《逆境胁迫对植物生理生化代谢的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《逆境胁迫对植物生理生化代谢的影响（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、YUNNAN NORMAL UNIVERSITY植物生理学实验科技论文题目逆境胁迫对植物生理生化指标的影响学号104120122姓名白雪洁学院生命科学学院专业、班级 生科10C指导教师王莎莎云南师范大学教务处编印逆境胁迫对植物生理生化代谢的影响摘要：干旱、盐碱和低温是强烈限制作物产量的三大非生物因素,其中干旱造成的损失最大, 其损失超过其他逆境造成损失的总和。对植物产生伤害的环境称为逆境，又称胁迫。常见的逆境有寒冷、干旱、高温、盐渍等。逆境会伤害植物，严重时会导致植物死亡。逆境对植物的伤害主要表现在细胞脱水、膜系统受破坏， 酶活性受影响，从而导致细胞代谢紊乱。有些植物在长期的适应过程中形成了各
2、种各样抵抗或适应逆境的本领，在生理上，以形成胁迫蛋白、增加渗透调节物质(如脯氨酸含量)、提高保护酶活性等方式提高细胞对各种逆境的抵抗能力。以 小麦幼苗为材料，设置对照组，探究了干旱胁迫下脯氨酸(pro)、谷胱甘肽(GSG)、 丙二醛(MDA)、H2O2的含量变化以及抗氧化酶(POD、PPO)活性的变化。结果表明: 在干旱胁迫下，脯氨酸(pro)、谷胱甘肽(GSG)、丙二醛(MDA)、H2O2的含量相对 于对照组均有较明显的上升趋势，POD和PPO活性也表现出较大水平的提高。关键词:干旱胁迫,抗逆性，脯氨酸，丙二醛，样品，细胞膜透性，过氧化物酶活性，叶绿素，可溶性糖。谷胱甘肽；抗氧化酶；h2o引
3、言:干旱是我国农业可持续发展面临的主要问题之一, 【1】干旱胁迫对植物的影响是一个复杂的生理生化过程，涉及到许多生物大分子和小分子植物细胞膜起调节控制细胞内外物质交换的作用，它的选择透性是其最重要的功能之一。2】研 究表明，游离的脯氨酸在植物细胞抵抗非生物胁迫过程中扮演着越来越重要的角 色，许多新的生理功能也逐渐被发现，近几年来有关脯氨酸的研究倍受科学工作 者的关注【9】。干旱是一种最常见的胁迫，遇此逆境作物除进行气孔调节外，渗透 词节也不夹为一种有效方法。原理是通过加强合成代谢，增加细胞内渗透物质浓度，降低渗透势，维持膨压和细胞正常生理功 能。脯氨酸作为水溶性最大的氮 基酸（162. 3g（
4、IOOg）。H 0, 25 C）具有较强水合能力，是理想的渗透介质。2作物遇旱时它的大量积累有助于细胞或组织持水，防止脱水，故可视为作物对干 早环境的一种保护性适应。已经证明了在逆境条件下脯氨酸的积累来抵抗植物对 非生物胁迫的伤害，植物体内的抗氧化酶系统也能将伤害细胞的活性氧控制在可 忍耐水平内，通过各种过氧化酶的协同作用，可以把细胞内产生的具有很强氧化 活性的活性氧如氧负离子、H0等直接或间接地清除，防止了活性氧放大级联作22用，保证了细胞内生命活动的正常进行。丙二醛（MDA）是由于植物官衰老或在 逆境条件下受伤害，其组织或器官膜脂质发生过氧化反应而产生的，对干旱也具 有抵抗作用。GSH作为
5、生物体内主要的还原态硫之一，在生物体抵抗各种胁迫（冷 害、干旱、重金属、真菌等）的过程中起着重要的作用，其含量水平的高低与植 物对各种环境胁迫的忍耐程度密切相关。近些年来，它在高等植物代谢过程中的 生理作用，尤其是在植物抵御活性氧伤害过程中的作用及其与植物抗逆性关系的 研究进展很快。前人研究进展植物在正常生长情况下, 活性氧的产生和清除处于 动态平衡状态。当植物在逆境条件下（ 如干旱胁迫） 生长时, 这种平衡被打破, 体内负责清除活性氧的抗氧化系统能力下降, 从而造成活性氧的大量积累, 并 引发或加剧膜脂过氧化作用, 导致生物膜系统受损。过氧化物酶（ P0D） 、多酚 氧化酶（PPO）、过氧化
