启动抗氧化酶系统(SOD㊁POD㊁CAT和APX)以及渗透调节物质的变化,有效清除和抵御活性氧,以适应高温胁迫[5-6]㊂高温会导致花青素合成减少和分解增加㊂在花青素合成的上游途径中,温度主要对苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanineammonialyase,PAL)㊁查耳酮合成酶(Chalconesynthase,CHS)㊁查耳酮异构酶(CHI)等的活性进行调控;在下游途径中,主要通过对二氢黄酮还原酶(Dihydroflavonol4-re⁃ductase,DFR)㊁花青素合成酶(Anthocyanidinsynthase,ANS)和类黄酮3-葡糖基转移酶(Flavonoidglucosyltransferase,3GT/UFGT)等的活性进行调控[7-8]㊂目前高温胁迫对茄子的影响研究主要集中在茄子苗期耐热性鉴定[2,9]㊁生理指标变化等方面[4,10],而关于高温对茄子果实的影响较少报道㊂因此,本试验对茄子 特旺达 的商品成熟果进行高温处理,测定研究了在果皮活性氧代谢过程中果皮花青素含量及花青素主要合成酶活性的变化规律,以期为明确高温对茄子果实㊁花青素含量的影响提供科学依据㊂1㊀材料和方法1.1㊀材料供试茄子品种为 特旺达 ,由上海市农业科学院提供,在国内推广种植面积较大㊂1.2㊀试验处理选择大小㊁成熟度基本一致,无机械损伤的商业成熟的果实为研究对象㊂选出具有以上要求的商品成熟果的20株茄子植株,将它们随机分成2组,每组包含10株茄子,均置于植物生长气候室内㊂将其中一组作为对照,全天昼夜温度设置为(27ʃ1)ħ;另外一组做高温处理,全天温度设置为(45ʃ1)ħ;高温处理组与对照组除温度不同外,其他条件如光照和湿度等均一致㊂分别于处理后0㊁3㊁6㊁12㊁24和48h取样,测定各项理化指标,重复3次㊂1.3㊀测定指标与测定方法1.3.1㊀茄子果皮活性氧及抗氧化酶活性的测定㊀丙二醛(MDA)含量㊁超氧阴离子(O2㊃-)产生速率,超氧化物歧化酶(SOD)㊁过氧化物酶(POD)㊁过氧化氢酶(CAT)㊁抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,脯氨酸(Pro)和可溶性蛋白含量的测定方法均参照吴雪霞等[11]的方法;过氧化氢(H2O2)含量的测定参照郭欣欣等[12]的方法㊂1.3.2㊀茄子果皮花青素含量及其主要合成酶活性的测定㊀称取0.2g茄子果皮,加2mL25mmol/LHEPES(pH7.4)样品提取液,在冰浴下研磨成匀浆,在4ħ下以12000r/min离心20min,上清液用于测定花青素含量,具体测定步骤参照苏州科铭生物技术有限公司(www.cominbio.com)的试剂盒说明书,每处理重复3次㊂精确称取1g茄子新鲜果皮,加入少量石英砂和等量PVPP,在液氮中将其研磨粉碎,分装到预冷的离心管中;再加入2mL预冷的酶提取缓冲液,震荡漩涡混匀,在4ħ下以12000r/min离心20min;将上清液(粗酶液)移至新离心管中,放置在冰浴中,用于酶活性测定;采用美国TSZ公司植物花青素酶(PAL㊁CHS㊁DFR㊁ANS㊁3GT)活性测定专用试剂盒进行检测㊂1.4㊀统计分析采用Origin软件绘图,用SPSS统计软件对平均数用Duncan s新复极差法进行多重比较㊂2㊀结果与分析2.1㊀高温胁迫对茄子果皮MDA含量㊁O2㊃-产生速率和H2O2含量的影响如图1所示,在对照条件下,茄子果皮MDA含量㊁O2㊃-产生速率和H2O2含量在0 48h内基本保持不变;在高温胁迫下,茄子果皮MDA含量㊁O2㊃-产生速率和H2O2含量在处理后0 48h内均呈上升趋势,在48h时达到最大值,分别比对照增加了516%㊁128%和90%㊂图1㊀高温胁迫对茄子果皮MDA含量㊁O2㊃-产生速率和H2O2含量的影响2.2㊀高温胁迫对茄子果皮抗氧化酶活性的影响图2表明:对照茄子果皮的SOD和APX活性在0 48h内呈逐渐上升的趋势,POD和CAT活性在0 48h内均未发生明显变化;在高温处理下,茄子果皮4种酶的活性随处理时间的延长均呈先上升后下降的趋势,其中SOD活性在处理12h时达到最大值,比对照增加了70.05%,POD㊁CAT和APX活性在处理24h时达到最大值,分别比对照增加了337.75%㊁279.38%和42.79%㊂2.3㊀高温胁迫对茄子果皮脯氨酸和可溶性蛋白质含2江㊀西㊀农㊀业㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀30卷量的影响从图3可以看出:茄子果皮脯氨酸和可溶性蛋白质含量的变化趋势一致,其中对照组在0 48h内变化幅度均较小,高温处理组在0 