不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响

不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 目目 录录 中文摘要 1 英文摘要 Abstract 2 1 前言 3 1 1 紫苏介绍 3 1 2 研究目的及意义 3 1 2 1 实验目的 3 1 2 2 实验意义 3 1 3 国内外研究进展 4 1 3 1 紫苏的开发价值的研究 4 1 3 2 紫苏的化学成分和药理作用的研究 4 2 材料与方法 5 2 1 实验材料 5 2 2 实验用品及仪器 5 2 2 1 实验药品 5 2 2 2 实验仪器 5 2 3 实验方案设计 5 2 3 1 生理指标的选择 5 2 3 2 实验方法的选择 5 2 4 实验原理 6 2 4 1 叶绿素含量的测定原理 6 2 4 2 游离脯氨酸含量的测定原理 6 2 4 3 丙二醛含量的测定原理 6 2 4 4 可溶性糖含量的测定原理 7 2 5 实验方法 7 2 5 1 材料处理 7 2 5 2 测验项目 7 2 5 3 叶绿素含量的测定 7 2 5 4 脯氨酸含量的测定 8 2 5 5 丙二醛含量的测定 8 2 5 6 可溶性糖含量的测定 8 3 结果与分析 8 3 1 不同浓度钙处理对紫苏叶片中叶绿素含量的影响 8 3 2 不同浓度钙处理对紫苏叶片中丙二醛含量的影响 10 3 3 不同浓度钙处理对紫苏叶片中脯氨酸含量的影响 11 3 4 不同浓度钙处理对紫苏叶片中可溶性糖含量的影响 12 3 5 各项生理指标与钙离子浓度的相关性分析 13 4 结论 15 参考文献 16 附录 17 致谢 18 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 1 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 华 娟 化学与生命科学学院 生物科学专业 200701 班 摘要 摘要 紫苏为唇形科紫苏属 一年生草本植物 紫苏属于综合交叉商品既可药 用 又是临床常用药 又能食用 在全国各地均有分布或栽培 本实验在盆栽条件 下研究了不同浓度 0 40 80 120 160 200mmol L CaCl2胁迫对紫苏中叶绿 素 丙二醛 MDA 脯氨酸 Pro 和可溶性糖含量的影响 结果表明 随着 Ca2 浓度的升高 叶绿素含量先上升后下降 脯氨酸 可溶性糖和丙二醛含量表现出先 缓慢上升后急速上升的趋势 用低浓度 40 120mmol L CaCl2处理时叶片中脯氨 酸 丙二醛和可溶性糖的含量与对照相比增加的并不是很明显 叶绿素增加明显 但用高浓度 200mmol L 的 CaCl2处理时 丙二醛含量增加明显 叶绿素含量减 少 品种 3 减少的较平缓 这显示植物受到了伤害 品种 3 的抗逆性较其它两品种 好 伤害程度较轻 可见低浓度的 Ca2 处理对紫苏的生长具有一定的刺激作用 而 高浓度的钙处理 200mmol L 抑制了紫苏的生长甚至对其造成伤害 关键词 关键词 紫苏 Ca2 胁迫 生理生化指标 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 2 Different Concentration of Calcium on the Physiology and Biochemistry of Perilla HUA Juan Class200701 Biology College of Chemistry and Life Science HNU Abstract Perilla frutescens belonging to the Perilla adans of labiatae is a one year old herb Perilla is an integrated cross merchandise which can be medicinal and are commonly used for clinical drugs as well as food It distributes or cultivates throughout the country The effect of different