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卢磊：不同海拔高度对设施延后红地球葡萄保护酶活性比较 本科毕业论文 题 目 不同海拔高度地区日光温室延后 葡萄保护酶活性比较研究 学 院 农 学 院 专 业 园 艺 毕业届别 2013 届 姓 名 卢 磊 指导教师 杨 江 山 职 称 教 授 甘肃农业大学教务处制二一二年五月目 录目录1摘要2关键词2Abstract2Key words2前言（或绪论）31材料与方法31.1材料 31.2 试验设计及方法 41.3 测定项目及方法41.3.1 超氧化物歧化酶（SOD）测定41.3.2 过氧化物酶（POD）测定41.3.3 过氧化氢酶（CAT）测定41.3.5 丙二醛（MDA）含量的测定41.4 数据处理42 结果与分析42.1不同海拔高度对日光温室延后红地球葡萄SOD活性的影响42.2 不同海拔高度对日光温室延后 红地球葡萄POD活性的影响52.3 不同海拔高度对日光温室延后红地球葡萄CAT活性的影响62.5 不同海拔高度对日光温室延后 红地球葡萄MDA的影响73 讨论8参考文献9致谢10 不同海拔高度地区设施延后红地球葡萄保护酶活性比较研究卢磊（甘肃农业大学农学院园艺专业，甘肃兰州，730070）摘要：试验以5年生红地球葡萄为试材，以1500m（张掖）、1800m（永登）、2800m（天祝）为不同海拔高度处理，在红地球葡萄生长发育的不同时期，研究红地球葡萄SOD、POD、CAT活性、MDA含量等四项生理生化指标的影响。结果表明：SOD活性在不同海拔处理下，在坐果期、果实膨大期、果实转色期和成熟期均随海拔高度的升高显著增加；POD活性一定范围内随着海拔的升高而升高，超过一定海拔后，随海拔增加则呈降低的趋势； CAT活性在1800m（永登）处理下在不同生长发育时期较1500m（张掖）、2800m(天祝)显著提高；MDA含量在相对较高海拔显著下降。关键词：红地球葡萄；不同海拔高度；生理生化特性Comparison of different altitudes facilities delayed Red Globe grapes protective enzyme activities Lu Lei（Major in horticulture in the College of Agronomy of Gansu Agriculture University，Gansu Lanzhou，730070）Abstract: Trial perennial Red Globe grapes as test materials, to 1500m (Zhangye), 1800m (Yeongdeungpo), 2800m (Tianzhu) at different altitudes highly processed, in different periods of growth and development, the study Red Globe grapes SOD, POD, CAT activityMDA content of the four physiological and biochemical indexes. The results showed that: SOD activity in different altitudes processing, fruit set, fruit enlargement of Fruit in color and ripening stages were significantly increased with the altitude increases; within a certain range of POD activity increased with increasing altitude above a certain altitude, the increase with altitude showing a decreasing trend; CAT activity in the 1800m (Yeongdeungpo) treatment at different growth stages compared 1500M (Zhangye), 2800m (Tianzhu) significantly increased; MDA content in relatively high the altitude decreased significantly. Keywords: Red Globe grapes; different altitudes; physiological and biochemical characteristics前言有关不同海拔高度植物生理特性和品质等的影响，在草地、黄连、玉米和烟草等植物上已有相关报道。