低温胁迫下钼对冬小麦抗氧化酶活性的影响
低温胁迫对冬小麦苗期和拔节期生理生化特性的影响
天仍高于对照。低温处理+(,*个品种叶片 &55 含量拔节期高于幼苗期;低温处理*"!(时,*个 品种叶片 &55含量表现为拔节期低于幼苗期(表 4)。
低温胁迫对玉米种子萌发过程中抗氧化酶活性的影响
( 辽 宁省 绿 色食 品发 展 中心 , 辽宁 沈阳 1 1 0 0 3 2 )
摘要 : 为 了探 索 玉 米 种 子 萌 发 期 耐 冷 性 的 调 控 机 理 , 以耐 冷性 不 同的 玉 米杂 交种 郑 单 9 5 8 、 吉单 4 1 5 、 辽 单 6 3 2 、 铁单 1 8为试 材 , 研 究 玉 米 种 子 在 适 温 和 低 温 萌发 过 程 中抗 氧 化 酶 活 性 的 变 化 。 结 果 表 明 : S O D 酶 活 性
黑龙 江农 业 科 学 2 0 1 3 ( 5 ) : 1 1 ~1 3
H e i l o n g j i a n g A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s
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低 温 胁 迫 对 玉 米 种 子 萌 发 过 程 中 抗 氧 化 酶 活 性 的影 响
低温胁迫对玉米种子萌发过程中抗氧化酶活性的影响升幅度较缓见图6结论与讨论种子组织中存在sodpodcat等活性氧造成的脂质过氧化作用有利于维持种子在萌发过程中膜结构的完整性植物在低温下的伤害与低温引起的超氧化物歧化酶sod活性下降密切相关子叶的sod性下降11572165低温影响植物sod活性下降的程度与植物品种本身抗冷能力有关抗冷能力强的品种sod活性下降较少力弱的品种在同等低温条件下sod活性下降显的研究表明超甜玉米种子在低温下萌发引起种子脱氢酶和过氧化物酶活性提高
2 结 果 与 分 析
2 . 1 低 温对 萌 发期 种 子 超 氧化 物 歧 化 酶 ( S OD) 活 性 的 影 响 无论是 适 宜温度 还 是 在 低 温条 件 下 , S OD在 0 d时就有 一定 活 性 , 由图 1可知 , 在 正常 温 度 条 件下 , 各 品系 S O D酶 活性 总体 保 持先 上 升后下 降 的趋 势 。玉米种 子 萌发 初期 S OD活性 迅 速增 强 , 胚 根未 开 始 大 量 突 破 种 皮 ( 1 d ) 前增 加较快 , 以 后( 1 . 5 ~2 . 0 d ) 迅速下 降, 但 萌 发 后 期 保 持 在 一 定 水平 。而 在 低 温 条 件 下 ( 见图 2 ) 处理 , 开 始 酶 活 性有 小 幅下 降 , 但 随后 S oD 活 性 开 始 有 所 上 升, 耐 冷 品 系郑 单 9 5 8和 吉单 4 1 5酶 活性 持 续 增 强, 到种 子 大量 萌发 的第 7天 仍保 持较 高 活性 , 随 后 稍有 下 降 , 但 也 高 于冷 敏 感 品系 辽单 6 3 2和 铁 单 1 8 , 可能 S o D 活性 的 上 升 是 种 子 对 低 温 不 良
根区温度胁迫对小麦抗氧化酶活性及根苗生长的影响
文 章编 号 � 1 0 0 9 4 4 9 0� 2 0 0 6� 0 2 0 0 7 8 0 4
根区温度胁迫对小麦抗氧化酶活性及根苗生 长的影响
2 裴红宾1� �张永清2 �上官铁梁1
( 1 . 山西大学黄土高原研究所 �山西 太原 0 3 0 0 0 6� 2 . 山西师范大 学生命科学学院 �山西 临汾 0 4 1 0 0 4) 要 �通过水培的方式 研究了根区温度胁迫对小麦抗氧化酶活性及 根系与幼苗 生长影响 . 结果表 明 � ( ) 改变根区温度对小 麦根 系抗 氧化 酶活 性有 明显 的影 响 � 根区 温度 过高 或过 低对 小麦 根系 1 P O D和 但随胁迫时间的延长 � 胁迫对 S S O D 活性都具有激活效应 � O D 活性 转为抑制 效应 � S OD 活性迅速下 降 � 摘 ( 高温胁迫主要是抑制小麦根系的 生长 � 表现为根长 � 根重 � 根系活性吸收 面积与 MD A 含量明显增加 . 2) 总面积及根冠比均明显低于中温处理 � 而株高和地上重却略有上升 . 低温胁迫 对小麦地上部的影 响大于 根系 . ( ) 在根温胁迫逆境条件下 � 小麦根系不是被动忍 受逆境胁 迫 � 而是主动 地通过 调节根 系活力 � 根 3 系S 以减缓逆境的伤害 . O D及P O D 活性等生理 代谢过程 � 关键词 �根区温 度胁迫 �小麦根系 �幼苗生长 �抗氧化酶活性 中图分类号 � S 5 1 2. 1+1 文献标识码 � A
第2 0 卷第 2 期 2 0 0 6年 6月
山西师范大学学报 ( 自然科学版) J o � � n a l o fS h a n � iN o � m a lU n i � e � � i � � N a � � � a l S c i e n c eE d i � i o n
冬小麦抗寒性的研究进展_于晶
冬小麦抗寒性的研究进展摘要:抗寒力强是冬小麦能够在严寒地区生长的一个关键因素。
由于温度低,积温不够,一般农作物只能一年一熟,土地利用率低,因此提高冬小麦的抗寒性对农业,特别是高寒地区农业生产具有十分重要的意义。
文章综述了冬小麦抗寒性的最新研究进展,包括抗寒性的影响因素研究、抗寒性机制研究、抗寒性育种及栽培研究等情况,提出了我国在冬小麦抗寒性研究中的不足及解决办法。
关键词:冬小麦;东农冬麦1号;抗寒性;抗寒机理中图分类号:S512.1文献标识码:A收稿日期:2008-01-16基金项目:东北农业大学创新团队项目(C ×2003)作者简介:于晶(1981-),女,黑龙江人,博士研究生,研究方向为植物生理与分子生物学。