concentrations of Ca2 0 40 80 120 160 200mmol L CaCl2 about the content of chlorophyll malondialdehyde MDA proline Pro and soluble sugar of Perilla leaves were studied by pot experiment The results showed that With the increased concentration of Ca2 the content of chlorophyll of Perilla leaf increased gradually then decreased firstly the content of soluble sugar proline Pro and MDA increase slowly then increase rapid When it is dealt with low concentration 40 120mmol L CaCl2 the increase of Pro MDA and soluble sugar of Perilla leaves is not very obvious while compared with the contrast the increase of chlorophyll is obvious However with high concentrations 200mmol L the increase of MDA is obvious the content of chlorophyll decrease the species of 3 decrease slowly this show that the plant is damage the species of 3 damage slightly So what can we see is that low concentration of Ca2 treatment on the growth of Perilla has a stimulating effect and on the contrary to deal with high concentrations of Ca2 200mmol L inhibited the growth of Perilla or even harm it Key words Perilla frutescens Ca2 stress physiological and biochemical indexes 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 3 1 前言前言 1 1 紫苏介绍紫苏介绍 紫苏 Perilla frutescens L Britton var Acuta Thnb Kudo 别名荏子 赤苏 红苏等 唇形科 一年生直立草本植物 高 0 8m 紫色或淡紫色 单叶对生 总状 花序顶生或腋生 花小淡紫色 花期 7 8 月 果期 9 10 月 小坚果倒卵圆形 666 7m2产籽 40 50kg 传统中药 全草药用 茎叶具有发表 散寒 理气功能 可 治感冒 风寒 咳嗽 胸腹胀满 种籽具有降气消痰 平喘 润肠功能 用于痰壅 气逆 咳嗽 气喘 肠燥便秘 全草可提芳香油 为食用和化妆品的香料 也作为 糕点的防腐剂 我国有悠久的种植历史 全国广泛栽植 是卫生部首批的既是食品 又是药品的 60 种物品之一 紫苏籽出油率 34 45 果实油名苏子油 苏子油在 种植区内 群众早有食用习惯 油粕充饲科 近年来 由于紫苏籽油富含 亚麻酸 成为国内外专家研究的热点 有关其成分和生理功能的研究较多 1 2 研究目的及意义研究目的及意义 1 2 1 实验目的实验目的 本实验主要研究在不同浓度 Ca2 处理下紫苏的叶绿素 丙二醛 游离脯氨酸 可溶性糖含量这四种生理生化指标的变化及不同品种间的差异 1 2 2 实验意义实验意义 紫苏主要用于药用 油用 香料 食用等方面 其叶 苏叶 梗 苏梗 果 苏子 均可入药 嫩叶可生食 作汤 茎叶可淹渍 近些年来 因其特有的活性 物质及营养成分 成为一种倍受世界关注的多用途植物 紫苏经济价值很高 俄罗斯 