表油菜素内酯对重度镉胁迫下辣椒幼苗生理特性及抗逆基因的影响

为探究表油菜素内酯(EBR)对辣椒镉抗性的作用机制,以晋椒503为试验材料,在苗期进行高浓度镉(100μmol/L)胁迫,对喷施不同浓度EBR的辣椒幼苗各项生理性指标和抗逆相关基因进行了比较。结果表明,高浓度的镉离子可下调辣椒幼苗的生物量、光合色素含量、抗氧化物酶活性、抗坏血酸(AsA)-谷胱甘肽(GSH)循环的清除效率,上调辣椒DHAR、GR、MDHAR、CAT和WRKY25基因表达量;施加100μmol/L的EBR可以激活DHAR、MDHAR和WRKY25等基因的表达,增加辣椒幼苗的生物量,增加叶片中光合色素含量,提高过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,提高AsA-GSH循环系统还原态与氧化态的比例,进而降低了O_(2)^(-)·产生速率和H_(2)O_(2)含量;高浓度的镉离子虽然可以激活GR、CAT和DHAR基因表达,但却抑制了相应酶的活性,阻碍了辣椒对重金属正常的响应路径,从而造成了严重的生理胁迫。适宜浓度的EBR可通过对转录因子和酶活性的调控有效缓解镉胁迫对辣椒幼苗的毒害,提升辣椒的耐镉能力。

谷胱甘肽和丁硫堇对镉胁迫下辣椒幼苗生理特性的影响

为探究谷胱甘肽(GSH)在辣椒响应镉胁迫过程中的生理作用,在镉胁迫下测定了GSH和GSH合成抑制剂丁硫堇对辣椒叶部和根部各项生理指标的影响。结果表明,100μmol/L的镉离子对辣椒幼苗的生长有严重的抑制作用,在镉胁迫下喷施10 mmol/L的GSH可以增加辣椒幼苗的根长、株高以及地下部和地上部鲜重,与单独的镉处理相比增幅分别为22.01%、6.59%、39.11%和26.47%;叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量分别增加了82.65%、51.33%和32.19%;根部和叶部的镉含量分别增加了11.26%和33.26%;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化物酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶在根部的活性分别提高49.63%、68.15%、51.60%、59.72%、56.78%、17.48%、59.53%和23.27%,在叶部分别提高14.22%、28.11%、64.86%、40.47%、28.02%、14.30%、28.60%和47.46%;GSH循环系统还原态/氧化态比例在叶部和根部分别提高了93.78%和40.32%,进而降低了超氧阴离子产生速率和H2O2含量;添加GSH合成抑制剂丁硫堇则会逆转上述作用。结果说明,GSH可有效缓解镉胁迫对辣椒造成的生理损害,进而提高辣椒抵抗重金属胁迫的能力。

谷胱甘肽对铅胁迫下辣椒幼苗生理特性的影响

为了探究谷胱甘肽(GSH)对辣椒铅抗性的作用机制,以晋椒503为试验材料研究铅(Pb)胁迫下不同浓度的GSH和丁硫堇(BSO)对辣椒幼苗各项生理生化参数的影响。结果表明,与CK相比,铅胁迫造成了辣椒幼苗的生物量、光合色素含量、抗氧化物酶活性、AsA-GSH循环(抗坏血酸-谷胱甘肽循环)效率均显著下降;在0.5 mmol·L^(-1) Pb胁迫下,喷施1、5、10、15 mmol·L^(-1) GSH均可显著增加辣椒幼苗的生物量,显著增加叶片中光合色素含量;喷施5~10 mmol·L^(-1)GSH效果最好,相比于不喷施GSH可以显著提高抗氧化物酶活性、AsA-GSH循环关键酶活性,其中CAT活性分别增加了60.19%和50.26%,APX活性增加了65.29%和66.53%,POD活性增加了92.71%和78.01%,SOD活性增加了41.66%和45.29%,MDHAR活性增加了41.92%和44.27%,DHAR活性增加了53.14%和61.00%,GR活性增加了50.52%和65.63%,而添加GSH合成抑制剂丁硫堇则会逆转上述作用。综上所述,GSH可有效缓解铅胁迫对辣椒造成的生理损害,进而提高辣椒抵抗铅胁迫的能力;15 mmol·L^(-1)的GSH会造成抗氧化物酶和AsA-GSH循环关键酶的活性降低,但其主要原因为GSH降低了胁迫下活性氧对辣椒的生理损害,因此辣椒幼苗的生物量和光合色素含量并未减少。