玉米种子干旱胁迫

1、 PEG胁迫对两种玉米幼苗可溶性糖和丙二醛含量的影响目录1 引言11.1植物渗透胁迫生理11.2 本研究目的及意义12 材料与方法22.1实验材料22.1.1材料221.2仪器与设备22.2材料处理22.3指标测定22.3.1可溶性糖含量测定22.3.2丙二醛含量测定33 结果与分析43.1PEG胁迫对两种玉米幼苗可溶性糖含量的影响43.2PEG胁迫对两种玉米幼苗丙二醛含量的影响44 结论5参考文献7致谢9摘要干旱会影响到植物的生长、发育和植物体内物质的含量。本实验以辽单37和吉农大115两个玉米品种为实验材料，采用PEG-6000模拟干旱的方法，在水培条件下研究了浓度为0%、2%、4%、6%

2、、8%和10%PEG几个不同梯度胁迫下玉米幼苗体内可溶性糖和丙二醛（MDA）含量的变化。结果表明：两种玉米品种在不同浓度的PEG处理下，随着浓度的加大和处理时间的延长，可溶性糖含量和丙二醛含量呈现逐渐升高的趋势。从两个品种的对比发现，辽单37体内可溶性糖和丙二醛的含量大于吉农大115。关键词：PEG胁迫；玉米幼苗；可溶性糖；丙二醛AbstractDrought will affect plant growth, development and the content of plant material in the body. This experiment with liao dan 37

3、and ji nongda 115 two maize varieties as experimental material, drought, the method of using PEG - 6000 under hydroponic conditions to study the concentration of 0%, 2%, 4%, 6%, 4% and 6% PEG of maize seedlings under several different gradient stress of soluble sugar and malondialdehyde (MDA) conten

4、t changes. The results show that the two kinds of maize varieties under different concentrations of PEG treatment, along with the increase of concentration and processing time, soluble sugar content and mda content showed a trend of rising. From the contrast of two varieties, found that the liao dan

5、 37 in soluble sugar and malondialdehyde content than ji nongda 115.Key words: PEG stress; Corn seedling; Soluble sugar; malondialdehyde1 引言玉米（学名：Zea mays），中国第一大粮食作物，主产区位于世界第三大玉米带中国松辽平原玉米带。水分对玉米影响显著，玉米生长期较短，生长期内要求温暖多雨。玉米耗水量大，如果降水少，灌溉水源不足，就会减产甚至绝收。1.1植物渗透胁迫生理渗透调节是植物适应水分胁迫的主要生理机制，通过渗透调节可使植物在干旱条件下维持一定的

6、膨压，从而维持细胞生长、气孔开放和光合作用等生理过程的进行。聚乙二醇（Polyethylene glycol，PEG）是一种惰性的、非离子型的渗透调节剂，可用来人为模拟水分渗透胁迫1。聚乙二醇(PEG)，其最大特点是本身不能穿越细胞壁进入细胞质，因而不会引起质壁分离，使植物组织和细胞处于类似于干旱的水分胁迫之中2。植物的抗旱性受多种因素的影响，是一个较复杂的综合性状。迄今为止，已有大量学者利用PEG对植物进行模拟干旱处理并测定其生理指标变化，从而筛选耐旱农作物品种。1979年首次以PEG作为诱导剂和筛选剂筛选出抗旱的烟草细胞系3，以后，相继出现很多研究成果：马彪以PEG-6000作为耐旱性选择

7、剂初步获得耐旱性甘薯植株4，彭剑涛等利用烟草叶片产生的愈伤组织，在含PEG的培养基上筛选，获得了对水分胁迫具有抗性的愈伤组织5。孟健男等6以强抗寒冬小麦（Triticum aestivum Linn.）品种和弱抗寒品种为实验材料，研究了20%PEG-6000渗透胁迫对小麦苗期叶片和根部的质膜透性、保护酶活性和渗透调节物质的影响，探讨这些指标在渗透胁迫时发生的变化规律，从而为东小麦的引种、优良品种选育及栽培管理提供科学依据。崔江慧等7利用PEG-6000对三个高粱品种进行水溶液模拟土壤干旱条件处理，测定了高粱苗期保护酶系活力和可溶性糖含量变化，筛选出干旱胁迫下适应性强的高粱品种。冯慧芳等8以PE

8、G-6000对四种阔叶幼苗进行处理，对PEG模拟干旱胁迫环境下对其丙二醛（Malondial-dehyde，MDA）、叶绿素、脯氨酸等含量的变化进行了研究，从而判断其抗旱能力，为干旱胁迫条件下的树种选择提供依据。1.2 本研究目的及意义水分的缺少是影响干旱与半干旱地区作物生产的一个重要的因素，作物的芽苗期是对水分缺少较为敏感的时期，水分的缺少会影响到作物的出苗、生长以及幼苗的成活率，从而给作物的产量带来较大损失。玉米黄土高原地区的主要粮食及饲料作物之一。而影响该地区的作物生产最重要的环境因子是水分不足。尤其是种子的萌发和成苗时期是作物受水分亏缺影响较大的时期9。因此，在干旱或半干旱地区农业生产