6、物GSH（谷胱甘肽）等能够有效地清除这些自由基，是酶促 防御系统的重要组成成分。人们根据这一理论对干旱胁迫下的许多作物如小麦 【3-4】、大豆【5】、辣椒【6】、胡杨【7】等逆境生理过程进行了研究。本实验切入点与其 它作物相比， 小麦在干旱胁迫下具有独特的生存策略， 是一种公认抗逆性较强 的作物，利用干旱胁迫处理小麦幼苗，测定其丙二醛（MDA）含量、GSH含量、脯氨酸含量、H O含量及PPO、POD活性变化，探讨干旱胁迫对小麦幼苗膜脂22过氧化及酶保护系统的影响， 为进一步明确大麦抗旱的生理机理提供一定理论 依据。植物细胞膜对维持细胞的微环境和正常的代谢起着重要作用。在正常情况下， 细胞膜对物
7、质具有选择透性能力。当植物受到逆境影响时，如高温、干旱、盐渍、 病原菌侵染后，细胞膜遭到破坏，膜透性增大，从而使细胞内的电解质外渗，以 至于植物细胞侵提液的电导率增大。膜透性增大的程度与逆境胁迫强度有关，也 与植物抗逆性的强弱有关。1 材料与方法1.1 种子发芽率的测定的材料培养和处理品种为晴3 或鲁玉 13 的玉米种子或小麦种子（购于西山种子公司），用 0.1%HgCL2消毒10min后，用蒸馏水漂洗干净，再用蒸馏水于26C下吸胀12h后即可用于实验。1.2主要试剂：0.1% HgCl , TTC, 3%磺基水杨酸（SSA）,冰乙酸，茚三酮，2PBS（pH=7.8），0.6%TBA （用 0
8、. 6% TCA 配制），PBS （pH=6.8，内含 1 mMHA），0.1%Ti（S0 ）用 20%（v/v） H SO 配制，PBS, （pH=5. 8,内含 0. 1 mmol/ LEDTA,4 2 2 41%PVP），POD反应混合液（10 mmol/L愈创木酚，5 mmol/L H O ,用PBS溶解），22PPO反应混合液（20 mmol/L邻苯二酚，用PBS溶解）5%三氯乙酸,PBS （pH=7.7），4 mM DTNB 用 0.1M pH=6.8PBS现配）。主要仪器：分光光度仪，离心机，试管， 微量加样器，研钵等。1.3 余下实验材料培养和处理小麦种子吸胀12h,在湿润滤纸
9、上培养7天，正常组即对照组继续正常培养，干 旱组即实验组再干旱处理五天后用于实验。2 方法2.1 种子发芽率的测定所采用的种子发芽率的测定方法是曙红染色法和TTC染色法。凡是有生命活力的 种子胚部，在呼吸作用过程中都有氧化还原反应，而无生命活力的种子胚则无此 反应。当TTC渗入种胚的活细胞内，并作为氢受体被脱氢辅酶（NADH2或NADPH2） 上的氢还原时，便由无色的TTC变为红色的TTF【8】。用曙红染色的，凡是全部着 色或胚已着色的种子表示失去了生活力,播后不能发芽，生活力强的种子是不会 着色的,因为活细胞具有半透性膜,可防止染料分子通过而不着色，死亡细胞,其壁 膜失去半透性,染料分子易进
10、入,使原生质着色。各取50粒吸胀的小麦种子一沿胚的中心线切成两半（严格区分两个半粒），进行 下列实验：其中50个半粒进行TTC染色（30C水浴20 min）;另50个半粒进 行曙红染色（室温染色10 min）。根据两种方法的染色情况，分别计算发芽率。2.2 脯氨酸含量的测定 用茚三酮法测定脯氨酸含量，在酸性条件下，茚三酮与脯氨酸反应生成红色化合 物，在520nm下有最大吸收值。【分别取0.1 g实验组和对照组的胚芽鞘一加入3 mL 3%磺基水杨酸（SSA）和少许石英砂一充分研磨一用2 mL 3% SSA洗研钵一 5000 rpm离心10 min 一上清液定容至5 mL。上清液各2 mL 一分别
