麦冬在低温胁迫下的生理性质分析 生物科学毕业论文

1、绵阳师范学院本科生毕业论文（设计）题 目 麦冬在低温胁迫下的生理性质分析 专 业 生 物 科 学 院 部 生 命 科 学 与 技 术 学 院 学 号 2005070045 姓 名 潘 盛 凯 指 导 教 师 闫 秋 洁 讲 师 答 辩 时 间 二九 年 五 月 论文工作时间： 2008年 10 月 至 2009 年 05 月麦冬在低温胁迫下的生理性质分析姓 名: 潘 盛 凯指导教师: 阎 秋 洁摘 要：为了探索低温胁迫对麦冬抗寒性相关生理指标的变化规律，本文对低温胁迫下麦冬的丙二醛(mda)、脯氨酸（pro）含量的变化以及过氧化物酶的活性变化规律进行了研究。方差分析和多重比较的结果表明：在同一

2、温度下麦冬的丙二醛、脯氨酸含量的变化以及过氧化物酶的活性的变化随着胁迫时间的增加而上升，在12h时达到峰值，其后随胁迫时间的增加反而下降。丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化物酶活性三种生理指标在各组胁迫温度、胁迫时间下所得数据的差异显著性也不一致。在相同的胁迫时间条件下这三种生理指标的数据值的关系为0 oc5 oc10 oc，且在12h至24h时间段内的差异性最大。关键词：丙二醛 低温胁迫 脯氨酸 过氧化物酶活性 麦冬ophiopogonjaponicus（l.f.）ker-gawl. coerces physiological property analysis under at low tem

3、perature undergraduate: pan shengkai supervisor: yan qiujieabstract: in order to explore that coerces resisting the change law of cold relevant physiological indexes in winter in the wheat at low temperature,this text downs in the dwarflilyturftuber to coercing at low temperature with the mda the pr

4、o and the pod to take law go on research.analysis of variance and much results that compare again show: at the same temperature the dwarflilyturftuber of the mda the pro and the pod of the change with coercing increase of time and the ascending.reach peak value during 12 hours, thereafter coerce the

5、 increase of time to drop instead at the same time.three of the mda the pro and the pod physiological index coerce temperature, coerce resulting difference of data significance inconsistent even under the time in every group.the relation of the data value between these three kinds of physiological i

6、ndexes is 0 oc 5 oc 10 oc under the same time condition of coercing, and the greatest in 12 differences to 24-hour time slot.key words: coerce at low temperature, mda,ophiopogonjaponicus（l.f.）ker-gawl., pro, pod目 录前 言11 材料和方法11. 1 材 料11. 2 方 法21. 2. 1 低温胁迫的温度选择21. 2. 2丙二醛(mda)含量的测定21. 2. 3 脯氨酸含量的测定2

7、1. 2. 4过氧化物酶(pod)活性的测定22 结 果22. 1丙二醛(mda)含量的测量值22. 1. 1丙二醛(mda)含量的测量值数据22. 1. 2丙二醛(mda)含量测量值的分析32. 2脯氨酸含量的测量值42. 2. 1脯氨酸含量的测量值数据42. 2. 2脯氨酸含量测量值的分析52.3过氧化物酶(pod)活性的测量值52. 3. 1过氧化物酶(pod)活性的测量值数据52. 3. 2过氧化物酶(pod)活性测量值的分析63 讨 论7参考文献1致 谢1前 言麦冬喜温暖和湿润气候。川、浙两省麦冬主产区年平均气温都在1617之间，年降雨量在1000毫米以上。稍耐寒，冬季-10的低温植