刘淑云等（2005）研究海拔高度对玉米子粒品质影响发现，随海拔高度增加，子粒蛋白质和赖氨酸含量提高，淀粉含量和可溶性糖含量降低，品种间表现出相对稳定性。植株茎、叶品质变化呈现出明显的有规律的变化。随海拔高度增加，灌浆期延迟12d，株高和茎粗减小。海拔高度对玉米子粒品质具有良好的调控作用。韩发等（2003）以青藏高原地区的三种高山植物-矮嵩草、珠芽蓼和平车前为材料，研究了4种不同海拔高度(2200m、2700m、3200m和3900m)对三种高山植物抗氧化系统的影响及季节变化规律，试验发现：随海拔升高，三种植物叶片中类胡萝卜素(Car)和紫外吸收色素的含量均呈增加趋势。Car含量的季节变化表明:矮嵩草和珠芽蓼叶片中Car含量呈明显的单峰变化，其最高值均出现在8月份。三种植物叶片中脯氨酸(Pro)含量在7份随海拔升高而增加，根中Pro含量在8月份随海拔升高则呈下降趋势，在其它时期叶片和根中Pro含量的变化并不相同。随海拔升高，三种高山植物叶中抗坏血酸(AsA)含量均有增加趋势，而根中AsA含量仅在7月份有增加的趋势。草盛期三种高山植物叶中丙二醛(MDA)含量随海拔升高而增高。根中的MDA含量仅在7或9月份随海拔的升高而增加。红地球葡萄(Red Globe Grape)是由美国加州大学育成，属晚熟品种20，是在上世纪80年代从美国引进的一个葡萄新品种，深受生产者和消费者的喜爱21。河西地区设施栽培面积1.388万亩. 甘肃河西属冷凉气候地区，但是有丰富的阳光资源，利用日光温室延后葡萄栽培技术栽培了大面积红地球葡萄，但是因为河西不同海拔高度地区地域气候差别较大，使得葡萄生长期出现的生理障碍也不尽相同，不同海拔高度高寒冷凉干旱地区设施延后葡萄生产中尚未见应用报道，高寒冷凉地区设施葡萄品质形成主要阶段的综合生理因素等尚不十分清楚。必须研究探明葡萄生育期不同逆境条件下的生理适应于变化机理，试验拟通过永登（1800m）、天祝（2800m）和张掖（1500m）不同海拔高度地区，通过设施延后葡萄栽培生理生化比较分析研究，探索海拔高度对冬季设施延后葡萄的生理生化影响，并提出相应的改进措施。1 材料与方法1.1 试验材料试验地：永登县葡萄试验基地，天祝县林技站设施葡萄示范园，张掖市林技站设施葡萄示范园。不同海拔地区红地球葡萄在不同的时期（萌芽期、坐果期、 膨大期、成熟期）的新鲜叶片1.2 实验设计及方法选树体生长中庸、长势一致、无病虫害的5年生设施栽培红地球葡萄植株为供试材料。每次药品处理之后三天，新梢中部采叶片,每株采生长良好，无病虫害叶9片，带回测生理生化指标。 1.3测定项目及方法（不空格，下同）1.3.1超氧化物歧化酶（SOD）测定：氮蓝四唑（NBT）光还原法12。称取叶片剪碎置于钵体中，加入磷酸缓冲液（pH7.8）研磨至匀浆，离心后取上清液。将酶液加入比色杯中，再加入反应体系，对照用蒸馏水代替。用分光光度计在560nm波长下测定光密度值。1.3.2过氧化物酶（POD）测定：愈创木酚法2。称取叶片剪碎置于研钵中，加入磷酸缓冲液（pH7.8）研磨至匀浆，离心后取上清液备用。将酶液加入比色杯中，再加入反应混合液，用蒸馏水作空白调零。用分光光度计在470nm波长下测定光密度值，30秒一次，共2分钟。1.3.3过氧化氢酶（CAT）测定：紫外吸收法2。称取叶片剪碎置于钵体中，加入磷酸缓冲液（pH7.8）研磨至匀浆，离心后取上清液。将酶液加入比色杯中，再加入反应混合液，用蒸馏水作空白调零。用分光光度计在240nm波长下测定光密度值，每隔1分钟测1次，共4次。1.3.4丙二醛（MDA）含量的测定：硫代巴比妥酸法12。