外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响毕业论文.doc

密 级 公 开 学 号 _学院学院 毕业论文毕业论文 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响 论文作者： 指导教师： 系别 专业 ： ： 年级： 提交日期： 答辩日期： 毕业论文学术承诺毕业论文学术承诺 本人郑重承诺：所呈交的毕业论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不存在抄袭情况，论文中 不包含其他人已经发表的研究成果，也不包含他人或其他教学机构取得的研究成果。 作者签名： 日 期： 毕业论文使用授权的说明毕业论文使用授权的说明 本人了解并遵守_学院有关保留、使用毕业论文的规定。即：学校有权保留或 向有关部门送交毕业论文的原件或复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公开论 文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文及相关资料。 作者签名： 指导教师签名： 日 期： 日 期： I 题目题目:外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响 摘摘 要要：本试验以蠡玉 68 玉米种子为材料，研究不同浓度 Ca2+对不同程度盐胁 迫下玉米幼苗生长情况的影响。对玉米幼苗叶片中叶绿素、丙二醛、脯氨酸的含量进 行测定。结果表明：在低等盐浓度（50 mmol/L 的 NaCl）下，施加 0.05%的 CaCl2能有 效提高玉米叶绿素含量；施加 1%的 CaCl2可以有效提高脯氨酸的含量；而施加 CaCl2 后丙二醛含量却有程度不同的提高。在中等盐浓度(150 mmol/L 的 NaCl)下，施加 0.1% 的 CaCl2能有效提高玉米叶片中叶绿素含量；施加 0.1%的 CaCl2能有效提高玉米叶片 中脯氨酸的含量。而丙二醛含量却有不同程度的升高。在高等盐浓度(250 mmol/L 的 NaCl)下,施加 1%的 CaCl2能有效提高玉米叶片中叶绿素的含量；施加 0.05%的 CaCl2能 有效提高玉米叶片中脯氨酸的含量；而丙二醛含量却有不同程度的增高。不同浓度外 源钙的施加可以有效提高不同盐浓度下的玉米幼苗叶片中的叶绿素和脯氨酸含量。从 而保障玉米幼苗能够维持正常的生理功能代谢以及正常的生化反应。 关键字： 玉米；盐胁迫；外源钙 II Title: effect of exogenous calcium on growth of Maize Seedlings under Salt Stress Abstract: in this experiment, Liyu 68 corn seed as material, salt stress with different concent -ration of NaCl were measured in simulation, chlorophyll, MDA and proline index, the effects of different concentration of NaCl on MaizeSeedling Physiological and biochemical, s -etting different Ca2+ concentrations,alleviate the effect of different concentrations of Ca2+ on differe -nt levels of salt stress. The results show that: with the increase of NaCl concentrate ion, a gra dual increase in the degree of salt stress, exogenous calcium concentration can alleviate the effects of