*通讯作者E-mail:cangjing2003@小麦根据生长习性可分为两种类型:冬小麦和春小麦,冬小麦相对春小麦来说营养期长,从营养期到生殖期生长缓慢,其间经历一个冬天漫长的低温阶段,此为春化作用,春化作用结束后,在春天长日照下方可开花[1]。
因此,世界上冬小麦种植所占的比重要远远高于春小麦。
冬小麦磨出的面粉好吃、产量高,而且可作为其他农作物特别是大豆倒茬的首选作物。
然而气候严寒减小了冬小麦适宜种植的地理分布区域,使农业生产遭受很大的损失[2]。
因此,探索冬小麦抗寒性的影响因素及其机制,不仅在基础理论上具有重要意义,而且在解决生产实际问题上也具有广泛的应用价值。
1冬小麦抗寒性的影响因素研究1.1基因型不同冬小麦品种间抗冻耐寒能力差异很大,冬小麦通常可分为强冬性、冬性、半冬性和弱春性4种类型,一般情况下,各品种的抗寒性表现为:强冬性品种>冬性品种>半冬性品种>弱春性品种。
目前,国内外大多以小麦分蘖节临界致死温度(LT 50)作为小麦冻害的生理指标,同时也是小麦抗冻能力的标志[3-4]。
冬小麦经历严冬后翌年是否可以继续存活的关键是分蘖节是否受损。
分蘖节是植株地下部未伸长的节间、节和腋芽等紧缩在一起的节群,具有再生性。
高级植物生理实验 -低温胁迫对小麦生理生化特性的影响
低温胁迫对小麦生理生化特性的影响(东北农业大学生命科学学院哈尔滨150030)摘要:本研究以两个冬小麦品种冬麦和济麦为材料,在低温胁迫及恢复处理条件下测定其,用来分析抗寒性不同的冬麦品种在低温胁迫下适应性的差异,结果表明在-10℃处理下,小麦随处理时间增长,其各项生理指标有不同程度的升高或降低,随恢复时间增长,其各项生理指标逐渐恢复正常。
其中,济麦比冬麦对冷胁迫更加敏感,各项生理指标变化幅度均大于冬麦。
关键词:济麦,冬麦,低温胁迫,生理生化特性前言小麦(Triticum aestivum)是我国北方地区的主要粮食作物之一,其种植有较强的地域性,产量受气候和环境条件影响很大。
冷胁迫影响小麦几乎所有重要生命过程,因而导致减产或绝收,给粮食生产带来严重威胁,这已经成为影响我国乃至世界农业生产的重大问题。
因此了解小麦低温冷害应答的生理过程,是解决低温冷害对小麦生产影响的重要基础。
低温均会导致植物活性氧自由基积累,进而形成氧化胁迫[1,2]。
通过调节自身的抗氧化系统,植物可清除活性氧自由基而免受或减少伤害[3]。
以抗坏血酸(ASA)为核心的抗氧化系统在植物清除活性氧过程中具有重要的作用[4]。
植物ASA代谢途径已较为明确,ASA在抗坏血酸过氧化物酶(APX)作用下氧化生成单脱氢抗坏血酸(MDHA),MDHA经非酶歧化反应形成脱氢抗坏血酸(DHA)。
两者分别通过单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHA)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)的作用被还原再生。
因此,GalLDH、APX、MDAR、DHAR和GR为影响ASA代谢的重要酶,并被证明参与植物对活性氧的清除作用[5]。
植物的抗寒性与活性氧代谢关系密切,低温胁迫下植物体内会产生大量的H2O2、O2-·、OH 等活性氧自由基,这些活性氧可导致膜脂过氧化,进而造成膜系统的氧化损伤。
植物体内也存在着一系列酶促的和非酶促的抗氧化剂以活性氧自由基, 保护植物细胞免受活性氧的伤害,维持膜系统的稳定性,以增强植株的抗寒力。
栽培措施对冬小麦抗干旱、低温胁迫能力的影响
Ab t a t s r c :A o x e i n s c r i d o tt t d h f e t fd f e e tc li a i n me s r s p te p rme t wa a re u o s u y t e e f c so if r n u tv to a u e
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冬小麦抗寒性的研究进展
冬小麦抗寒性研究进展小麦按生长习性可分为冬小麦和春小麦两大类。
与春小麦相比,冬小麦的营养期较长,从营养期到生殖期生长缓慢。
活动结束后,它可以在春天的长阳光下绽放。
因此,全球冬小麦种植比例远高于春小麦。
冬小麦磨成的面粉味道鲜美,产量高,是其他作物特别是大豆茬的首选作物。
但严寒气候减少了适宜冬小麦种植的地理分布区域,给农业生产造成了巨大损失。
因此,探索冬小麦抗寒性的影响因素及其机制,不仅具有重要的基础理论意义,而且在解决生产中的实际问题方面具有广泛的应用价值。
1 影响冬小麦抗寒性的因素研究1.1 基因型不同冬小麦品种的抗冻性和抗寒性存在较大差异。
冬小麦通常可分为强冬、冬、半冬和弱春四种。
总的来说,各品种的耐寒性依次为:强冬性品种>冬性品种>半冬品种>弱春品种。
目前国外大多以小麦分蘖临界致死温度(LT50)作为小麦冻害生理指标,也是小麦抗冻性的标志。
冬小麦在经历了严冬后的次年能否继续存活,关键在于分蘖节是否受损。
分蘖节是一组压实在一起的节,如植株下部未伸长的节间、节和腋芽,具有再生能力。
冬天地上所有的树叶都冻死了。
只要分蘖节点没有损坏,来年春天就会从分蘖节点发出新的分蘖,继续生长。
1.2 播期、播量、播深播期对冬小麦影响很大。
冬小麦在不同生育阶段和小麦幼苗不同生长条件下的抗寒能力差异很大。
总的趋势是自接合后耐寒能力迅速减弱。
花期对低温最敏感,花期前必须进行低温处理。
早播和加速生长过程将提前结束春化阶段,生长锥伸长并开始拔节,小麦的抗寒性在拔节阶段迅速下降。
