不同逆境对川麦42的生长情况影响毕业论文.doc

不同逆境对川麦42生理生化指标的影响 摘 要：为研究川麦42的抗胁迫能力，本实验对川麦42在盐渍、干旱、低温胁迫下其功能叶中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性，叶绿素、丙二醛(MDA)、脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白的含量进行了测定。其中SOD、POD、CAT在逆境胁迫下活性都有明显的上升，叶绿素、MDA、脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白的含量也有不同程度的上升。结果表明：川麦42具有良好的抗逆性关键词：小麦，抗逆性，生理指标，川麦42Effects of on physiological and biochemical parameters in Chuanmai 42 under different environmental cuesXieBo Chemical Biology, Grade 2009Directed by Chen Yang-er (Associate Professor) Abstract: In order to understand the resistance of Chuanmai 42 under different environmental stresses, we investigated the changes in activities of super oxide dismutase (SOD),peroxidase (POD), and catalase (CAT), malondialdehyde (MDA), chlorophyll, proline, solublesugar and soluble protein content under water, salt, and cold stress. Where SOD,POD,CAT underadversity stress activity has increased significantly,MDA,chlorophyll,proline,soluble sugar and soluble protein content also increased to varying degrees.The results showed that: Chuanmai42 table has good resistance of seedling.Keywords: Resistance, Physiological parameters, Chuanmai 42, stress小麦是世界上最重要的粮食作物之一1，世界上有超过35%的人口以小麦作为主食，并且随着世界人口的增加，人们对小麦的需求还在不断增大。但是各种自然灾害对小麦的产量有着巨大的影响。在世界范围内影响作物产量的非生物胁迫因子主要是盐渍、干旱和低温冻害等2-4。植物在遭受逆境胁迫时，其体内会发生一系列的变化，以此来适应各种不同逆境，因此可以通过对逆境下植物体内各种生理生化指标变化的分析来对植物的抗逆性做出评价5-7。植物体内存在着活性氧的产生和清除两个过程，植物在逆境下（如：盐渍、干旱、低温）会产生过量的活性氧，而活性氧的过度积累会损伤植物的膜系统及影响可溶性蛋白的积累8。有些酶如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）可以清除活性氧自由基，在逆境下这些保护酶类的活性及含量与植物的抗逆性密切相关9。此外，植物在逆境下，往往发生膜脂过氧化作用，丙二醛（MDA）是其主要产物，具有很强的细胞毒性，对膜和细胞中的许多生物功能分子如蛋白质、核酸和酶等都具有很强的破坏作用。故MDA的含量可以作为小麦的抗逆性指标8。