日本 韩国 美国 加拿大等国对紫苏属植物进行了大量的商业性栽 种 开发出了食用油 药品 淹渍品 化妆品等几十种紫苏产品 近年关于紫苏化 学成分和药理作用研究较多 然而 在紫苏生理生化等各方面的研究还未曾见报道 这是紫苏研究领域的一 个缺陷 本实验是研究外界胁迫对不同品种紫苏生理生化变化的影响 比较品种间 的差异 希望本实验能够在一定程度上弥补对紫苏研究的不足 为以后的研究提供 依据 对充分了解紫苏的价值和推广种植做出贡献 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 4 1 3 国内外研究进展国内外研究进展 1 3 1 紫苏的开发价值的研究紫苏的开发价值的研究 近年来 随着社会的进步 科学新技术的发展 人口素质的不断提高 卫生安 全的各类保健品越来越受到消费者青睐 紫苏深加工产品作为保健品市场的新军 在国外市场上很受欢迎 紫苏是传统的中药 以茎 叶子种子入药 具有发汗散寒 行气解毒等功效 紫苏叶有解热抗菌作用 主治感冒 咳嗽 胸腹胀满 恶心呕吐等病症 紫苏茎杆 有顺气 安胎 发散风寒 通血脉的功用 紫苏子粒有镇咳平喘 祛痰的功能 1 2 紫苏籽是重要的工业原料 紫苏油是优良的干性油 挥发性强 易干燥 其油 膜坚韧而有弹性 遇热不易熔化 可用来制造清漆 色漆 染料 人造革 高级车 辆和飞机的润滑油甚至加工新型燃油等 3 4 全世界科技界公认 亚麻酸及其代谢产物对人体有增强智力 提高记忆力 保 证视力 改善睡眠 抑制血栓性疾病 预防心肌梗塞和脑梗塞 降血脂 血压 抑 制出血性脑中风 预防过敏等保健作用 是值得信赖的优良食用油品种 是未来可 以长期使用的油类 由此可见 在我国特别是山西积极开发 亚麻酸及相关产品 可以提高我国人民健康水平 是建设发达文明社会的需求 4 6 8 11 1 3 2 紫苏的化学成分和药理作用的研究紫苏的化学成分和药理作用的研究 紫苏中主要化学成分有 粗脂肪与脂肪酸 5 6 蛋白质与氨基酸 5 微量元素 7 挥发油 5 及其它成分 这些化学成分与功能密切相关 紫苏籽油中富含 亚麻酸 而 亚麻酸只能从外界摄取 不能在体内合成 被称为必需脂肪酸 也称为维生素 F 10 所以 紫苏籽油的生理功能主要是 a 亚麻酸的作用 它的主要生理功能有 降血脂 预防脑血栓和心肌梗塞 11 降压作用 12 促进神经系统 脑和视网膜的发 育 提高脑功能和学习记忆 13 预防老年痴呆症和过敏症 抗肿瘤作用 10 日本从上世纪 60 年代就开始了对紫苏的研究 并从中开发出了具有药用价值的 保健食用油 保健食品 蔬菜 药品 其价值是一般食用油 保健品 药品的数倍 乃至几十倍 目前世界上对紫苏的开发利用工作 日本处于领先地位 美国 加拿 大 韩国也各有特色 1 近年来 我国在紫苏研究中取得了一系列成果 综合应用 研究已达到国际先进水平 吉林 云南两省已有企业生产出了相关药品 山东省的 一家企业生产出了含紫苏油成分的调和油 南京开发出了紫苏叶保健茶 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 5 2 材料与方法材料与方法 2 1 实验材料实验材料 本实验的材料为实验室种子培育所得的紫苏幼苗 有三个品种 品种 1 是重庆 紫苏 品种 2 是黄冈本地紫苏 品种 3 是甘肃紫苏 2 2 实验用品及仪器实验用品及仪器 2 2 1 实验药品实验药品 丙酮 石英沙 硫代巴比妥酸 三氯乙酸 磺基水杨酸 冰乙酸 茚三酮 甲 苯 蒽酮 浓硫酸 葡萄糖 无水乙醇 碳酸钙 磷酸 氢氧化钠 氯化钙 活性 炭 2 2 2 实验仪器实验仪器 分光光度计 分析天平 碾钵 漏斗 移液管 打孔器 滴管 剪刀 容量瓶 恒温水浴箱 离心机 干热鼓风干燥箱 刻度试管 烧杯 量筒 2 3 实验方案设计实验方案设计 2 3 1 生理指标的选择生理指标的选择 在胁迫下 植物体必然做出一些相应的生理生化反应 这些反应结果或是植物 体受到伤害 或是植物体为了抵抗胁迫而发生的变化 在盐胁迫下 植物生理的最 大变化是体内会产生大量的氧自由基 即活性氧 降低具有清除自由基作用的 SOD 超氧化物歧化酶 活性 15 17 增大了植物细胞的膜脂过氧化作用 而丙二醛 是膜脂过氧化的产物 使细胞膜受到伤害 最终导致膜透性发生变化 结构和功能 受损 18 19 植物细胞的叶绿体是对盐胁迫比较敏感的细胞器 