different. Keywords: Maize; salt stress; exogenous calcium 2010 级生物科学专业毕业论文 第 1 页 共 11 页 目 录 摘 要.I 关键字.I 1 绪论.4 2 材料与方法.5 2.1 供试材料.5 2.2 材料处理.5 2.2.1 沙子的处理 .5 2.2.2 玉米种子的的处理 .5 2.2.3 玉米幼苗的处理 .5 2.3 指标测定和数据分析 5 2.3.1 叶绿素含量测定 .5 2.3.2 丙二醛含量的测定 .6 2.3.3 脯氨酸含量的测定 .6 2.4 数据处理 6 3 结果与分析.7 3.1 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素的影响 7 3.2 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗丙二醛的影响 8 3.3 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影响 9 4 结论与讨论.10 李阳：外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响 第 2 页 共 10 页 1 绪论 玉米作为北方的主要粮食作物之一，同时在畜牧业饲料来源和工业加工重要原料 中占有重要地位。当土壤出现盐渍化情况时，会对玉米的生长产生不利影响，据资料 显示，衡水市位于河北东南部，地处河北冲积平原，华北平原腹地。全市范围内除了 安平县均存在耕地土壤盐渍化现象。目前，由于受到不利因素的（工业化、城镇化及 其他不利因素）影响，耕地盐渍化程度仍在加剧。玉米植株生长在这样的环境中，会 对其生理生化反应产生不利影响。盐胁迫影响下，植物种子的发芽率会出现一定程度 的降低；同时，植物细胞内的含水量会出现某种程度的下降。由于盐胁迫造成的细胞 膜结构变化会影响正常的膜透性。例如，盐胁迫破坏了玉米植株叶绿素的正常结构， 影响了正常的光合作用1。玉米是非盐生植物，主要依靠合成不同的有机物调节渗透压， 降低膜透性，从而缓解盐胁迫2。盐胁迫下的玉米将 Na+贮存到根系和成熟的叶叶梢中， 从而减少盐胁迫3。研究表明，盐胁迫条件下，植物种子萌发和幼苗的生长受到不同程 度的不利影响。随着盐浓度的增加，植物种子和幼苗中的脯氨酸和丙二醛含量会比对 照组高4。虽然有人致力于用组织培养和细胞融合技术从诱变体重得到耐盐植物，但成 功率太低5。非盐生植物自身产生一定程度的抗盐性，去适应盐渍化环境，但这种适应 是有限的。因此，为了适应盐渍化环境，需要施加一定的外源物质。而外源物质可以 维持植物体内渗透压的动态平衡，保护酶活性，稳定生物膜的结构，降低丙二醛和脯 氨酸含量，增加叶绿素含量。任菲和张荣佳等研究人员的研究表明，外源 ABA 可以维 持植物渗透压的动态平衡，保护酶活性，保持细胞膜的完整性，缓解植物受到的盐胁 迫5。另有关实验表明，用 20 mol/L 的氯化钙浸种能显著提高玉米种子在盐胁迫下的 萌发率,减轻盐胁迫对胚根的膜伤害，稳定膜结构，提高胚根活力，改善玉米幼苗的生 长状况6。而郎志宏、任珺和陶玲的试验表明，氯化钙可以缓解芨芨草受到的盐胁迫， 促进植株正常生长，相同 NaCl 浓度下，芨芨草的萌发率、根长和茎长随外加钙浓度的 增加而增长7。钙是植物必须的矿质元素之一，而且对维持细胞壁细胞膜及膜蛋白的稳 定性，并且在调节无机盐离子转运和运输方面起到重要作用。与此同时，钙作为细胞 内生化反应的第二信使，在细胞内和细胞间的信息传递过程中起到了显著性的作用。 玉米生长在盐渍化土壤中会受到盐胁迫，进而影响玉米的正常生长。 通过对叶绿素、丙二醛、脯氨酸含量的测定，可以较为全面地分析玉米幼苗的生 理状况。一定程度上，这些生理指标可以反应玉米幼苗的生长状态。不同盐浓度会对 玉米幼苗产生不同程度的盐胁迫，而缓解不同程度的盐胁迫需要不同浓度的 Ca2+。通 过对试验数据合理的分析，可以得出较为准确的数据，为衡水市以后的农业生理提供 2010 级生物科学专业毕业论文 第 3 页 共 11 页 理论依据。 