毕业论文范文——低温对4个品种冰岛虞美人的叶片形态及抗氧化系统的影响

四川农业大学本科毕业论文（设计） 题 目：低温对4个品种冰岛虞美人的叶片形态及抗氧化系统的影响院 别： 风景园林学院 专 业： 园林（风景） 姓 名： 指导教师： 完成日期： 年 月 日低温对4个品种冰岛虞美人的叶片形态及抗氧化系统的影响 摘要：本实验以美国香槟气泡、国产、德国花匠、日本仙境4个品种冰岛虞美人成熟植株为材料，对其进行-3低温处理，观察植株形态变化并测定SOD、POD、CAT等生理指标。研究结果如下：低温胁迫后，植株均表现出叶片下垂、萎焉，叶柄褐化，叶背出现水渍等症状，美国香槟气泡受伤害最轻，日本仙境受伤害最严重。处理72h后，美国香槟气泡、国产、德国花匠、日本仙境的冻害指数分别为0.296、1.727、1.467、2.34；随着处理时间的延长，4品种冰岛虞美人叶片SOD、POD活性均呈先上升后下降的变化趋势，CAT活性则呈上升-下降-上升的变化趋势。不同品种在酶活性变化幅度及变化时间点存在明显差异，表明不同品种冰岛虞美人对低温的耐受性不同。关键词：冰岛虞美人，低温胁迫，叶片形态，抗氧化系统Low temperature stress on four different provenance of Iceland corn poppy leaf form and the influence of the antioxidant system Abstract: Will America champagne bubbles, domestic, Germany gardener, Japan wonderland, four varieties of corn poppy Iceland - 3 low temperature processing, plants are drooping leaves, withering, petiole Browning, back appear the symptom such as water damage, the United States champagne bubbles hurt the most light, the Japanese wonderland the most serious damage. After 72 h, the United States champagne bubbles, domestic, Germany gardener,Japanwonderland cold injury index were 0.296, 1.727, 1.467, 2.34; As the extension of processing time, 4 varieties of corn poppy Iceland leaf SOD, POD activity were rising before the change trend of decline, CAT is on the rise and fall - rising trend. Different varieties in enzyme activity change amplitude and time points exist obvious difference, showed that different varieties of corn poppy Iceland on low temperature tolerance.Keywords: Iceland corn poppy, low temperature stress, leaf shape, antioxidant system1 文献综述1.1冰岛虞美人的简介冰岛虞美人，学名Papaver nudicaule，英文名Arctic poppy或Icelandic poppy，别名丽春花，是罂粟科罂粟属一、二年生草本植物。冰岛虞美人株高30-60cm，全株被刚毛，具乳汁。叶片有不规则羽裂。花单生，有长梗，未开放时下垂，花萼2片，椭圆形，外被粗毛，花开后向上。花冠4瓣，质薄，有光泽。