9、中，作物幼苗的根系对水分的吸收能力及其对水分胁迫的生理响应和适应机制显得非常重要。基于此，本实验以不同浓度的PEG-6000对两种玉米幼苗进行处理，对PEG模拟干旱胁迫环境下丙二醛以及可溶性糖含量的变化进行了研究，从而判断其抗旱性。因此来判断植物是否能够适应干旱及半干旱地区的生长。2 材料与方法2.1实验材料2.1.1材料实验所用玉米幼苗为大小一致，生长健壮的实验苗，培养于牡丹江师范学院生理生化实验室。21.2仪器与设备722型分光光度计、TGL-16LM型高速冷冻离心机、移液枪、DB-8D型恒温水浴锅、Tp-213型电子分析天平2.2材料处理将在土内培养一段时间长势良好的幼苗取出，将根部土壤

10、轻轻洗掉，分别放在0%、2%、4%、6%、8%和10%浓度的PEG中培养，每个梯度放三到五根玉米幼苗，分别在1天和7天取出不同梯度PEG培养下的一根幼苗，放在封口袋中70超低温冰箱中冷冻。培养后测定可溶性糖和丙二醛的含量，每次取样重复两次。2.3指标测定2.3.1可溶性糖含量测定绘制曲线制作：取20mL带塞试管，编号，按下表配置系列浓度的葡萄糖标准液。然后在每只试管中加入5mL蒽酮试剂，混匀，盖上塞子，在沸水中煮沸10 min，取出，立即用水冷却至室温，在625nm波长下，分别测量各管的OD值，用0号管调零。以OD值为纵坐标，葡萄糖含量为横坐标，绘制标准曲线。表2-1 系列浓度的葡萄糖标准曲线

11、的配制 Table 2-1 Series concentration of glucose， the preparation of the standard curve管号Tube no.葡萄糖标准液体积（mL）Glucose standard liquid product80%乙醇体积（mL）80% Ethanol volume葡萄糖含量（ug）Glucose content012345600.10.20.40.60.81.01.00.90.80.60.40.2001020406080100测定：吸取样品提取液1mL于试管中，再加蒽酮试剂5mL，用上述同样方法，在625nm处测得OD值，以0

12、号管调零。由标准曲线查的提取液中的糖含量，然后根据每mL提取液含有5mg干样品中的糖，在进行样品中的糖含量。 可溶性糖的提取：取植物叶片在110烘箱烘15min，然后调至70过夜。干叶片磨碎后称取50样品倒入10mL刻度离心管内加入加入40mL80%乙醇，置于80水浴中不断搅拌40min，离心，收集上清液，其残渣加2mL80%乙醇重提一次，合并上清液。在上清液中加10活性炭，80脱色30 min，80%乙醇定容至10mL，过滤后取滤液测定。结果计算，按下式计算测试样品的糖含量： 可溶性糖含量（）CV/(W*106)*100%C：回归方程中求得糖的量 V：植物样品稀释后体积 W:植物取样重量2.

13、3.2丙二醛含量测定取0.3g玉米叶片，加5%TCA（三氯乙酸）5mL，研磨后所得匀浆在4000r/min下离心10min。取上清液2mL，加0.67%TBA（硫代巴比妥）2 mL，混合后在100水浴上煮沸30min，冷却后再离心一次。分别测得上清液在450nm、532nm和600nm处的吸光度值，并按公式算出MDA浓度，再算出单位鲜量组织中的MDA含量（umol/g）。结果计算，按下式计算测试样品的丙二醛含量：C/umol/L=6.45(A532-A600)-0.56A450A450、A532、A600分别代表450nm、532nm、600nm波长下的吸光度值。3 结果与分析3.1PEG胁迫

14、对两种玉米幼苗可溶性糖含量的影响可溶性糖是一种重要的渗透调节物质，植物在逆境胁迫条件下，可溶性糖含量增加，它对细胞膜和原生质体有一定保护作用，还起到保护酶类的作用10。图3-1为不同浓度PEG处理的辽单37和吉农大115两个玉米品种幼苗在第一天和第七天体内可溶性糖含量的变化曲线。由图可知，曲线呈逐渐上升的趋势，说明随PEG浓度增高，糖的积累量增加。第七天的可溶性糖含量大于第一天说明处理时间越长，可溶性糖含量积累越多。经过PEG处理的辽单37玉米幼苗体内可溶性糖含量大于吉农大115。图3-1 PEG胁迫对辽单37和吉农大115两种玉米幼苗体内可溶性糖含量的影响Figure 3-1 Impact