2 材料与方法 2.1 供试材料 衡水市农资店购买的蠡玉 68 玉米种子 2.2 材料处理 2.2.1 沙子的处理 选择颗粒大小均匀的沙子作为玉米种子种植的的基质材料，将沙子分别装入 25 个 塑料桶中，沙子的体积约为花盆的 3/4。 2.2.2 玉米种子的的处理 选择颗粒饱满的蠡玉 68 种子分成 10 分，每份 30 粒。分别种在 25 个塑料桶中， 种植的深度相同且适宜，每天给每盆玉米浇水 300ml，保证表明湿润即可，直至长出 幼苗为止。 当长出幼苗之后，向 Hoagland 营养液中分别加入不同浓度的 NaCl 溶液 300 ml， 盐浓度梯度为 0、50 mmol、100 mmol、150mmol、250 mmol。同一盐浓度下的玉米幼 苗有 5 组。 且对同一盐浓度下的玉米幼苗施加不同浓度的 CaCl2溶液 100 ml，CaCl2 的浓度分别为 0、0.05%、0.1%、0.5%、1%。每天用 NaCl 溶液和 CaCl2溶液同时施加 在玉米幼苗上，时间为一个月。 2.2.3 玉米幼苗的处理 一个月后，将玉米幼苗叶片剪下，用报纸包好，做上标记，放在冰箱中保存。 2.3 指标测定 叶绿素含量反应了植物光合作用的能力，而脯氨酸做为一种渗透调节物质，可以 有效缓植物细胞受到的渗透胁迫。丙二醛作为细胞膜脂过氧化作用的产物之一，可以 有效判定植物受到的盐胁迫程度以及膜脂破坏程度 2.3.1 叶绿素含量测定 测定的步骤为：将 25 个样品各称取 0.1g 叶片，分别放入 25 个带塞试管中，并 李阳：外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响 第 4 页 共 10 页 做好标记；按照丙酮：乙醇：水=4.5:4.5:1 的比例配好提取液，向每个试管中分别加 入 10mL 提取液，盖上试管塞；摇晃试管，使叶片完全浸没在提取液中，待叶片变 为黄色后，测定提取液在 663nm 和 645nm 处的吸光值，算出叶绿素含量。叶绿素含量 计算公式如下： 叶绿素含量 Ca=12.7A6632.69A645；Cb=22.9A6454.68A663； Ct=8.02A66320.21A645 2.3.2 丙二醛含量的测定 测定方法为分光光度计法。 测定的步骤为：将 25 个样品各称取 0.5g 叶片，加入 5TCA 5mL，研磨后所得 到的匀浆在 3000r/min 下离心 10min；取上清液 2ml，加入 0.67TBA 2mL，混合后 在 100水浴上煮沸 30min，冷却之后再离心一次；分别测定上清液在 450nm、532nm、和 600nm 处的吸光值，再算出丙二醛含量。丙二醛含量公式如下： 丙二醛含量 C=6.45(A532A600)0.56A450 2.3.3 脯氨酸含量的测定 测定方法为磺基水杨酸法。 测定的步骤为：将 25 个样品各称取 0.5g 叶片，用 3磺基水杨酸溶液研磨提取， 磺基水杨酸最终体积为 5mL，匀浆液转至离心管中，在沸水浴中提取 10min，冷却后， 3000r/min 离心 10min。取上清液；取 2mL 上清液，移至试管中，加入 2ml 冰醋酸和 2ml 酸性茚三酮试剂，在沸水浴中加热 30min，溶液即为红色；冷却后加入 4ml 甲苯， 静置片刻，取上层清液至离心管中，离心 5min；用吸管吸取上层脯氨酸红色甲苯溶 液于比色杯中，以甲苯为空白对照，测定在 520nm 处的吸光值。 2010 级生物科学专业毕业论文 第 5 页 共 11 页 3 结果与分析 3.1 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素的影响 植物生长离不开光合作用，而光合作用离不开叶绿素。在某种程度上，叶绿素的 含量反应了植物的光合作用能力，并且从某种程度上说明了植物的健康水平。根据植 物体内叶绿素含量的高低，可以从某种程度上分析植物的生理情况。 由图 3-1 可知，生长在不同的盐浓度条件下，玉米幼苗会受到不同程度的盐胁迫。 未受外源钙处理的玉米幼苗随着盐胁迫程度的增强，叶绿素的含量都有一定程度的降 低。在低盐胁迫和高盐胁迫下，随着钙浓度的增加，叶绿素的含量先减少后增加，当 钙浓度为 0.10%时，叶绿素含量最少。