聚乙二醇6000胁迫下滨麦的生理响应

4期2008年12月Journal of Agricultural Science Yanbian UniversityDec.2008聚乙二醇6000胁迫下滨麦的生理响应全炳武,王怡丹1,郭晓宇2(1.延边大学农学院吉林龙井133400;2.吉林农业工程职业技术学院,吉林公主岭136100摘要:以禾本科植物滨麦( Leymus mollis)为材料,用聚乙二醇6000(PEG6000)模拟土壤水分胁迫,对滨麦生理生化反应等抗旱性指标进行研究结果表明滨麦的叶片相对含水量下游离脯氨酸含量、可溶性糖含量、丙二醛含量增加,保护酶活性在轻度胁迫下升高,而中度或重度胁迫下活性降低或不变关键词:滨麦;苗期;PEG6000;生理响应中图分类号:S543+,9文献标识码:A文章编号:1004-7999(2008)04-0265-05滨麦为多年生禾本科植物根状茎,秆高30~80cm.基部有多数叶叠生,花序以下被柔毛.基生叶鞘碎裂作纤维状;叶片较厚硬,宽4~7mm,常内卷.穗状花序,长9~15cm,小穗长15~20mm,多以2~3枚生于穗轴的各节,含2~4枚小花;颖宽披针形,具脊,被柔毛,具3~5脉,等长或超过小花;外稃披针形,长12~14mm,5脉,无芒;子房上端有毛,分布北方沿海地区,朝鲜也有,生于海滩,可固流沙,嫩时可作饲料.目前对滨麦的研究侧重于其抗性性状在育种上的应用,但对其抗逆性生理、抗性机理等研究尚未见报导1材料与方法1.1材料滨麦( Leymus mollis)在延边大学图们江下游防风固沙基地(珲春敬信)采样;渗透试剂选用聚乙二醇6000PEG6000),模拟水分胁迫1.2处理方法试验于2007年在延边大学农学院农学系玻璃温室内进行在珲春市环保局治理沙化基地挖取3~4片真叶时的滨麦进行水分胁迫.小心挖出植株根系,在清水中洗净,叶片用湿毛巾擦净,然后分别浸入质量浓度分别为0,100,150,200g/L的PEG6000中,胁迫时间分别为0,24,48,72h,之后测定各生理生化指标.采样在早晨8:30~9:00进行,试样均取自植株的同位叶片1.3指标的测定1)叶片相对含水量;2)游离脯氨酸含量;3)可溶性糖含量;4)丙二醛含量;5)超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定2:6)过氧化物(POD)中国煤化工收稿日期:2008-10-15蕃金项目:延边朝鲜族自治州科技周CNMH如字2005第2-8)作者简介:全炳武(1954).男(朝鲜族),吉林珲春人,延边大学农学院教授266延边大学农学学报第30卷2结果与分析2.1水分胁迫对叶片相对含水量的影响由表1可知,滨麦在渗透胁迫下的相对含水量随时间的延长和渗透胁迫强度的增加而降低,根据Hsao提出的标准,将相对含水量分别降低8%~10%,10%~20%和20%以上定为轻度、中度和严重胁迫滨麦幼苗相对含水量在10%PEG6000下处理24,48,72h,相对含水量分别降低1.87%,3.69%和11.28%;15%PEG6000处理下相对含水量降低14.28%,14.71%和13.94%;20%PEG6000处理下相对含水量降低19.70%,35.11%和4189%.以上数值表明,本试验设定的PEG6000的浓度10%,15%20%符合Hsao提出的标准,滨麦有较强的持水能力表1水分胁迫对叶片相对含水量的影响Table 1 The change of relative water content of leaves at water stress in Leymus mollis seedlings (%PEG6000浓度处理时间/ h treatment timeConcentration of Peg 600007299.0799.1397.6910%99.097.2893.7186.82%99.0784.9756.772.2水分胁迫对游离脯氨酸的影响滨麦在渗透胁迫时游离脯氨酸含量增加最快在渗透胁迫24h时,其轻度、中度胁迫时与对照相比增加量相近,重度渗透胁迫时,含量显著增加531.86%;在48h时,轻度、中度及重度胁迫与对照相比分别增加了240.75%,397.23%,674.27%;在72h时,游离脯氨酸含量相近,约在656.90%~847.02%(图1)5-13非100轻度胁迫 Light stres←万雪中度胁迫 Mediun stress00Stress time图1分胁迫下滨麦游离脯氨酸含量的变化Fig. 1 The change of proline content in Leymus mollis seedlings中国煤化工CNMHG第4期全炳武,等:聚乙二6000胁迫下滨麦的生理响应2.3水分胁迫对可溶性糖的影响滨麦的可溶性糖含量变化在整个曲线中均呈上升的趋势在24h轻度胁迫下,其增加量最大,为对照的25.57%;在48h轻度和中度胁迫条件下增加较缓慢,为对照的39.07%和39.76%,而重度胁迫下增加量最多,为对照的80.20%(图2)轻度胁迫 Light stress中度胁迫 Medium stress霍度胁迫 Severe stress24胁迫时间/hStress tine图2水分胁迫对滨麦可溶性糖含量的变化ig. 