生物膜的破坏使其解 体 植物为了抵抗胁迫 也采取了一些措施 20 比如 合成积累有机溶质来提高植 物的渗透调节 大量实验证明 脯氨酸可提高植物细胞的渗透调节能力 可溶性糖 也是一种渗透调节剂 在钙胁迫后期 植物中可溶性糖含量快速增加 14 综上所述 叶绿素 丙二醛 脯氨酸和可溶性糖的含量的变化能够真实地反应出植物的生理生 化变化 2 3 2 实验方法的选择实验方法的选择 根据郑兴莲 21 等人的研究 钙离子浓度为 200mmol L 时 对茄子产生的影响较 大 郑兴莲等采用 0 80 120 160 200 240mmol L 硝酸钙处理对茄子进行生理 生化变化的研究 能够说明钙胁迫对茄子生理生化变化的影响 本实验采用 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 6 0 40 80 120 160 200mmol L 钙离子浓度来处理材料 根据本实验室所能提供的仪器设备和药品试剂 参考张志良 22 等人的方法 本 实验对可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法 对游离脯氨酸含量的测定采用磺基水 杨酸法 对叶绿素含量的测定采用丙酮提取法 对丙二醛含量的测定采用硫代巴比 妥酸法 来测量各项生理生化指标 2 4 实验原理实验原理 2 4 1 叶绿素含量的测定原理叶绿素含量的测定原理 丙酮提取法 叶绿素分为叶绿素 a 和叶绿素 b 它们都能够溶于丙酮试剂 利 用丙酮提取叶片中的叶绿素 分别在 663nm 和 645nm 测定 OD 值 叶绿素 a 的最大 吸收波长为 663nm 叶绿素 b 的最大吸收波长为 645nm 根据 Lambert Beer 定律 计算叶绿素的含量 2 4 2 游离脯氨酸含量的测定原理游离脯氨酸含量的测定原理 磺基水杨酸法 当植物受到渗透胁迫时 造成生理缺水 植物体内脯氨酸大量积 累 在 pH 为 1 7 时用人造沸石可以除去一些干扰的氨基酸 在酸性条件下 茚三酮 与脯氨酸反应生成红色化合物 其含量和色度成正比 用分光光度计测定 520nm 处 OD 值 最后从标准曲线查得脯氨酸的含量 此法有专一性 脯氨酸标准曲线的制作 100 g mL 脯氨酸配制成 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 g mL 的标准溶液 取标准溶液各 2mL 加入 2mL 冰乙酸 2mL 蒸馏水 4mL2 5 酸性茚三酮 混匀后沸水显色 60min 取出冷 却后用 4mL 甲苯振荡萃取 静止片刻 吸取甲苯相 粉红色 在 520nm 波长处测 定 OD 值 以 OD 值为纵坐标 脯氨酸浓度 g mL 为横坐标绘制标准曲线 2 4 3 丙二醛含量的测定原理丙二醛含量的测定原理 硫代巴比妥酸法 在酸性和高温的条件下 丙二醛 MDA 可与硫代巴比妥酸 TBA 反应生成红棕色的 3 3 5 三甲基恶唑 2 4 二酮 在 532nm 处有最大的吸收 波长 但该反应会受到可溶性糖的极大干扰 糖与 TBA 的反应产物在 532nm 处也 有吸收 但其最大吸收波长在 450nm 因此在测定中需排除前者的干扰 通常加入 低浓度的 Fe3 以显著增加 TBA 与糖的反应产物在 450nm 处的吸收 最后采用双 组分光光度法可求出丙二醛的含量 2 4 4 可溶性糖含量的测定原理可溶性糖含量的测定原理 蒽酮比色法 糖在硫酸作用下生成糠醛 糠醛再与蒽酮作用形成绿色络合物 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 7 颜色的深浅与糖的含量有关 在 625nm 波长下的 OD 值与糖的含量成正比 由于蒽 酮试剂与糖反应的呈色强度随时间变化 故必须在反应后立即在同一时间内比色法 该实验方法简便 但没有专一性 绝大部分的碳水化合物例如蔗糖 果糖 葡萄糖 都能与蒽酮试剂反应 产生颜色 可溶性糖标准曲线的制作 称取已在 80 烘箱中烘至恒重的葡萄糖 100mg 配 制成 500mL 的溶液 即每毫升含糖量为 200 g 的标准液 取标准糖溶液将其稀释成 一系列 0 100 g mL 的不同浓度的溶液 吸取标准液各 1mL 加入 5mL 蒽酮试剂 沸水水浴 10min 取出自然冷却至室温 在 