干旱胁迫对小麦生理生化指标的影响

2013-2014学年上学期植物生理学实验科技论文题目干旱胁迫对小麦生理生化指标的影响姓名曾克英学号114120243院、系生命科学院学院专业应用生物教育（A）班二0一三年六月干旱胁迫对小麦生理生化指标的影响曾克英（11级应用生物教育（A）班，学号114120243）摘要：本实验选用小麦种子作为实验材料，测定其抗旱指标并对其抗旱性评估，所有抗旱指标均采用紫外分光光度计测定其在细胞内的含量；实验结果表明，聚乙二醇模拟干旱对小麦幼苗脯氨酸、可溶性糖和丙二醛、过氧化氢、抗氧化酶系统、谷胱甘肽、ASA含量均明显增加，表现出不同程度的抗旱效应。关键词：小麦；干旱胁迫；发芽率；生理生化指标Abstract:Thisexperimentselectsthewheatseedsasexperimentmaterial，determinationofthedroughtindexandthedroughtresistanceevaluation,droughtindexesareallusinguvspectrophotometertodeterminethecontentofitsinsidecells；Theexperimentalresultsshowthatthedroughtofpolyethyleneglycolwheatseedingproline，solublesugarandmalondialdehyde,hydrogenperoxide,antioxidantenzymesystem，glutathione,ASAcontentweresignificantlyincreased，showeddifferentdegreesofdroughtresistanceeffect.Keywords:wheat；droughtstress；germinationrate；physiologicalandbiochemicalindex在各种非生物环境胁迫因子中，干旱是导致作物产量下降最主要的环境胁迫因子。干旱对作物产量的影响在各种非生物的环境胁迫因子中占首位，仅次于生物胁迫即病虫害所造成的损失。据统计，全球干旱、半干旱地区约占土地总面积的36%，占耕地面积的43%（陈善福，1999）。在我国，干旱和半干旱地区约占国土面积的1/2，尤其是在我国的西部地区和北部地区，年降水量少，且季节分配不均，受到严重的干旱胁迫，这也是造成西部经济滞后的一个重要原因之一。干旱不仅引起作物减产并且致使生态环境日益恶化，引起生态危机。目前由于干旱引起的河流干涸、土地沙化、沙尘暴频发、湖泊湿地萎缩、草地退化、森林锐减、生物量和生物多样性急剧下降等一系列生态环境问题，已经严重威胁到人类社会的可持续发展，并引起了全社会的关注。干旱作为影响植物正常代谢和生长发育的最主要的非生物胁迫因子之一，对我国的农业发展、生态环境建设和城市绿化建设造成严重的阻碍。干旱在我国普遍发生，我国每年由于缺水造成国民经济损失达2000多亿元。因此，研究植物的抗旱机理，提高植物的抗旱能力、培育干旱耐受性的植物新品已经成为当前农业生产中的一个迫切问题。1材料与方法1.1实验材料的选取和培养各取50粒吸胀的玉米种子和小麦种子，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个半粒进行TTC染色（30℃水浴20min）另50个半粒进行曙红染色（室温染色10min）根据两种方法的染色情况，分别计算发芽率。选取多粒同品系且饱满的小麦种子，先用0.1%HgCl2消毒10min后，再用蒸馏水漂洗干净，用蒸馏水于26℃下吸涨12h，播种在两个垫有6层湿润滤纸的带盖白磁盘（24cm×16cm）中，计算发芽率（注意与前面结果比较）；挑选出长势一致的小麦苗做以下处理（去除较矮小或较高幼的小麦苗）。1.2干旱胁迫处理把上述小麦幼苗分成实验组和对照组，将实验组用PEG溶液浇灌处理；对照组小麦苗仍然用蒸馏水浇灌继续培养。