48h内均呈直线上升的趋势,在处理48h时分别为对照的7.05和0.75倍㊂图2㊀高温胁迫对茄子果皮SOD㊁POD㊁CAT和APX活性的影响图3㊀高温胁迫对茄子果皮脯氨酸和可溶性蛋白含量的影响2.4㊀高温胁迫对茄子果皮花青素及其主要合成酶活性的影响由图4可见:在对照下,茄子果皮花青素(ANTH)含量及其主要合成酶(CHS㊁DFR㊁ANS和3GT)的活性在0 48h内基本保持恒定;在高温处理下,以上指标在0 48h内均呈持续下降的趋势,在处理48h时,ANTH㊁CHS㊁DFR㊁ANS和3GT分别比对照降低了31.60%㊁39.91%㊁35.10%㊁27.29%和30.35%;PAL的活性在高温处理下呈先上升后降低的趋势,在处理12h时达到峰值,比对照增加了50.88%㊂3㊀讨论据金春燕等[13]报道,高温处理导致番茄体内MDA含量和O2㊃-产生速率均显著增加;张建光等[14]研究表明,高温和强光能促使苹果果实表皮组织内MDA含量和O2㊃-产生速率大幅增加,使细胞膜的结构和功能受损,从而引起高温和强光伤害㊂本试验结果表明,高温胁迫导致茄子果皮MDA含量㊁O2㊃-产生速率和H2O2含量增加,且在胁迫过程中均呈持续上升的趋势,说明高温胁迫造成了茄子果皮的过氧化伤害,且这种伤害随胁迫时间的延长而加重㊂SOD㊁POD㊁CAT和APX是酶促防御系统的重要组成成分,SOD催化O2㊃-生成H2O2和O2,POD㊁CAT和APX负责将H2O2分解为H2O和O2,以提高植物对高温胁迫的适应性[15-16]㊂李建建等[17]研究认为,高温胁迫使黄瓜幼苗叶片的SOD活性呈下降趋势,而POD和CAT的活性持续升高㊂徐佳宁等[18]研究表明,在40ħ高温处理下,番茄幼苗叶片中SOD㊁POD㊁CAT和APX等抗氧化酶的活性呈先上升后下降的趋势,但不同番茄品种的峰值出现时间不同㊂本研究结果表明,在高温胁迫过程中茄子果皮的SOD㊁POD㊁CAT和APX活性均呈先上升后下降的趋势㊂在高温胁迫前期抗氧化酶活性的升高可能是茄子果实对短时高温胁迫的一种应激和自我适应性反应,通3㊀6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀吴雪霞等:高温胁迫对茄子果皮活性氧代谢㊁花青素及其主要合成酶的影响过调节抗氧化酶活性试图建立ROS产生与清除的平衡关系;随着胁迫时间的延长,抗氧化酶受抑程度超出了茄子果皮自身的适应能力,因此,抗氧化酶活性降低,膜脂过氧化程度加重㊂图4 高温胁迫对茄子果皮花青素及其主要合成酶活性的影响㊀㊀脯氨酸和可溶性蛋白是植物抗逆系统中极为重要的渗透调节物质,具有调节渗透压及保护细胞膜结构稳定的作用㊂在本试验中,高温胁迫促进了茄子果皮脯氨酸和可溶性蛋白的积累,且随着高温胁迫时间的延长呈持续增加趋势㊂这与李建建等[17]的研究结果类似,可能是因为脯氨酸和可溶性蛋白的积累提高了植株的渗透调节能力,调节了细胞的渗透平衡,维持了细胞结构的稳定,以适应高温胁迫逆境㊂高温处理使植物花青素合成减少和分解增加,甚至表现出褪色或较难着色[7-8]㊂高温可通过诱导植物体内花青素苷合成途径相关基因的表达来调控花青素苷的呈色反应[7,19]㊂魏海荣等[20]对甜樱桃花芽的研究结果表明,高温促进PAL活性上升,低温降低PAL活性㊂Caldwell等[21]对大豆的研究结果显示,当温度从18ħ上升到28ħ时,异黄酮含量降低,可能是其合成途径中CHI或CHS的活性降低㊂Mori等[8]研究表明,夜间高温会抑制UFGT的表达,降低酶活性,从而导致植物体内花青素积累减少㊂本试验结果表明,茄子果皮花青素含量随着高温处理时间的延长而逐渐降低,且花青素主要合成酶PAL的活性增加,而CHS㊁DFR㊁ANS和3GT的活性下降㊂这与前人的研究结果一致㊂参考文献:[1]杨旭,王露,张宇,等.茄子种质资源苗期耐涝性与SSR标记的关联分析[J].分子植物育种,2017,15(11):4635-4641.[2]李植良,孙保娟,黎振兴.高温胁迫下茄子的耐热性表现及其鉴定指标的筛选[J].植物遗传资源学报,2009,10(2):244-248.[3]孙保娟,黎振兴,罗少波,等.持续高温胁迫对茄子幼苗几个主要生理指标的影响[J].热带作物学报,2010,31(9):1528-1534.[4]李艳艳,王俊青,李植良,等.短期高温胁迫对茄子主要生理指标及叶片解剖结构的影响[J].热带作物学报,2016,37(9):1774-1780.[5]BartwalA,MallR,LohaniP,etal.Roleofsecondarymetab⁃olitesandbrassinosteroidsinplantdefenseagainstenvironmentalstresses[J].JPlantGrowthRegul,2012,32:216-232.[6]JaneczkoA,OklestkovaJ,PociechaE,etal.Physiologicaleffectsandtransportof24-epibrassinolideinheat-stressedbarley[J].ActaPhysiolPlant,2011,33:1249-1259.