复合种植模式下谷胱甘肽和GST2调控活性氧清除增强林下植物抗寒性

摘要

【目的】本研究聚焦蓝靛果、木豆和黄芩的复合种植模式，探究其对林下植物抗低温胁迫能力的影响，并解析谷胱甘肽（GSH）及其代谢通路相关基因GST2在抗氧化防御中的作用。【方法】采用复合种植与单独种植对比试验，测定正常温度（25℃）和低温胁迫（0℃）下植物体内H₂O₂、谷胱甘肽（GSH）含量及抗氧化酶（CAT、APX、GST、SOD、POD）活性变化。通过外源喷施GSH以及构建过表达谷胱甘肽转移酶2基因（GST2）载体，真空渗透瞬时转化到木豆植株中，进一步验证GSH和GST2在抗氧化防御中的作用机制。【结果】复合种植显著提高林下植物的GSH含量及其抗氧化酶活性。低温处理后，复合种植的蓝靛果、木豆、黄芩中，H₂O₂含量分别降低了16.04%、38.98%、10.10%,GSH含量分别提高了7.63%、13.4%、8.85%,GST活性分别提高了1.81、5.37、3.13倍。外源喷施GSH可增强木豆抗寒性，使H₂O₂含量下降了19.89%,CAT、APX、GST酶活性分别提高了14.81%、24.18%、14.24%,GSH含量提高了37.48%。过表达GST2的木豆在低温胁迫下，H₂O₂和MDA含量分别下降了10.10%、14.73%,GSH含量提高了10.68%,APX、SOD、POD酶活性显著增强。【结论】复合种植通过提升GSH含量，激活抗坏血酸-谷胱甘肽（ASA-GSH）通路以协同清除活性氧（ROS）；在此基础上，GST2基因的过表达进一步强化了该通路的运行效率，这2种机制的协同作用共同增强了林下植物的抗寒性。本研究为复合种植模式在抗寒栽培中的应用提供了理论依据。

关键词

复合种植 / 谷胱甘肽 / 活性氧 / 抗寒性 / 林下植物 / 基因表达

基金资助

“十四五”国家重点研发计划（2023YFD2201801）; 国家自然科学基金项目（32371835、32171742、32401533）;国家自然科学基金青年项目（32401533）; 国家资助博士后研究人员计划B档（GZB20230059）