在中盐胁下，随着钙浓度的增加，叶绿素的含 量先增加后减少，钙浓度为 0.10%时，玉米幼苗叶片叶绿素含量最高。无论低盐胁迫 还是中盐胁迫和高盐胁迫，叶绿素含量最高的玉米幼苗都是经过外源钙处理过的，说 明 Ca2+对玉米所受的盐胁迫有一定的缓解作用，但是效果不是很稳定。 由表 3-1 可知，在低度盐胁迫(50 mmol/L 的 NaCl)下，施加 0.05%、0.1%、0.5% 和 1%的外源钙的玉米幼苗叶片中的叶绿素含量为 0.967430、0.436820、0.543670 和 0.645390 mg/L，分别是对照组叶绿素含量的 1.07 倍、0.48 倍、0.60 倍、0.71 倍，其中 经过 0.05%外源 Ca2+处理的玉米幼苗中叶绿素含量最高；在中度盐胁迫(150 mmol/L 的 NaCl)条件下，施加 0.05%、0.1%、0.5%和 1%的外源钙的玉米幼苗叶片中叶绿素含量 为 0.594280、0.797930、0.690200 和 0.617830 mg/L，分别是对照组的 1.01 倍、1.34 倍、 0.86 倍、0.89 倍，经过 0.10%外源 Ca2+处理的玉米幼苗中叶绿素含量最高；在高度盐 胁迫(250 mmol/L 的 NaCl)下，施加 0.05%、0.1%、0.5%、1%的外源钙的玉米幼苗叶片 中叶绿素含量为 0.681190、0.627140、0.585400 和 0.755720 mg/L，分别是对照组的 0.92 倍、0.79 倍、0.85 倍和 1.11 倍，经过 1.00%外源 Ca2+处理的玉米幼苗中叶绿素含 量最高。可以看出，从低盐胁迫到中盐胁迫和高盐胁迫变化中，最能缓解缓解盐胁迫 的钙浓度分别为 0.05%、0.10%、1.00%，说明随着盐胁迫强度的增加，能够缓解盐胁 迫的钙浓度也在不断增高。 李阳：外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响 第 6 页 共 10 页 表 3-1 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素的影响 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 50mmol150mmol250mmol 0.00% 0.05% 0.10% 0.50% 1.00% 叶绿素含量 mg/L Ca2+浓度 盐浓度 图 3-1 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗叶绿素的影响 3.2 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗叶片中丙二醛含量的影响 在植物器官衰老或在逆境下遭受伤害，往往发生膜脂过氧化作用，而丙二醛 (MDA)是膜脂过氧化的最终分解产物，通常可用来作为膜脂过氧化指标，所以可以通 过测定丙二醛的含量来观察植物遭受盐胁迫伤害的程度。 由图 3-2 可以看出，在高盐胁迫下，外源钙能明显促进丙二醛含量的升高，在经 过 0.05%、0.1%、0.5%和 1%的不同浓度外源钙处理的玉米幼苗叶片中的丙二醛含量分 别为 4.029368mmol/g、0.622600 mmol/g、2.490836mmol/g 和 2.108460 mmol/g，分别是 对照组的 6.04 倍、2.43 倍、3.73 倍和 3.16 倍。但是在高盐胁迫下，不同浓度的钙的作 用很不稳定，0.05%浓度外源钙的促进作用极为明显，0.1%浓度的钙的促进作用最小。 在低盐胁迫和中盐胁迫下，经过外源钙处理的玉米幼苗的叶片中丙二醛的含量同 低盐胁迫 50mmol/L中盐胁迫 150mmol/L高盐胁迫 250mmol/L Ca2+浓度 叶绿素比值叶绿素比值叶绿素比值 0.00% 0.05% 0.903970 0.967430 1.00 1.07 0.587290 0.594280 1.0 1.0 0.681190 0.627140 1.0 0.9 0.10% 0.50% 0.436820 0.543670 0.48 0.60 0.797930 0.690200 1.4 1.2 0.539620 0.585400 0.8 0.9 1.00%0.6453900.710.6178301.10.7557201.1 2010 级生物科学专业毕业论文 第 7 页 共 11 页 样也都高于对照组，但是效果没有高盐胁迫下的那么明显。