8、株不会受冻害，但生长发育受到抑制，影响块根生长，在常年气温较低的山区或华北地区，虽亦能生长良好，但块根较小而少。宜稍荫蔽，在强烈阳光下，叶片发黄，对生长发育不利。但过于荫蔽，易引起地上部分徒长，对生长发育也不利。干旱和涝洼积水对麦冬生长发育都有显著的不良影响。宜土质疏松、肥沃、排水良好的壤上和沙质壤土，过沙和过黏的土壤，均不适于栽培麦冬1-2。麦冬是我国草坪草种植较为广泛的一种，将作为本实验的重点研究对象。在四川省三台县，因气候、土壤、水质条件和生产技术的影响，所产麦冬品质最好。但由于这些地区冷害较多,在设施栽培中育苗、定植初期会遭受低温冷害侵袭,导致秧苗生理等方面的伤害,影响秧苗的正常生长,

9、最终引起品质下降3。植物组织经受逆境对它的影响,通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的损伤,使其仍保持正常的生理活动即植物的抗逆性。如抗寒性，抗旱性，抗盐性，抗病虫害等。植物的抗冻力即抗寒性随着季节的变化起伏极大,在自然界,植物经过深秋的抗寒锻炼,在生命过程中可能发生一系列的深刻变化,然后才能具备最大的抗冻力4。而且，近年来由于春季经常出现反常现象，气温波动很大，有时甚至初春气温过低，严重影响植物的生长。对于百合科植物低温胁迫下的生理生化性质，目前已有较为完整的研究。主要是以测定丙二醛含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、电导率、细胞膜通透性等相关的指标，来

10、观测植物的抗性机制以及生理性状。但关于麦冬这一物种生理性状的研究，前人尚未有系统的详细的研究结论。探索低温胁迫下麦冬生长发育特点及其反应机制事非常有意义的。通过丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化物酶活性三项指标的测定，探索低温胁迫下麦冬的生理特性和抗性机制，确定植物中此三项生理指标与其植株生长特点、抗性机制的关系。为了研究麦冬作为草坪草大面积种植的可行性以及种植区域的选择，在本实验中采用定、移栽株观察与取样测定相结合的方法进行研究。在0oc10 oc不同的温度环境下，针对麦冬幼苗在定植期前的各项生理生化性质进行检测、分析，研究麦冬幼苗在不同低温胁迫下抗寒性生理生化指标的变化,为麦冬的生理特性分析供

11、理论依据，为麦冬的生理特性分析奠定理论基础，从而为不同地区草坪草种的选择、城市绿地的合理建设提供理论依据。1 材料和方法1. 1 材 料本文选用的麦冬均为移栽植株，一共9株。全部取材于绵阳师范学院内各处草坪。对照组植株将在测定指标时在选材地附近直接采取。选择1至3月份的出苗期的麦冬幼苗9份做为研究对象，选定三块不同的取材地，将幼苗移栽至实验室中，在三个温度环境中培养，每个温度下培养三组植株并进行三次重复实验，至定植期前进行数据的测定。1. 2 方 法1. 2. 1 低温胁迫的温度选择选取植株适宜生长温度一下的温度来进行低温胁迫，将0oc10 oc进行温度分段，以5 oc为一组即分成三组0 oc

12、、5 oc、10 oc，用三组不同温度环境下培养出的幼苗来测定麦冬在低温胁迫环境下的生理指标。1. 2. 2丙二醛(mda)含量的测定丙二醛（mda）是由于植物官衰老或在逆境条件下受伤害，其组织或器官膜脂质发生过氧化反应而产生的。它的含量与植物衰老及逆境伤害有密切关系。测定植物体内丙二醛含量，通常利用硫代巴比妥酸(tba)在酸性条件下加热与组织中的丙二醛产生显色反应，生成红棕色的三甲川（3、5、5三甲基恶唑2、4二酮），三甲川最大的吸收波长在532 nm。但是测定植物组织中mda时受多种物质的干扰，其中最主要的是可溶性糖，糖与硫代巴比妥酸显色反应产物的最大吸收波长在450 nm处，在532 n

