干旱脅迫對小麥幼苗生理生化指標的影響9頁

1、 干旱脅迫對小麥幼苗生理生化指標的影響 摘要：以小麥幼苗為試驗材料，研究了干旱脅迫對其幼苗生理生化指標的影響。試驗結(jié)果表明：在干旱脅迫下除發(fā)芽率下降外，小麥幼苗的脯氨酸、MDA、過氧化氫、抗氧化酶（PPO、POD）、GSH的含量都較正常情況下小麥幼苗的含量多。關鍵詞：干旱脅迫 小麥幼苗 生理生化指標引言：小麥是我國北方地區(qū)的主要糧食作物，但是近幾年隨著氣候的變化，小麥產(chǎn)量安全問題日益突出。小麥的生長不僅受到自身遺傳物質(zhì)的控制，還受到眾多環(huán)境因子的影響，如光、溫、水和土壤營養(yǎng)物質(zhì)等，而小麥生育后期干旱常常是限制我國北方地區(qū)小麥生長和發(fā)育的兩個主要環(huán)境脅迫因子。干旱對小麥的生理、生化都產(chǎn)生重要的影

2、響，進而影響小麥的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，為了減小環(huán)境對小麥生產(chǎn)的影響，有必要從小麥的各項生理生化指標含量的變化，來研究干旱脅迫對小麥的影響，從而找到合適的方法來解決干旱脅迫問題，解決小麥生產(chǎn)安全問題提供理論依據(jù)。1材料與方法1.1材料及處理將吸脹12小時的小麥種子在有濕潤濾紙的白磁盤培養(yǎng)基中生長7天，7天后將其中一部分幼苗干旱生長5天，5天后用相同的方法分別對實驗組和對照組的小麥進行脯氨酸、MDA、過氧化氫、抗氧化酶（PPO、POD）、GSH的含量的測定。1.2測定方法11.21小麥種子發(fā)芽率的測定各取50粒吸脹的小麥種子沿胚的中心線切成兩半（嚴格區(qū)分兩個半粒），進行下列實驗：其中50個

3、半粒進行TTC染色（30水浴 20 min） 另50個半粒進行曙紅染色（室溫染色10 min） 根據(jù)兩種方法的染色情況，分別計算發(fā)芽率。1.22小麥幼苗脯氨酸含量的測定分別取0.5 g實驗組和對照組的胚芽鞘加入3 mL 3%磺基水楊酸（SSA）和少許石英砂充分研磨用2 mL 3% SSA洗研缽5000 rpm離心10 min 上清液定容至5 mL。 測定：上清液各2 mL 分別加入2 mL冰乙酸和2 mL茚三酮試劑煮沸15 min冷卻后5000 rpm離心10 min 分別測定A520,將測得的結(jié)果用公式Pro content = 計算出正常和干旱生長小麥的胚芽鞘的脯氨酸含量。1.23 MDH

4、含量的測定分別取0.5 g實驗組和對照組加入3 mL 50mM PBS (pH=7.8)和少許石英砂充分研磨用2 mL PBS洗研缽5000 rpm離心10 min 上清液定容至5 mL。測定：分別取上清液各2 mL 加入0.6%TBA（用0.6% TCA配制） 2 mL煮沸12 min冷卻后5000 rpm離心10 min 分別測定OD450和OD532將測得的D450和OD450的數(shù)據(jù)帶入下列公式OD450=C1x 85.4 OD450 =C2X15000計算出C1可溶性糖的濃度，C2MDA的濃度。1.24 H2O2測定分別取0.5 g實驗組和對照組加入3 mL 50 mM PBS (pH

5、=6.8，內(nèi)含1mM HA)和少許石英砂充分研磨用2 mL PBS洗研缽5000 rpm離心10 min 上清液定容至5 mL。測定：分別取上清液各3 mL 加入0.1%Ti(SO4)2 用20%(v/v) H2SO4配制 1 mL搖勻 5000 rpm離心10 min OD410將測得的OD410值帶入下列公式H2O2 content = （ mmol.g-1FW）計算出H2O2酶的含量。1.25過氧化酶的測定1、分別取0.5 g實驗材料加入少許石英砂和3 ml提取液（50mmol/L PBS, pH5.8,內(nèi)含0.mmol/ LEDTA, 1%PVP） 充分研磨轉(zhuǎn)入離心管中用2 ml提取液