花色丰富。蒴果杯形，成熟时顶孔开裂，种子肾形，多数，千粒重0.33克。花果期3-5月。冰岛罂粟原产于欧洲和亚洲温带地区。喜温暖、阳光充足、通风良好的气候条件，在疏松、肥沃、排水良好的沙壤土上生长良好，须根少，不耐移植。忌高湿、炎热.能自播繁衍。冰岛虞美人常采用播种繁殖，移植成活率低，宜采用露地直播。冰岛虞美人一般采用秋播和春播。秋播者苗距20-30厘米、春播者15-25厘米，发芽适宜温度为15-20，播后约7-11天出苗。育苗周期为6-7周，不用覆土。育苗期间，水的pH值要调整到微酸性5.5-6.5为好，基质酸碱度控制在5.8-6.2为宜。出苗后要间苗，定植株行距为30厘米左右，待长到5-6片叶时，择阴天先浇透水，后再移植；移植时注意勿伤根，并带土，栽时将土压紧。平时浇水不必过多，经常保持湿润即可。生长期每隔2-3周施5倍水的腐熟尿液一次。蒴果成熟期不一致，需分批采收留种。冰岛虞美人植株纤秀、花朵轻盈、迎风起舞、姿态娇妍，具有素雅、质朴及浓艳华丽之美。冰岛虞美人除用作点缀阳台，窗台和台阶外，还可以散植于道路两旁，花坛内或草坪边缘，非常美丽1。1.2低温对植物形态的影响低温胁迫是指当环境温度持续低于植物生长的最低温度时即对植物形成低温胁迫，它会抑制植物的生长，严重时会引起植株的死亡。低温胁迫主要分为冷害和冻害。冷害也称寒害,是指0以上的低温所致的病害。当气温低于10时,就会出现冷害,其最常见的症状是变色、坏死和表面斑点等,木本植物上则出现芽枯、顶枯。冻害(freezetress)是指冰点以下低温对植物的伤害。冻害的症状主要是幼茎或幼叶出现水渍状、暗褐色的病斑,之后组织死亡；严重时整株植物变黑、干枯、死亡。1.3低温对植物抗氧化系统的影响植物体内的抗氧化系统是植物应对逆境胁迫的关键因素。抗氧化酶是重要的活性氧清除剂,它能够清除胁迫条件下植物产生的活性氧,从而使植物在一定程度上能忍耐、减缓或抵抗逆境胁迫。植物细胞中主要的抗氧化酶有超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等；抗氧化剂有谷胱甘肽（GSH）、抗坏血酸（AsA）、半胱氨酸（Cys）、甘露醇（mannitol），-胡萝卜素（-carotene等2。其中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）是抗氧化系统中重要的3种酶，所以本论文主要以冰岛虞美人在低温下其SOD、POD、CAT的活性变化为研究对象，探讨4种不同品种冰岛虞美人的耐寒性。1.3.1低温对植物SOD活性的影响SOD是主要的活性氧清除酶系,它催化O2-转化为H2O2和O23。根据前人研究结果，在植物低温胁迫时,SOD的活性显著高于正常时SOD的活性，并且在一定程度内SOD的活性随着胁迫程度的加剧而增强4。所以在一定的低温下，植物体内SOD活性会增强。1.3.2低温对植物POD活性的影响过氧化物酶（POD）广泛存在于植物体内不同组织中，它作为活性较高的适应性酶，能够反映植物生长发育的特点、体内代谢状况以及对外界环境的适应性。POD的作用具有双重性，一方面，POD可在逆境或衰老初期表达，可清除H2O2，表现为保护效应，为细胞活性氧保护酶系统的成员之一；另一方面，POD也可在逆境或衰老后期表达，参与活性氧的生成、叶绿素的降解，并能引发膜脂过氧化作用，表现为伤害效应，是植物体衰老到一定阶段的产物，甚至可作为衰老指标5。1.3.3低温对植物CAT活性的影响过氧化氢酶(CAT)存在于所有的植物细胞中，它可将H2O2迅速分解为H2O2和O2。CAT在细胞中主要存在于过氧化体中，负责清除过氧化体中产生的H2O25。梁李宏6等认为随低温胁迫的时间的延长，腰果叶片内CAT活性先上升后下降，CAT活性上升幅度较小。温度越低，CAT活性上升幅度越小，上升持续时间也越短。1.4 研究的目的和意义早期研究大都从野生冰岛虞美人的形态特征、药性及所含生物碱的提取方面进行。随着科学技术的进步，开始对冰岛虞美人的愈伤组织诱导及快速繁殖体系建立有了初步研究。但是国内外对冰岛虞美人的耐寒性的研究非常少，所以探索冰岛虞美人的耐寒性，利用栽培措施提高植物的耐寒性，将具有十分重要的意义。