这时,遇上低温寒潮,主茎和大蘖容易冻死;冬前积温不足,出苗晚,幼苗弱,冬前绿叶面积小,地表覆盖不足,地温变化剧烈,水分易流失,光合产物少,贮糖少,耐寒性差,易受病害冻害。
小麦适时播种,可以充分利用入冬前的有效生长积温,积累较好的养分,有利于壮苗和抗寒能力的形成,有利于小麦幼苗安全越冬和稳定生长。
春天过后。
电丰等人。
对区域性冬小麦品种京411进行了5个播期,结果与上述结论一致。
钼元素在植物体内效应的研究
般难移动的微量元素 , 当它在植物缺乏 时首先在嫩 叶出现 在水 稻上 ,有人 发现钼与其他 金属元素影 响种子 的呼吸作 症状 , 对 钼元 素不一样 , 它在整个植株出现缺乏症状 , 因此 可以判 用 。 还 有 研 究 发 现 钼 通 过过 氧化 物 酶 、 过 氧化 氢 酶 、 多酚 氧 化 酶 及 断钼在植物体 内可 以移动的 。有人发现在在豌豆幼叶施钼后 , 它 抗 坏 血 酸 酶 的 活 性来 影 响 呼吸 速 率 。 们大部分转移 到根 和茎 中。 有人认 为钼是通过植物体的韧皮部运 6钼 元素 对植 物体 内激 素代谢 的影 响 输的 , 也有人认为钼是通过植物体 的木质部运输的l 】 1 。 钼酶是激素合成( A B A和 I A A ) 的重要酶。在大麦上 , 钼辅 因子缺 2钼 元素对 植 物体 内氮代 谢的 影响 失而使 N R、 X O、 XD H的缺失 , 不能完成 A B A的合成 。在烟草和番茄 钼是 固氮 酶 、 硝 酸还原酶 、 黄嘌 呤氧化酶等多 种酶 的重要组 上也同样的表现。 钼缺乏能降低小麦休眠度, 而通过施钼能提高 A B A 成成分, 因此钼酶是氮同化及运输 的关键酶 , 当植物缺钼时就会出 含量和休眠度 , 这就说明缺钼阻碍 A B A合成, 从而降低种子休眠度。 现缺氮的症状 。豆科植物 的生物 固氮是 由固氮酶完成 的, 而固氮 在低温下 , 缺钼发现植株出现叶片披垂 、 呈烫烧状及抵抗能力差的症 酶的活性需要钼 的参与 的。钼对豆科作物氮代谢影响很大 , 豆科 状 , 这可能与 A B A在维持细胞渗透势及其抗逆功能有关。缺钼还使 植物缺钼时其生长性差 , 根瘤活性下降。但可以通过施钼来增强 吲哚乙酸的活性降低 , 导致 I A A积累而抑制植株的生长。 固氮 酶 、 谷氨酰胺合成酶 、 天 冬 酰 胺 合 成 酶 的 活性 。 施钼 可提 高氮代谢 的能力 , 使 植物体 中可溶性蛋 白质 、 总蛋 7钼元 素对 植物体 抗寒 性 的影 响 白质及种子蛋 白质含量增加 。 通过施钼发现在云杉 中可提高可溶 钼能增 强植 物抗寒性 。在低温条件 下 , 施钼能使草坪超氧化 性 蛋 白含 量 和 地 上 部 的全 氮 含 量 。 施 钼 通过 改变 种 子 含 氮 组 分 的 物歧化酶和过氧化氢酶活性得到极显著增加 , 超氧 阴离子产生速 比例 来 改 善 种 子 品 质 。 对 于冬 小 麦 来 说 施 钼 提高 了 明胶 蛋 白含 量 率 、 电解质相对渗透率 、 丙二醛含量显著下降【 引 。而对 于冬小麦来 和面粉 中大分子蛋 白质含量 ,从而增加脂肪酸侧链 的丙氨酸 、 异 说 ,施钼能减少 超氧阴离子产生 速率 ,增强 S O D, C A T , P O D, 和 亮氨酸 的比例 , 降低硫氨基酸的 比例下 降。 A P X活性 , 同时增加质膜 中磷脂 含量和脂肪酸 的不饱和度 , 以使 冬小麦的抗寒力维持在较高的水平上 。 3钼 元 素对植 物体 内光 合色 素的 影响 许多报道分析钼提高植物抗寒性的机理主要从碳 、 氮化合 物 钼元 素与叶绿 素的关 系早 引起注 意 , 钼元素 的缺乏会引起叶 代谢 、 活性 氧代谢 、 叶绿素合成 、 超微 结构 等生理方 面人 手。但大 绿素 含量 降低[ 2 j 。示踪实验表 明缺钼引起的叶绿素丧失是与钼缺 家知道低温对 细胞膜体系 的损伤是直接导致植物寒害。而类囊体 乏在 同一脉 区。 对于冬小麦来说 , 钼缺乏使 叶绿素结构异常 、 叶绿 膜是植物进行光合作用 的场所 , 是低 温敏感 的部位 。从 亚细胞结 体 变形 、 基 粒发育不 良、 基 粒 数 目减 少 , 但 蛋 白酶 活 性 提 高 , 从 而 构一类囊体膜这方 面分析钼影响植 物抗寒性机理 的报道鲜有。 说 明 缺钼 阻碍 叶绿 素 的 合 成 。同 时钼 也 对 植 物 体 内类 胡萝 卜 素 含 参 考 文 献 量有 影响。因为类胡萝 卜 素是叶绿体非酶促反应系统清除 自由基 [ 1 ] . 刘鹏, 杨玉 爱. 土壤 中的钼及 其植物效 应的研究进 展. 农业 环境 的组 分之一 , 很大程度上影 响植物体 内 H : O : 的含量。在低温条件 保护 , 2 0 0 1 , 2 0 : 2 8 0 — 2 8 2 . 下, 缺 钼会 减少叶片 中叶绿素 a + b 、 类 胡萝 卜 素含量 , 特别是类胡 [ 2 ] . 吴 明才 , 肖昌珍 . 大豆钼素研究. 大豆科学 , 1 9 9 4 , 3 : 2 4 5 — 2 5 1 . 萝 卜 素的减少 幅度更大 。因为类 胡萝 卜 素含量的减少 , 打破 H O 喻 敏, 陈跃进, 萧洪 东, 王惠珍 , 王芳, 孙 秀华. 硼钼对低 温下草坪 的产生与平衡 , 导致膜 的结构 和功能 的破坏 。因此钼是通过对植 草海滨雀稗活性氧代谢 的影响 , 作 物学报, 2 0 0 5 , 3 1 : 7 5 5 —7 5 9 . 物光合色素的影响来影响植物的光合作用 。 [ 4 】 _ 孑 , J 、 学成, 胡承孝, 谭启玲 . 低温胁 迫下钼对冬 小麦抗氧化 防御 系 统 及膜脂 过氧化 的影响 . 植 物生理 与分 子生物 学学 报 , 2 0 0 6 a , 2 :
低温胁迫对小麦X3015越冬期生理生化特性的影响