6、洗研缽 5000 rpm離心10 min 上清液定容至5 ml 用于測定POD和PPO酶活性或分裝后轉(zhuǎn)至-20或-80保存。2、POD測定：取POD反應混合液（10mmol/L愈創(chuàng)木酚，5 mmol/L H2O2,用PBS溶解）3.00 ml，加入酶液100 ml（空白調(diào)零用PBS取代），立即記時，搖勻，讀出反應3 min時的A470。3、PPO測定：取PPO反應混合液（ 20 mmol/L鄰苯二酚，用PBS溶解）2.8 ml，加入酶液0.2 ml（空白調(diào)零用PBS取代），立即記時，搖勻，讀出反應 2 min時的A410。將測得的A470和A410數(shù)據(jù)帶入公式POD activities=（u

7、mol.g-1FW）PPO activies=(U.g-1FW)計算出PPO和POD的值1.26GSH的測定分別取0.5 g實驗組和對照組的胚芽鞘加入3 mL 5%三氯乙酸（TCA）和少許石英砂充分研磨用2 mL 5% TCA洗研缽 5000 rpm離心10 min 上清液定容至5 mL。測定：上清液各1 mL 分別加入1 mL0.1M PBS (pH=7.7) 0.5 mL 4 mM DTNB (用0.1M pH6.8PBS現(xiàn)配，空白用此PBS代替) 25 5 min測定A412將測得的A412值帶入公式GSH content= (umol.g-1FW)將GSH的值計算出來2、結(jié)果與分析2.

8、1 小麥發(fā)芽率的結(jié)果由下圖可以看出兩種方法發(fā)放測得的小麥發(fā)芽率所得到得結(jié)果不同，TTC發(fā)測得的發(fā)芽率為94%，而署紅法測得的發(fā)芽率為92%。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因很有可能是因為在做試驗時人為地區(qū)分染色與未被染色的小麥是存在誤差，但是從結(jié)果可以看出，小麥的發(fā)芽率很高。2.2干旱脅迫對小麥胚芽鞘脯氨酸含量的影響和分析由圖（2.2）可以看出當遇到干旱脅迫時小麥的脯氨酸含量增高，為正常植株中的脯氨酸49.9倍，這說明正常情況下小麥胚芽鞘內(nèi)脯氨酸含量較低，但當遇到干旱脅迫時小麥胚芽鞘內(nèi)的含量可以增加數(shù)十倍，這一結(jié)果與山東農(nóng)業(yè)科學洪法水 李樊和在研究自然干旱脅迫下小麥品種游離脯氨酸與抗旱性的關系所得到的結(jié)果一

9、致2。 圖（2.2）2.3干旱脅迫對小麥胚芽鞘MDA含量影響小麥MDA含量正常生長0.46umol/L干旱生長 3.42umol/L干早脅迫下植物的自由基傷害學說己被支持，自由基進行細胞膜脂過氧化傷害 的最終產(chǎn)物之一是丙二醛(MDA)，至今，MDA的含量仍作為反映細胞膜脂過氧化 傷害水平的重要指標。由表格可以看出干旱脅迫下生長的小麥胚芽鞘內(nèi)所含的MDA量比正常生長的小麥所含量高。這一結(jié)果與山東農(nóng)業(yè)大學研究生吳耀領再做抗旱性與豐產(chǎn)型小麥對干旱脅迫的響應所得到得結(jié)果一致3。2.4干旱脅迫對小麥胚芽鞘H2O2含量影響。植物組織體內(nèi)積累的H2O2是由一些氧化酶（主要是超氧化物歧化酶SOD,其它如肌酸氧

10、化酶、葡萄糖氧化酶、乙二醇氧化酶）催化超氧陰離子發(fā)生氧化還原反應而形成。實驗測得的數(shù)據(jù)干旱情況下的含量為254.56umol .g-1FW,正常情況下的為49.38 umol .g-1FW，可以看出來干旱脅迫下的量比正常情況下的多，并且干旱下的含量是正常生長的5倍，這一結(jié)果與高方勝所作的土壤水分對番茄植物體內(nèi)過氧化氫酶含量的含量變化相符，在干旱脅迫下植物體內(nèi)的氧化酶含量升高相一致4。2.5干旱脅迫對過氧化酶含量的影響過氧化酶廣泛存在于植物體中在存在條件下，過氧化物酶使愈創(chuàng)木酚氧化，生產(chǎn)茶褐色物質(zhì)，在分光光度計測定到470nm處的茶褐色物質(zhì)的生成量，如下表所示：檢測到POD含量1.09u.g-1

