生物教育教学论文 小麦硝酸还原酶活性日周期的变化 论文

小麦硝酸还原酶活性日周期的摘要：为了探究小麦硝酸还原酶活性的日周期变化，以生长期的小麦为材料，在保持光照面积、小麦叶片质量相同的情况下，采用活体法测定小麦植株在早、中、晚。三个不同时间段的硝酸还原酶的活性。结果表明，小麦在一天的13点到14点之间其硝酸还原酶活性为0.0301(μgNaNO2·g-1鲜重·h-1)，早上7点到8点的酶活性为0.0286(μgNaNO2·g-1鲜重·h-1)，晚上18点到19点的酶活性为0.0186(μgNaNO2·g-1鲜·h-1)。由此可以得出在这三个时间段内硝酸还原酶活性波动大，中午的酶活性最强，但中午和早上的酶活性并没有显著性变化，但是晚上的酶活性变化就非常明显，其明显低于早上和中午的酶活性。因此小麦硝酸还原酶的活性与光照强度的变化是一致的，当光强度高，硝酸还原酶活性高，相反，当光强度弱，硝酸还原酶活性相对较弱。关键词：小麦；硝酸还原酶；活性引言：日周期影响着植物的生长发育，近年来，许多学者以拟南芥为材料，研究日周期对植物生理的影响，并取得了许多有益的成果。但以小麦麦苗为研究材料，以硝酸还原酶活性为指标研究日周期对植物生理的影响未见报道。故本研究以小麦为材料，分别从早、中、晚三个不同时间段来测定小麦中硝酸还原酶的活性，一方面了解目前小麦的生长状况，另一方面了解日周期对小麦麦苗生理的具体影响，为农业生产一、硝酸还原酶的分布、活性及生1952年，H.Evance等人首次在红色链孢菌中发现了硝酸还原酶的存在[1]。我国科学家曾经也用实验证明，假如在不含有硝酸盐的溶液中放入水稻的幼苗，则会导致硝酸还原酶逐渐的消失。但是如果把它放在含有硝酸盐的溶液中，其体内硝酸还原酶又会逐渐的出现。人们还在细菌、真菌以及高等植物的根、茎、叶等许多组织和器官中发现了硝酸还原酶，但是也有一些植物的NR存在于特定的细胞中[2]。每种植物的种类和器官都有所不同，故其硝酸还原酶的分布和活性也会有着不同。许多的研究表明，大部分的硝酸还原酶分布在植物的叶片中，这是由于大部分的硝酸盐被根部吸收后，通过木质部转运到叶片中从而被还原。如今有实验已经证实硝酸还原酶一般位于细胞质中，但是同时国外也有研究表明，硝酸还原酶位于叶绿体中或者是这两处都有存在[3]。在植物的盛花期和结荚盛期嫩叶中硝酸还原酶的活性是最高的，最低的是在成熟的叶片中而刚长成的叶片中硝酸还原酶的活性是居于二者之间的。随着生育历程的逐渐降低，一直到鼓粒期达到最低值。在大多数植物体内，氮素是需求量最大的矿质营养元素同时也是需要经过施肥补充的重点营养物质.大部分植物的氮源主要是来源于硝酸盐，其还原、同化和植物光合作用中CO的还原同化有着相同的重要意义。硝酸还原酶是NO-N同化的关键酶和限速2酶，对调节硝酸盐代谢有着至关重要的作用。目前为止，有许多的研究认为，硝酸还原酶的活性高低可以有效的反映出植物的营养状态以及氮素的代谢水平，常常被作为一种育种的指标。NO-N在农业上有着非常重要的作用，如果使用不当会引起许多的问3-题。如过量施用氮不仅容易引起NO-N污染环境和水体，而且也易导致硝态氮在农产品中积累从而引起食品安全等问题。除此之外，硝酸还原酶还参与其他重要的生理调节过程，如催化NO-N产生重要的信号物质NO等。二、实验原植物吸收的NO，首先通过硝酸还原酶的催化，被还原成NO。被还原的NO能够从组织内到外界溶液当中，并且还能够在溶液中累积，故只要测2--2出反应液中NO的含量，就能够计算出酶的活性。NO的含量可以采用磺胺比色来进行测定。三、实验材料与方1.实验材料（1）供试作物新鲜的小麦(TriticumAesti)叶片，采摘学校门前小麦地。2）实验试剂蒸馏水；KNO(分析纯)；NaHPO(分析纯)；NaHPO(分析纯)；磺胺(分析纯)；α-萘胺(分析纯)；NaNO（分析纯）；浓HCL；浓冰醋酸。（3）实验仪器722型分光光度计（魔亿科贸有限公司）；FA2004N.电子天平(上海精密科学仪器有限公司)2．实验方法（1）绘制标准曲线7支20mL的试管，编号后，按照表1顺序添加试剂。并同时摇动试管使各试剂混O匀，混匀后在35C温箱中保温30分钟，冷却，用分光光度计在在520nm波长下进行比色，并读出光密度，绘制标准曲线。（2）取样分别在同一天的7时，13时和18时在同一块实验田的同一区域随机取样5～10株小麦装入塑料袋中，并立即带回实验室，剪下小麦叶片，并用水洗干净，然后用吸水纸吸干表面的水分。