林业科学研究

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外源谷氨酸对杨树耐旱性的影响

刘钰, 曲美桥, 郑瑞杰, 俞金健, 耿娅, 安轶, 韩潇, 黄李超, 曾为

2023, 36(4): 59-71. doi: 10.12403/j.1001-1498.20220572

关键词: 银腺杨84K, 干旱胁迫, 谷氨酸, 复水, 耐旱性

[摘要]()

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。

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