聚乙二醇6000脅迫下濱麥的生理響應

卷第4期Vol 30 No 4年12月Journal of Agricultural Science Yanbian UniversityDec.2008聚乙二醇6000脅迫下濱麥的生理響應全炳武1,王怡丹1,郭曉宇2(1.延邊大學(xué)農學(xué)院吉林龍井133400;2.吉林農業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,吉林公主嶺136100)摘要:以禾本科植物濱麥( Leymus mollis)為材料,用聚乙二醇6000(PEG6000)模擬土壤水分脅迫,對濱麥生理生化反應等抗早性指標進(jìn)行研究.結果表明濱麥的葉片相對含水量下降,游離脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量增加,保護酶活性在輕度脅迫下升高,而中度或重度脅迫下活性降低或不變關(guān)鍵詞:濱麥;苗期;PEG6000;生理響應中圖分類(lèi)號:S543+.9文獻標識碼:A文章編號:1004-799(2008)04-0265-05濱麥為多年生禾本科植物,根狀莖,稈高30~80cm.基部有多數葉疊生,花序以下被柔毛.基生葉鞘碎裂作纖維狀;葉片較厚硬,寬4~7mm,常內卷.穗狀花序,長(cháng)9~15cm,小穗長(cháng)15~20mm,多以2~3枚生于穗軸的各節,含2~4枚小花;穎寬披針形,具脊,被柔毛,具3~5脈,等長(cháng)或超過(guò)小花;外稃披針形,長(cháng)12~14mm,5脈,無(wú)芒;子房上端有毛,分布北方沿海地區,朝鮮也有,生于海灘,可固流沙,嫩時(shí)可作飼料.目前對濱麥的研究側重于其抗性性狀在育種上的應用,但對其抗逆性生理、抗性機理等研究尚未見(jiàn)報導1材料與方法1.1材料濱麥( Leymus molli)在延邊大學(xué)圖們江下游防風(fēng)固沙基地(琿春敬信)采樣;滲透試劑選用聚乙二醇6000(PEG6000),模擬水分脅迫1.2處理方法試驗于2007年在延邊大學(xué)農學(xué)院農學(xué)系玻璃溫室內進(jìn)行在琿春市環(huán)保局治理沙化基地挖取3~4片真葉時(shí)的濱麥進(jìn)行水分脅迫.小心挖出植株根系,在清水中洗凈,葉片用濕毛巾擦凈然后分別浸入質(zhì)量濃度分別為0,100,150,200g/L的PEG6000中,脅迫時(shí)間分別為0,24,48,72h,之后測定各生理生化指標.采樣在早晨8:30~9:00進(jìn)行,試樣均取自植株的同位葉片1.3指標的測定1)葉片相對含水量;2)游離脯氨酸含量;3)可溶性糖含量;4)丙二醛含量;5)超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定{2;6)過(guò)氧化物酶(POD)活性收稿日期:2008-10-15基金項目:延邊朝鮮族自治州科技局與延邊大學(xué)合作項目(延大科合字2005第2-8)作者簡(jiǎn)介:全炳武(1954)男(朝鮮族)吉林琿春人延邊大學(xué)農學(xué)院教授266延邊大學(xué)農學(xué)學(xué)報第30卷結果與分析2.1水分脅迫對葉片相對含水量的影響由表1可知,濱麥在滲透脅迫下的相對含水量隨時(shí)間的延長(cháng)和滲透脅迫強度的增加而降低,根據 Hsiao提出的標準,將相對含水量分別降低8%~10%,10%~20%和20%以上定為輕度、中度和嚴重脅迫濱麥幼苗相對含水量在10%PEG6000下處理24,48,72h,相對含水量分別降低1.87%,3,69%和11.28%;15%PEG6000處理下相對含水量降低14.28%,14.71%和13.94%;20%PEG6000處理下相對含水量降低19.70%,35.11%和4189%.以上數值表明,本試驗設定的PEG6000的濃度10%,15%,20%符合Hsao提出的標準,濱麥有較強的持水能力.表1水分脅迫對葉片相對含水量的影響Table 1 The change of relative water content of leaves at water stress in Leymus mollis seedlings (%PEG6000濃度處理時(shí)間/ h Treatment timeConcentration of PEg 600015%99.0779.6163.0956.772.2水分脅迫對游離脯氨酸的影響濱麥在滲透脅迫時(shí)游離脯氨酸含量增加最快.