13、m处也有吸收。植物遭受干旱、高温、低温等逆境胁迫时可溶性糖增加，因此测定植物组织中丙二醛与硫代巴比妥酸反应产物含量时一定要排除可溶性糖的干扰。此外在532 nm波长处尚有非特异的背景吸收的影响也要加以排除。低浓度的铁离子能显著增加硫代巴比妥酸与蔗糖或丙二醛显色反应物在532 nm、450 nm处的吸光度值，所以在蔗糖、丙二醛与硫代巴比妥酸显色反应中需要有一定的铁离子，通常植物组织中铁离子的含量为100300 gg1dw，根据植物样品量和提取液的体积，加入fe3的终浓度为0.5 nmol l1。在532 nm、600 nm和450 nm波长处测定吸光度值，即可计算出丙二醛含量5。1. 2. 3

14、脯氨酸含量的测定磺基水杨酸对脯氨酸有特定反应，当用磺基水杨酸提取植物样品时，脯氨酸便游离于磺基水杨酸溶液中。然后用酸性茚三酮加热处理后，茚三酮与脯氨酸反应，生成稳定的红色化合物，再用甲苯处理，则色素全部转移至甲苯中，色素的深浅即表示脯氨酸含量的高低。在520 nm波长下测定吸光度，即可从标准曲线上查出脯氨酸的含量6。1. 2. 4过氧化物酶(pod)活性的测定采用愈创木酚法7测定，在过氧化氢存在下，过氧化物酶能使愈创木酚氧化，生成茶竭色4邻甲氧基苯酚，以未加酶液之反应液为空白对照，在470 nm波长处，以时间扫描方式，测定3 min内吸光度值变化，取线性变化部分，计算每分钟吸光度变化值（a47

15、0）。测定生成物的吸光度（a）值，即可求出该酶活性。2 结 果2. 1丙二醛(mda)含量的测量值2. 1. 1丙二醛(mda)含量的测量值数据表1：不同温度下不同处理时间下丙二醛（mda）的含量（单位：mol/g）content of mda under time differently under different temperature（unit：mol/g）胁迫温度胁迫时间4h8h12h24h48h04.224.18 a4.774.78 a5.745.75 a5.455.48 a5.095.12 a4.184.785.755.485.124.144.785.775.525.1453.

16、983.96 a4.454.42 b4.884.87 b4.424.42 b4.214.22 b3.964.424.874.424.223.944.384.844.434.23103.713.67 b3.933.94 c4.224.24 c3.853.86 c3.663.67 c3.673.944.243.863.673.643.964.253.883.68172.332.34 c2.342.36 d2.352.36 d2.342.33 d2.362.37 d2.342.362.362.332.372.352.372.372.342.35注：表中标注为同一组胁迫时间下不同胁迫温度处理所得数据间

17、的显著性差异比较表1为三种不同胁迫时间下，五组胁迫时间处理所得到的丙二醛（mda）含量的数据，每个胁迫温度进行三次重复实验，共得到60个数据值。其后为三组重复实验的数据均值。由表1可知， 0时，不同胁迫时间下，除4h与8h之间没有显著差异外，其他各胁迫时间下丙二醛的含量均有显著差异。5时，不同胁迫时间下，除4h与48h之间没有显著差异外，其他各胁迫时间下丙二醛的含量均有显著差异。10时，不同胁迫时间下，除4h与48h之间没有显著差异外，其他各胁迫时间下丙二醛的含量均有显著差异。2. 1. 2丙二醛(mda)含量测量值的分析图1：丙二醛（mda）含量的折线图broken line picture

18、 of the mda content注：图中标注为同一组胁迫温度下不同胁迫时间处理所得数据间的显著性差异比较由图1可知mda的含量随温度的降低而上升，随着处理时间的增加，0时在4h至12h阶段mda含量呈上升趋势，在84h至12h阶段丙二醛累积速度最快，在12h时达到峰值，增幅达到37.56% ，之后在12h至48h阶段，随着处理时间增加mda含量呈小幅度下降趋势，下降幅度为10.49% 。5时在4h至12h阶段mda含量呈上升趋势，在12h时达到峰值，增幅达到22.98% ，之后在12h至48h阶段，随着处理时间增加mda含量呈小幅度下降趋势，下降幅度为13.37% 。10时在4h至12h