2 The change of soluble sugar in Leymus mollis seedling2.4水分胁迫对丙二醛的影响在24h轻度、中度和重度胁迫下,滨麦的MDA含量与对照相比分别增加了5.62%,10.50%和17.37%在48h轻度胁迫下的MDA含量比对照降低了5.62%,中度及重度胁迫与对照相比分别增加了11.64%和39.30%.72h轻度胁迫与对照相比增加23.29%,中度胁迫下与对照相比增加了43.22%在重度胁迫下急剧增加,比对照增加了50.5%图3)至0轻度胁迫 Light stress中度胁迫 Mediun stress重度胁追 Severe stress0.00胁迫时图3水分胁迫对滨麦丙二醛含量的变化Fig 3 The change of MDA content in Le ymus mollis seedling2.5水分胁迫对超氧化物歧化酶活性的影响滨麦渗透胁迫下的SOD酶活性24h轻度胁迫下比对照高4.42%,中度胁迫下比对照高0.92%,而重度胁迫下的SQD酶活性就低于对照r1中国煤化工下的SOD确活性均低于对照9.49%8.53%和20.92%;72h3CNMHG别为18.27%,19.53%和44.58%经DPS统计分析表明,除在72h下重度册逗有显者性差异外,滨麦延边大学农学学报第30卷SOD酶在3种胁迫下无显著差异(图4)地鲁轻度胁迫 Light stress60一歌度胁追 Severe stress迫时间/hStress time图4水分胁迫对滨麦叶片SOD酶活性的影响Fig 4 The change of SoD activity in Leymus mollis seedling2.6水分胁迫对过氧化物酶活性的影响滨麦的POD酶活性不同于蒙古冰草和扁穗冰草的POD酶活性,后2种植物均为先升后降的趋势,而滨麦为先降后升.24h时轻度、中度和重度胁迫低于对照29.69%,1,43%和4.51%;胁迫48h时,POD酶活性在轻度、中度及重度胁迫下与对照相比均有不同程度的下降,分别下降为2.83%,13.54%和22.80%;胁迫72h时,POD酶在轻度、中度和重度胁迫下均增加为34.68%,39.67%和52.97%(图5).4000streSS胁迫时间/h5水分胁迫对滨麦叶片POD活性的影响Fig. 5 The change of POd activityin Leymus mollis seedling3讨论与结论植物抗旱与否在很大程度上与植物受到胁迫时能维持的水分状况有关在水分胁迫时,滨麦有较稳定的叶片相对含水量植物体内游离脯氨酸积累既取决于植物体内的水分变化,也与植物体内存在的抗旱机制有关.由于游离脯氨酸可以保持细胞与环境之间渗透平衡,防止植物体内水分散失,并可能直接影响植物体内蛋白质的稳定性,它可成十倍百中国煤化工可溶性糖是植物体内普遍存在的一种具有渗透CNMH《分胁迫的情况下,滨麦叶片的可溶性糖含量呈上升的趋势第4期全炳武,等:聚乙二醇6000胁迫下滨麦的生理响应269丙二醛(MDA)是植物细胞膜质过氧化反应的重要产物,因此水分胁迫条件下MDA含量的高低经常被用来表示细胞膜受伤害的程度,进而用作鉴定植物抗旱性的指标相同水分胁迫条件下,MDA含量低或相对于对照增加幅度小的植物被认为是抗旱性强的植物3水分胁迫使植物产生大量自由基(O2、OH、H2O2和O2等),它们能直接或间接启动膜脂的过氧化作用,导致膜的损伤或破坏.它广泛存在于一切好气生物中,是防御超氧阴离子自由基对细胞伤害的抗氧化酶过氧化物酶是广泛存在于植物细胞内的氧化还原酶类,近年来不少研究结果表明,POD酶作为植物体内消除自由基伤害,防护酶系成员之一与植物抗逆能力密切相关,尤其是在水分胁迫条件下POD活性往往升高,由于不同品种抗旱能力不尽相同,POD活性上升幅度产生差别,故可以将在水分胁迫条件下POD活性变化幅度作为品种间抗旱能力判断的生物化学指标综合以上分析可以得出,在PEG胁迫处理时,滨麦植株具有积极的防御性反应,说明滨麦具有较强的渗透调节能力和活性氧自由基清除能力,抗旱性较强参考文献:[1]李合生,孙群,赵世杰,等.植物生理物化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2000[2]汤章城植物对水分胁迫的反应和适应性[].植物生理学通讯,1983(4):1-7[3]王建华,刘鸿先,徐同.超氧物歧化酶(SOD)在植物逆境和衰老生理中的作用[J].植物生理学通讯,1989,1:1-7[4]崔泳汉,河明花,韩珍淑,等.黄瓜花叶病毒卫星RNA生防制剂在烟草上的防病作用[J.病毒学杂志,1989,3:304-307Study on physiological responses of Leymus mollisunder Peg 6 000 stressqUAn Bing-wu, WANG Yi-dan, GUO Xiao-yu2(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 membrane permeability increased obviously, MDA increased too.Key words: Leymus mollis; seedling: PEG 6 000; drought resistance中国煤化工CNMHG