低温胁迫对小麦X3015越冬期生理生化特性的影响摘要以小麦品种X3015越冬期的叶片、叶鞘为材料,放置于低温冰箱中,分别设置-4、-8、-12 ℃3个温度,连续处理3 d,以大田温度2 ℃为对照,对叶片、叶鞘中过氧化物酶(POD)活性、游离脯氨酸(Pro)及丙二醛(MDA)含量进行比较分析。
结果表明:X3015随着温度降低,其脯氨酸含量与POD活性呈现先升高后降低的趋势,且均在-8 ℃时达到最大值,丙二醛含量随温度的降低呈现逐渐升高的趋势。
脯氨酸含量表现为叶鞘高于叶片,POD活性与丙二醛含量表现为叶片高于叶鞘。
关键词小麦;X3015;低温胁迫;过氧化物酶活性;脯氨酸;丙二醛已有研究证明,低温胁迫下小麦可积累更多的可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸等[1]。
植物的抗寒性与植物体内保护酶系统的活性和膜脂过氧化程度密切相关,保护酶活性高的植物品种对环境反应快、抗氧化能力强、抗寒性也强[2],这些研究主要集中在小麦抗寒性鉴定的生理生化指标等方面,对越冬期不同生态类型小麦在不同低温条件下的内在变化与生理生化指标的相关性研究报道较少。
该研究选用同一小麦品种叶片、叶鞘在越冬期对其进行低温处理,探讨植物体内脯氨酸含量、过氧化物酶POD活性及丙二醛含量的变化规律与抗冷害的关系,对小麦抗寒育种、采取有效措施调控小麦幼穗发育进程、实现小麦安全生产具有重要的理论意义和实践价值。
1材料与方法1.1试验地概况试验于2011—2012年在河南科技学院试验田进行,供试小麦品种为X3015。
1.2试验设计在越冬期随机选取生长一致的植株(小麦X3015)的叶片、叶鞘进行试验。
在冰箱内设置-4、-8、-12 ℃温度梯度处理,白天冰箱中处理12 h,夜晚室温处理12 h,连续处理3 d,将叶片、叶鞘取下,用于生理指标测定。
以大田温度2 ℃时的叶片、叶鞘材料为对照(CK)。
1.3测定指标脯氨酸含量测定采用酸性茚三酮比色法[3],POD活性测定采用愈创木酚比色法[4],丙二醛含量测定采用硫代巴比妥酸法[5]。
低温胁迫对不同小麦品种结实率和活性氧代谢的影响
陈巧艳,李迎迎,陈刘平,等.低温胁迫对不同小麦品种结实率和活性氧代谢的影响[J].江苏农业科学,2018,46(11):63-65.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2018.11.015低温胁迫对不同小麦品种结实率和活性氧代谢的影响陈巧艳,李迎迎,陈刘平,欧行奇,赵星星,张自阳,刘明久,朱启迪(河南科技学院,河南新乡453003) 摘要:为研究低温胁迫对小麦生长发育的影响,以小麦品种百农207、AK58、郑麦366为材料,在小麦雌雄蕊原基分化期对其进行低温(0℃)处理,测定小麦叶片中叶绿素含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量等生理指标,并调查小麦结实率。
结果表明,在低温胁迫下,百农207、AK58结实率较高,而郑麦366结实率较低,即百农207、AK58抗倒春寒能力比较强,而郑麦366抗倒春寒性较差;与对照相比,低温胁迫小麦的SOD活性、POD活性、叶绿素含量、脯氨酸含量均升高,其中百农207、AK58上升幅度比较大,表明受到低温胁迫后,小麦的抗氧化酶活性增加,对小麦起到保护作用,而3个小麦品种中MDA含量均下降,其中郑麦366下降幅度最大,即郑麦366受到低温胁迫后叶片发生脂质过氧化作用,细胞膜破坏最严重。
研究结果为进一步阐明小麦对低温胁迫的响应机制奠定了基础。
关键词:雌雄蕊原基分化期;低温胁迫;结实率;活性氧代谢 中图分类号:Q945.78;S512.101 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2018)11-0063-03收稿日期:2018-01-20基金项目:河南省科技攻关计划(编号:182102110133);河南省重大科技专项(编号:151100110700);河南省基础与前沿技术研究计划(编号:162300410142)。
作者简介:陈巧艳(1989—),女,河南滑县人,硕士,主要从事小麦抗逆育种工作。
低温胁迫对小麦叶片抗寒性的影响1
低温胁迫对小麦叶片抗寒性的影响姓名(学校学院城市邮政编码)【摘要】:研究低温胁迫对小麦叶片抗寒性的影响。
以小麦叶片为材料采用电导法测定植物组织的抗逆性,以及通过植物组织中过氧化物酶活性的测定来分析低温胁迫对小麦叶片抗寒性的影响。
经电导法测定小麦叶片的伤害率为32.87%,低温处理前的过氧化酶活性为9040U,处理后的活性为6080U,与邻组相比我组测得的小麦伤害率较高,通过过氧化酶活性的测定可知小麦叶片具有一定程度的抗寒性。
【关键词】:低温;小麦;抗寒性;电导法;过氧化酶0 前言:作为世界和我国的主要粮食作物,几乎所有冬小麦种植都有冷害和冻害发生,成为小麦生产上最大的自然灾害之一。
小麦在整个生长发育过程中,需要外界有一个适宜的温度范围。
当外界气温和地温明显地狱小麦所需的适宜温度,接近或超过其在这一时期生理状态所能忍受的极限最低温就会造成胁迫和伤害。
[1]目前。
对小麦抗寒性的研究已总结出许多度量指标,但细胞膜是对逆境最敏感的原始反应部位,低温胁迫时,被伤害的关键部位是膜系统。
[2]。
低温胁迫对膜破坏的程度,即对膜透性的影响,在研究小麦抗寒性方面是至关重要的指标。
目前电导法已成为小麦抗性栽培、育种上鉴定小麦抗逆性强弱的一个方法。
[3]过氧化物酶是植物保护酶之一,它和超氧化物歧化酶 ( S O D) 、过氧化氢酶( C A T ),等组成植物的防御系统。
因此过氧化物酶的活性也可反映小麦的抗寒性。
