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在干旱、盐渍等逆境胁迫下，植物通过积累一些小分子相容性物质而减轻逆境胁迫造成的伤害；甜菜碱(glycinebetaine，GB)是主要的相容性物质之一，它能够有效地提高植物的渗透调节能力，因此，促进甜菜碱的生物合成对增强植物的抗逆性有重要意义。本研究以红富士苹果(MalusdomesticaBorkhc.v.RehdFuji)离体叶片、苹果砧木湖北海棠(Malushupehensis(Pamp)Rehd.)和山定子(Malusbaccata(L.)Borkh.)为试材，通过动态测定、抑制剂处理等方法，探讨了失水条件下苹果叶片积累甜菜碱的信号调控过程，茉莉酸甲酯(MeJA)对苹果甜菜碱积累的效应，以及在自然干旱、PEG模拟干旱和外源施用等条件下，甜菜碱对苹果抗旱性的影响等。结果如下：
1.苹果叶片失水引起蛋白激酶活性、BADH活性升高，GB积累。其中，蛋白激酶活性升高最早，在失水30min后，可溶性蛋白激酶和膜蛋白激酶活性均迅速升高，膜蛋白激酶活性升高10倍，升高幅度远大于可溶性蛋白激酶，表明膜蛋白激酶对失水反应更敏感；失水2小时后，BADH活性和GB含量才有明显增加。蛋白激酶和蛋白磷酸酶抑制剂处理降低了失水条件下的BADH活性升高和GB的积累，使过氧化氢产生高峰推迟。因此认为，蛋白质磷酸化与去磷酸化反应参与了失水条件下苹果叶片GB的积累过程。
2.水杨酸(SA)、草酸(OXA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和过氧化氢(H2O2)等物质处理提高了苹果叶片BADH活性和GB积累量。在0～200μM范围内，MeJA对BADH的作用效果随浓度的升高而增强，100μMMeJA使GB积累量达最高。
3.MeJA处理提高了失水条件下苹果叶片BADH活性和GB积累，蛋白激酶和蛋白磷酸酶抑制剂降低了失水过程中MeJA对BADH活性和GB积累的作用。钙离子螯合剂、钙通道抑制剂、钙调素抑制剂处理均降低了MeJA对BADH活性的作用，并使甜菜碱积累减少。表明蛋白质磷酸化和Ca2+/CaM信使系统参与了MeJA调控甜菜碱积累的过程。
4.PEG模拟干旱条件下，山定子和湖北海棠生理反应差异较大，山定子过氧化氢含量(H2O2)和过氧化物酶(POD)、超氧物歧化酶(SOD)活性均较高于湖北海棠，甜菜碱处理对山定子POD活性和脯氨酸含量提高幅度大于湖北海棠；但对山定子BADH活性和H+-ATPase活性的影响却远低于湖北海棠，而且胁迫处理前后变化不大。湖北海棠BADH较山定子更能敏感地响应干旱胁迫，而且外用甜菜碱能较大幅度地提高BADH的活性。
5.轻度干旱胁迫下苹果砧木湖北海棠叶片超微弱发光(UWL)强度提高，但随着胁迫程度的加重而下降，到严重干旱胁迫时UWL明显低于正常供水；叶片喷施100mM甜菜碱，显著提高了轻度和中度干旱胁迫下叶片的UWL，降低过氧化氢和MDA含量，提高了SOD、POD活性和H+-ATPase、Ca2+-ATPase活性；促进了脯氨酸和甜菜碱的积累。分析认为，甜菜碱及通过调节脯氨酸累积，能够对干旱胁迫下的叶片细胞起到渗透保护作用，通过增强叶片抗氧化能力，减轻过氧化损伤。
6.比较了叶面喷施甜菜碱(GB)、β-氨基丁酸(BABA)、壳聚糖(OC)和干旱预处理对3年生盆栽红富士/湖北海棠叶片脯氨酸累积的作用和水分利用效率(WUE)的影响。喷施第二天(正常供水)，BABA、OC就分别使叶片脯氨酸含量提高了62.04％和70.66％，GB处理无明显变化；预处理结束后停止供水至第五天时，自然干旱、GB、BABA、OC预处理使叶片瞬时水分利用效率分别提高了286.77％、130.16％、43.00％和15.67％，四者均使脯氨酸含量明显提高；停止供水至第十天时，自然干旱、GB、OC分别使脯氨酸含量提高了5.33％、114.64％和58.08％，而BABA效果基本消失，干旱胁迫下GB对脯氨酸累积的作用效果最显著。GB、BABA、OC预处理，显著提高了正常供水条件下的叶片光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)，GB效果最好。干旱胁迫下，GB、BABA、OC预处理通过提高叶片Pn来提高WUE，GB处理效果最明显。外源GB处理通过增加叶片脯氨酸、甜菜碱含量和水分利用效率进而提高苹果的抗旱能力。