经外源钙处理的玉米幼苗 中丙二醛的含量是对照组的 1.31.6 倍之间。 说明外源钙的施加能很好的促进丙二醛含量的升高，尤其是在高盐胁迫下，效果 最为明显，但是在同种盐胁迫下，不同浓度的钙对丙二醛含量的影响效果并不是很稳 定。 讨论里探究 表 3-2 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗丙二醛的影响 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50mmol150mmol250mmol 0.00% 0.05% 0.10% 0.50% 1.00% 丙二醛含量 mmol/g 盐浓度 Ca2+浓度 图 3-2 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗丙二醛的影响 3.3 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影响 脯氨酸(Pro)是植物蛋白质的组分之一，在干旱、盐渍等胁迫条件下，许多植物体 内脯氨酸大量积累。在盐胁迫条件下，植物体内脯氨酸的含量显著增加，因此植物体 内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗盐性。 低盐胁迫 50mmol/L中盐胁迫 150mmol/L高盐胁迫 250mmol/L Ca2+浓度 丙二醛比值丙二醛比值丙二醛比值 0.00% 0.05% 0.10% 0.50% 1.00% 1.965064 2.807700 2.232652 2.534804 2.554552 1.00 1.43 1.14 1.29 1.30 1.929204 2.868740 3.007476 2.610660 2.745112 1.0 1.5 1.6 1.4 1.4 0.666660 4.029368 1.622600 2.490836 2.108460 1.0 6.0 2.4 3.7 3.2 李阳：外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响 第 8 页 共 10 页 由图 3-3 可知，在低盐胁迫下，随着外源钙浓度的增加，脯氨酸含量也在不断增 高，施加 0.05%、0.1%、0.5%和 1%的外源钙的玉米幼苗叶片的脯氨酸含量为 4.468939g/g、4.690623g/g、5.225264g/g和 5.694726g/g，分别是对照组的 1.01 倍、 1.06 倍、1.18 倍和 1.29 倍。在中盐胁迫下，随着外源钙浓度的增加，脯氨酸含量先升 高后降，但是升高和降低的幅度不是很明显。当外源钙浓度为 0.1%时，脯氨酸含量最 高为 6.646531g/g，是对照组的 1.1 倍，而施加 0.05%、0.50%、1.00%浓度的外源钙是，脯氨酸 的含量分别是对照组的1.01 倍、1.02 倍、0.93 倍，含量基本和对照组相当。在高盐胁迫 下，除 0.05%外源钙处理的玉米幼苗中脯氨酸含量高于对照组，达到了 8.902459 是对 照组的 1.3 倍，其他外源钙处理的玉米幼苗中的脯氨酸含量都明显低于对照组，在 0.10%是 最低，为 3.034459，只有对照组的 0.4 倍。所以在较低水平的盐胁迫下，不同浓度的外 源钙可以有效提高玉米幼苗叶片的脯氨酸含量，且随着钙浓度的增加，脯氨酸的含量 也随之增加。但是随着盐胁迫程度的增大，外源钙对脯氨酸含量不再有明显的促进升 高的作用。 