1材料与方法1.1材料小麦(wheat)1.2 方法(一)电导法测定植物组织抗逆性1、将小麦叶片置于-20摄氏度冰箱中冷冻处理10分钟作为处理,另一份小麦叶片置于室温做对照。
2、各加20ml蒸馏水,用注射器抽气使叶片下沉入水下,浸泡10分钟后测电导率(S1),用微波炉煮沸后测电导率(S2).(二)植物组织过氧化物酶活性的测定1、酶液的制备取0.5g叶片、加入少量磷酸缓冲液研磨至匀浆,转入离心管中,4000r、离心10min,然后取上清液定容至10ml,备用。
低温胁迫对不同拔节进程冬小麦光合特性的影响
低温胁迫对不同拔节进程冬小麦光合特性的影响作者:付琳厉辉张文山生媛韩顺英来源:《新农业》2021年第13期影响冬小麦生长的因素有很多,整体类型十分复杂,例如光照时间与强度、空气湿度、重金属污染情况等。
而在这其中影响最为显著的部分,便是环境温度条件。
过低的温度会严重损害冬小麦的内部结构,导致生长效果受到负面影响,造成冻害减产的问题。
因此,需要针对低温胁迫影响冬小麦光合特性的原理进行分析,才能够找到预防或解决措施,为粮食安全打下坚实的基础。
1.1 设计流程本次试验使用河南省的主要种植品种,即郑麦366进行种植操作。
试验将通过盆栽应用方式进行,尽可能保证基础的条件稳定,并提高试验可靠性。
试验应用土壤类型为大田冬小麦、夏玉米轮种品种,主要构成类型为沙壤土。
内部有机质含量为14.10克/公斤,全类型氮含量为0.99克/公斤,内部碱化氮含量为89.2毫克/公斤,高效率磷元素含量为29.90毫克/公斤,高效率钾元素含量为90.60毫克/公斤,土壤酸碱度处在7.8范围内。
进行种植时,内部水含量需要维持在24.63%左右,操作人员还应当将土壤进行风干操作,并将其与肥料成分进行混合,装入聚乙烯材料的试验桶内,达到良好的应用效果。
试验桶需要装入约7.0公斤的土壤材料,并在底部进行钻孔,使内部气体能够与外部进行交换。
随后,将桶体埋入试验区域,并将其与大田持平,在11月进行播种操作,尽可能在3叶期阶段完成定苗。
通常情况下,每盆需要留苗30株左右,确保试验能够正常进行。
试验时间规划需要对应冬小麦拔节状态进行分配,初期5天、中期10天、后期15天。
在处理过程中需要针对气温条件进行设定,分别为-3℃、-5℃、-7℃。
完成气温设置后,还应当加入自然情况模拟部分,使温度下降曲线能够符合相应标准,进一步完善试验效果。
处理长度约一晚,低温胁迫解除后,应当进行取样操作,并将冬小麦转移到室外区域,促使其自然成熟,为以后的进一步观测做准备。
低温胁迫下分蘖期小麦叶片细胞结构及表面糖蛋白的变化
低温胁迫下分蘖期小麦叶片细胞结构及表面糖蛋白的变化近年来,研究者们对冷冻胁迫下植物小麦叶片细胞结构和表面糖蛋白的变化进行了多方面的研究。
本文试图对其研究现状和未来的发展进行综述。
分蘖期小麦叶片(Triticum aestivum L.)是一种常见的农作物,因其容易受到低温胁迫而受到关注。
在低温胁迫下,小麦叶片的叶绿体DNA和细胞结构会发生重要的变化。
同时,低温胁迫会激活小麦叶片表面的特异性糖蛋白,导致它们在逆境中发挥关键作用。
首先,我们从叶绿体DNA开始,以测定不同温度下小麦叶片DNA序列的差异。
之后,通过隔离小麦叶片细胞,将其叶绿体DNA放大并进行扩增子酶分析,以检测叶绿体质量变化情况。
此外,通过显微镜和扫描电子显微镜,我们可以更加深入地观察小麦叶片细胞结构的变化情况。
另一方面,为了探究特异性糖蛋白在低温胁迫下的变化,我们采用了显色蛋白印迹法。
通过印迹法,可以检测不同温度下小麦叶表面糖蛋白随温度变化的情况,以及温度范围内特异性糖蛋白的表达水平。
通过本文的研究,我们对冷冻胁迫对小麦叶片结构和表面糖蛋白的影响作出了更详细的描述,为小麦种子耐冷性的研究提供了重要的参考。
在回顾小麦的低温响应过程的基础上,本文还尝试总结和分析了如何利用目前技术来优化其耐冷性及其耐冷性的影响因子。
利用转录组和组蛋白组学研究,我们识别了冷冻胁迫下小麦核酸、蛋白质、酶活性和代谢变化的模式。
这些研究表明,随着低温胁迫,小麦叶片中抗氧化酶、糖原合成酶、抗衰老酶及其他酶的活性会显著激活。
此外,对小麦耐冷性的改良不仅可以通过传统的育种方法实现,也可以通过无性系转化技术来获得。
通过小麦转基因技术,我们可以通过引入外源基因来改变小麦叶片的结构和生物学功能,从而增强小麦的耐冷性。
通过上述研究,我们可以得出结论,小麦叶片在受到低温胁迫时,叶绿体DNA、细胞结构及表面糖蛋白都会发生重要变化,而当前科技可以帮助我们改进小麦的耐冷性,从而使小麦更能适应低温环境。
低温胁迫下钼对冬小麦类囊体膜组分的影响的开题报告
低温胁迫下钼对冬小麦类囊体膜组分的影响的开题报告
题目:低温胁迫下钼对冬小麦类囊体膜组分的影响
背景:
类囊体是植物细胞中一个功能独特的细胞器,在植物生长发育、物质运输以及对环境胁迫的响应中起着重要的作用。
冬小麦是我国主要的粮食作物之一,其生长发育受到低温胁迫的影响较为明显,严重影响了冬小麦的产量和质量。
钼是植物中一种必需元素,对植物的生长和发育有重要的作用。
近年来的研究表明,钼在植物的抗逆性方面也发挥着重要的作用。
研究目的:
本研究旨在探究低温胁迫下钼对冬小麦类囊体膜组分的影响,为进一步研究冬小麦的抗逆性提供理论基础。
研究内容:
(1)建立低温胁迫下的冬小麦类囊体膜组分分离方法。
(2)分析低温胁迫下冬小麦类囊体膜组分的变化情况。
(3)研究钼在低温胁迫下对冬小麦类囊体膜组分的影响。
(4)探究钼对冬小麦的抗逆性的作用机制。
研究意义:
本研究可以深入了解低温胁迫对冬小麦类囊体膜组分的影响,为寻找冬小麦的抗逆性机制提供一定的理论基础,为提高冬小麦的产量和质量提供相关的技术支持。