在滲透脅迫24h時(shí),其輕度、中度脅迫時(shí)與對照相比增加量相近,重度滲透脅迫時(shí),含量顯著(zhù)增加531.86%;在48h時(shí),輕度、中度及重度脅迫與對照相比分別增加了240.75%,397.23%,674.27%;在72h時(shí),游離脯氨酸含量相近,約在656.90%~847.02%(圖1)一中度脅追 Mediun stress雹度脅迫追 Severe stress脅迫時(shí)間/h圖1分脅迫下濱麥游離脯氨酸含量的變化Fig. 1 The change of proline content in Leymus mollis seedlings第4期全炳武,等:聚乙二6000脅迫下濱麥的生理響應672.3水分脅迫對可溶性糖的影響濱麥的可溶性糖含量變化在整個(gè)曲線(xiàn)中均呈上升的趨勢.在24h輕度脅迫下,其增加量最大,為對照的25.57%;在48h輕度和中度脅迫條件下增加較緩慢,為對照的39.07%和39.76%而重度脅迫下增加量最多,為對照的80.20%(圖2)中度脅迫 edfu stress看度脅迫 Severe stress脅迫時(shí)間/hStress tine圖2水分脅迫對濱麥可溶性糖含量的變化Fig. 2 The change of soluble sugar in Leymus mollis seedli2.4水分脅迫對丙二醛的影響在24h輕度、中度和重度脅迫下,濱麥的MDA含量與對照相比分別增加了5.62%,10.50%和17.37%.在48h輕度脅迫下的MDA含量比對照降低了5.62%,中度及重度脅迫與對照相比分別增加了11.64%和39.30%.72h輕度脅迫與對照相比增加23.29%,中度脅迫下與對照相比增加了43.22%在重度脅迫下急劇增加,比對照增加了50.5%(圖3)全L.00輕度脅迫 Light stress一中度脅迫 Medium stress重度脅迫 Severe stress0.004脅迫時(shí)間/hStross tim圖3水分脅迫對濱麥丙二醛含量的變化Fig 3 The change of MDA content in Leymus mollis seedling2.5水分脅迫對超氧化物歧化酶活性的影響濱麥滲透脅迫下的SOD酶活性24h輕度脅迫下比對照高4.42%,中度脅迫下比對照高0.92%,而重度脅迫下的SOD酶活性就低于對照5.46%;48h后3種脅迫下的SOD酶活性均低于對照9.49%,8.53%和20.92%;72h3種酶活性下降率增大,分別為18.27%19.53%和44.58%.經(jīng)DPS統計分析表明除在72h下重度脅迫有顯著(zhù)性差異外,濱麥268延邊大學(xué)農學(xué)學(xué)報第30卷SOD酶在3種脅迫下無(wú)顯著(zhù)差異(圖4)→對照K魯輕度脅迫 Light stress60一歌度脅迫 Severe stress圖4水分脅迫對濱麥葉片SOD酶活性的影響Fig 4 The change of SOD activity in Leymus mollis seedling2.6水分脅迫對過(guò)氧化物酶活性的影響濱麥的POD酶活性不同于蒙古冰草和扁穗冰草的POD酶活性,后2種植物均為先升后降的趨勢,而濱麥為先降后升.24h時(shí)輕度、中度和重度脅迫低于對照29.69%,1.43%和4.51%;脅迫48h時(shí),POD酶活性在輕度、中度及重度脅迫下與對照相比均有不同程度的下降,分別下降為22.83%,13.54%和22.80%;脅迫72h時(shí),POD酶在輕度、中度和重度脅迫下均增加為34.68%,39.67%和52.97%(圖5)姜轎度脅迫 Light stress屮度脅迫 Medium stress歌度脅追 Severe stress200024脅迫時(shí)何/h圖5水分脅迫對濱麥葉片POD活性的影響Fig. 