11、加入2 mL 冰乙酸和2 mL茚三酮试剂一煮沸15 min冷却后一5000 rpm离心10 min 一分 别测定 A520。2.3 MDA含量用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量【18】。分别取0.1 g实验组和对照组一加入3 mL 50mM PBS （pH=7.8）和少许石英砂一充 分研磨f 用2 mL PBS洗研钵一5000 rpm离心10 min 一上清液定容至5 mL。 测定：分别取上清液各2 mL 一加入0.6%TBA （用0.6% TCA配制）2 mL-煮沸 12 min冷却后一5000 rpm 离心 10 min 一分别测定 OD450 和 OD532.计算公式：ODAnrqXBS/O
12、D532= C X 7.4+155000 X C2求解方程得：C/ （mmol/L） =11.71 OD450C2/ （ r mol/L） =6.45 OD532- 0.56OD450，式中，C1 为可溶性糖的浓度，C2 为 MDA 的浓度。2.4 抗氧化酶活性的测定用愈创木酚法测定 POD 活性，用邻苯二酚法测定 PPO 活性。在有过氧化氢存在 的条件下过氧化物酶能使愈创木酚氧化，生成茶褐色物质，可用分光光度计测量 其含量，进而计算 POD 的活性。多酚氧化酶能使邻苯二酚氧化生成醌，用比色 法测量其产物的形成，进而计算出PPO的活性。POD测定：取POD反应混合液（10mmol/L愈创木酚，
13、5 mmol/L H202,用PBS溶 解）3.00 ml，加入酶液100 ml （空白调零用PBS取代），立即记时，摇匀，读 出反应3 min时的A470。PPO测定：取PPO反应混合液（20 mmol/L邻苯二酚，用PBS溶解）2.8 ml，加 入酶液0.2 ml （空白调零用PBS取代），立即记时，摇匀，读出反应2 min时的 A410。计算公式：POD activities 二 “470 xv显x总（mmol.g-iFWmin-i）s x L x tV用PPO activities =A410x Vgu.g-FW)0.01 x w x t V用样品TCC方法署红染色法50粒小麦种子23
14、5粒具生命力38粒具生命力50粒玉米种子136粒具生命力32粒具生命力2.5 H2O2含量测定H2O2提取：分别取0.5 g实验组和对照组一加入3 mL 50 mM PBS (pH=6.8，内含 1mM HA)和少许石英砂一充分研磨一用2 mL PBS洗研钵一5000 rpm离心10 min 一上清液定容至 5 mL。测定：分别取上清液各3 mL -加入0.1%Ti(SO4)2 用20%(v/v) H2SO4配制1 mL 一摇匀一 5000 rpm 离心 10 min 一 OD410AV计算公式：H2O2 content =410 xV显 x-总(mmol.g-1FW) x L x W 显 V
15、用3、 结果与分析。3.1 种子发芽率的测定分别计算两种方法的发芽率：玉米：TTC法中，36 / 50=72%；曙红染色法中，32 / 50=64%。小麦：TTC法中，35 / 50=70%；曙红染色法中，38 / 50=76%3.2脯氨酸含量的测定实验组：A520=0.088, 对照组：A520=0.060，计算公式：Pro content= A520x V显 x V总(p mol.g-iFW)s x L x WV用其中，V 显=6ml，V 总=5ml，V 用=2ml，s 520=3.24p mol-i.cm-i,L=1cm,W=0.1g.计算结果：实验组脯氨酸含量为4.074mol.g-1FW，对照组脯氨酸含量为2.777mol.g-1FW.表一 Pro正常组和实验组的A和Pro con tent520干旱胁迫正常A =0.088A =0.060520520Procon tent=4.074( mol.g-iFW)Procon tent =2.777( mol.g-iFW)脯氨酸的含量1. |旱止常系列1由上表可知，干旱胁迫下，脯氨酸的量是正常值的1.47倍，由此可以得到，干旱胁迫会造成脯氨酸的积累。但是，植物合成、累积及代谢是一个受非生物胁迫的一个过程