625nm 波长下测定 OD 值 以 OD 值为 纵坐标 可溶性糖浓度 g mL 为横坐标绘制标准曲线 2 5 实验方法实验方法 2 5 1 材料处理材料处理 本实验于 2011 年 2 5 月在黄冈师范学院化学与生物科学学院 植物生理生态开 放实验室以及生物楼 3 楼阳台进行 实验采用盆栽土培法进行 按实验设计量对不同品种盆栽幼苗紫苏进行 CaCl2 溶液浇灌 以不浇灌 CaCl2溶液为对照 CaCl2溶液浓度分别为 0 40 80 120 160 200mmol L 每盆浇 30mL 对照为正常浇水处理 随机摆 放 在相同环境条件下栽培管理 于处理后第 7 天 进行生理生化指标的测定 2 5 2 测验项目测验项目 幼苗生理生化指标的测定 叶绿素含量的测定 脯氨酸含量的测定 丙二醛含 量的测定和可溶性糖含量的测定 2 5 3 叶绿素含量的测定叶绿素含量的测定 采用丙酮提取法 取新鲜叶片去除粗大叶脉后剪碎混匀 称取0 5g放入研钵中 加纯丙酮5mL 少许碳酸钙和石英砂 研磨成匀浆 再加入80 丙酮5mL 将匀浆转 入离心管 并用适量80 丙酮洗涤研钵 一并转入离心管 离心后弃沉淀 上清液 用80 丙酮定容至20mL 取色素提取液1mL 加80 丙酮4mL稀释后转入比色杯中 以80 丙酮为对照 分别测定663nm 645nm处的光密度值 按照公式Ca 12 7 OD663 2 69 OD645 Cb 22 9 OD645 4 68 OD663 计算叶绿素a 叶绿素b和叶绿素的含 量 2 5 4 脯氨酸含量的测定脯氨酸含量的测定 采用磺基水杨酸法 剪取0 2g新鲜叶片放入10mL刻度试管中 加入5mL3 的磺 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 8 基水杨酸溶液 加盖 置于沸水浴中提取15min 冷却后离心 取上清液待测 在 20mL刻度试管中后加入上清液0 5mL 蒸馏水1 5mL 冰乙酸2 0mL和茚三酮 2 0mL 摇匀后沸水浴30min 冷却 各加入5 0mL甲苯 充分摇匀萃取 暗中静置 2 3h 用吸管吸取甲苯层 在520nm下测定吸光度 计算Pro含量 2 5 5 丙二醛含量的测定丙二醛含量的测定 剪取0 4g新鲜叶片置研钵中 加2mL5 三氯乙酸 TCA 和少许石英砂 研磨 成匀浆 转移至离心管中 再加入8mL5 TCA冲洗研钵 合并提取液 然后在 3000r min下离心10min 取l0mL刻度试管2支 一支加入离心管内的上清液3mL 另 一支加水3mL 空白 各加入0 5 TBA3mL 摇匀 在沸水浴中煮沸10min 自试管 内溶液出现小气泡开始计时 取出后立即在冷水中冷却 如有沉淀 应离心 在 600nm 532nm 450nm下测定吸光度 计算MDA含量 2 5 6 可溶性糖含量的测定可溶性糖含量的测定 采用蒽酮比色法 将植物叶片在110 烘箱中烘15min 然后调至70 过夜 干 叶片研磨后取0 05g 放入10mL刻度试管中 加入4mL80 酒精 于80 水浴中提取 40min 冷却后离心 收集上清液 其残渣加2mL80 酒精重复提取2次 合并上清 液 在上清液中加10mg活性炭80 脱色30min 然后定容至10mL 过滤后为待测液 吸取1mL待测液 加5mL蒽酮试剂 沸水水浴10min 取出自然冷却至室温 在 625nm波长下测定OD值 在标准液浓度分别为 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 g mL做标准曲线 3 结果与分析结果与分析 3 1 不同浓度钙处理对紫苏叶片中叶绿素含量的影响不同浓度钙处理对紫苏叶片中叶绿素含量的影响 叶绿素是光合作用的主要色素 其含量的高低在一定程度上反映了植物光合作 用的强弱 叶绿素含量的降低是衡量叶片衰老的重要指标之一 从表 1 和图 1 中 我们可以看出叶绿素的含量随着钙离子浓度的增加呈现出先增大后减少的趋势 三 个品种的叶绿素含量在 0 160mmol L 之间均高于对照组 品种 3 在 160mmol L 时达 到最大值 而其它两个品种在 120mmol L 达到最大 虽然这两个在 160mmol L 较 120mmol L 有下降 但仍然高于对照组 3 个品种在 200mmol L 的 CaCl2处理下叶 绿素的含量都下降 