表 3-3 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影响 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 50mmol150mmol250mmol 0.00% 0.05% 0.10% 0.50% 1.00% 脯氨酸含量 g/g Ca2+浓 度 盐浓度 低盐胁迫 50mmol/L中盐胁迫 150mmol/L高盐胁迫 250mmol/L 脯氨酸比值脯氨酸比值脯氨酸比值 0.00% 4.429798 1.00 5.877270 1.0 6.933339 1.0 0.05% 4.468939 1.01 5.929457 1.0 8.902459 1.3 0.10% 4.690623 1.06 6.646531 1.1 3.034459 0.4 0.50% 5.225264 1.18 5.903363 1.0 6.203273 0.9 1.00% 5.694726 1.29 5.564313 0.9 5.022902 0.7 NaCl浓度 Ca2+ 浓度 NaCl浓度 Ca2+ 浓度 2010 级生物科学专业毕业论文 第 9 页 共 11 页 图 3-3 外源钙对盐胁迫下玉米幼苗脯氨酸含量的影响 4 结论与讨论 钙是植物生长发育过程中所必须矿质离子之一，可以较为有效缓解植物受到的盐 胁迫。例如，钙可以维护和稳定细胞膜和叶绿体膜的正常结构，从而保证叶绿体正常 的生理作用，进而可以保证植物能够进行正常的光合作用。而且钙可以提高植物体内 的脯氨酸含量，这对于维持细胞正常的渗透调节起到了非常重要的作用。除了这些以 外，钙对于维持细胞壁、细胞膜及膜结合蛋白的稳定性，以及在调节无机离子运输方 面起到了重要作用，并且钙可以作为细胞内生理生化反应的第二信使，在细胞内和细 胞间的信号传递过程中起到了非常重要的作用。 当植物受到盐胁迫时，会对植物造成渗透胁迫。此时，细胞内存在的脯氨酸及其 他渗透调节物质不能够很好的缓解此刻受到的渗透胁迫，进而会影响细胞正常的生理 功能。通过外源钙的施加，可以有效提高植物细胞体内脯氨酸含量。并且可以修复植 物细胞内和细胞间正常的信号通讯，从而保证植物细胞内正常生化反应的正常进行。 从而使得植物细胞结构稳定以及生长状况良好。盐胁迫下，植物体内会积累脯氨酸。 脯氨酸对盐胁迫下植物细胞有多种好处。盐胁迫是一种渗透胁迫，而脯氨酸的积累可 以维持植物细胞的渗透平衡，从而可以维持植物细胞膜正常形态，进而保证植物细胞 正常的生理生化反应。另外一定浓度范围内的甜菜碱能够提高青菜叶片中脯氨酸含量， 从而显著增强青菜的抗盐性11。同时发现锰硼有明显的互作效应，可以提高植物的抗 盐性12。贾恢先和蒲陆梅对猪毛菜(Salsola collina Pall.)、地肤(Kochia scoparia Schrad.)、 灰绿藜(Chenop odium glaucum L.)等 8 种盐生植物和黄花菜(Hermero- callis citrina Baroni)、蚕豆(Vicia faba L.)、草莓(Fragaria ananassa Duchesne)3 种非盐生植物生理指 标进行对比，脯氨酸含量在盐生植物组中的平均含量高于对照组 3.5 倍以上 13。相关 试验证明，外源钙处理过的植物的脯氨酸累积的现象比未经钙处理的要明显。这和本 试验得到的结果相一致14。相关试验表明，植物的缓解盐胁迫的过程中，会有脯氨酸 积累的过程；而外源物质缓解盐胁迫下的玉米幼苗的过程中，同样会有脯氨酸积累的 过程。这和本试验得到的试验结果相一致。 玉米幼苗处于不同盐浓度下，会受到不同程度的盐胁迫。进而会影响玉米细胞的 渗透调节，破坏植物叶绿体膜的结构，造成叶绿体的裂解，进而影响其叶绿素含量。 李阳：外源钙对盐胁迫下玉米幼苗生长的影响 第 10 页 共 10 页 最终导致玉米光合作用的下降。在低等盐浓度（50 mmol/L 的 NaCl）下，通过施加 0.05%的 CaCl2，能够提高玉米幼苗叶绿素的含量（是对照组的 1.07 倍） 。在中等盐浓 度（150 mmol/L 的 NaCl）下，施加 0.1%的 CaCl2，可以有效提高玉米幼苗叶绿素的含 量（是对照组的 1.01 倍） 。在高等盐浓度（250 mmol/L）下，通过施加 1%的 CaCl2， 可以有效提高玉米幼苗中的叶绿素含量（是对照组的 1.11 倍） 。通过施加外源钙，以及 对玉米幼苗叶片进行叶绿素含量的测定，表明，对于生长在不同盐浓度的玉米幼苗， 有不同合适浓