同时,针对低温胁迫下钼对冬小麦的作用机制进行深入研究,该研究可以为钼在植物抗逆性方面的应用提供理论支撑。
低温胁迫下ABA诱导冬小麦抗氧化防护系统的研究的开题报告
低温胁迫下ABA诱导冬小麦抗氧化防护系统的研究
的开题报告
一、研究背景
冬小麦是我国主要的粮食作物之一,在生长发育过程中常常遭受到
低温胁迫的影响。
低温胁迫会对冬小麦的生长和产量造成不利影响,因
此探究冬小麦在低温胁迫条件下的抗性机制以及相应的防护系统研究具
有重要意义。
植物在受到低温胁迫时会产生一系列生理和生化响应,其中植物激
素ABA对低温胁迫的抗性起到了至关重要的作用。
ABA能够调节植物的
生长发育、转录因子及相应基因的表达等生化过程,对低温胁迫下的抗
性和相应的防护系统发挥着至关重要的作用。
二、研究内容
本研究主要探究ABA在低温胁迫下对冬小麦的抗性和防护系统的影响,具体内容包括:
1. 构建低温胁迫模拟体系,利用不同ABA浓度处理冬小麦幼苗,观测ABA对植株生长和叶片形态的影响。
2. 通过检测植株中的各种抗氧化物质浓度的变化,研究ABA在低温胁迫下对冬小麦抗氧化防护系统的影响。
3. 基于RNA-seq技术,探究ABA对低温胁迫下冬小麦转录组的影响,并通过实时定量PCR检测相关基因的表达情况。
三、研究意义
本研究的结果将有助于深入了解ABA在低温胁迫下对冬小麦抗性机
制的作用,为冬小麦的抗氧化防护系统优化设计提供科学依据。
同时,
本研究也有助于推动植物ABA在低温逆境中的应用,为提高冬小麦生产水平提供技术支持。
低温胁迫对小麦抗氧化酶的影响
低温胁迫对小麦抗氧化酶活性的影响学院:农学院专业:2010级植物学姓名:张曦1前言低温是限制粮食作物生产的主要胁迫因子之一,温度过低,不仅会影响作物生长,而且会直接或者间接减少作物产量,对农业经济产生不利影响[4]。
本文主要对小麦进行研究。
低温胁迫往往导致氧化胁迫,表现出超氧阴离子自由基[1]、过氧化氢、羟自由基等活性氧(ROS)的积累最终导致生物膜的过氧化作用、蛋白质结构的破坏和DNA的损伤。
然而,植物体内ROS的产生被由超氧化物歧化酶(SOD)[2]、过氧化氢(CAT)、过氧化物酶(POD)等抗氧化酶调控,致使植物体内ROS保持在植物可以忍耐的生理水平。
所以了解小麦逆境胁迫过程中抗氧化酶活性的变化[3],有助于我们认识小麦对低温逆境忍耐的生理机制。
2材料与方法2.1 材料本实验所用的材料是两种小麦样品,一种是常温下的小麦幼苗,另一种是在4摄氏度低温冷冻24h的小麦幼苗,两种样品都是由河南科技大学农学院所提供。
2.2 SOD、CAT、POD活性测定方法2.2.1超氧化物歧化酶活性测定酶液提取:取一定部位的小麦叶片0.5g于遇冷的研钵中,加1ml磷酸缓冲液在冰浴下研磨成浆,导入5ml离心管中,用提取介质冲洗研钵2到3次,最后加缓冲液使终体积为5ml。
于10000r/min下离心10min,上清液即为SOD粗提取液。
显色反应:取试管7支,3支为样品测定管,3支为对照管,另外一支作为空白,加入各溶液混匀,空白放置暗处,其他放置4000lx日光灯下反应20min。
2.2.2过氧化氢酶活性的测定酶液的提取:称取剪碎的小麦样品1.0g置研钵中,加入2到3ml 4℃下预冷的PH7.8磷酸缓冲液和少量石英砂研磨成匀浆后,转入10ml刻度试管中,并用缓冲液冲洗研钵2到3次,合并冲洗液,并定容到刻度,摇匀。
取部分提取液在4000r/min下离心15min,上清液即为过氧化氢酶粗提取液。
测定:取10支10ml试管4支,3支为样品测定管,1支为对照管,加入试剂。
钼污染对冬小麦光合作用特性及产量的影响
供试土壤为酸性黄棕壤,采自湖北省武汉市新洲 干重。
区,其基本理化性状:pH 5.51,有机质 14.1 g·kg-1,碱 1.3.4 产量及其构成因子
解氮 33.92 mg·kg-1,速效磷(Olsen-P)12.51 mg·kg-1,
测定成熟期小麦单株有效穗数、穗粒数、千粒重,
速效钾 80.57 mg·kg-1,有效钼 0.114 mg·kg-1。
目(2014BAD14B02) 作者简介:李 路(1991—),女,河南泌阳人,硕士研究生,从事植物营
养机理研究。E-mail:lianlude@ * 通信作者:孙学成 E-mail:sxccn@
产生的尾矿和采选矿废水可造成严重的水体和土壤 钼污染[3]。自 Ferguson 等[4]首先报道反刍动物因食用 高钼草导致钼中毒开始,环境的钼污染问题已引起了 国内外学者的高度重视。一般认为动物容易产生钼中 毒症状,而植物对钼的抗性较强,但过量钼污染仍会 对植物造成毒害作用。首先过量的钼影响植物正常生 长,如导致鹰嘴豆的根和地上部长度降低,并改变其 叶片、根系和茎的剖面结构,番茄和花椰菜叶片呈紫 色,豆类作物叶片黄化[5-7];同时钼污染影响植物品质, 如显著降低大豆蛋白质和维生素 C 含量并导致大麦
Effects of Mo pollution on photosynthesis characteristics and yields of winter wheat