5 The change of POd activityin Leymus mollis seedling3討論與結論植物抗旱與否在很大程度上與植物受到脅迫時(shí)能維持的水分狀況有關(guān)在水分脅迫時(shí),濱麥有較穩定的葉片相對含水量植物體內游離脯氨酸積累既取決于植物體內的水分變化,也與植物體內存在的抗旱機制有關(guān),由于游離脯氨酸可以保持細胞與環(huán)境之間滲透平衡,防止植物體內水分散失,并可能直接影響植物體內蛋白質(zhì)的穩定性,它可成十倍百倍的增加(2可溶性糖是植物體內普遍存在的一種具有滲透調節作用的有機溶質(zhì).在水分脅迫的情況下,濱麥葉片的可溶性糖含量呈上升的趨勢第4期全炳武,等:聚乙二醇6000脅迫下濱麥的生理響應269丙二醛(MDA)是植物細胞膜質(zhì)過(guò)氧化反應的重要產(chǎn)物,因此水分脅迫條件下MDA含量的高低經(jīng)常被用來(lái)表示細胞膜受傷害的程度,進(jìn)而用作鑒定植物抗早性的指標.相同水分脅迫條件下,MDA含量低或相對于對照增加幅度小的植物被認為是抗旱性強的植物[3.4水分脅迫使植物產(chǎn)生大量自由基(O2、OH、H2O2和O2等),它們能直接或間接啟動(dòng)膜脂的過(guò)氧化作用,導致膜的損傷或破壞它廣泛存在于一切好氣生物中,是防御超氧陰離子自由基對細胞傷害的抗氧化酶過(guò)氧化物酶是廣泛存在于植物細胞內的氧化還原酶類(lèi),近年來(lái)不少研究結果表明,POD酶作為植物體內消除自由基傷害,防護酶系成員之一與植物抗逆能力密切相關(guān),尤其是在水分脅迫條件下POD活性往往升高,由于不同品種抗旱能力不盡相同,POD活性上升幅度產(chǎn)生差別,故可以將在水分脅迫條件下POD活性變化幅度作為品種間抗旱能力判斷的生物化學(xué)指標綜合以上分析可以得出,在PEG脅迫處理時(shí),濱麥植株具有積極的防御性反應,說(shuō)明濱麥具有較強的滲透調節能力和活性氧自由基清除能力,抗旱性較強參考文獻[1]李合生,孫群,趙世杰,等.植物生理物化實(shí)驗原理和技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2000.[2]湯章城植物對水分脅迫的反應和適應性[].植物生理學(xué)通訊,1983(4):1-7[3]王建華,劉鴻先,徐同.超氧物歧化酶(SOD)在植物逆境和衰老生理中的作用[J].植物生理學(xué)通訊,1989,1:1-7[4]崔泳漢,河明花,韓珍淑,等.黃瓜花葉病毒衛星RNA生防制劑在煙草上的防病作用[.病毒學(xué)雜志,1989,3:304-307Study on physiological responses of Leymus molliunder Peg 6 000 stressQUAN Bing-wu, WANG Yi-dan, GUO Xiao-yu(1. Agricultural College of Yanbian University, Longjing Jilin 133400, China;2. Agriculture Engineering Polytechnic College of Jilin Province, Gongzhuling Jilin 136100, China)Abstract: The correlativity of some drought resistance indexes of Leymus mollis under PEG6000 stress was analysised. The results showed that the relative water contents in leavesdecreased, the proline content and soluble sugar increased sod and POd activity increasedin lightly stress, they were decreased or hold on in the medium or severe stress, the mem-brane permeability increased obviously, MDA increased too.Key words: Leymus mollis; seedling PEG 6 000; drought resistance