称取叶片加入TCA（三氯乙酸）和少量石英砂进行研磨，将匀浆离心取上清液，加入TBA（硫代巴比妥酸），混合物于沸水浴上反应，迅速冷却后再离心，取上清液测定532nm、600nm和450nm处的吸光值。1.4 数据处理 利用Excel、DPS软件对试验数据进行整理和差异显著性分析。2 结果与分析 2.1 不同海拔高度对日光温室延后红地球葡萄SOD活性的影响分析图1可知，坐果期随着海拔高度的增大SOD活性总体呈现出逐渐增大。海拔2800m处理下SOD活性最大。其中处理SOD活性较海拔1500m差异显著（P0.05）、海拔1800m处理SOD活性较海拔1500m差异不显著（P0.05），SOD活性实际较海拔1500m分别增加了23.6%，14.8%； 图2中，果实膨大期海拔2800m处理下红地球葡萄叶片SOD活性最大，向下依次海拔1800m、1500m；叶片中SOD活性各期均呈现随海拔高度升高而增加的变化趋势。 海拔2800m、1800m处理中SOD活性比1500m分别增加了34.3%，14.6%，差异均显著（P0.05）。从图3我们可以看出，果实转色期随着海拔高度的增大SOD活性总体呈现出逐渐增大。海拔2800m、1800m处理中SOD活性比1500m处理分别增加了70.4%，46.7%，差异均显著（P0.05）。分析图4，果实成熟期随着海拔高度的增大SOD活性总体呈现出逐渐增大。其中海拔2800m、1800m处理SOD活性较1500m差异均显著（P0.05），实际分别增加了56.8%，43.3%。其中海拔2800m比永1800m处理SOD活性增加了23.8%，差异不显著（P0.05），2.2不同海拔高度对日光温室延后红地球葡萄POD活性的影响坐果期不同海拔高度对红地球POD活性的影响如图5，随着海拔高度的增大 POD活性变化明显，呈先降低后升高的变化趋势， POD活性达到最高时对应海拔1500m。海拔2800m、1800m处理中POD活性比1500m分别减少了57.3%，80.8%，差异均不显著（P0.05）。 分析图6可知，随着海拔高度的增大红地球葡萄果实膨大期 POD活性变化明显，呈先升高后降低的变化趋势，POD活性达到最高时对应1800m海拔下的处理中POD活性比1500m增加了91.9%，差异显著（P0.05）。海拔2800m实际被1500mPOD活性减少56.2%，但是差异不显著（P0.05）. 从图3我们可以看出果实转色期POD 活性变化随海拔高度的增加呈现先升高后降低的趋势。POD活性达到最高时对应的是海拔1800m下的处理。POD活性实际海拔1500m增加了95.5%，差异显著（P0.05）。海拔2800m的处理比1500m的处理POD活性变化不明显，差异不显著（P0.05）。果实成熟期不同海拔高度对红地球葡萄POD活性的影响如图8，随着海拔高度的增大 POD活性变化明显，呈现先升高后降低的趋势。POD活性达到最高时对应处理为海拔高度1800m。POD活性实际比1500m增加了99.1%，差异显著（P0.05）。海拔2800m和1500m处理下POD变化不明显。差异不显著（P0.05）。2.3不同海拔高度对日光温室延后红地球葡萄CAT活性的影响图9不同海拔高度处理对红地球葡萄坐果期CAT活性变化呈现先增加后减少的变化趋势。CAT活性达到最高时对应海拔1800m处理。CAT活性实际比海拔1500m处理增加了52.4%，差异不显著（P0.05）。海拔2800m处理比1500m处理下CAT活性实际减少40.5%。差异不显著 （P0.05）。从图10我们可以看出果实膨大期CAT活性变化随海拔高度的增加呈现先升高后降低的趋势。CAT活性达到最高时对应海拔1800m处理。海拔1800m处理下 CAT活性实际比1500m增加了11.4%，差异不显著（P0.05）。海拔2800m比1500m处理的变化不明显，差异不显著（P0.05）。图11所示，不同海拔高度处理使果实转色期的红地球CAT活性总体呈现先升高后降低的变化趋势。海拔1800m处理下红地球葡萄CAT酶活性最大，高于海拔1500m 处理97.8%，差异显著（P0.05）；海拔2800m处理较1500m处理无明显变化，差异不显著（P0.05）。分析图12，果实成熟期不同海拔高度处理使红地球CAT活性总体呈现先升高后降低的变化趋势。海拔1800m处理CAT活性最高,高于海拔1500m 处理99.2%，差异显著（P0.05）。