LI Lu1,2, HU Cheng-xiao1,2, TAN Qi-ling1,2, SHI Kai-li1,2, ZHAO Xiao-hu1,2, SUN Xue-cheng1,2* (1.College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University/Micro-element Research Center, Wuhan 430070, China; 2.Hubei Provincial Engineering Laboratory for New-Type Fertilizers, Wuhan 430070, China) Abstract:A pot culture experiment was conducted to investigate the effects of different levels of Mo on photosynthesis characteristics and yields of winter wheat. Results showed that appropriate Mo application(0.15 mg·kg-1)increased chlorophyl(l Chl)content, photosynthetic rates(Pn)and yields of winter wheat in Mo-deficient soils. The chlorophyll content, photosynthetic rates(Pn), transpiration rates(Tr), stom原 atal conductance(Gs)and yields of winter wheat were decreased by Mo at 0.15~2000 mg·kg-1. The decline in Pn along with Ci and Gs de原 creases indicated that stomatal limitation was the main factor for Pn decreases. The Chla/b decreased with increases in Mo pollution levels, indicating that the transformation from Chla to Chlb was blocked under Mo pollution conditions. The life cycle of winter wheat was not com原 pleted when Mo levels were higher than 3000~4000 mg·kg-1. Keywords:molybdenum pollution; winter wheat; photosynthesis; yield
拔节期低温胁迫对小麦生理生化特性和产量的影响_张军
西北农业学报 2014,23(2):73-79Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2014.02.014网络出版时间:2014-02-23网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/doi/10.7606/j.issn.1004-1389.2014.02.014.html拔节期低温胁迫对小麦生理生化特性和产量的影响张 军1,鲁 敏1,孙树贵1,杜万里1,刘 洋1,武 军1,2,陈新宏1,2(1.西北农林科技大学农学院,陕西杨凌 712100;2.陕西省植物遗传工程育种重点实验室,陕西杨凌 712100)摘 要 为探讨拔节期低温对小麦生理生化特性和产量的影响,以小偃22等5个冬小麦品种为材料,对其在低温胁迫下叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、相对膜透性、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量和脯氨酸含量等生理指标进行测定,并且测定单株产量。
结果表明,持续低温胁迫下,供试小麦品种叶片中的SOD、POD、CAT活性和可溶性糖含量均有不同程度的提高,MDA含量呈现先降低后升高的趋势,相对膜透性(除郑麦366和郑麦9023)和脯氨酸含量呈先增加后降低的趋势,可溶性蛋白质含量除郑麦366和郑麦9023外其余3个品种呈增加趋势;低温使单株穗粒数显著下降,但对单株小穗数和千粒质量的影响不大。
经隶属函数分析,将供试品种分成2类:小偃22和矮抗58属抗寒性较强的品种,西农509、郑麦366和郑麦9023为抗寒性差的品种。
关键词 冬小麦;拔节期低温;生理生化指标;产量;抗寒性评价中图分类号 S512.1 文献标志码 A 文章编号 1004-1389(2014)02-0073-07Changes of Physiological and Biochemical Parameters and GrainYield at Jointing Stage of Wheat under Low Temperature StressZHANG Jun1,LU Min1,SUN Shugui 1,DU Wanli 1,LIU Yang1,WU Jun1,2 and CHEN Xinhong1,2(1.Agronomy College,Northwest A&F University,Yangling Shaanxi 712100,China;2.Shaanxi Key Laboratory of Genetic Engineering for Plant Breeding,Yangling Shaanxi 712100,China)Abstract This paper aims at probing the effect of low temperature stress at jointing stage of wheat onits biochemical parameters and grain yield.Xiaoyan22and other 4winter cultivars were taken as test-ed materials.The superoxide