用打孔器将叶片打为相同大小的小圆片，然后在蒸馏水中冲然后用吸水纸把水吸干，迅速称取2份相同质量的样品(0.35g)，分别放在2个50毫升的三角瓶中，按照表3加入缓冲液，0.2mol·LKNO溶液和蒸馏水，并以1瓶为对照，2瓶作为处理。然后将反应液和叶圆片一起放入到注射器中，并要同时用手指堵住注射器出口的小孔，使注射器不漏气，用力拉注射器使其真空，抽出叶圆片中的空气，待叶圆片完全沉于溶液中，放气后，把三角瓶放在30C的温箱中，将酶放在暗中处作用30分钟。（3）NaNO含量的测定保温后振荡三角瓶2分钟，待叶圆片沉淀后取反应液1毫升分别加入到两只试管中，O然后在每支试管中加入磺胺试剂2毫升以及α-萘胺试剂2mL，混匀后，将试管放在30C的温箱中保温30min，冷却后，用分光光度计在520nm波长下进行比色。记录光密度，在标准曲线上查出NaNO的含量。（4）结果计算Z表示硝酸还原酶活性(μgNaNO·g鲜重·h)；C表示是在标准曲线上查出21的1号三角瓶NaN平均含量C表示是在标准曲线2号三角瓶NaN2平均含量V表示的是反应溶液的总t表示的是测定的时W表示的是样品质四、结果与分本实验以三天为一周期，每次实验重复3次并取其平均值。第一个周期的三天，天气晴朗，测得的酶活性如表4：可以看出：小麦硝酸还原酶的活性在一天内的中午时间段活性最高，早上时间段的酶活性稍低点，但是差别不是太大，而晚上时间段酶活性达到最低，其酶活性明显低于其他两个时间段所测得的酶活性。第二个周期的三天中，以阴雨天气为主，测得的硝酸还原酶日周期变化的平均值。可以看出：在实验的第二个周期中，酶活性在晚上时间段达到最大值，但是和其他两个时间段的酶活性变化不太明显，相差不是很大，几乎可以忽略。第三个周期的三天，天气情况与第一个周期的天气情况基本一致，所测得的硝酸还原酶日周期变化的平均值所示。可知，小麦硝酸还原酶的活性在一天内的中午时间段活性最高，早上时间段的酶活性稍低点，但是差别不是太大，而晚上时间段酶活性达到最低，其酶活性明显低于其他两个时间段所测得的酶活性.然而在本次实验中，第二个周期测得的数据与其他两个周期测得的数据所得结果不一致，这很有可能与天气有关。本次实验研究表明，小麦硝酸还原酶活性不是恒定的，在13点到14点达到最高值，之后就会逐渐下降，在18点到19点达到最低值，故小麦硝酸还原酶活性有一种自主变化的趋势。五、讨论资料显示，在关于“植物组织硝酸还原酶活性的测定”实验项目的相关书籍中并没有说明材料的采样时间，但有部分学者认为下午的酶活性要高于上午，故在下午进行实验效果会更好些。这与本实验结果是相符的。在早期，有些研究者就曾发现植物硝酸盐的还原存在时间节律，近些年就有研究认为这是属于植物自主的生物钟现象。本实验以小麦为材料，研究表明小麦硝酸还原酶的活性与光照强度的变化相一致，当光照强度高时，硝酸还原酶的活性就高，反之，当光强度弱时，硝酸还原酶的活性就会故在农业操作中，我们应当在早上九点钟之前或者下午五点钟之后对小麦进行施氮肥。中午由于硝酸还原酶活性较高，易导致硝态氮在农产品中积累从而引起食品安全等问题故中午时间段不适宜是氮肥。该实验，并没有对小麦的每一个生育期以及小麦昼夜变化的酶活性规律进行深入探讨，希望在以后的“植物组织硝酸还原酶活性”实验中能够更进一步完期可以更好的帮助我们去及时的了解小麦的生理状况，为农业的高产量、高质量提供更多的参考资料。参考文献[1]李健身.硝酸还原酶活性的调节[J].阴山学刊，2009，23(1)：40-41.[2]赵越，魏自民，马凤鸣.不同水平铵态氮对甜菜硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活力的影响[J]中国糖料，2003(1)：22-[3]吴平，印莉萍，张立平等.植物营养分子生理学[M]，北京：科学出版社，2001，51-65.4]封克，汤炎，张素玲.铵离子对不同基因型水稻吸收硝酸根离子的影响[J].植物生理学通[讯，2001，37(3)：192-5]MarschnerH.高等植物的矿质营养[M].李春俭.等.译.2版.北京：中国农业大学出版社.2001：161-16]赵洪祥，徐克章，杨光宇，等.吉林省82年来育成大豆品种的产量和叶片部分生理特种变化及其相互关系[J].作物学报，2008，34(7)：1259-1265.7]布坎男BB，格鲁依森姆W，琼斯RL.植物生物化学与分子生物学[M].翟礼嘉，顾红雅，白书农，译.北京：科学出版社，2004：662-68]吴雨华.欧美国家地下水硝酸盐污染防治研究进展[J].中国农学通报.2011.27(：84-2909]樊怀福，郭世荣，杜长霞，等.外源NO对NaCl胁