本研究通过对4种不同品种的冰岛虞美人在同一温度，不同时间下的叶片形态及其抗氧化系统的影响的研究，为植物生产培育提供参考，丰富园林地被植物的多样性。2材料与方法2.1供试材料4种不同品种的冰岛虞美人（美国香槟气泡、德国花匠、日本仙境、国产），种子均购自北京林大林业科技股份有限公司。研究实验在四川农业大学风景园林学院实验室中进行。种子经双氧水消毒后播种在穴盘内，土壤采用营养土: 园土按1:1比例混合。待种子萌发，长出真叶3-4片后，将其移栽到直径为12-15cm的塑料花盆中培养，种植土为营养土与园土按1:1比例混合的土壤，保证其疏松透气。移栽后进行常规的水肥管理，待植株叶片长至10-15片叶（株龄约4月）时，取长势一致的健壮植株进行实验。2.2试验材料试验器材：分光光度计、离心机、直径3至5mm的细砂培养基质、干燥箱、光照培养箱、花盆、营养土、烧杯、分析天平、量筒、移液管、胶头滴管、洗耳球、滤纸、玻棒、研钵、刻度尺、剪刀、石英砂、碳酸钙、容量瓶（25ml、100ml、500ml、1000ml）等。试验药品：碳酸钙粉、石英砂、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、乙二胺四乙酸钠、三氯乙酸、脯氨酸、冰醋酸、茚三酮等。2.3试验方法处理低温为冰岛虞美人的半致死温度（-3），在低温光照培养箱中进行，光周期为12h/12h(昼/夜)，光照强度为：全光照（Hr），各处理植株光照及水分都相同，每个品种处理12株。在处理0h、24h、48h、72h后取样，并测定各项生理指标。2.3.1冻害指数的测定将4种不同的冰岛虞美人植株放入低温光照培养箱中，然后在-3处理不同时间，记录叶片萎焉情况。参照李冬林7等(2005)的方法进行调查。设叶片无冻害为0级；叶片有1/3面积出现褐渍状冻害为1级(轻度冻害)；叶面积有1/2冻害为2级(中度冻害)；叶面积有2/3冻害为3级(中重度冻害)；整个叶片出现褐渍状冻害为4级(重度冻害)。冻害指数CI=各冻害级数该级叶片数/调查总叶片数。结合冻害指数判定植株耐寒性的强弱。2.3.2超氧化物歧化酶（SOD）的测定8超氧化物歧化酶（superoxide dismutasw,SOD）普遍存在于动植物体内，是一种清除超氧阴离子自由基的酶，反应物可由过氧化氢酶进一步分解或被过氧化物酶利用。本实验依据超氧化物歧化酶抑制氮蓝四唑（NBT)在光下的还原作用来确定酶活性大小。在有氧化物质存在下，核黄素可被光还原，被还原的核黄素在有氧条件下极易再氧化而产生O2-，O2-可将氮蓝四唑还原为蓝色的甲腙，后者在560nm处有最大吸收。而S0D可清除O2-，从而抑制了甲腙的形成。于是光还原反应后，反应液蓝色愈深，说明酶活性愈低，反之酶活性愈高8。据此可以计算出酶活性大小。2.3.3过氧化物酶（POD）的测定8在过氧化物酶(peroxidase)催化下，H2O2将愈创木酚氧化成茶褐色产物。此产物在470 nm有最大光吸收，故通过测470 nm下的吸光度变化就可以测定过氧化物酶的活性。2.3.4过氧化氢酶（CAT）的测定8H2O2在240 nm下有强烈吸收，过氧化氢酶能分解过氧化氢，使反应溶液吸光度随反应时间而降低。根据测定吸光度的变化速度即可测出过氧化氢酶的活性。2.4数据的处理试验的数据整理、计算、分析采用Office Excel 2007和SPSS 19数据处理系统软件完成。3 结果与分析3.1低温胁迫对4种不同品种冰岛虞美人的叶片形态的影响在低温胁迫下，4个不同品种的冰岛虞美人所表现的冷害症状差异比较明显，包括出现冷害症状的时间和冷害损伤程度。4种不同品种的冰岛虞美人在-3低温处理下均表现出叶片下垂、萎焉，叶柄褐化，叶背出现水渍状等冷害症状。其中，美国香槟气泡冷害症状表现最轻，日本仙境冷害症状表现最严重。美国香槟气泡在低温处理24h后部分叶片下垂，极少数叶片萎焉。48h后有少数叶片萎焉，叶柄褐化，出现轻度冻害。72h后叶片萎焉数量增加，叶脊出现小面积的水渍，部分叶片稍变黄；国产冰岛虞美人植株在低温处理24h后部分叶片下垂，有小部分叶片褐化，48小时后大部分叶片下垂，叶柄褐化严重，出现中度冻害现象。