干旱胁迫对小麦幼苗生理生化指标的影响9页

1、 干旱胁迫对小麦幼苗生理生化指标的影响 摘要：以小麦幼苗为试验材料，研究了干旱胁迫对其幼苗生理生化指标的影响。试验结果表明：在干旱胁迫下除发芽率下降外，小麦幼苗的脯氨酸、MDA、过氧化氢、抗氧化酶（PPO、POD）、GSH的含量都较正常情况下小麦幼苗的含量多。关键词：干旱胁迫 小麦幼苗 生理生化指标引言：小麦是我国北方地区的主要粮食作物，但是近几年随着气候的变化，小麦产量安全问题日益突出。小麦的生长不仅受到自身遗传物质的控制，还受到众多环境因子的影响，如光、温、水和土壤营养物质等，而小麦生育后期干旱常常是限制我国北方地区小麦生长和发育的两个主要环境胁迫因子。干旱对小麦的生理、生化都产生重要的影

2、响，进而影响小麦的生长发育、产量和品质。因此，为了减小环境对小麦生产的影响，有必要从小麦的各项生理生化指标含量的变化，来研究干旱胁迫对小麦的影响，从而找到合适的方法来解决干旱胁迫问题，解决小麦生产安全问题提供理论依据。1材料与方法1.1材料及处理将吸胀12小时的小麦种子在有湿润滤纸的白磁盘培养基中生长7天，7天后将其中一部分幼苗干旱生长5天，5天后用相同的方法分别对实验组和对照组的小麦进行脯氨酸、MDA、过氧化氢、抗氧化酶（PPO、POD）、GSH的含量的测定。1.2测定方法11.21小麦种子发芽率的测定各取50粒吸胀的小麦种子沿胚的中心线切成两半（严格区分两个半粒），进行下列实验：其中50个

3、半粒进行TTC染色（30水浴 20 min） 另50个半粒进行曙红染色（室温染色10 min） 根据两种方法的染色情况，分别计算发芽率。1.22小麦幼苗脯氨酸含量的测定分别取0.5 g实验组和对照组的胚芽鞘加入3 mL 3%磺基水杨酸（SSA）和少许石英砂充分研磨用2 mL 3% SSA洗研钵5000 rpm离心10 min 上清液定容至5 mL。 测定：上清液各2 mL 分别加入2 mL冰乙酸和2 mL茚三酮试剂煮沸15 min冷却后5000 rpm离心10 min 分别测定A520,将测得的结果用公式Pro content = 计算出正常和干旱生长小麦的胚芽鞘的脯氨酸含量。1.23 MDH

4、含量的测定分别取0.5 g实验组和对照组加入3 mL 50mM PBS (pH=7.8)和少许石英砂充分研磨用2 mL PBS洗研钵5000 rpm离心10 min 上清液定容至5 mL。测定：分别取上清液各2 mL 加入0.6%TBA（用0.6% TCA配制） 2 mL煮沸12 min冷却后5000 rpm离心10 min 分别测定OD450和OD532将测得的D450和OD450的数据带入下列公式OD450=C1x 85.4 OD450 =C2X15000计算出C1可溶性糖的浓度，C2MDA的浓度。1.24 H2O2测定分别取0.5 g实验组和对照组加入3 mL 50 mM PBS (pH

5、=6.8，内含1mM HA)和少许石英砂充分研磨用2 mL PBS洗研钵5000 rpm离心10 min 上清液定容至5 mL。测定：分别取上清液各3 mL 加入0.1%Ti(SO4)2 用20%(v/v) H2SO4配制 1 mL摇匀 5000 rpm离心10 min OD410将测得的OD410值带入下列公式H2O2 content = （ mmol.g-1FW）计算出H2O2酶的含量。1.25过氧化酶的测定1、分别取0.5 g实验材料加入少许石英砂和3 ml提取液（50mmol/L PBS, pH5.8,内含0.mmol/ LEDTA, 1%PVP） 充分研磨转入离心管中用2 ml提取液