19、阶段mda含量呈上升趋势，在12h时达到峰值，增幅达到15.53% ，之后在12h至48h阶段，随着处理时间增加mda含量呈小幅度下降趋势，下降幅度为13.44% 。由图1可知，在相同的胁迫时间下，随胁迫温度的降低，丙二醛含量升高。除4h外，其他各组胁迫时间下，在0、5、10之间丙二醛含量均有显著差异。4h时，0和5之间没有显著差异，但10与他们有显著差异。2. 2脯氨酸含量的测量值2. 2. 1脯氨酸含量的测量值数据表2：不同温度下不同处理时间下脯氨酸（pro）的含量(单位：g/g)content of pro under time differently under different t

20、emperature（unit：g/g）胁迫温度胁迫时间4h8h12h24h48h09087 a9995 a118120 a104102 a8890 a8795120102908593121999455354 b6767 b9999 b9293 b8384 a54679993845568989483104039 b5555 c8384 c8280 c7673 b39558480733956857770172423 c2424 d2625 d2525 d2525 c23242525242425262525注：图中标注为同一组胁迫时间下不同胁迫温度处理所得数据间的显著性差异比较表2为三种不同胁迫时

21、间下，五组胁迫时间处理所得到的脯氨酸含量的数据，每个胁迫温度进行三次重复实验，共得到45个数据值。由表2可知，在相同的胁迫时间下，随胁迫温度的降低，脯氨酸的含量升高。4h时，5和10之间没有显著差异，但0与他们有显著差异。48h时，0和5之间没有显著差异，但与10之间均存在显著差异。除此之外，其他各组胁迫时间下，在0、5、10之间脯氨酸的含量均有显著差异。2. 2. 2脯氨酸含量测量值的分析图2：脯氨酸（pro）含量的折线图broken line picture of the pro content 注：图中标注为同一组胁迫温度下不同胁迫时间处理所得数据间的显著性差异比较由图2可知脯氨酸的含量

22、随温度的降低而上升，随着处理时间的增加，0时在4h至12h阶段脯氨酸的含量呈上升趋势，在8h至12h阶段脯氨酸累积速度最快，在12h时达到峰值，增幅达到37.93% ，之后在12小时至48小时阶段，随着处理时间增加脯氨酸的含量呈小幅度下降趋势，下降幅度为25.00% 。5时在4h至12小时阶段脯氨酸的含量呈上升趋势，在12h时达到峰值，增幅达到83.33% ，之后在12h至48h阶段，随着处理时间增加脯氨酸的含量呈小幅度下降趋势，下降幅度为15.15% 。10时在4h至12h阶段脯氨酸的含量呈上升趋势，在12h时达到峰值，增幅达到115.38% ，之后在12h至48h阶段，随着处理时间增加脯氨

23、酸的含量呈小幅度下降趋势，下降幅度为13.10% 。其变化规律与丙二醛（mda）的规律相同。由图2可知， 0时，不同胁迫时间下，除4h与48h之间没有显著差异外，其他各胁迫时间下脯氨酸的含量均有显著差异。5时，不同胁迫时间下，除12h与24h之间没有显著差异外，其他各胁迫时间下脯氨酸的含量均有显著差异。10时，不同胁迫时间下，除12h与24h之间没有显著差异外，其他各胁迫时间下脯氨酸的含量均有显著差异。2.3过氧化物酶(pod)活性的测量值2. 3. 1过氧化物酶(pod)活性的测量值数据表3：不同温度下不同处理时间下过氧化物酶(pod)的活性（单位：u/g）activity of perox

