外源谷氨酸对杨树耐旱性的影响

[目的]谷氨酸(Glu)是植物体内普遍存在的氨基酸,在氨基酸代谢过程中发挥着重要的作用。本研究以银腺杨84K(Populus alba×P.glandulosa‘84K’)为材料,分析外源施加谷氨酸对杨树干旱胁迫下的影响,探讨其在林木响应干旱中的作用,为揭示谷氨酸在林木抗逆性中的作用机制提供参考。[方法]以生长2个月的84K杨为供试材料,分别进行谷氨酸处理后干旱试验和干旱复水试验,观察植株表型,并对叶片含水量、电解质渗透率、谷氨酸含量、渗透调节物质、活性氧含量及活性氧清除酶(CAT、POD和SOD)活性等指标进行分析。[结果]干旱试验表明:谷氨酸处理植株与正常植株相比,显著提高了植物的耐旱能力。经谷氨酸处理的叶片相对含水量增加30.3%、电解质渗透率降低54.0%、谷氨酸含量增加了1.85倍;脯氨酸含量增加33.1%、脯氨酸合成相关基因P5CS、P5CR和P5CDH表达显著升高,分别是对照的2.47倍、2.57倍和8.89倍,而脯氨酸降解基因PDH表达量降低了48.8%。另外,处理后的植株能维持较高的CAT、POD和SOD酶活水平,分别是正常植株的1.67倍、1.35倍、1.17倍,导致过氧化氢含量减少了19.3%。干旱复水试验表明,谷氨酸显著增强了干旱植株的恢复能力。谷氨酸溶液处理植株的叶片相对含水量比未处理植株提高1.08倍,电解质渗透率减少12.1%,脯氨酸含量提高1.09倍,CAT活性和POD活性分别增加了19.0%和62.9%,过氧化氢含量降低31.2%。[结论]外源施加谷氨酸可以提高84K杨叶片谷氨酸含量、诱导脯氨酸合成积累、降低电解质渗透率,减轻干旱胁迫引起的氧化损伤,进而有效缓解植株叶片所受水分胁迫,降低植株对干旱的敏感性。因此,通过外源施加谷氨酸可提高抗氧化能力和渗透调节能力,以提高84K杨在干旱环境下的适应能力,这对揭示谷氨酸在非生物胁迫中的作用起到参考价值。