外源甜菜碱对柑橘抗旱性的作用及其机理研究

甘氨酸甜菜碱（glycinebetaine），简称甜菜碱（betaine），是广泛存在于植物体内的一种非常有效的渗透保护物质。随着研究的深入，甜菜碱在各种逆境中的作用正逐渐被人们所了解。研究证明，在环境胁迫下，许多植物体内能大量积累甜菜碱。与此同时，外源甜菜碱在逆境下对植物的作用也受到越来越多科研工作者的关注。本试验以砧木枳、红橘及嫁接苗（纽荷尔脐橙／枳）盆栽幼苗为试材，主要研究了水分胁迫下3种柑橘植株中甜菜碱的变化趋势，系统研究了外源喷施100 mg·l-1、250mg·l-1、500 mg·l-1甜菜碱对柑橘叶片光合作用及抗旱生理生化特性的影响，并初步分析甜菜碱的作用机制。测定盆栽柑橘叶片中甜菜碱含量的结果表明，柑橘叶片中甜菜碱的含量受水分胁迫诱导，对水分胁迫响应敏感。轻度水分胁迫就能诱导柑橘叶片中甜菜碱大量积累。水分胁迫过程中，柑橘叶片甜菜碱含量随胁迫程度的加深而逐渐增加，即与胁迫的严重性是成比例的。外源喷施甜菜碱能显著增加柑橘叶片中甜菜碱的含量，利于植株抗旱，且高浓度的甜菜碱(500 mg·l-1)效果最好。对盆栽3种柑橘幼苗外源喷施3种浓度甜菜碱，测定其光合作用指标的试验表明，水分胁迫过程中，柑橘叶片和根系中的细胞质膜透性增大，脂质过氧化作用产物丙二醛含量增多，叶片和根系中超氧阴离子和过氧化氢含量逐渐增加，葡萄糖、果糖和蔗糖含量降低，光合色素及干物质含量下降，叶面喷施甜菜碱后，可以在一定程度上减小柑橘叶片和根系的细胞膜透性，降低丙二醛的含量，提高了胁迫期间葡萄糖、果糖和蔗糖含量，光合色素及干物质含量也得到提高，且有效转化了叶片和根系中超氧阴离子、过氧化氢等有害物质，降低了超氧阴离子、过氧化氢含量，减轻了柑橘幼苗的受害程度，提高了柑橘本身的抗旱性；水分胁迫下柑橘叶片净光合速率下降，净光合速率在整个干旱过程受气孔限制和非气孔限制共同影响，轻度胁迫以前主要由气孔限制影响，以后非气孔限制成为主导因子，叶面喷施甜菜碱可以提高树体的净光合速率，延长气孔限制的时间，提高了光合作用；水分胁迫下叶面喷施甜菜碱提高了叶片和根系中可溶性糖和脯氨酸含量，降低了可溶性糖含量，表明前期甜菜碱通过增加可溶性糖和脯氨酸含量提高了树体的渗透调节能力，较低的可溶性糖含量间接表明树体在胁迫同期受害较轻。在试验过程中，低浓度的甜菜碱(100 mg·l-1)效果最好。