15、on Liaodan 37 and 115 Jinongda two soluble sugar content of corn seedlings in PEG stress3.2PEG胁迫对两种玉米幼苗丙二醛含量的影响MDA是植物在受到伤害时细胞膜发生膜脂过氧化作用而形成的最终分解产物。MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一，其含量可以表示膜脂过氧化作用的程度11。从而表明膜系统受伤害的程度。水分胁迫下MDA积累越多，表明组织的保护能力越弱12。脂膜过氧化作用是由于细胞受逆境胁迫时细胞内的自由基增加，导致膜被氧化。在水分胁迫时，植物体内产生的活性氧化物使膜脂过氧化，引起MDA的积累。图3-2

16、为不同浓度PEG处理的辽单37和吉农大115两个玉米品种幼苗在第一天和第七天体内丙二醛含量的变化曲线。由图可知，辽单37玉米幼苗在第一天和第七天体内的丙二醛含量分别大于吉农大115第一天和第七天玉米幼苗体内的丙二醛含量，说明辽单37的抗旱性弱于吉农大115。两个品种玉米幼苗体内的丙二醛含量随着PEG浓度的增加和处理天数的增加而增多。 图3-2 PEG胁迫对辽单37和吉农大115两种玉米幼苗体内丙二醛含量的影响Figure 3-2Maize Seedlings malondialdehyde in PEG stress on Liaodan 37 and 115 in two Jinongda4

17、 结论干旱在世界上已越来越引起人们重视，在我国北方的一些省区，干旱往往给农业生产带来严重损失。关于植物(作物)抗旱性的研究已有过不少报道13，14。植物的抗旱性是一个复杂的综合性状，它受多种因素影响，而各因素间又存在微妙的关系，其重要性也不甚相同。本实验测定了玉米幼苗中可溶性糖和丙二醛两个生理指标。可溶性糖是一类具有渗透调节功能的小分子有机化合物，而渗透调节可能是植物在干旱胁迫下主要的适应机制，尤其是在低水势下更可能如此15。本研究中，随着PEG浓度增加，玉米幼苗体内的可溶性糖含量逐渐增加。辽单37比吉农大115可溶性糖积累量多。MDA是一种高活性的脂膜过氧化物，它能交联脂类、糖类、核酸及蛋白

18、质16，强烈地与细胞内各种成分发生反应17，通过影响细胞膜透性及膜蛋白而影响细胞对离子的吸收和积累及活性氧代谢系统的平衡18。因而抗旱性较强的品种出现膜脂过氧化的程度比抗旱性较弱的品种低。实验结果表明：辽单37体内的丙二醛含量积累大于吉农大115。可溶性糖与丙二醛这两个指标均受干旱的影响，干旱可以引起这两种物质积累量的增加。两个玉米品种也分别受到干旱的影响，但是二者耐旱性有所不同，根据实验数据判断辽单37的抗旱性可能高于吉农大115，但是两个指标的数据不足以断定，测定更多的植物体内各项指标，综合评定才能选出优良的抗旱品种，提高农业的种植产量。折线图中出现个别拐点，可能是由于培养玉米幼苗时实验室

19、温度较低导致的。参考文献1乌兰巴特.聚乙二醇预处理对沙粒种子萌发的影响J.内蒙古农业科技,2006,2(2):42-43.2ATREE S M, FOWKE L C. Embryogeny of gym-nosperms: advances in synthetic seed technology ofconifersJ.Plant Cell, Tissue and Organ Culture,1993,35:135.3JAMES W H, MURRAY W N. Osmotic adjustment oftobacco cells and plants to and penetrating

20、and nonpene.4马彪.甘薯悬浮细胞辐射诱变及突变体筛选D.北京:中国农业大学,1998.5彭剑涛,向结.利用组织培养技术获得烟草抗性材料的研究J.种子, 2002(2):26-30.6孟健男,于晶,苍晶.胁迫对两种东小麦苗期抗旱生理特性的影响J.东北农业大学学报,2011,42(1):40-44.7崔江慧,李宵,常金华.PEG模拟干旱胁迫对高粱幼苗生理特性的影响J.中国农学通报,2011,27(9):160-165.8冯慧芳,薛立,任向荣.4种阔叶幼苗对PEG模拟干旱的生理响应J.生态学报,2011,31(2):0371-0382.9 Deng X. P, Eco-physiolog

21、ical adaption and yield improvement of spring wheatundhuer different waterand nutrient management in the loess plateau,China. 2004, Tottori University: Tottori Japan.10 方志红,董宽虎.NaCl胁迫对碱蒿可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响J. 中国农业通报,2010.26（16）:147-14911ShuMY,FanMQ.Effectofosmotic stress and Calciumonmembrance-lipid peroxidation and the activity ofde enzymes in fir seedlingJ.Forest Research,2000,13(4):391-396.12王海燕,喻理飞,龙秀琴,张玉武.不同水分条件下几种藤本植物幼苗的生理生化响应J.贵州科学,2011,29(1):34-39.13黎裕.作物抗旱鉴定方法与指标J.干旱地区