植物对于可溶性糖含量的控制主要在于水分，不同水分胁迫下小麦可溶性糖的累积与小麦的产量及品质密切相关，同时糖类作为植物体内的能量物质，是光合作用不可或缺的反应物，因此可用可溶性糖的含量反映植物的生长状况。光合作用的重要物质是叶绿素，叶绿素的含量可以反映植物叶片在生长过程中的生理指标变化。另外脯氨酸是细胞内重要的一种氨基酸，它的存在可以调节植物细胞内的水分，防止水分流失，其含量也可以反映植物生理变化。川麦42是四川省区试以来第一个突破6000千克的小麦新品种，先后通过了四川省和国家审定10，该小麦具有遗传变异类型丰富，蕴藏丰富的抗逆、抗病和高产基因。近几年对小麦抗胁迫能力的研究比较多，对于川麦42在康胁迫能力方面的生理生化指标的测定却较少10,11，本文通过对川麦42在不同逆境（干旱、低温、盐渍）下的生理生化指标进行测定，如酶活、丙二醛含量和脯氨酸含量等，旨在为小麦的抗逆性研究提供依据。1 材料与方法1.1 供试材料川麦42：由四川省农科院提供。1.2 仪器设备恒温培养箱、离心机、冰箱、电子天平、制冰机、恒温水浴锅、电炉。2 实验方法2.1 材料培养及胁迫处理将颗粒饱满、无霉变的川麦42种子经1 %的次氯酸纳表面消毒10分钟，流水冲洗干净后于室温下催芽12小时，在25 °C暗处萌发1到3天。选取萌发一致的种子植于经消毒的石英砂中，置于25±1 °C、12 h / 12h光/暗周期、中等光强的恒温室中培养，每天浇1/2的Hoagland培养液，选取成长至3叶期的川麦42幼苗，用自来水洗净根部，然后用滤纸干燥并吸取表面的水分。水分胁迫时，将根浸入20% PEG6000营养液中；用0.3 mol/L NaCl进行盐胁迫以及4 °C进行低温处理并照相观察形态变化。2.2 测定方法分别取胁迫处理1天和3天的小麦幼苗功能叶测定其超氧化物酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量及叶绿素含量，以无任何处理的小麦为对照。2.2.1 丙二醛含量的测定：硫代巴比妥酸法12取小麦叶片1 g将其剪碎，加入10%三氯乙酸(TCA)共10 mL研磨至匀浆，离心10 min，上清液即为样品提取液。吸取2 mL提取液，加入2 mL0.6TBA液，混匀，在试管上加盖塞，置于沸水浴中沸煮10-15 min（不得超过此时间）迅速冷却，离心。取上清液测定532 nm和450 nm，600 nm处的光密度。根据公式MDA浓度=6.45×(A532-A600)-0.56×A450（单位：mol/L）可以计算丙二醛（MDA）的含量。2.2.2 可溶性蛋白含量的测定：考马斯亮蓝法13将0.750 g小麦幼苗叶片研磨至匀浆，离心后取上清液定容入10 mL容量瓶中。取1 mL样品提取液加入5 mL考马斯亮蓝G-250，放置10 min后在595 nm下测定吸光值，根据制作的标准曲线可以计算出可溶性蛋白的含量。2.2.3 脯氨酸含量的测定：茚三酮比色法14取0.5 g小麦叶片，用3磺基水杨酸溶液研磨提取，磺基水杨酸的最终体积为5 mL。匀浆液转入玻璃离心管中，在沸水浴中浸提10 min。冷却后，离心10 min，取上清液待测。以茚三酮处理过后在520 nm下测定其吸光值，根据标准曲线可以计算出脯氨酸的含量。2.2.4 可溶性糖含量的测定：蒽酮显色法测定13取新鲜小麦叶片，擦净表面污物，剪碎混匀，称取0.30 g，共3份，分别放入3支刻度试管中，加入5-10 mL蒸馏水，塑料薄膜封口，于沸水中提取30 min(提取2次)，提取液过滤人25 mL容量瓶中，反复冲洗试管及残渣，定容至刻度。根据用量加入蒽酮试剂处理过后，于625 nm下测定其吸光值，根据标准曲线可以计算出可溶性糖的含量。2.2.5 叶绿素含量的测定：分光光度法13称取小麦叶片0.2 g剪碎置于研钵中，加少许CaCO3，石英砂、95%乙醇（AR）丙酮（AR）1:1充分研磨，过滤，将滤液移入25 mL容量瓶，用95%乙醇（AR）丙酮（AR）1:1反复洗涤残渣、滤纸至无绿色，合并滤液，定容。取上述提取液1 mL稀释至10 mL，摇匀。