6、洗研钵 5000 rpm离心10 min 上清液定容至5 ml 用于测定POD和PPO酶活性或分装后转至-20或-80保存。2、POD测定：取POD反应混合液（10mmol/L愈创木酚，5 mmol/L H2O2,用PBS溶解）3.00 ml，加入酶液100 ml（空白调零用PBS取代），立即记时，摇匀，读出反应3 min时的A470。3、PPO测定：取PPO反应混合液（ 20 mmol/L邻苯二酚，用PBS溶解）2.8 ml，加入酶液0.2 ml（空白调零用PBS取代），立即记时，摇匀，读出反应 2 min时的A410。将测得的A470和A410数据带入公式POD activities=（u

7、mol.g-1FW）PPO activies=(U.g-1FW)计算出PPO和POD的值1.26GSH的测定分别取0.5 g实验组和对照组的胚芽鞘加入3 mL 5%三氯乙酸（TCA）和少许石英砂充分研磨用2 mL 5% TCA洗研钵 5000 rpm离心10 min 上清液定容至5 mL。测定：上清液各1 mL 分别加入1 mL0.1M PBS (pH=7.7) 0.5 mL 4 mM DTNB (用0.1M pH6.8PBS现配，空白用此PBS代替) 25 5 min测定A412将测得的A412值带入公式GSH content= (umol.g-1FW)将GSH的值计算出来2、结果与分析2.

8、1 小麦发芽率的结果由下图可以看出两种方法发放测得的小麦发芽率所得到得结果不同，TTC发测得的发芽率为94%，而署红法测得的发芽率为92%。产生这种现象的原因很有可能是因为在做试验时人为地区分染色与未被染色的小麦是存在误差，但是从结果可以看出，小麦的发芽率很高。2.2干旱胁迫对小麦胚芽鞘脯氨酸含量的影响和分析由图（2.2）可以看出当遇到干旱胁迫时小麦的脯氨酸含量增高，为正常植株中的脯氨酸49.9倍，这说明正常情况下小麦胚芽鞘内脯氨酸含量较低，但当遇到干旱胁迫时小麦胚芽鞘内的含量可以增加数十倍，这一结果与山东农业科学洪法水 李樊和在研究自然干旱胁迫下小麦品种游离脯氨酸与抗旱性的关系所得到的结果一

9、致2。 图（2.2）2.3干旱胁迫对小麦胚芽鞘MDA含量影响小麦MDA含量正常生长0.46umol/L干旱生长 3.42umol/L干早胁迫下植物的自由基伤害学说己被支持，自由基进行细胞膜脂过氧化伤害 的最终产物之一是丙二醛(MDA)，至今，MDA的含量仍作为反映细胞膜脂过氧化 伤害水平的重要指标。由表格可以看出干旱胁迫下生长的小麦胚芽鞘内所含的MDA量比正常生长的小麦所含量高。这一结果与山东农业大学研究生吴耀领再做抗旱性与丰产型小麦对干旱胁迫的响应所得到得结果一致3。2.4干旱胁迫对小麦胚芽鞘H2O2含量影响。植物组织体内积累的H2O2是由一些氧化酶（主要是超氧化物歧化酶SOD,其它如肌酸氧

10、化酶、葡萄糖氧化酶、乙二醇氧化酶）催化超氧阴离子发生氧化还原反应而形成。实验测得的数据干旱情况下的含量为254.56umol .g-1FW,正常情况下的为49.38 umol .g-1FW，可以看出来干旱胁迫下的量比正常情况下的多，并且干旱下的含量是正常生长的5倍，这一结果与高方胜所作的土壤水分对番茄植物体内过氧化氢酶含量的含量变化相符，在干旱胁迫下植物体内的氧化酶含量升高相一致4。2.5干旱胁迫对过氧化酶含量的影响过氧化酶广泛存在于植物体中在存在条件下，过氧化物酶使愈创木酚氧化，生产茶褐色物质，在分光光度计测定到470nm处的茶褐色物质的生成量，如下表所示：检测到POD含量1.09u.g-1