这表明在不大于 160mmol L 浓度 CaCl2对紫苏幼苗的光合作 用有一定促进作用 而只有达到较高浓度时 CaCl2才会对它产生破坏 并且对品 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 9 种 2 的破坏最严重 表表 1 各各 Ca2 梯度叶绿素的平均含量梯度叶绿素的平均含量 Tab 1 The average content of chlorophyll in variety Ca2 gradient 品种 123项目 mmol l 叶绿素平均含量叶绿素平均含量叶绿素平均含量 08 5518 5428 558 408 9258 8428 982 809 3189 4169 451 1209 9149 8949 978 1609 7289 63210 184 2009 4259 3859 431 7 5 8 8 5 9 9 5 10 10 5 123456 不同浓度钙离子组数 叶绿素含量 品种1品种2品种3 图图 1 各各 Ca2 梯度叶绿素的平均含量梯度叶绿素的平均含量 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 10 Fig 1 The average content of chlorophyll in variety Ca2 gradient 3 2 不同浓度钙处理对紫苏叶片中脯氨酸含量的影响不同浓度钙处理对紫苏叶片中脯氨酸含量的影响 表表 2 各各 Ca2 梯度脯氨酸的平均含量梯度脯氨酸的平均含量 Tab 2 the average content of Pro in variety Ca2 gradient 品种 项目 123 0mmol L2 8942 4962 512 40mmol L3 2712 8123 877 80mmol L3 7113 3124 212 120mmol L4 4093 7344 814 160mmol L5 3694 2455 989 200mmol L6 7425 4348 815 脯氨酸的累积是紫苏的一种保护性适应 因为脯氨酸是植物体内的一种重要的 渗透调节物质 渗透调节被认为是植物适应逆境的主要生理调节机制 脯氨酸的积 累参与了渗透调节 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 11 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 123456 不同浓度钙离子组数 脯氨酸含量 ug mL 品种1品种2品种3 图图 2 各各 Ca2 梯度脯氨酸的平均含量梯度脯氨酸的平均含量 Fig 2 The average content of Pro in variety Ca2 gradient 从表 2 中我们可以看出脯氨酸的含量随着钙离子浓度的增加呈现出增大趋势 在 40 80 120 160mmol L 的钙离子浓度胁迫下叶片中脯氨酸的含量均高于对照 组 在 200mmol L 时脯氨酸的含量达到最大值 然而在 40 160mmol L 时脯氨酸的 含量增加的不是很明显 说明在低浓度时对幼苗胁迫程度轻 但当浓度达到 200mmol L 时 脯氨酸的含量骤然上升 可见植物受到了外界环境的强烈干扰 品 种 3 的脯氨酸含量一直比另外两个品种高 说明品种 3 调节植物细胞渗透维持细胞 吸水的能力强 品种 1 次之 品种 2 最弱 3 3 不同浓度钙处理对紫苏叶片中丙二醛含量的影响不同浓度钙处理对紫苏叶片中丙二醛含量的影响 植物在逆境时 细胞原生质膜中的不饱和脂肪酸会发生过氧化作用产生 MDA 使质膜系统受到伤害 细胞质内电解质外渗量增加 因而 MDA 含量可反映细胞膜 脂过氧化作用的强弱 表表 3 各各 Ca2 梯度丙二醛的平均含量梯度丙二醛的平均含量 Tab 3 The average content of MDA in variety Ca2 gradient 品种 项目 123 0mmol L0 3790 3420 351 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 12 40mmol L0 3810 3740 372 80mmol L0 4010 4010 381 