处理结束后，把小麦幼苗转移到26℃下恢复培养7天，每天光照12h，观察对比实验组和对照组小麦苗生长差异变化情况。1.3测定抗逆指标含量1.3.1测定抗逆指标脯氨酸（Pro）的含量运用紫外分光光度法测定。提取：分别取0.1g实验组和对照组的小麦胚芽鞘，加入3mL3%磺基水杨酸（SSA）和少许石英砂，充分研磨后用2mL3%SSA冲洗研钵，用离心机5000rpm离心10min，取其上清液并记录体积。测定：取上清液各2mL，分别加入2mL冰乙酸和2mL茚三酮试剂，水浴煮沸15min，冷却后再5000rpm离心10min（若没沉淀可略此步骤），分别测定A520。1.3.2测定抗逆指标可溶性糖和丙二醛（MDA）的含量运用紫外分光光度法测定。提取：分别取0.1g实验组和对照组小麦苗，加入3mL10%TCA和少许石英砂，充分研磨后用2mL10%TCA洗研钵，5000rpm离心10min，取其上清液并记录体积。测定：分别取上清液各1mL，加入0.6%TBA（用10%TCA配制）3mL，水浴煮沸15min，冷却后用离心机5000rpm离心5min（视沉淀有无），分别测定OD450和OD532。OD450=C185.4OD532=C17.4+15500C2求解方程得：C1/(mmol/L)=11.71OD450C2/(umol/L)=6.45OD532-0.56OD450公式中C1为可溶性糖的浓度；C2为MDA浓度。用总显VVVWLA520Procontent=(mol.g-1FW)1.3.3测定抗逆指标H2O2的含量运用紫外分光光度法测定。提取：分别取0.1g实验组和对照组，加入3mL0.3%三氯乙酸(TCA)和少许石英砂，充分研磨后用2mLTCA洗研钵，用离心机5000rpm离心10mi，取其上清液并记录体积。测定：分别取上清液各4mL，加入0.1%Ti(SO4)2[用20%(v/v)H2SO4配制]0.2mL，摇匀，用离心机5000rpm离心10min，测定OD410。1.3.4测定抗逆指标抗氧化酶(POD)的含量运用紫外分光光度法测定。提取：分别取对照组和实验组小麦苗0.1g作为实验材料，加入少许石英砂和3ml提取液（50mmol/LPBS,pH6.0,内含0.１mmol/LEDTA,1%PVP），充分研磨后完全转入离心管中，再用2ml提取液洗研钵，5000rpm离心10min，记录上清液体积，用于测定POD和PPO酶活性。POD测定：取POD反应混合液（10mmol/L愈创木酚，5mmol/LH2O2,用PBS溶解）2.95ml，加入酶液50ml（空白调零用PBS取代），立即记时，摇匀，读出反应2min时的A470。（记录每分钟的读书，记录四次，最后取平均值）PPO测定：取PPO反应混合液（20mmol/L邻苯二酚，用PBS溶解）2.9ml，加入酶液0.1ml（空白调零用PBS取代），立即记时，摇匀，读出反应2min时的A410。（每30S读一次数，读四次，最后取平均值）以每分钟A值变化0.01所需要的酶液的量为一个活力单位（U），则：用总显VVVWLA410H2O2content=(mol.g-1FW)1.3.5测定抗逆指标GSH的含量运用紫外分光光度法测定。提取：分别取0.1g实验组和对照组的胚芽鞘，加入3mL5%三氯乙酸（TCA）和少许石英砂，充分研磨后用2mL5%TCA洗研钵，5000rpm离心10min，上清液并记录体积。测定：上清液各1mL(空白用5%三氯乙酸代替)，分别加入2mL0.1MPBS(pH=7.7)、0.1mL2mMDTNB，然后于25℃下5min，测定A412。1.3.6测定抗逆指标ASA的含量运用紫外分光光度法测定。