用95%乙醇（AR）丙酮（AR）1:1为参照，在分光光度计665 / 649 nm下测其光密度。根据公式Chla含量（mg/g）=(13.95D6656.88D649)×V/(W×1000)，Chlb含量（mg/g）=（24.96D6497.32D665）×V/(W×1000)可以分别计算出叶绿素a和叶绿素b的含量。2.2.6 SOD活性的测定：氮蓝四唑(NBT)光还原法测定14取小麦叶片 0.5 g于预冷的研钵中，加1 mLpH7.8磷酸缓冲液在冰浴下研磨成匀浆，倒入10 mL刻度试管中，加缓冲液定容为5 mL。取2 mL于离心管离心20 min，上清液即为SOD粗提液。取2支试管分别加入130 mmol/LMet、750 mol/LNBT、20 mol/L核黄素各0.3 mL，1号试管加蒸馏水1.8 mL，2号试管加入0.5 mL酶液及1.75 mL蒸馏水。将1号试管置于暗处，2号试管置于25 、4000 lx日光灯下反应20 min，以1号调零，在560 nm下测定吸光值，根据测定结果可以计算出SOD的比活力。2.2.7 POD活性的测定：愈创木酚法测定14称取新鲜小麦叶片0.1克，低温研磨至匀浆离心15 min，上清液即为粗酶液，定容至25 mL。取2支试管，于1号试管中加入反应混合液3 mL和Ph6.0磷酸缓冲液1 mL，作为对照，另2号试管中加入反应混合液3 mL，和上述酶液1 mL(如酶活性过高可稀释之)。迅速将两支试管中溶液混匀后，倒人比色杯，置于分光光度计样品室内，立即开启秒表记录时间，于470 nm处测定光密度，每隔30 s读数一次，记录 5min。根据所得数据可以计算出POD的酶活性。2.2.8 CAT活性的测定：过氧化氢测定法15将小麦叶片1.00 g低温研磨至匀浆，转移至25 mL容量瓶中，用pH7.8磷酸缓冲液冲洗研钵2-3次(每次l-2 mL)，合并冲洗液于容量瓶中，定容至25 mL，摇匀。取提取液5 mL低温离心，上清液即为酶提取液。取2支试管分别加入Tris-HCl 1 mL，再加入蒸馏水1.7 mL，于1号试管加入0.1 ml煮死酶液及0.2 mL 100 mmol/L H2O2溶液作为对照，迅速往2号加入相同量H2O2溶液，每隔30 s读一次数，共计4 min，根据测定结果计算出CAT的酶活性。3 结果与分析为了单位统一以及数据分析，本实验将所测数据均按照公式(实验组-对照组）/对照组×100%。3.1 逆境（低温、盐渍、干旱）对川麦42 MDA含量的影响胁迫处理1天以后，干旱处理的川麦42幼苗叶片中MDA含量显著上升，与对照相比上升了150.20%，而低温和盐渍处理变化较小不到10%。胁迫培养3天以后，MDA的含量都有明显的上升，盐渍、干旱、低温胁迫分别上升了30.50%、150.20%、50.70%，而干旱胁迫一直处于较高的一个水平上。3.2 逆境（低温、盐渍、干旱）对川麦42可溶性蛋白含量的影响逆境下，川麦42培养1天以后，小麦幼苗叶片中可溶性蛋白含量开始上升，相对于对照上升幅度最大的是低温处理过后的小麦，上升了41.00%，其次是盐渍胁迫上升了13.00%，干旱胁迫最低仅上升了8.80%。胁迫处理3天以后，可以看出可溶性蛋白的含量在持续上升且上升幅度很大，低温处理后的小麦比对照上升了123.00%，盐渍胁迫相对较低为31.90%。3.3 逆境（低温、盐渍、干旱）对川麦42脯氨酸含量的影响胁迫处理1天以后，脯氨酸的含量变化并不明显，含量上升最快的是干旱处理，与对照相比脯氨酸含量上升了25.10%，而盐渍胁迫和低温胁迫变化不到10%。3天以后，干旱胁迫脯氨酸含量上升幅度很大，与对照相比上升了207%，而盐渍胁迫和低温胁迫分别为34.30%和21.80%，变化幅度相对较小。3.4逆境（低温、盐渍、干旱）对川麦42可溶性糖含量的影响逆境下处理24 h后，盐渍胁迫下，可溶性糖的含量变化很小，可以忽略不计，而干旱和低温胁迫处理过后的小麦叶片可溶性糖含量积累较多与对照相比分别上升了21.89%、8.29%。