72h后叶柄、叶脊及叶面均出现较大面积褐化和水渍状；德国花匠在处理24h后也出现了轻度冻害症状，叶柄稍有褐化，叶片下垂，有少量白斑。48h后叶柄褐化严重，白斑面积增加，叶边缘及叶脊出现较大水渍。72h后叶面出现大面积褐化，叶片萎蔫数量增加，叶面白斑面积进一步增加；日本仙境在处理24h后即出现了中度冻害，叶片下垂数量较多，叶片褐化。48h后叶片萎焉的数量增加，叶片褐化严重，叶柄几乎全部褐化。72h后，植株出现大面积褐化，萎蔫，属重度冻害。在低温处理72h后，美国香槟气泡、国产、德国花匠、日本仙境的冻害指数分别是：0.296、1.727、1.467、2.340。3.2 低温胁迫对4种不同品种冰岛虞美人超氧化物歧化酶（SOD）含量的影响超氧化物歧化酶（SOD）是需氧生物中普遍存在的一种含金属酶，它能够防御活性氧或其他过氧化物的自由基对细胞膜系统的伤害。其次，其活性与植物的抗性密切相关。由图1可知，在处理前，4种不同品种的冰岛虞美人的SOD活性都保持在较高水平，到了24h后，4种不同品种的冰岛虞美人的SOD都呈现了不同程度的上升。其中，德国花匠的SOD活性在处理24h后上升幅度最大，和处理0h相比，上升了13.8%，活性达到最高，到了72h后，SOD活性下降到最低，下降了47.4%。日本仙境的图1 低温胁迫对4种不同品种冰岛虞美人超氧化物歧化酶（SOD）含量的影响Fig1.Low temperature stress on four different provenance Iceland corn poppy superoxide dismutase (SOD) contentSOD活性在24h时达到了最大值，上升了3.7%，在处理后24h-72h之间，SOD活性下降幅度相对较小，相对于处理后24h时下降了17.6%。美国香槟气泡和国产在处理前活性相对较低，美国香槟气泡在处理后一直处于上升状态，到了72h上升了33.3%，达到最大值。国产在处理后48h上升了30.4%，达到最大值。在低温处理72h后，4种不同品种的冰岛虞美人的SOD活性由强到弱依次为：美国香槟气泡、国产、日本仙境、德国花匠。3.3低温胁迫对4种不同品种冰岛虞美人过氧化物酶（POD）含量的影响过氧化物酶（POD）是植物体内普遍存在的，活性较高的一种酶，它与呼吸作用、光合作用及生长素等都有密切关系，在植物生长发育过程中，它的活性不断发生变化。由图2可知，在低温处理过程中，4种不同品种的冰岛虞美人的POD活性变化呈先上升后下降的趋势，都在处理后48h后达到最大值。其中，德国花匠和美国香槟气泡的活性相对较高，国产和日本仙境的活性较低。在低温处理后48h时，相对于处理0h，美国香槟气泡的POD活性增加了103.3%,德国的增加了125%，国产的增加了308.3%，日本的增加了200%。到了48h后POD活性均有明显下降，美国香槟气泡和德国花匠下降相对缓慢，POD活性保持在相对较高的水平。国产和日本仙境的冰岛虞美人下降幅度较大，下降到处理前水平。图2 低温胁迫对4种不同品种冰岛虞美人过氧化物酶（POD）含量的影响Fig 2.Low temperature stress on four different provenance corn poppy peroxidase (POD)content in Iceland3.4低温胁迫对4种不同品种冰岛虞美人过氧化氢酶（CAT）含量的影响CAT是膜保护系统的一种关键酶，能够在逆境胁迫中清除植物体内的过氧化氢，减少OH-的形成。由图3可知，在低温胁迫下，4种不同品种的冰岛虞美人CAT活性随处理时间的变化呈先上升后下降再上升的变化趋势。在处理前，4种冰岛虞美人的活性相差不大，日本仙境的CAT活性相对较低。植株受低温刺激后CAT活性在24h内明显上升，其中日本仙境上升幅度最大，和处理前相比，上升了40.9%，国产和香槟气泡分别上升了32.1%，36.5%，德国花匠上升幅度最小，只上升了18.9%。处理48h时，CAT活性显著下降。其中，国产和花匠下降幅度较大，分别下降了48.6%，41.5%，仙境的活性下降较小，下降了14.5%，香槟气泡的活性下降了22.5%。