脯氨酸在增强植物抗逆性方面的应用

日期:07-29-2020

脯氨酸是植物在干旱、高温、高盐、冰冻、紫外照射以及重金属等胁迫条件下累积的重要氨基酸，在植物渗透调节中发挥关键作用。

 

△非生物胁迫下，Ca²⁺/CaM、H₂O₂、NO、ABA和SA信号分子及其交谈对植物中脯氨酸代谢可能的调控模式

（1）脯氨酸可减轻盐胁迫对植物的伤害

在１×Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液中培养甜瓜幼苗，生长正常（图１，Ａ），添加１００ｍｍｏｌ·Ｌ－１ＮａＣｌ 的１×Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液中的甜瓜幼苗植株矮小、生长不良，受盐害症状较为严重（图１，Ｂ），而在添加１００ｍｍｏｌ·Ｌ－１ ＮａＣｌ＋０．２ｍｍｏｌ·Ｌ－１脯氨 酸 的 １×Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液中的甜瓜幼苗生长基本正常、受盐害症状明显减轻（图１，Ｃ）。

 

（2）脯氨酸能够有效改善盐胁迫下水稻形态相关指标

从表3-2、图3-3（A和F）可知，盐胁迫显著抑制水稻幼苗期苗高、根长、根数及相对苗高和相对根数，苗高、根长较对照分别下降3.83cm和0.75cm，根数减少条4.6条，相对苗高和相对根数分别是正常条件下的40.5%和31.7%，但对相对根长无显著抑制作用。

盐胁迫条件下，脯氨酸浸种可以显著提高萌发水稻种子的苗高、根长、根数及三者的相对值，且在低浓度脯氨酸5mmol/L（图3-3G）处理下就可缓解盐胁迫对水稻表型性状的影响，甚至使根长、相对苗高和相对根长恢复到正常水平；较高浓度脯氨酸(30mmol/L)浸种可使苗高恢复到正常水平（图3-3I）。说明脯氨酸能够有效改善盐胁迫下水稻形态相关指标。

（3）脯氨酸参与植物开花信号转导

脯氨酸作为信号分子在植物的生长的发育中起到重要作用。很多研究结果表明，脯氨酸对植物的花发育起着一定作用。游离脯氨酸在拟南芥花中，尤其是在花粉粒中含量最高，占氨基酸总量的26％。

通过脯氨酸对拟南芥的毒性生理实验，观察到４５ｍｍｏｌ／Ｌ脯氨酸能抑制野生型拟南芥的生长、 导致幼苗死亡，在不同浓度（０、１５、３０、４５ｍｍｏｌ／Ｌ）脯氨酸培养基上播种培养２ 周，ｋａｏ２ 均表现出脯氨酸抗性，具体表现为根和地上部分生长均明显好于野生型（图1），单株鲜重及叶绿素含量均高于野生型（图２）。

 

 

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