处理72 h后，可溶性糖明显增加，最为明显的是盐渍胁迫，与空白相比从第一天的1.33%上升到了19.17%，而干旱胁迫一直较高为60.00%。3.5 逆境（低温、盐渍、干旱）对川麦42叶绿素含量的影响川麦42幼苗经过胁迫处理以后，叶绿素含量显著上升胁迫1天后，叶绿素含量与空白相比最低的是盐渍胁迫上升到了47.60%，而干旱胁迫最高已经达到了130.30%，而处理3天过后干旱胁迫上升的幅度反而没有盐渍胁迫和干旱胁迫上升幅度大，上升幅度最大的是低温胁迫从第1天的54.20%到了123.70%。3.6逆境（低温、盐渍、干旱）对川麦酶活性的影响由图6可以看出，川麦42在胁迫处理1天后，叶片中保护酶类超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）以及过氧化氢酶（CAT）的酶活性都有所增加。其中以干旱胁迫下小麦酶活性的变化最大，SOD、POD、CAT的酶活性与对照相比分别上升了71.50%、65.21%、40.56%，盐渍和低温胁迫变化则较小。胁迫处理3天后，盐渍胁迫和低温胁迫酶活性的变化幅有很明显的增大，如图6中A、C所示，低温胁迫下，SOD酶活性由第1天25.44%上升到69.62%，POD的酶活性则是由15.20%增到48.18%，而干旱胁迫一直处于一个较高的水平。图6. 酶活性的变化Fig.6 changes in enzyme activity4 讨论植物在逆境下，其体内会发生一系列的变化，以此来适应各种不同逆境，因此可以用在逆境下植物的各项生理生化指标变化来对植物的抗胁迫性做出评价5-7。蛋白质的含量在植物体内处于合成与降解的动态平衡中，蛋白质代谢是一切生命活动的基础之一，植物体内蛋白质含量的提高，是植物体内对逆境的一种适应，可以作为植物相对抗性的指标16,超氧化物歧化酶（SOD），过氧化物酶（POD），过氧化氢酶（CAT）是植物体内主要的抗氧化酶，逆境下植物的膜系统会被其产生的活性氧过氧化，而以上三种酶类被认为是清除活性氧最主要的酶类2，使植物在一定程度上忍耐、减缓、或者抵抗各种逆境胁迫。丙二醛（MDA），是植物在逆境下，膜脂发生过氧化作用的产物，具有很强的破坏作用，其含量可以反映植物的抗逆性。脯氨酸具有调节渗透压，稳定亚细胞结构，清除自由基担当信号分子等功能17，叶绿素是光合作用的重要物质，糖类是重要的能量物质所以植物体内脯氨酸、叶绿素和可溶性糖的积累与植物的抗逆性直接相关。本文对川麦42在3种不同逆境（盐渍、低温、干旱）下，其幼苗生理生化指标变化进行测定。由实验结果可以看出，小麦幼苗在胁迫处理3天后其体内丙二醛（MDA）含量开始上升，这表明小麦细胞膜已经开始被破坏而不同的逆境下受破坏程度也不相同，而干旱胁迫下丙二醛变化最大为150.20%，可见干旱对小麦伤害是最大的。与此同时小麦叶片中各种抗氧化物酶的含量也在上升，这说明丙二醛对小麦幼苗的影响小麦自身也产生了相应的对抗机制，而又以干旱胁迫下SOD、POD、CAT的酶活性变化最大。另外小麦叶片中可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和叶绿素的含量都在积累，这些物质都是对植物生长具有重要作用。由实验结果可以看出川麦42具有很好的抗胁迫能力。.参考文献 1 刘艳丽, 许海霞, 刘桂珍. 小麦耐盐性研究进展J. 中国农学通报, 2008, 24(11): 202-2062 王树刚, 王振林, 王平. 不同小麦品种对低温胁迫的反应及抗冻性评价J. 生态学报, 2011,31(4): 1064-10723 谭晓荣, 胡韬纲, 戴媛等. 不同干旱方式对小麦幼苗可溶性蛋白含量及总抗氧化能力的影响J.河南工业大学学报, 2008,29(1): 1673-23834 史雨刚, 孙黛珍, 雷锋进等. 种子引发对NaCl胁迫下小麦幼苗生理特性的影响J. 核农学报, 2011, 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