到了48h与72h之间，CAT活性又明显上升，到了72h时，4种不同品种的冰岛虞美人（香槟气泡、国产、仙境、花匠）的CAT活性与低温处理前相比分别增加了75%、54.7%、63.6%、22.6%。图3 低温胁迫对4种不同品种冰岛虞美人过氧化氢酶（CAT）含量的影响Fig3.Low temperature stress on four different provenance Iceland corn poppy catalase (CAT) content4讨论与结论4.1低温胁迫对4种不同品种冰岛虞美人的叶片形态的影响4种不同品种的冰岛虞美人在-3低温处理下均表现出叶片下垂、萎焉，叶柄褐化，叶背出现水渍状等冷害症状,但其受损程度和出现冷害症状的时间是不同的。根据李冬林7的方法进行调查，在低温处理72h后，美国香槟气泡、国产、德国花匠、日本仙境的冻害指数分别是：0.296、1.727、1.467、2.34。由此，可推测4种不同品种的冰岛虞美人的耐寒性由强到弱依次为：美国香槟气泡、德国花匠、国产、日本仙境。说明美国香槟气泡的耐寒性较强，日本仙境的耐寒性相对较差。4.2低温胁迫对抗氧化性酶（SOD、POD、CAT）的影响SOD、POD和CAT统称活性氧清除剂。SOD的主要功能是清除产生H2O2和氧分子，而POD和CAT可以清除体内的H2O2，防止H2O2和O2-相互作用，从而维持体内的活性氧代谢平衡9。植物经低温处理后体内的多种保护酶活性产生明显变化,酶活性提高和降低与植物抗寒性的强弱呈一定相关性10。前人研究表明，低温胁迫下不同植物SOD、POD、CAT三种酶活性变化不同。据邹志荣等11报道，辣椒幼苗经5低温胁迫后，SOD和POD活性升高。马德华等12以黄瓜为材料研究认为，经低温胁迫后，POD活性显著下降，耐寒性强的品系SOD活性上升，耐寒性弱的品系SOD活性降低。康恩祥等13研究发现，低温胁迫下西葫芦叶片POD活性提高，SOD和CAT活性降低。在低温胁迫下，4种不同品种的冰岛虞美人SOD活性与POD活性都呈现先上升后下降的变化趋势。在低温处理0-24h(48h)，植株SOD、POD活性增加，说明SOD、POD能够迅速参与清除活性氧或其他过氧化物，防止细胞受到伤害。这与孙宗玖14等认为在低温胁迫中SOD、POD活性通过共同增加来抵御逆境伤害的研究结果一致。在处理24h（48h）-72h，细胞受伤加重，酶的合成受到抑制或被氧化，SOD、POD活性显著降低。CAT活性呈波动性变化，这与田丹青15等在低温胁迫对3个红掌品种的抗氧化酶（SOD、POD、CAT）的活性影响的研究结果不一致。表明植物抗氧化系统调节在逆境适应与防御过程中表现出一定的复杂性。4.3 结论将美国香槟气泡、国产、德国花匠、日本仙境等4个品种冰岛虞美人进行-3低温处理后，植株均表现出叶片下垂、萎焉，叶柄褐化，叶背出现水渍等症状，美国香槟气泡受伤害最轻，日本仙境受伤害最严重。处理72h后，美国香槟气泡、国产、德国花匠、日本仙境的冻害指数分别为0.296、1.727、1.467、2.34；随着处理时间的延长，4个品种冰岛虞美人叶片SOD、POD活性均呈先上升后下降的变化趋势，CAT活性则呈上升-下降-上升的变化趋势。不同品种在酶活性变化幅度及变化时间点存在明显差异，表明不同品种冰岛虞美人对低温的耐受性不同。从形态变化上分析得出，香槟气泡耐寒性最强，而仙境耐寒性最弱。4个品种冰岛虞美人的耐寒性比较还需进一步验证。参考文献1 赵东明,赵明扬.虞美人的栽培管理及用途J.中国林业2012.3(5):452沈静.野牛草响应低温胁迫的生理机制和蛋白质组学初步研究D.甘肃农业大学.20103周青,王纪忠,陈新红.持续低温对黄瓜幼苗形态和生理特性的影响.北方园艺2010（16）：1-34刘俊英,姚科云,冯耀飞等.低温胁迫对雪松膜脂过氧化及保护酶的影响J.山西农业大学学报,20045尹永强,胡建斌,邓明军.植物叶片抗氧化系统及其对逆境胁迫的响应研究进展J.中国农学通报2007(23):1056梁李,宏梅新,林锋.低温胁迫对腰果幼苗叶片组织结构和生理指标的影响.生态环境学报2009,18(1):317-3