[7]HuhEJ,ShinHK,ChoiSY,etal.Thermosusceptiblede⁃4江㊀西㊀农㊀业㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀30卷velopmentalstageinanthocyaninaccumulationandcolorre⁃sponsetohightemperatureinredchrysanthemumcultivars[J].KoreanJournalofHorticulturalScience&Technology,2008(6):357-361.[8]MoriK,Goto-YamamotoN,KitayamaM,etal.Lossofan⁃thocyaninsinred-winegrapeunderhightemperature[J].JournalofExperimentalBiology,2007,58:1935-1945.[9]李涛,李植良,夏碧波,等.茄子创新资源的耐热及抗青枯病评价研究[J].中国农学通报,2017,33(36):72-77.[10]孙保娟,李植良,黎振兴,等.茄子耐热性苗期鉴定研究[J].广东农业科学,2007(2):27-29.[11]吴雪霞,朱月林,朱为民,等.外源一氧化氮对NaCl胁迫下番茄幼苗生理影响[J].中国农业科学,2006,39(3):575-581.[12]郭欣欣,李晓锋,朱红芳,等.淹水胁迫对不结球白菜抗坏血酸-谷胱甘肽循环的影响[J].植物生理学报,2015,51(12):2181-2187.[13]金春燕,郭世荣,施标,等.高温对不同番茄品种幼苗叶片抗氧化系统和渗透调节物质的影响[J].上海农业学报,2011,27(3):26-30.[14]张建光,陈少春,李英丽,等.高温强光胁迫对苹果果皮PPO活性的影响[J].生态学报,2008,28(10):4645-4651.[15]FangHH,JingT,LiuZQ,etal.HydrogensulfideinteractswithcalciumsignalingtoenhancethechromiumtoleranceinSetariaitalic[J].CellCalcium,2014,56:472-481.[16]SunN,WuQ,LiuYY,etal.Hydrogen-richwaterreestab⁃lishesROShomeostasisbutexertsdifferentialeffectsonan⁃thocyaninsynthesisintwovarietiesofradishsproutsunderUV-Airradiation[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2014,62:6454-6462.[17]李建建,郁继华,常雅君,等.高温胁迫对黄瓜幼苗叶片质膜透性及保护酶活性的影响[J].长江蔬菜,2007(9):59-61.[18]徐佳宁,刘钢,张利云,等.高温胁迫对不同番茄品种叶片抗氧化系统的影响[J].山东农业科学,2016(10):27-31.[19]ShvartsM,BorochovA,WeissD.Lowtemperatureenhancespetuniaflowerpigmentationandinduceschalconesynthasegeneexpression[J].PhysiologiaPlantarum,1997(99):67-72.[20]魏海荣,韩红霞,刘庆忠,等.温度对甜樱桃花芽酚类物质含量和相关酶活性及休眠的影响[J].果树学报,2007,24(1):38-42.[21]CaldwellCR,BritsSJ,MireckiRM.Effectoftemperature,elevatedcarbondioxide,anddroughtduringseeddevelopmentontheisoflavonecontentofdwarfsoybean[Gly⁃cinemax(L.)Merrill]grownincontrolledenvironments[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2005,53(4):1125-1129.(责任编辑:黄荣华)5㊀6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀吴雪霞等:高温胁迫对茄子果皮活性氧代谢㊁花青素及其主要合成酶的影响。

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