γ-氨基丁酸增强甜瓜植株耐低氧性的氮代谢机理研究

以根际低氧耐性较弱甜瓜为试材，采用营养液栽培，准确控制溶氧浓度，通过营养液添加γ-氨基丁酸（GABA），研究根际低氧胁迫下GABA对甜瓜根系无机氮、氨基酸、多胺、蛋白质、核酸等代谢过程中主要代谢物质和相关酶活性的调节作用，运用分子生物学和蛋白质组学技术，研究GABA对氮代谢过程中关键酶基因表达和特异蛋白合成的影响，揭示GABA增强甜瓜耐低氧性的氮代谢生理调节功能和分子机制。该研究可为通过外源物质的施用和遗传改良、育种等方法减轻低氧逆境下植物的伤害，提高植物耐低氧性提供理论依据，具有重要的学术理论价值和生产应用前景。

采用营养液栽培，准确控制溶氧浓度，通过营养液添加γ-氨基丁酸（GABA），研究根际低氧胁迫下GABA对甜瓜植株光合作用以及体内氮代谢过程中主要代谢物质和相关酶活性的调节作用，运用分子生物学和蛋白质组学技术，研究GABA对氮代谢过程中关键酶基因表达和特异蛋白合成的影响。结果如下：.（1）GABA 显著提高低氧胁迫下甜瓜幼苗光合色素含量、净光合速率、气孔导度、胞间 CO2浓度、最大光化学效率、光化学猝灭系数、PSⅡ光合电子传递量子效率，而气孔限制值、初始荧光和非光化学猝灭系数显著降低。.（2）低氧胁迫下GABA 处理的甜瓜根系中无机氮、谷氨酸、氨基酸、可溶性蛋白质、总氮、K+、Ca2+、Mg2+、Zn含量以及 NR、NiR 活性显著高于低氧胁迫处理，而 Mn、Fe、Cu 含量显著降低，缓解了低氧胁迫对根系生长的抑制；低氧胁迫下同时添加 GABA 和钨酸钠处理加重了低氧胁迫对植株的伤害。说明GABA通过诱导 NR 活性的提高促进硝酸盐和离子的吸收和转化，缓解低氧胁迫甜瓜根系的伤害。.（3）与低氧胁迫处理相比，低氧胁迫下GABA 处理的甜瓜幼苗叶片和根系中 GABA 和谷氨酸含量均显著提高，而 GAD 活性显著降低; 精氨酸、鸟氨酸、甲硫氨酸含量的提高促使多胺合成酶活性显著提高，从而诱导多胺含量显著增加，DAO 和 PAO 活性显著降低。同时，抗氧化酶的基因表达和同工酶谱与酶活性的变化趋势相符。表明GABA通过促进多胺的合成和抑制多胺降解减轻低氧胁迫对甜瓜的伤害。.（4）筛选并建立了甜瓜根系蛋白分离分析体系。运用双向电泳技术对处理4天甜瓜幼苗根系总蛋白进行比较蛋白质组研究，结果表明，低氧胁迫处理以及GABA处理胶图中蛋白点都显著增加；其中低氧胁迫处理与对照相比双向电泳胶图之间存在62个差异蛋白点；低氧胁迫下GABA处理与低氧胁迫处理相比双向电泳胶图之间存在45个差异蛋白点。.(5)低氧胁迫下GABA通过显著提高SOD、CAT、APX、GR等酶活性和AsA、GSH含量，降低了植株体内 产生速率和H2O2、MDA含量；而且，抗氧化酶的基因表达和同工酶谱与抗氧化酶活性变化趋势相符。表明GABA可以通过提高低氧胁迫下抗氧化酶活性和抗氧化物质含量，降低活性氧积累，从而减轻低氧胁迫对甜瓜幼苗的伤害。.综上，该研究揭示了GABA增强甜瓜耐低氧性的氮代谢生理调节功能和分子机制，