逆境脅迫對(duì)植物生理生化指標(biāo)的影響

1、 本科學(xué)生綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)號(hào) 084120423 姓名 羅 雙 洪 學(xué)院 生 科 專業(yè)、班級(jí) 08生技 實(shí)驗(yàn)課程名稱 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn) 教師及職稱 李 忠 光 開課學(xué)期 2010 至 2011 學(xué)年 下 學(xué)期填報(bào)時(shí)間 2011 年 6 月 15 日云南師范大學(xué)教務(wù)處編印一實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)序號(hào)九實(shí)驗(yàn)名稱逆境脅迫對(duì)植物生理生化指標(biāo)的影響實(shí)驗(yàn)時(shí)間2011.5實(shí)驗(yàn)室4301 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握逆境脅迫下一些植物生理指標(biāo)測(cè)定方法；（2）了解脯氨酸（丙二醛、）的積累（3）了解逆境脅迫下植物生理生化指標(biāo)的變化以及逆境傷害和適應(yīng)的原因。2.實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)流程或裝置示意圖1.逆境脅迫與Pro的積累（1）植物在遇到

2、干旱、高溫、低溫、鹽漬等逆境脅迫情況下，植物體內(nèi)通過蛋白質(zhì)的降解、從頭合成和降低脯氨酸脫氫酶活性等途徑合成脯氨酸（Proline, Pro）,從而提高了植物對(duì)逆境的抵抗能力。（2）在酸性條件下與茚三酮發(fā)生反應(yīng)生成紅色化合物，此化合物在520 nm處有最高吸收峰。2.逆境脅迫與丙二醛的積累丙二醛（MDA）是常用的膜脂過氧化指標(biāo)，在酸性和高溫度條件下，可以與硫代巴比妥酸（TBA）反應(yīng)生成紅棕色的三甲川（3,5,5-三甲基惡唑2,4-二酮），其最大吸收波長(zhǎng)在532nm。但是測(cè)定植物組織中MDA時(shí)受多種物質(zhì)的干擾，其中最主要的是可溶性糖，糖與TBA顯色反應(yīng)產(chǎn)物的最大吸收波長(zhǎng)在450nm，532nm處也

3、有吸收。植物遭受干旱、高溫、低溫等逆境脅迫時(shí)可溶性糖增加，因此測(cè)定植物組織中MDATBA反應(yīng)物質(zhì)含量時(shí)一定要排除可溶性糖的干擾。 3逆境脅迫與的積累（1）植物在遇到干旱、高溫、低溫、鹽漬等逆境脅迫或衰老的情況下，植物體內(nèi)以為代表的活性氧（reactive oxygen species, ROS）大量積累,作為脅迫信號(hào)或適應(yīng)信號(hào)啟動(dòng)一系列死亡或適應(yīng)生理過程。（2）在酸性條件下（pH=1.6），將Fe2+氧化為Fe3+ ， Fe3+進(jìn)一步與二甲酚橙反應(yīng)形成紫色的復(fù)合物Fe3+ -XO，此復(fù)合物的最大波長(zhǎng)為560 nm，在一定范圍內(nèi)，其顏色深淺與含量呈線性關(guān)系。在此反應(yīng)中加入山梨醇可提高測(cè)定的靈敏度

4、。4實(shí)驗(yàn)的一般流程：選取材料提取目標(biāo)物質(zhì)測(cè)定計(jì)算比較3.實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料試劑：PBS(提取液)，3%磺基水楊酸（SSA）, 冰乙酸, 茚三酮， 0.5%TCA， 0.6%TBA，50mM PBS (pH=6.8，內(nèi)含1mM HA)，5%，20% ，石英砂等。儀器：研缽，移液槍，分光光度計(jì)，離心機(jī)等。實(shí)驗(yàn)材料：正常條件下的玉米幼苗，干旱條件下的玉米幼苗。2 實(shí)驗(yàn)方法步驟及注意事項(xiàng) 1.試驗(yàn)方法步驟：(1)逆境脅迫與Pro的積累Pro的提取：分別取0.5 g實(shí)驗(yàn)組和對(duì)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

5、上清液定容至5 ml。測(cè)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冷卻后分別測(cè)定計(jì)算： Pro content = (mmol.g-1FW)（2）逆境脅迫與丙二醛(MDA)的積累MDA提取：分別取0.5 g實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組加入3 ml 50mM PBS (pH=7.8)或0.5%TCA和少許石英砂充分研磨用2 ml PBS或0.5%TCA洗研缽5000 rpm離心10 min 上清液定容至5 ml。測(cè)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 5000 rpm離心10 min 分別測(cè)定和計(jì)算：

6、15;85.4=×7.4+155000×求解方程得/(mmol/L)=11.71/(mol/L)=6.45-0.56式中，為可溶性糖的濃度；為MDA的濃度（3）逆境脅迫與的積累提?。悍謩e取0.5 g實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組加入3 ml 50mM PBS (pH=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(cè)定：分別取上清液各2 ml加入2 ml 5%用20%(v/v) 配制，空白調(diào)零用20% 取代 反應(yīng)10 min5000 rpm離心10 min 測(cè)定OD410計(jì)算： content = /.L.W &