用总显VVVtWA470PODactivities=(mol.g-1FWmin-1))用总VVtWA01.0410PPOactivities=(U.g-1FW))))用总显VVVWLA412GSHcontent=(mol.g-1FW)提取：分别取0.1g实验组和对照组的胚芽鞘，加入3mL5%三氯乙酸（TCA）和少许石英砂，充分研磨，用2mL5%TCA洗研钵，用离心机5000rpm离心10min，取其上清液并记录体积。测定：上清液各0.8mL(空白用5%TCA代替)，分别加入0.8mL0.15MNaH2PO4(pH=7.4)和蒸馏水，混合均匀，分别加入0.8mL5%TCA、44%磷酸和4%联吡啶，摇匀，再加入3%FeCl30.8mL，于37℃下15min，测定A525。2.结果2.1计算实验玉米的发芽率随机抽取的50粒玉米种子中，TTC染:有生命活力的有43粒；曙红染色：有生命活力的有45粒；随机抽取的50粒小麦种子中，TTC染:有生命活力的有18粒；曙红染色：有生命活力的有21粒；表一曙红染色、TTC法测定小麦、玉米种子发芽率*发芽率（%）玉米小麦曙红染色90%42%TTC染色86%36%用总显VVVWLA525ASAcontent=(mol.g-1FW)注：*占计数种子的百分比。2.2.计算实验组和对照组小麦中指标含量记录实验数据并计算各指标含量：计算含量时，各指标单位不统一。测定的Pro含量单位：-1FW；可溶性糖含量单位：mmol/L;丙二醛含量单位：umol/L。H2O2含量单位：-1FW；POD活性单位：-1FWmin-1；PPO活性单位：U.g-1FW；GSH含量单位：-1FW；ASA含量单位：-1FW；表二实验小麦指标含量序号指标对照组实验组对照组含量实验组含量一.Pro（A520）0.0782.9332.89108.62二.可溶性糖（OD450）0.0201.3970.2316.35丙二醛（MDA）*0.0060.3170.031.26三.H2O2（OD410）0.7521.398148.20275.60四.POD活性(A470)0.3650.61349.7583.59PPO活性(A410)0.1370.2101086.501665.50五.GSH（A412）0.0720.2742.095.51六.ASA（A525）0.0110.1610.340.502.3.实验组和对照组小麦中指标含量结果分析2.3.1.干旱胁迫对小麦幼苗Pro含量变化的影响由表二第一组实验可以看出：干旱胁迫下小麦的脯氨酸急剧增加，正常小麦脯氨酸含量为2.98mol.g-1FW，,而干旱胁迫下小麦的脯氨酸含量为108.62mol.g-1FW，实验组为对照组的36倍，说明小麦在抵抗干旱胁迫时脯氨酸具有十分重要的作用。2.3.2.干旱胁迫对小麦幼苗可溶性糖、MDA含量变化的影响由表二第二组实验可以看出：干旱胁迫下小麦的可溶性糖、MDA含量大幅度增加，干旱胁迫下小麦的可溶性糖含量为16.35mmol/L，实验组为对照组的71倍，干旱胁迫下小麦的MDA含量为1.26umol/L，实验组为对照组的42倍，说明小麦在抵抗干旱胁迫时可溶性糖、MDA具有十分重要的作用。2.3.3.干旱胁迫对小麦幼H2O2含量变化的影响由表二第三组实验可以看出：干旱胁迫下小麦的H2O2含量有所增加，干旱胁迫下小麦的H2O含量为275.60umol/L，实验组为对照组的1.8倍，说明小麦在抵抗干旱胁迫时H2O2也具有十分重要的作用。2.3.4.干旱胁迫对小麦幼苗抗氧化系统变化的影响由表二第四组实验可以看出：干旱胁迫下小麦的POD、PPO含量也有所增加，干旱胁迫下小麦的POD含量为83.59mol.g-1FWmin-1，实验组为对照组的1.7倍，干旱胁迫下小麦的PPO含量为1665.50U.g-1FW，实验组为对照组的1.5倍，说明小麦在抵抗干旱胁迫时POD、PPO具有十分重要的作用。2.3.5.干旱胁迫对小麦幼苗GSH变化的影响由表二第五组实验可以看出：干旱胁迫下小麦的GSH含量有所增加，干旱胁迫下小麦的GSH含量为5.51mol.g-1FW，实验组为对照组的2.6倍，说明小麦在抵抗干旱胁迫时GSH也具有重要的作用。2.3