1、干旱脅迫對植物生理生化指標的影響摘要：本文以實驗室提供的小麥種子作為材料，在實驗室種植，評估小麥種子 發芽率，并利用 PEG 模擬小麥干旱脅迫，通過紫外分光光度計法測定小麥幼苗各 生理生化指標綜合評價干旱脅迫對小麥生理生化的影響，實驗發現，干旱脅迫下， 小麥幼苗抗氧化酶系統、脯氨酸、過氧化氫、丙二醛等含量均明顯增加，表現出有 效的抗旱效應，說明在干旱脅迫下，植物能夠通過合成自身所需的以上物質來達到 抗旱的作用，而且這些物質可以作為植物抗旱指標來對植株進行抗旱性評價。關鍵詞：玉米種子小麥幼苗發芽率抗氧化酶 （POD 脯氨酸（ pro ）丙二醛MDA )H 2O 2引言：雖然地球上的有 70%的水

2、分覆蓋，但是能夠真正的被人類利用的水資源卻很少。近年來，由于環境的惡化以及溫室效應的加劇，越來越多的地方出現干 旱現象，由于缺水而導致糧食產量的減少，我們需要提高農作物的抗旱性，從而減 少生產用水。小麥是世界上總產量排名第二的糧食作物，因此研究小麥抗旱性，對 于實現小麥水資源高效利用和農業可持續發展具有重要意義；通過測定作物抗旱指 標可以確定植物的抗旱能力，前人有關小麥抗旱性的研究，圍繞抗旱性評價指標、 抗旱生理指標等已有較多報道，本實驗通過利用前人的研究方法測定小麥多個生理 指標進而對這批小麥種子抗旱性綜合評價。、材料：玉米種子 小麥種子 小麥幼苗、 方法：（1）、取50粒吸脹的玉米種子或小

3、麥種子 -沿胚的中心線切成兩半（嚴格區 分兩個半粒），進行下列實驗：其中50個半粒進行TTC染色（30C水浴20min ）另50個半粒進行曙紅染色（室溫染色 10 min）-洗凈后觀察。（2）、Pro的提取：分別取0.1 g實驗組和對照組的幼苗 7加入3 mL 3%磺基 水楊酸（SSA ）和少許石英砂7充分研磨7用2 mL 3% SSA洗研缽75000 rpm離 心10 min 7上清液定容至5 mL。測定：上清液各 2 mL 7分別加入（2 mL冰乙酸 和2 mL茚三酮試劑 7煮沸15 min 7冷卻后75000 rpm離心10 min （若沒沉淀可 略此步驟） 7分別測定 A520 計算：

4、（3）MDA提取：分別取0.1 g實驗組和對照組加入3 mL 0.1% TCA和少許 石英砂7充分研磨7用2 mL 0.1%TCA洗研缽5000 rpm離心10 min T量上清液 體積。測定：分別取上清液各 1 mL 7加入0.6%TBA （用10%TCA配制）3 mL 7 煮沸15 min 7冷卻后75000 rpm離心5 min （視沉淀有無）7分別測定OD450和OD532（4）、H2O2提取：分別取0.1 g實驗組和對照組 7加入3 mL 50 mM PBS （提取液，PH=6.8,內含1mM HA和少許石英砂用總顯 V V V W L A ? 520Pro content =( 卩

5、 moiFW7充分研磨7用2 mL PBS洗研缽75000 rpm離心10 min &清液定容至5 mL。測定：分別取上清液各 3 mL 7加入0.1%Ti（SO42 用20%（v/v H2SO4配制1 ml7 搖勻 7 5000 rpm 離心 10 min 7 OD410計算：（5）抗氧化酶的提取：分別取 0.1 g 實驗材料7加入少許石英砂和 3 ml 提取 液（50mmol/L PBS, pH6.0,內含 0. 1 mmol/ LEDTA, 1%PVP ） 7 充分研磨 7轉入 離心管中7用 2 ml 提取液洗研缽7 5000 rpm 離心 10 min 7上清液定容至 5 ml 7 用

6、于測定POD和PPO酶活性或分裝后轉至-20或-80r保存。2、POD測定：取POD反應混合液（10 mmol/L愈創木酚，5 mmol/L H2O2,用PBS溶解）2.95 ml,加入酶液50 ml （空白調零用PBS取代），立即記時，搖勻，讀出反應 2 min時的A470。3、PPO 測定：取 PPO 反應混合液（ 20 mmol/L 鄰苯二酚，用 PBS 溶解） 2.9 ml，加入酶液0.1 ml （空白調零用PBS取代），立即記時，搖勻，讀出反應 2 min 時的 A410。以每分鐘 A 值變化 0.01所需要的酶液的量為一個活力單位（ U ），則：4、計算： 用總顯 V V V W

7、L A ? 410H 2O 2 content =(卩 mOl寫三、結果與分析1、 種子發芽率的測定實驗結果： 項目 玉米 發芽率 小麥 發芽率曙紅染色 29 21 42% 27 23 46%結果分析：從上表可以看出小麥種子和玉米種子的發芽率均不高，種子要萌發 必須要自身結構的完整性，必須有完整的的生活力的胚。小麥種子和玉米種子的發 芽率較低可能是干旱環境影響小麥，玉米種子胚的發育；并且小米玉米種子營養物 質儲存的不充足，即胚乳發育不全也影響種子的萌發。綜上所述，干旱可能影響種 子胚或胚乳的發育進而影響種子萌發。2、 干旱對小麥幼苗脯氨酸含量的影響實驗結果：總 V V t W A ? 01.