11、FW比對照組的含量0.63u.g-1FW高。而用PPO反應混合液鄰苯二酚，PBS溶解、酶液測到得ppo含量實驗組94.77umol.g-1FWmin-1,對照63.46 umol.g-1FWmin-1,明顯的比對照組的升高了。干旱脅迫使過氧化酶含量升高。 POD含量 PPO含量實驗組 對照組 實驗組 對照組1.09u.g-1FW0.63u.g-1FW94.77umol.g-1FWmin-163.46umol.g-min-12.6干旱脅迫對GSH含量的影響和分析通過測得的結(jié)果實驗組GSH含量3.99mmol.g-1FW,對照組含量1.65mmol.g-1FW，實驗組和對照組的含量存在差異，實驗組

12、GSH含量遠比對照組的高。說明干旱脅迫使GSH含量升高。3 結(jié)論與討論 在干旱脅迫下, 小麥幼苗生長受到一定抑制作用,生理生化指標發(fā)生一系列變化, 表現(xiàn)為干旱脅迫下,小麥幼苗胚芽鞘中脯氨酸、丙二醛 (MDA) 、H2O2、過氧化酶（POD、PPO）、谷胱甘肽（GSH） 含量在干旱脅迫下含量較正常情況下的明顯升高。 本試驗表 明:在正常條件下, 小麥胚芽鞘具有較低的脯氨酸、丙二醛 (MDA) 、H2O2、過氧化酶（POD、PPO）、谷胱甘肽（GSH）相對含量。MDA 是反映細胞膜脂過氧化水平的重要指標, 膜脂過氧化作用愈強, MDA 含量愈高, 膜被傷害程度愈重 。本試驗表 明:在干旱脅迫下,小

13、麥幼苗胚芽鞘 MDA 含量在脅迫程度時上升, 這說 明干旱脅迫下金光杏梅 葉片膜脂過氧化作用加強, 膜系統(tǒng)受到破壞, 膜透性增加, 這與前人研究結(jié)果相一致5 6 。脯氨酸是植物體 內(nèi)兩種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì) 。當受到干旱脅迫時, 植物體內(nèi)常積累大量脯氨酸, 使植物保持一定的含水量和膨壓, 以維持細胞正常的功能7 。本試驗結(jié)果表 明, 在水分脅迫下, 小麥胚芽鞘脯氨酸呈上升趨勢。 POP和 POD 均為植物 內(nèi)源 自由基清 除劑, 屬保護酶系統(tǒng)9 。在逆境 中保護酶活性增強或維持較高的水平, 能夠清 除活性氧自由基使之保持較低 的水平, 維持細胞膜 的穩(wěn)定性和完整性 。本試驗結(jié)果表明,在水分脅迫時

14、, 胚芽鞘PPO 和 POD 活性逐漸增強 。這說 明在干旱脅迫下, 小麥胚芽鞘通過增強 PPO 和 POD 活性來抵御干旱逆境對其所造成的傷害, 從而使小麥胚芽鞘可能獲得較高的抗旱性 。H2O2是由一些氧化酶（主要是超氧化物歧化酶SOD,其它如肌酸氧化酶、葡萄糖氧化酶、乙二醇氧化酶）催化超氧陰離子發(fā)生氧化還原反應而形成。本試驗結(jié)果表明, 干旱脅迫下H2O2含量升高，這一結(jié)果與高方勝所作的土壤水分對番茄植物體內(nèi)過氧化氫酶含量的含量變化相符，在干旱脅迫下植物體內(nèi)的氧化酶含量升高相一致。谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸組成的天然三肽是一種含硫基的化合物，本試驗結(jié)果表明干旱脅迫下谷胱甘肽含量升高，說明谷胱甘肽含量的升高使植物抗旱性增強。參考文獻 : 1 李玲,李娘輝 植物生理學實驗指導 科學出版社, 20092 洪法水,李樊和 自然干旱脅迫下小麥品種游離脯氨酸與抗旱性的關系 安徽農(nóng)業(yè)技術師范學院 1991.3吳耀領 抗旱性與豐產(chǎn)型小麥對干旱脅迫的響應,山東農(nóng)業(yè)大學 2010.64 高方勝 土壤水分對番茄生長發(fā)育及某些生理特性的影響 山東農(nóng)業(yè)大學 2006.6.5 姚允聰, 曲澤洲, 李樹仁 土壤干旱與柿樹 葉片膜脂及脂質(zhì)過氧化的關系 林業(yè)科學, 1993 29 6 485- 491.6 陳立松, 劉星輝 水分脅迫對龍 眼幼苗