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低温胁迫对菠菜叶片抗寒性的影响刘琳(东北农业大学，园艺学院，园林0923，哈尔滨，150030)摘要：植物组织受到逆境伤害时，由于膜的功能受损或结构破坏，而使其透性增大，细胞内的盐类或有机物将有不同程度渗出，从而引起组织浸泡液电导率发生变化，通过测定外渗液电导率的变化，就可以反映出质膜的受害程度和所测材料抗逆性的大小。伤害越重，外渗越多，电导率的增加也越大；在过氧化物酶催化下，过氧化氢将愈创木酚氧化成棕褐色产物，此产物在470nm处有最大吸收峰值，故可通过测470nm下的吸光值变化测定过氧化物酶的活性。过氧化物酶活性以每毫克蛋白质每分钟内的活性单位来表示。关键词：低温胁迫；抗寒性；菠菜温度是气候因素中影响植物地理分布的主导因素，低温对植物的危害是一个世界性的问题，低温胁迫是植物栽培中经常遇到的一种灾害，也是我国农林生产中的重要自然灾害之一，涉及到粮食作物、园艺植物及其他许多经济植物。低温影响植物的生长代谢，引起植物相关生理指标变化，导致植物的生长受损，严重时导致死亡。因此，研究低温对植物生理生化的影响及植物抗寒性生理具有重要的理论和实践价值。植物抗寒性的研究领域包括低温条件下植物形态、生理生化特性、生态及细胞遗传学等方面。在园林植物方面，只见到了银杏、桑树、刺槐、紫穗槐、苹果树、樱桃树、杜鹃、月季、梅花、无花果等园林绿化树种及草坪植物的抗寒研究报道1。1.材料与方法1.1材料：菠菜（Spinacia oleracea)市售1.2方法：1.2.1外渗电导率的测定 取菠菜叶片打孔20片，分成两份，置于两个小烧杯中；将一个烧杯中的叶片放入冰箱中冷处理十分钟；取蒸馏水10ml测定电导（s0)；将处理和未处理的两份叶片分别放入注射器中，吸取10ml蒸馏水，堵住注射器口，进行抽气至叶片全部浸入水中；将注射器内的蒸馏水和叶片分别倒入洁净烧杯中，再加入10ml蒸馏水，摇匀后测定电导（st1）；测定后将烧杯中液体煮沸，冷却至室温，测电导(st2）。1.2.2过氧化物酶活性的测定同上述实验将部分不睬叶片放入冰箱中处理，并且分别各取0.5g正常样品和冷处理样品，各自研磨至匀浆，分别转入离心管，4000rPm10min离心分别取上清液定容50ml备用；酶活性测定的反应体系包括：2.8ml的PH7.0 0.05mol/L磷酸缓冲液；1.0ml质量分数为 0.05mol/L愈创木酚溶液；1.0ml质量分数为2%的过氧化氢溶液和0.2ml酶液。用加热煮沸五分钟的酶液作为对照，并在其中加入2ml质量分数为20%的三氯乙酸于样品试管中，反应体系加入酶液后，立即于37摄氏度水浴中保温15分钟，然后迅速转入冰浴中，并加入2ml质量分数为20%的三氯乙酸于样品试管中终止反应，然后，过滤（或以5000r/min离心10min）适当稀释，470nm波长下测定吸光度。2.结果与分析2.1外渗电导率变化植物受低温影响后，膜透性增大，电解质外渗，胞间物质浓度增大，从而导致电导率值变大。抗寒性较强的植物在冻害较轻的情况下，不仅膜的透性变小，而且渗透性的变化可以逆转、已恢复正常；反之，抗寒性弱的细胞或者受害重者膜透性明显增大，而且不能恢复正常以致造成伤害甚至死亡。这种明显地出现在外部形态的变化之前，因此可以作为抗寒性的生理指标。