海拔2800m处理较1500m处理实际低26.1%，差异不显著（P0.05）；2.4 不同海拔高度对日光温室延后红地球葡萄MDA的影响 由图13可知，不同海拔高度对坐果期期红地球葡萄 MDA含量总体呈现先降低后升高的变化趋势。花后坐果期， 海拔1800m处理下红地球葡萄叶片MDA含量最低，实际低于海拔1500m处理45.57%，差异显著（P0.05）;由图14可知，果实膨大期海拔1500m处理下红地球葡萄叶片MDA含量最高，向下依次1800m（处理）、2800m；叶片中MDA活性各期均呈现随海拔高度增加而降低的趋势。海拔1500m处理下红地球葡萄果实膨大期MDA含量实际比1800m 、2800m处理分别增加了47.6%，51.9%，差异均显著（P0.05）。果实转色期不同海拔处理下红地球葡萄叶片MDA活性如图15所示，叶片中MDA活性呈现随海拔高度增加而降低的变化趋势。海拔1500m处理比1800m处理红地球葡萄坐果期叶片MDA活性变化不明显。1500m处理下MDA含量实际比2800m处理增加了38.8%，差异均不显著（P0.05）。 分析图16知，随着海拔高度的增大果实成熟期 MDA活性变化明显，呈现逐渐降低趋势。海拔1800m处理下MDA活性实际比1500m处理减少了71.3%，差异显著（P0.05）。海拔2800m处理下MDA活性实际比1500m处理减少了43.6%，差异显著（P0.05）。3 讨论 植物体生理失调过程中活性氧大量产生，过多的活性氧会攻击蛋白质、脂类及DNA碱基，引起膜脂过氧化，导致生物膜系统破坏和代谢紊乱5。而正常情况下，活性氧的产生和消除处于平衡状态，这是因为植物体内有两大活性氧清除系统，酶系统是其中之一，包括过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD），被称为保护性酶6。植物体内保护性酶活性的提高有利于植物抗逆性的形成。试验中，在一定范围内，随着海拔高度的增大，使得保护性酶活性均有所上升，这意味着红地球葡萄抵抗外界环境胁迫的能力逐渐提高，其中海拔1800m（永登）保护性酶活性最大，超过这个浓度酶活性反而下降，转促进作用为抑制作用。这与温度对红地球酶活性影响相似，低温胁迫下,SOD酶活性呈上升-下降-上升-下降趋势变化,到-40活性骤然降低8。超氧化物歧化酶（SOD），随着海拔高度的增大，使得保护性酶活性均有所上升，这意味着红地球葡抵抗外界环境胁迫的能力逐渐提高，其中2800m（天祝）处理下保护性酶活性最大。生物膜的透性对逆境的反应比较敏感，植物质膜在受到逆境胁迫时就会发生变化，表现为功能受损或结构被破坏、透性增大等，细胞中水溶性物质将有不同程度的外渗。因此相对电导率的变化可以表示质膜透性的变化，而质膜透性的变化则反映了植物抗性的大小9。研究认为：SOD、POD、CAT活性与与膜脂过氧化水平及膜透性呈负相关，即保护性酶活性维持在一个较高水平，能有效地清除自由基，降低膜脂过氧化水平，从而减轻膜伤害程度10；MDA是膜脂过氧化的最终分解产物，对膜脂有伤害作用，其含量可以反应植物遭受逆境的伤害程度11，周芬等发现随着盐胁迫时间的延长，拟南芥中MDA的含量不断增加24。试验中，三个处理分别为海拔1500m（张掖）、1800m（永登）、2800m(天祝)。结果显示，随海拔的升高MDA含量均呈逐渐升高的趋势，与之对应，保护性酶活性呈现逐渐升高的变化趋势。MDA的质量摩尔浓度降低，有效地提高了红地球葡萄的抗寒性11，试验发现，海拔1500m（张掖）处理，MDA含量有最小值，效果最佳。综上，试验通过在不同海拔高度处理下对比萌芽期，花后坐果期、果实膨大期、成熟期处理红地球葡萄各期的生理指标变化后得出：不同海拔处理对红地球不同生理指标变化不同。1500m（张掖）处理的MDA活性显著优于海拔1800m（永登）、2800m（天祝）处理。SOD活性又反映出2800m（天祝）处理优于海拔1800m（永登）、1500m（张掖）。实验组内CAT、POD活性的最佳处理海拔1800m（永登），又明显优于较其高海拔2800m（天祝）、较其低海拔1500m（张掖）处理。但是由于实验材料相对有限，实验组较少，研究结果有待进一步验证。参考文献1 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