24、ide enzyme under time differently under different temperature（unit：u/g）胁迫温度胁迫时间4h8h12h24h48h0129130 a299300 a448446 a390392 a368370 a1303004463923701282984513913715124121 b247248 b369365 b302309 b284285 b12124836530928511924836331028310109113 b195196 c283278 c228227 c176173 c113196278227173115196275

25、227170177677 c7778 d7978 d7676 d7776 d77787876767778777775注：图中标注为同一组胁迫时间下不同胁迫温度处理所得数据间的显著性差异比较表3为三种不同胁迫时间下，五组胁迫时间处理所得到的过氧化物酶(pod)活性的数据，每个胁迫温度进行三次重复实验，共得到45个数据值。由表3可知，在相同的胁迫时间下，随胁迫温度的降低，过氧化物酶活性升高。4h时，5和10之间没有显著差异，但0与他们有显著差异。除此之外，其他各组胁迫时间下，在0、5、10之间过氧化物酶活性均有显著差异。2. 3. 2过氧化物酶(pod)活性测量值的分析图3：过氧化物酶(pod)活

26、性的折线图broken line picture of the activity of peroxide enzyme注：图中标注为同一组胁迫温度下不同胁迫时间处理所得数据间的显著性差异比较由图3可知pod的活性随温度的降低而上升，随着处理时间的增加，0时在4h至12h阶段pod的活性呈上升趋势，在8h至12h阶段pod的活性增长速度最快，在12h时达到峰值，增幅达到240.77% ，之后在12h至48h阶段，随着处理时间增加pod的活性呈小幅度下降趋势，下降幅度为17.04% 。5时在4h至12h阶段pod的活性呈上升趋势，在12小时时达到峰值，增幅达到201.65% ，之后在12小时至48

27、小时阶段，随着处理时间增加pod的活性呈小幅度下降趋势，下降幅度为21.92% 。10时在4h至12h阶段mda含量呈上升趋势，在12h时达到峰值，增幅达到146.02% ，之后在12h至48h阶段，随着处理时间增加pod的活性呈小幅度下降趋势，下降幅度为37.77% 。由图3可知， 0时，不同胁迫时间下，各组胁迫时间下过氧化物酶活性均有显著差异。5时，不同胁迫时间下，各组胁迫时间下过氧化物酶活性均有显著差异。10时，不同胁迫时间下，各组胁迫时间下过氧化物酶活性均有显著差异。3 讨 论（1）丙二醛作为逆境胁迫产物之一。其含量变化是植物受伤害程度的指标之一。胁迫下植物生成丙二醛越多，说明受伤害程

28、度越大8-10。本实验还表明，随着温度的下降，时间的延长，丙二醛mda的含量呈增加的趋势，在12h时达到最大值，之后随着胁迫时间的增加，mda含量却在下降。麦冬叶片可恢复的抗冻极限温度为零下10，对于处在零下10以上的低温胁迫环境中的麦冬，在应激之后都可缓慢恢复11。麦冬叶片中丙二醛含量虽然在胁迫初期有较大的上升，受低温胁迫的伤害程度较大，但胁迫后期却明显下降，说明麦冬叶片细胞膜的稳定性相对增强12，抗低温胁迫能力增强，受破坏的程度及其指标呈下降的趋势。丙二醛作为植物受伤害程度的指标，表示的是细胞膜的受损程度，而脯氨酸表示的是细胞内保护能力和机制的强弱程度，丙二醛与脯氨酸含量的变化规律相似并不

