园艺学报2014，41（12）：2419–2426http://www.ahs.ac.cnActaHorticulturaeSinicaE-mail:yuanyixuebao@126.com收稿日期：2014–10–17；修回日期：2014–12–04基金项目：山东省现代农业产业技术体系专项资金项目（SDAIT-02-022-05）*通信作者Authorforcorrespondence（E-mail：xukun@sdau.edu.cn）硅对干旱胁迫下番茄根系细胞超微结构及线粒体活性氧代谢的影响曹逼力，刘灿玉，徐坤*（山东农业大学园艺科学与工程学院，作物生物学国家重点实验室/农业部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，山东泰安271018）摘要：以番茄品种‘金棚1号’为试材，采用水培方法，研究了PEG-6000模拟干旱胁迫条件下，硅对根系细胞超微结构及线粒体活性氧代谢的影响。结果表明，随干旱胁迫时间的延长，番茄植株根系活力逐渐降低，丙二醛（MDA）含量逐渐升高，细胞线粒体超氧阴离子生成速率和过氧化氢（H2O2）含量亦逐渐升高，而超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）及过氧化氢酶（CAT）活性在胁迫初期迅速增强，达峰值后又快速降低；施硅处理显著抑制了干旱胁迫引发的上述变化。干旱胁迫处理12d时，施硅较不施硅处理番茄根系的MDA含量、超氧阴离子生成速率和H2O2含量分别降低了25.14%、8.34%和20.25%，而根系活力、SOD活性、POD活性和CAT活性分别提高了139.62%、243.19%、65.53%和125.55%。施硅处理还减轻了干旱胁迫导致的根系细胞质壁分离程度，缓解了线粒体、细胞核、生物膜等的损伤。关键词：番茄；硅；干旱；细胞超微结构；线粒体；活性氧代谢中图分类号：S641.2文献标志码：A文章编号：0513-353X（2014）12-2419-08EffectsofSilicononUltrastructureandActiveOxygenMetabolisminMitochondriaofTomatoRootsUnderDroughtStressCAOBi-li，LIUCan-yu，andXUKun*（CollegeofHorticultureScienceandEngineering，ShandongAgriculturalUniversity，StateKeyLaboratoryofCropBiology，KeyLaboratoryofBiologyandGeneticImprovementofHorticulturalCropsinHuang-HuaiRegion，MinistryofAgriculture，Tai’an，Shandong271018，China）Abstract：Theeffectsofsilicononultrastructureandactiveoxygenmetabolisminrootmitochondriawerestudiedwithatomato（Solanumlycopersicum）cultivar‘Jinpeng1’inculturedhydroponicsunderPEG-6000simulateddrought.Theresultsshowedthatwiththeextensionofdroughtstress，therootactivityoftomatoplantsgraduallydecreased.Malondialdehyde（MDA）content，mitochondrialsuperoxideanion（）productivityrateandhydrogenperoxide（H2O2）contentgraduallyincreased，buttheactivitiesofsuperoxidedismutase（SOD），peroxidase（POD）andcatalase（CAT）rapidlyincreasedintheearlystageofdroughtstress，andthenrapidlydecreasedafterpeak.Theapplicationofsiliconsignificantlyeffectedthechangeoftherelatedindicatorscausedbydroughtstress.After12daysofdroughtstress，thecontentof2420园艺学报41卷MDA，andH2O2inrootsoftomatowithsiliconwerelowerthanthatoftomatowithoutsiliconby25.14%，8.34%，20.25%，respectively.Butrootactivity，SODactivity，PODactivityandCATactivitywerehigherby139.62%，243.19%，65.53%，125.55%，respectively.Inaddition，theapplicationofsiliconnotonlyreducedplasmolysisoftomatorootcells，butalsorelievedthedamageofmitochondria，nucleiandbiofilms.Keywords：tomato；silicon；drought；cellultrastructure；mitochondria；activeoxygenmetabolism植物根系作为土壤水分的直接吸收器官，可对干旱胁迫迅速作出应激反应（桂世昌等，2010；刘艳等，2010）。干旱主要破坏根系的渗透调节功能、保护酶系统及膜系统，尤其膜系统通常被认为是干旱胁迫损伤的原初关键部位（孙涌栋等，2008）。干旱胁迫下植物体内过量的自由基引起膜脂过氧化，产生的MDA可与蛋白质交联、结合，使细胞膜失活，严重时会致使植物细胞死亡（桂世昌等，2010）。在细胞程序性死亡的过程中线粒体起着重要作用（Loeffler&Kroemer，20...