7、#215;× (mmol.g-1FW)2.試驗(yàn)注意事項(xiàng)：研磨要充分，注意材料不要濺出，用提取液洗研缽時(shí)要盡量充分；正確離心并且正確取舍液體或沉淀；的積累測(cè)定時(shí)，實(shí)驗(yàn)組添加的試劑是5%對(duì)照組使用的試劑是20% ?。ㄓ捎?%是使用配制而成的）；3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法(1)逆境脅迫與Pro的積累記錄Pro的提取及測(cè)定過程中的現(xiàn)象： 分別測(cè)定計(jì)算： Pro content = (mmol.g-1FW)（2）逆境脅迫與丙二醛的積累記錄MDA提取和測(cè)定過程中的現(xiàn)象： 分別測(cè)定和并計(jì)算：×85.4=×7.4+155000×求解方程得/(mmol/L)=11.71/(mo

8、l/L)=6.45-0.56式中，為可溶性糖的濃度；為MDA的濃度（3）逆境脅迫與的積累記錄提取及測(cè)定時(shí)的現(xiàn)象測(cè)定OD410計(jì)算： content = /.L.W ×× (mmol.g-1FW)4 參考文獻(xiàn)【1】李合生主編.植物生理學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與題解.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2003【2】張志良、瞿偉菁.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo):第3版M.北京:高等教育出版社,2003.【3】潘瑞熾主編. 植物生理學(xué)（第五版）.北京：高教出版社，2004.【4】潘瑞熾主編. 植物生理學(xué)（第五版）.北京：高教出版社，2004.二實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果（1）結(jié)果記錄表：條件重量體積OD值現(xiàn)象Pr

9、o干旱0.5g5 ml 1.463 深紅正常0.5g5 ml 0.278淺紅MDA干旱0.5g5 ml1.6640.486黃色正常0.5g5 ml0.7400.282淺黃干旱0.5g5 ml 0.735 淺紅正常0.5g5 ml 0.024淺紅（2）計(jì)算過程：逆境脅迫與Pro的積累干旱條件下：Pro content = =×5 =4.5154 (mmol.g-1FW)正常條件下：Pro content = =×5= 0.8488 (mmol.g-1FW)逆境脅迫與丙二醛的積累干旱條件下：可溶性糖/(mmol/L)=11.71=11.71×1.664=19.49 (

10、mmol/L)MDA/(mol/L)=6.45-0.56=6.45×0.486-0.56×1.664=2.20(mol/L)正常條件下：可溶性糖/(mmol/L)=11.71=11.71×0.740=8.6654 (mmol/L)MDA/(mol/L)=6.45-0.56=6.45×0.282-0.56×0.740=1.40 (mol/L)逆境脅迫與的積累干旱條件下： content = /.L.W ×× =0.735/0.28mol/L.cm×1cm×0.5g×4ml× =13.12

11、5 (mmol.g-1FW)正常條件下： content = /.L.W ×× =0.024/0.28mol/L.cm ×1cm×0.5g×4ml× =0.426(mmol.g-1FW)2 對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析1.實(shí)驗(yàn)植物（玉米）生長(zhǎng)特性干旱條件下的玉米植株生長(zhǎng)情況為：莖部分呈現(xiàn)暗紅色,葉片呈黃綠色，與正常條件下生長(zhǎng)的玉米植株對(duì)比，其莖生長(zhǎng)矮小，葉片基本伸展不開，呈蜷縮狀，根系短小粗壯，研磨時(shí)干旱條件下的玉米植株比正常條件下的玉米植株難充分研磨，說明整個(gè)生長(zhǎng)器官的含水量很低。2.試驗(yàn)現(xiàn)象的分析在試驗(yàn)中不同的物質(zhì)測(cè)定試驗(yàn)中，試驗(yàn)時(shí)

12、溶液呈現(xiàn)的顏色不同。因?yàn)樵囼?yàn)指標(biāo)不同，試驗(yàn)時(shí)采用的材料（玉米）處理?xiàng)l件不同，所以試驗(yàn)結(jié)果沒有可比性，只能作描述，不能的到一個(gè)具體的結(jié)論。3.計(jì)算結(jié)果分析Pro的積累結(jié)論：干旱條件下Pro的積累較高丙二醛的積累結(jié)論：干旱條件下丙二醛（MDA）的積累和可溶性糖的積累較高的積累結(jié)論：干旱條件下的積累明顯較高4.植物的旱害及抗旱性（1）干旱及旱害根據(jù)干旱發(fā)生的場(chǎng)所和產(chǎn)生的原因，可分為三種：土壤干旱、大氣干燥以及生理干旱。土壤干旱是指土壤可利用水缺乏。當(dāng)土壤干旱時(shí)，根系吸水滿足不了葉片蒸騰失水的需要，植物發(fā)生水分虧缺，不能維持正常的生理活動(dòng)，而受到傷害。土壤干旱時(shí)將引起植物的永久萎蔫。永久萎蔫指由于土壤