29、矛盾。（2）在对照组17处理条件下,麦冬的脯氨酸含量在412 h内随时间的延长而增强,在1248 h内基本上随时间的延长而减弱,但其增强的幅度和减弱的幅度都较小,对植物的抗逆性影响并不大。随低温处理时间的延长,麦冬的脯氨酸含量逐渐上升,至12 h时达到最高值，麦冬的脯氨酸含量则在12 h时达到峰值，之后逐渐下降。大量研究表明,在低温等逆境条件下,植物体内的pro含量上升,从而起到调节渗透压的作用12。多数学者认为脯氨酸含量上升是植物适应不良环境的反应, 脯氨酸含量上升幅度大,则抗逆性强14-15。在本实验中，低温胁迫4小时后5、10和17所测得的数据之间不存在显著的差异性，其原因可能是由于脯氨

30、酸为大分子有机物蛋白质，在细胞内的累积速度较低，但0的胁迫温度对于麦冬叶片的影响较大，所以造成的5、10、17三组温度范围下所测出的脯氨酸含量差异性较小，而这三组温度范围下的数据与0下测出的数据存在显著的差异性。胁迫时间为48h时，0和5之间的差异不显著。胁迫温度为5和10时，胁迫时间为12h和24h之间所测得的数据间差异性不显著，可能是由于该温度下，该品种的麦冬细胞内所累积的脯氨酸含量达到了极限，所以其之间的差异不大，而且已呈现出下降的趋势。（3）经低温胁迫处理后,麦冬的pod活性在12h时达到峰值, 24 h时麦冬的pod活性开始下降，但幅度较小。pod是活性氧清除剂,能使代谢中产生的过氧

31、化氢分解成水和氧气,消除过氧化氢对植物的毒害16。在低温影响下,植物体内活性氧增加。活性氧对植物有害,为了消除活性氧的毒害,植物以增强有关酶的活性,来清除多余的活性氧,结果也损伤了植物的某些组织17-18。低温逆境中过氧化物酶活性水平与植物的抗寒性强弱具有十分密切的关系,并且可以作为植物抗寒性检测的生理指标19-20。植物体内抗氧化保护酶类活性直接影响着活性氧的清除。随着保护酶类活性的增强,细胞对活性氧的清除能力加强,从而避免了活性氧在细胞内的过量积累,阻止活性氧对细胞膜、细胞功能的进一步伤害。（4）质膜是冻害的原始部位21-22，低温胁迫引起植物细胞透性改变、溶质外渗。影响丙二醛、脯氨酸等物

32、质在细胞内的含量，反应了低温胁迫下植物受伤害程度。抗寒性强的植物或受害较轻者，含量增大速度较慢，且变化可逆转，易恢复正常。相反，抗寒性弱的植物或受害较重者，含量增大速度较快、不易逆转、不能恢复正常，以致造成植物伤害、死亡23。而游离的脯氨酸作为渗透保护物质，在植物的低温胁迫过程中，能作为防脱水剂，增强膜结构在融冰过程中的稳定性24，提高植物的抗冻能力，从而保护植物25。为保持活性氧的平衡，草坪草叶片的过氧化物酶活性上升，以清除多余的活性氧。从丙二醛含量、脯氨酸含量、过氧化物酶活性的变化来看，由于多种因子的作用，对低温耐受性较低的麦冬体内的活性氧产生与清除的平衡系统被破坏，细胞膜的结构和功能受损

33、。本实验中主要针对麦冬叶片进行低温胁迫处理，测定了丙二醛mda、脯氨酸pro、过氧化物酶pod的活性三组数据，并由所测数据分析得出麦冬大致的生理生化性质，但由于工作时间的不足和仓促，本论文在说服力度上尚有少许欠缺。若能再对细胞膜的通透性、电解质渗出率、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性等生理指标进行测定，将大大的加强说服力，同时也能更好的探索和研究麦冬的抗性机制以及生理性质，更有力的为不同地区草坪草种的选择和城市绿地的合理建设提供理论依据。参考文献1 董广林, 杨新彬, 白文全, 吴群.冬麦冬前叶令生长规律j. 饶河冬麦课题组2005, 16(7): 21-242 何家涛, 赵劲松, 瞿宏杰,

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