原始测量数据如下表处理煮沸前（St1）煮沸后（St2）Sck正常290830St冷冻710950S0=142公式：L=(St1-S0 )/(St2-S0 )伤害度（%）=（Lt-Lck）/（1-Lck）100Lck=(St1-S0 )/(St2-S0 )=(290-142)/(830-142)=0.215Lt =(St1-S0 )/(St2-S0 )=(710-142)/(950-142)=0.703伤害度（%）=（Lt-Lck）/（1-Lck）100=(0.703-0.215)/(1-0.215) 100=62.2%数据分析：由表格可以看出，正常菠菜叶片煮沸前的外渗电导值是290，煮沸后的外渗电导值是830，由此算出对照叶片的相对电导率是0.215；冷冻菠菜叶片煮沸前的外渗电导值是710，煮沸后的外渗电导值是950，由此算出对照叶片的相对电导率是0.703。由以上数据得出，菠菜叶片的伤害度是62.2%2.2过氧化物酶的变化过氧化物酶广泛存在于植物体中，是活性较高的一种酶。它能催化过氧化氢氧化酚类，产物为醌类化合物，此化合物进一步缩合或与其他分子缩合，产生颜色较深的化合物。本实验是以愈创木酚为过氧化物酶的底物，在该酶存在下，过氧化氢可将愈创木酚氧化成红棕色的4-鳞甲氧基苯酚。该红棕色的物质在波长470nm处有最大光吸收，故可通过测470nm处的吸光度变化来测定过氧化物酶的活性。样1样2（冷）A4701.8331.967过氧化物酶活性=（A470VT）/(WVs0.01t) /（gmin）W：样品重（g）； t：反映时间（min）；VT：酶液总体积（ml）；Vs：测定时取用酶液体积（ml）过氧化物酶活性（样1）=（1.83310）/（0.50.20.0115）=1222（/gmin）过氧化物酶活性（样2）=（1.96710）/（0.50.20.0115）=1311（/gmin）数据分析：由表格可以看出，样1的叶片过氧化物酶活性是1222（/gmin）；样2的过氧化物酶活性是1311（/gmin）。3.讨论对于科学的研究，我们人类还有很长的一段路要走。在大学的学习生活中，实践是真理获得验证的必然条件。植物对于低温胁迫的影响是敏感的，以往对于植物组织受的判断仅局限于外观形态表现，而外观表现往往是滞后于体内生理指标的变化，导致不能在早期低温胁迫下，对植株寒害进行评估和采取预防措施。本试验以菠菜为材料，研究低温胁迫对叶片的外渗液电导率和过氧化物酶的活性影响，对进一步研究植物寒害发生机理而言从而进行寒害防止，是一项有意义的研究。经试验研究发现低温胁迫下，细胞内电解质外渗增多，引起组织外渗液电导率增大。所测得的电导率越大，植物叶片的抗寒性越弱，植物组织所受伤害越大；电导率越小，植物叶片的抗寒性越强，伤害越小。同时，低温胁迫下，植物叶片中的过氧化物酶的活性越大，膜的稳定性越强，植物的抗寒性越强；若过氧化物酶的活性越小，则植物膜的稳定性越弱，伤害越大。在低温逆境条件下，生物体内自由基产生和消除的平衡状态被破坏，细胞膜会因此受到伤害而破裂。过氧化物酶保持细胞膜系统稳定性方面起着重要作用，防止和抵抗低温对细胞产生伤害。低温胁迫期间，生物体内过氧化物酶活性高，抗胁迫能力也强，反之，逆境胁迫抗性弱。在植物抗逆性方面的研究世界各国的科学家已经走出了很远的道路，对于植物抗逆性的研究对于人类的食物性植物的抗逆性对于解决人们的“吃饭”问题有很大的贡献。在该方面已经有克隆植物细胞、温室栽培、抗寒性杂交品种的栽培等等先进科技的产物。我们站在前人的肩膀上，进行深入的研究和实验，我们也在为学术界做着自己的贡献。4.参考文献1郝再彬，苍晶，徐仲，植物生理学实验，2004.11（1）：115-1