13、水分缺乏引起的萎蔫，這種萎蔫，經(jīng)過夜晩（停止蒸騰）也把不能解除。要解除萎蔫，必須給土壤補(bǔ)充水分。永久萎蔫時(shí)的土壤含水量稱為永久萎蔫系數(shù)，這時(shí)的土壤水勢(shì)約為-1.5MPa。（2）旱害的機(jī)理干旱時(shí)植物的傷害體現(xiàn)在兩個(gè)方面：整體水平：一是抑制生長(zhǎng)，降低產(chǎn)量；二是使植物死亡。干旱抑制生長(zhǎng)和使植物死亡具有不同的機(jī)理；器官、組織水平：生長(zhǎng)受抑，失去正常功能，部分或全部壞死；細(xì)胞水平：代謝失調(diào)，膜損傷，失去正常功能，甚至死亡。干旱抑制植物生長(zhǎng)的機(jī)理：降低細(xì)胞膨壓，抑制細(xì)胞擴(kuò)大和分裂，從而抑制植物的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。抑制光合作用，降低光合生產(chǎn)力；呼吸代謝異常；物質(zhì)代謝紊亂。 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果對(duì)比能夠知

14、道Pro、MDA、的積累在干旱條件下均比正常條件下的高，即逆境脅迫對(duì)植物影響上述幾項(xiàng)生理生化指標(biāo)的增加。1.結(jié)合旱生植物的抗旱機(jī)制，抗旱植物應(yīng)具有下列特征： （1）發(fā)達(dá)的根系，可吸收土壤深層的水分，在干旱時(shí)保證充足的水分供應(yīng)； （2）靈敏的氣孔調(diào)節(jié)能力和特殊的氣孔結(jié)構(gòu)，如氣孔內(nèi)陷，發(fā)達(dá)的角質(zhì)層，減少蒸騰失水； （3）在干旱時(shí)，葉片卷曲或脫落，降低蒸騰面積，減少蒸騰損失。葉片脫落對(duì)植物度過干旱期有利，但對(duì)生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量將會(huì)產(chǎn)生不利影響； （4）滲透調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，增大細(xì)胞保水或吸水能力； （5）細(xì)胞體積小，減輕脫水時(shí)的機(jī)械損傷； （6）細(xì)胞原生質(zhì)含有較多的保護(hù)性物質(zhì)，如活性氧清除能力強(qiáng)等。2.提

15、高植物抗旱的途徑（1）提高植物抗旱根本途徑是進(jìn)行抗旱育種，培育抗旱品種。（2）提高抗旱性的常用措施有：抗旱鍛煉：人為創(chuàng)造不同程度的干旱條件，提高植物對(duì)干旱的適應(yīng)能力。促進(jìn)根系發(fā)育，提高滲透調(diào)節(jié)能力，積累保護(hù)性物質(zhì)，增強(qiáng)抗脫水能力。合理施肥：多施P、K肥。P素促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，增大原生質(zhì)的水合度，K作為滲透物質(zhì)和促進(jìn)碳水化合物運(yùn)輸，降低滲透勢(shì)?；瘜W(xué)調(diào)控：施用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑ABA、PP333、S3307、多效唑、黃腐酸等。三實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)成敗之處及其原因分析、改進(jìn)措施：1、成功之處：通過實(shí)驗(yàn)了解和掌握了逆境脅迫對(duì)植物生理生化指標(biāo)的影響的測(cè)定原理和方法，使學(xué)過的理論知識(shí)上升到更具體化的層次。實(shí)驗(yàn)中

16、涉及到三種生理生化指標(biāo)（Pro、MDA、）的積累的測(cè)定，每種指標(biāo)都單獨(dú)設(shè)置對(duì)照組，分別是玉米干旱和正常情況下生長(zhǎng)的對(duì)照。本次試驗(yàn)?zāi)軌蚴刮覀兏钊氲牧私饽婢趁{迫對(duì)植物生理生化指標(biāo)的影響以及更好的防治它帶來的危害。我們通過實(shí)驗(yàn)真正的學(xué)習(xí)到了實(shí)驗(yàn)所要求的操作技術(shù)，接觸到的實(shí)驗(yàn)操作和分析方法在大腦中形成的印象，能夠使我們?cè)谧约涸O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候多一些選擇和思路。可以說基本上是達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。2、不足之處：在實(shí)驗(yàn)過程中弄清楚了實(shí)驗(yàn)的原理和操作，但是由于在Pro測(cè)定和MDA測(cè)定中，時(shí)間比較緊湊，來不及細(xì)細(xì)回想，因此對(duì)部分操作步驟不是很清晰，雖然在理論上弄清楚了實(shí)驗(yàn)的操作步驟，但是具體的操作依然存在模糊的地方。在實(shí)驗(yàn)中我們消耗掉大量不