120mmol L0 4160 4220 394 160mmol L0 4210 4410 402 200mmol L0 5210 6720 451 从表 3 中 我们可以看出丙二醛的含量随着浓度的增加呈现出增大的趋势 在 0 120mmol L 的钙离子浓度处理下紫苏叶片丙二醛的含量与对照组相比 增加的比 较缓慢 而在 200mmol L 时增加的幅度比较大 并在 200mmol L 时达到最大值 说 明低浓度对紫苏幼苗胁迫程度较轻 然而高浓度 200mmol L 下三个品种叶片质 透性已经发生了显著破坏 而且膜质过氧化程度急剧加深 从表 3 中可以看出 CaCl2对品种 3 号的破坏作用远远小于其它两个品种 以 2 号最重 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 123456 不同浓度钙离子组数 丙二醛含量 umol L 品种1品种2品种3 图图 3 各各 Ca2 梯度丙二醛的平均含量梯度丙二醛的平均含量 Fig 3 The average content of MDA in variety Ca2 gradient 3 4 不同浓度钙处理对紫苏叶片中可溶性糖含量的影响不同浓度钙处理对紫苏叶片中可溶性糖含量的影响 可溶性糖是植株体内碳水化合物互相转化和再利用的主要物质 它不仅是植物 的主要光合产物 也是碳水化合物代谢和暂时贮藏的主要形式 植物的生物量与可 溶性糖的分配 运输 利用密切相关 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 13 表表 4 各各 Ca2 梯度可溶性糖的平均含量梯度可溶性糖的平均含量 Tab 4 The average content of soluble sugar in variety Ca2 gradient 品种 项目 123 0mmol L3 5723 4043 675 40mmol L3 5813 4993 756 80mmol L3 6633 5023 984 120mmol L4 1093 5985 109 160mmol L4 5813 6665 524 200mmol L6 8744 7627 945 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 123456 可溶性糖含量 ug mL 品种1品种2品种3 不同浓度钙离子组数 图图 4 各各 Ca2 梯度可溶性糖的平均含量梯度可溶性糖的平均含量 Fig 4 The average content of soluble sugar in variety Ca2 gradient 从表4中 我们可看出可溶性糖的含量随着钙离子浓度的增加基本上呈现出增大 的趋势 在40 120mmol L的钙离子浓度胁迫下植物可溶性糖的含量与对照组相比 增加的比较缓慢 而在200mmol L时可溶性糖的含量成倍增加 并在200mmol L时达 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 14 到最大值 Ca2 胁迫造成紫苏幼苗可溶性总糖含量增加的原因可能是紫苏叶片不溶 性糖的降解 也可能是光合产物的运输受阻或一些参与糖代谢的酶的活性发生异常 造成的 3 5 各项生理指标与钙离子浓度的相关性分析各项生理指标与钙离子浓度的相关性分析 由表5用spss相关性分析可以得表6 从表6中我们可以看出 与叶绿素有关的相 关系数都较小 而与丙二醛 脯氨酸 可溶性糖有关的相关系数较大 同时还可以 看出钙离子浓度与脯氨酸之间存在的相关性最大 说明钙离子浓度的变化对紫苏叶 片中脯氨酸含量的影响最大 同时在丙二醛和脯氨酸 可溶性糖和丙二醛之间也存 在有较高的相关性 可以看出植物体内各项生理指标是相互影响的 说明胁迫对植 物的伤害是多方面的 由表5我们可以看出 在钙离子胁迫下紫苏体内叶绿素含量 脯氨酸含量 丙二 醛含量和可溶性糖含量的变化趋势 用低浓度 40 120mmol L CaCl2处理时 叶片 中脯氨酸 丙二醛和可溶性糖的含量与对照相比增加的并不是很明显 叶绿素的含 量反而增加得比较快 这说明植物不仅没有受到伤害 而且还有利于它的生长 随 着Ca2 浓度的升高 到200mmol L时 植物体内的脯氨酸和MDA迅速积累 叶绿素 