11、FW比对照组的含量0.63u.g-1FW高。而用PPO反应混合液邻苯二酚，PBS溶解、酶液测到得ppo含量实验组94.77umol.g-1FWmin-1,对照63.46 umol.g-1FWmin-1,明显的比对照组的升高了。干旱胁迫使过氧化酶含量升高。 POD含量 PPO含量实验组 对照组 实验组 对照组1.09u.g-1FW0.63u.g-1FW94.77umol.g-1FWmin-163.46umol.g-min-12.6干旱胁迫对GSH含量的影响和分析通过测得的结果实验组GSH含量3.99mmol.g-1FW,对照组含量1.65mmol.g-1FW，实验组和对照组的含量存在差异，实验组

12、GSH含量远比对照组的高。说明干旱胁迫使GSH含量升高。3 结论与讨论 在干旱胁迫下, 小麦幼苗生长受到一定抑制作用,生理生化指标发生一系列变化, 表现为干旱胁迫下,小麦幼苗胚芽鞘中脯氨酸、丙二醛 (MDA) 、H2O2、过氧化酶（POD、PPO）、谷胱甘肽（GSH） 含量在干旱胁迫下含量较正常情况下的明显升高。 本试验表 明:在正常条件下, 小麦胚芽鞘具有较低的脯氨酸、丙二醛 (MDA) 、H2O2、过氧化酶（POD、PPO）、谷胱甘肽（GSH）相对含量。MDA 是反映细胞膜脂过氧化水平的重要指标, 膜脂过氧化作用愈强, MDA 含量愈高, 膜被伤害程度愈重 。本试验表 明:在干旱胁迫下,小

13、麦幼苗胚芽鞘 MDA 含量在胁迫程度时上升, 这说 明干旱胁迫下金光杏梅 叶片膜脂过氧化作用加强, 膜系统受到破坏, 膜透性增加, 这与前人研究结果相一致5 6 。脯氨酸是植物体 内两种重要的渗透调节物质 。当受到干旱胁迫时, 植物体内常积累大量脯氨酸, 使植物保持一定的含水量和膨压, 以维持细胞正常的功能7 。本试验结果表 明, 在水分胁迫下, 小麦胚芽鞘脯氨酸呈上升趋势。 POP和 POD 均为植物 内源 自由基清 除剂, 属保护酶系统9 。在逆境 中保护酶活性增强或维持较高的水平, 能够清 除活性氧自由基使之保持较低 的水平, 维持细胞膜 的稳定性和完整性 。本试验结果表明,在水分胁迫时

14、, 胚芽鞘PPO 和 POD 活性逐渐增强 。这说 明在干旱胁迫下, 小麦胚芽鞘通过增强 PPO 和 POD 活性来抵御干旱逆境对其所造成的伤害, 从而使小麦胚芽鞘可能获得较高的抗旱性 。H2O2是由一些氧化酶（主要是超氧化物歧化酶SOD,其它如肌酸氧化酶、葡萄糖氧化酶、乙二醇氧化酶）催化超氧阴离子发生氧化还原反应而形成。本试验结果表明, 干旱胁迫下H2O2含量升高，这一结果与高方胜所作的土壤水分对番茄植物体内过氧化氢酶含量的含量变化相符，在干旱胁迫下植物体内的氧化酶含量升高相一致。谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸组成的天然三肽是一种含硫基的化合物，本试验结果表明干旱胁迫下谷胱甘肽含量升高，说明谷胱甘肽含量的升高使植物抗旱性增强。参考文献 : 1 李玲,李娘辉 植物生理学实验指导 科学出版社, 20092 洪法水,李樊和 自然干旱胁迫下小麦品种游离脯氨酸与抗旱性的关系 安徽农业技术师范学院 1991.3吴耀领 抗旱性与丰产型小麦对干旱胁迫的响应,山东农业大学 2010.64 高方胜 土壤水分对番茄生长发育及某些生理特性的影响 山东农业大学 2006.6.5 姚允聪, 曲泽洲, 李树仁 土壤干旱与柿树 叶片膜脂及脂质过氧化的关系 林业科学, 1993 29 6 485- 491.6 陈立松, 刘星辉 水分胁迫对龙 眼幼苗