8、0410PPO activities = (U.g-1FW 用總顯 V V V t W A? 470POD activities = (-IFWmOl.glOD 520Pro content (卩 mol.glFW )對照組0.069 3.12實驗組0.300 13.9結果分析:從上述實驗表格中可以看出，由于干旱脅迫而使小麥麥芽鞘內脯氨酸的額含量升高，這一結果與山東農業科學洪法水，李樊和在研究自然干旱脅迫下小麥品種游離脯氨酸與抗旱性所得到的實驗結果一致。3、干旱對小麥中MDA含量的影響實驗結果:1611121013.97丄4IhOD 450 OD 532 MDA對照組 0.093 0.050

9、0.27實驗組0.608 0.174 0.78結果分析:干旱脅迫下植物的自由基傷害學說已被支持，自由基進行細胞膜脂過氧化傷害MDA的最終產物之一是丙二醛（MDA ）。至今，MDA的含量仍作為反應細胞膜脂過 氧化傷害水平的指標。由表格可以看出干旱脅迫下生長的小麥胚芽鞘所含的 量比正常生長的小麥所含量高。這一結果與山東農業大學研究生吳耀領在做抗旱性 與豐產型對干旱脅迫的響應所得到的結果一致。4、干旱對小麥中H 20 2含量的影響實驗結果:OD 410 H 20 2 content(卩 mFg實驗組 0.430 36.86對照組 0.125 10.71由實驗數據和圖表可以看出，在干旱脅迫下 H 20

10、2的含量明顯增加加。H 20 2是一種化學性質很活潑的氧代謝產物.在干旱環境下，葉綠體,線粒體、過氧化物酶體、細胞壁等會產生大量的H 2O 2,過量的過氧化氫會導致膜脂的過氧化和膜結構的破壞。 H 2O2可以作為植物受干旱脅迫的指標。5、干旱對小麥中抗氧化酶含量的影響1.36PPO 活性（A410 0.466 401.72 0.298 256.90抗宜化酣(PP0)含吐比較系列1指標實驗組實驗組含量對照組對照組含量POD活性(A470 3.000 2.87 1.4232抗宜化酶tPPO）含右I比較衛5040035030025020015010050040L 72256. 9HIHIi.系列1從

11、圖、表可以看出，經過干旱處理的小麥幼苗， 在抗脅迫中表現出抗氧化酶 POD活性、PPO活性保持較高的水平，而未經干旱處理的對照組小麥幼苗中抗氧 化酶活性和抗氧化劑水平則明顯較低。四、討論本實驗我們的結果是，干旱脅迫小麥胚芽鞘中的脯氨酸（ Pro）含量比正常的 小麥多幾倍，即干旱下小麥積累了脯氨酸（Pro ）。已有很多實驗證明，干旱脅迫會使脯氨酸含量增加。脯氨酸（Pro）是水溶性最大的氨基酸，具有很強的水和能力。其水溶液具有很高的水勢。脯氨酸的熟睡端 可與蛋白質結合，親水端可與水分子結合，蛋白質可以借助脯氨酸束縛更多的水。 從而防止滲透脅迫下蛋白質的脫水變性。因此，脯氨酸在滲透調節中具有重要作

12、用。兩種抗氧化酶，多酚抗氧化酶和過氧化物酶在干旱脅迫中表現出不同的變化情 況，多酚氧化酶的含量較正常組呈上升趨勢，而過氧化物酶則成下降趨勢。過氧化 物酶體的標志酶是過氧化氫酶，它的主要作用是將過氧化氫水解。抗氧化系統是保護植物細胞免受自由基傷害的防線，P 0D、PPO是植物體中非常重要的末端氧化酶，POD可以清除植物體內多余H2O2, PPO可以把酚類物質轉變為醌； 在植物活體組織中， 酚類化合物幾乎全部以糖苷和酯類形式存在， 糖苷和水解酶共同存 在于同一細胞的不同細胞器中， 二者難以接觸， 但當它們與糖結合形成糖苷后， 就不再具有生物活性或生物活性顯著降低。 在植物活體組織中的酚類化合物處在

13、 氧化還原平衡狀態， 這種平衡是在其體內酶系統的催化下維持的。前人利用不同濃度的外源 H 202處小麥實驗結果表明， 外源 H 202理導致小麥中脯氨酸質量分數增加， 即便是較低濃度的 H 202脅迫下也能誘導小麥脯氨酸的積累， 從而緩解活性氧脅迫對植株造成的傷害， 提高小 麥對氧化脅迫的適應能力 14可溶性糖不僅是植物合成其他有機物的起始物質， 還是植物體內重要的滲透性調節物， 前人通過研究干旱脅迫下植株抗旱指標的變化發現， 隨著隨著脅迫時間的延長， 植株內可溶性糖含量和 MDA 含量增 加， 表現為極顯著正相關。五、參考文獻1李玲，李娘輝 植物生理學實驗指導 科學出版社， 20092洪法水，李樊和 自然干旱脅迫小麥品種游離脯氨酸與抗旱性的關系 安徽農 業技術師范學院3 吳耀玲 抗旱性與豐產型小麥對干旱脅迫的響應 山東農業大學 2010.64高方勝 土壤水分對番茄生長發育及某些生理特性的影響 山東農業大學2006.64 戴高興， 彭克勤， 蕭浪濤等. 聚乙二醇模擬干旱對耐低鉀水稻幼苗丙二醛、 脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性的影響. 中國水稻科學. 2006， 205)： 557-5595 陳雁君， 王艷， 程曉平等 噻蟲胺脅迫對小白菜中谷胱甘肽和蛋白質含 量的影響 濟寧醫學院