的合成遭到了破坏 说明植物受到了外界的刺激 为了抵抗或是适应外界环境 通 过脯氨酸的积累提高体内的渗透势 当钙离子浓度达到200mmol L时 植物体内的 可溶性糖含量也开始增加 说明植物单靠脯氨酸的积累还不能够抵抗外界的伤害 必须依靠增加别的物质来提高渗透势 表表 5 各各 Ca2 梯度对品种梯度对品种 1 紫苏叶绿素含量 游离脯氨酸含量 紫苏叶绿素含量 游离脯氨酸含量 丙二醛含量和可溶性糖含量的影响丙二醛含量和可溶性糖含量的影响 Tab 5 The Ca2 gradient on the chlorophyll content free praline content MDA content soluble sugar content of Perilla of species 1 项目 mmol L 叶绿素含量 mg L 丙二醛含量 mol L 脯氨酸含量 g mL 可溶性糖含量 g mL 08 5510 3792 8943 572 408 9250 3813 2713 581 809 3180 4013 7113 663 1209 9140 4164 4094 109 1609 7280 4215 3694 581 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 15 2009 4250 5216 7426 874 表表 6 各项生理指标与钙离子浓度的相关性各项生理指标与钙离子浓度的相关性 Tab 6 The correlation of the concentration of Ca2 and the index of physiological 相关系数钙离子浓度叶绿素丙二醛脯氨酸可溶性糖 钙离子浓度1 00000 78000 86000 97000 8360 叶绿素0 78001 00000 41900 61700 3480 丙二醛0 86000 41901 00000 93900 9890 脯氨酸0 97000 61700 93901 00000 9380 可溶性糖0 83600 34800 98900 93801 0000 4 结论结论 叶绿素是植物进行光合作用的细胞色素 将光能转化为化学能储存起来 叶绿 素含量的高低将直接影响植物的生长和繁殖 当植物受到渗透胁迫时叶绿素的含量 会相应的降低 同时造成生理性缺水 使植物体内的脯氨酸大量积累 因此植物体 内的脯氨酸含量在一定程度上反映了植株体内的水分状况 可作为植株缺水的参考 指标 植物的器官会在逆境条件下衰老 是因为发生了膜脂过氧化作用 丙二醛是 其产物之一 通常将其作为脂质过氧化指标 用于表示细胞膜脂的过氧化程度和植 物对逆境的反应强弱 可溶性糖主要有蔗糖 葡萄糖 果糖和半乳胶糖等 其含量 的增加被普遍看作是植物对渗透胁迫的一种适应性机制 脯氨酸和可溶性总糖是植物体内重要的渗透调节物质 Ca2 胁迫程度加剧造成 脯氨酸在细胞内积累 脯氨酸是蛋白质的重要组分 随着Ca2 浓度的增加 植物体 内的蛋白质会相应地分解 脯氨酸的含量也会相应地增加 可溶性总糖是参与渗透 调节的碳水化合物 脯氨酸的积累需要碳水化合物作为基础 碳水化合物可能是通 过氧化磷酸化作用为脯氨酸的积累提供必需的氧化还原的动力 一定程度的Ca2 胁 迫造成紫苏幼苗可溶性总糖含量增加的原因可能是叶片内不溶性糖的降解 也可能 是光合产物的运输受阻或一些参与糖代谢的酶的活性发生异常造成的 梯度Ca2 胁 迫促使脯氨酸和可溶性总糖含量发生相应变化 有利于增强植物体对胁迫环境的适 应性 MDA是硫代巴比妥酸的反应产物 是对细胞生命活动有害的基团 钙处理后 不同浓度钙处理对紫苏生理生化的影响 16 的植株MDA的含量较对照高 说明膜脂过氧化损伤程度高 并且对品种3即甘肃紫 苏的破坏较其它两个品种小 品种3对胁迫的耐性要强 参考文献参考文献 1 殷朝州 紫苏的开发利用 J 植物杂志 1990 4 8 2 方玉 中草药栽培技术 M 延边 延边人民出版社 1999 3 中国油脂编写委员会 中国油脂植物 M 北京 科学出版社 1987 4 中国科学院西北植物研究所 兰州大学 西北植物油脂 M 西安 陕西人民出版社 1977 5 王晶 班向东 紫苏的应用和提取 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