dismutase(SOD)activity,peroxidase(POD)activity,catalase(CAT)activity,relative membrane permeability,MDA content,the soluble sugar content,the soluble pro-tein content and the proline content were investigated after different time treatments(0h,24h,48h,72h),and the grain yield of 5tested cultivars were also investigated.The results indicated that underlow temperature stress,compared with the control,the activities of SOD,POD and CAT and the con-tent of soluble sugar increased at different levels.During the low temperature stress,the content ofMDA showed the trend of first descended then rose,while the relative membrane permeability(exceptfor the Zhengmai 366and Zhengmai 9023)and the content of proline showed the opposite trend,andthe content of soluble protein,also except for the Zhengmai 366and Zhengmai 9023,were increased.Low temperature stress at jointing stage significantly decreased the number of grain per ear,but the收稿日期:2013-08-01 修回日期:2013-10-05基金项目:陕西省自然科学基础研究计划重点项目(2013JZ007);农业部“948”项目(2013-Z28);西北农林科技大学唐仲英育种基金。
钼肥对冬小麦脯氨酸及抗坏血酸含量的影响
钼肥对冬小麦脯氨酸及抗坏血酸含量的影响孙学成;胡承孝;魏文学【期刊名称】《三峡大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2001(023)005【摘要】采用分期播种的方法研究了钼对冬小麦叶片中脯氨酸及抗坏血酸含量的影响,结果表明:施钼能提高冬小麦各生育期叶片中脯氨酸含量,脯氨酸上升的幅度因温度而异,在取样温度较低的情况下(0.9℃,2.8℃, 3.5℃、5.3℃,),脯氨酸上升幅度大,在取样温度较高的情况下(8.0℃),脯氨酸上升幅度较小;施钼提高了冬小麦叶片中抗坏血酸含量,在取样温度较低(2.8℃、3.5℃、0.9℃、5.3℃)时,抗坏血酸含量上升幅度大,在取样温度较高(6.5℃、8.0℃)时,上升幅度小.施钼植株脯氨酸含量的积累和抗坏血酸含量的增加代表着植株体内自由基清除能力的增强,这可能是在低温下施钼冬小麦植株抗寒力提高的原因之一.【总页数】4页(P473-476)【作者】孙学成;胡承孝;魏文学【作者单位】华中农业大学微量元素研究室,;华中农业大学微量元素研究室,;华中农业大学微量元素研究室,【正文语种】中文【中图分类】S143【相关文献】1.低温胁迫对铁皮石斛抗坏血酸过氧化物酶活性及丙二醛和脯氨酸含量的影响 [J], 谭艳玲;张艳嫣;高冬冬;陈丹;沈伟桥;周建华;黄冲平2.零上低温胁迫对黄芪幼苗脯氨酸抗坏血酸含量及膜透性的影响 [J], 田永清;于漱琦3.湿涝害对灌浆期冬小麦叶片脯氨酸含量的影响:脯氨酸… [J], 任雪萍;吴诗光4.O3污染胁迫下冬小麦的伤害症状及其对叶片氮代谢脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响 [J], 黄益宗;钟敏;隋立华;王玮;耿春梅;殷宝辉5.施用钼肥对冬小麦游离氨基酸、可溶性蛋白质和糖含量的影响 [J], 孙学成;胡承孝;谭启玲;魏文学;王运华因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
低温对缺钼冬小麦幼苗生长的影响 II.对氮代谢的影响
低温对缺钼冬小麦幼苗生长的影响 II.对氮代谢的影响李文学;王震宇;张福锁;韩晓日【期刊名称】《植物营养与肥料学报》【年(卷),期】2001(7)1【摘要】对三叶一心的缺钼冬小麦进行 2 4h低温处理 ( - 5~0℃ ) ,了解其对氮代谢诸方面的影响。
结果显示 ,缺钼对植株全氮含量基本无影响 ,但能明显影响氮在植株各部位的分配。
常温下 ,供钼显著降低植株地上部全氮含量 ,但根部全氮量明显增加 ;低温条件下 ,供钼与不施钼处理的冬小麦根部全氮量无大差别 ;无论温度如何 ,施钼与否 ,各处理地上部、根中可溶性蛋白含量均无显著差别。
常温下 ,施钼显著提高地上部游离氨基酸含量 ,低温处理后 ,施钼和缺钼处理的植株地上部游离氨基酸含量均明显提高 ,且施钼处理显著高于缺钼处理。
通过对硝酸还原酶活性的测定证实 ,常温下 ,钼对冬小麦体内硝酸还原酶活性无影响 ;在低温条件下 ,缺钼植株地上部、根中硝酸还原酶活性明显低于施钼植株 ,施钼植株硝酸还原酶活性能保持在较高水平。
【总页数】5页(P88-92)【关键词】冬小麦;缺钼;低温;氮代谢;幼苗生长;施氮【作者】李文学;王震宇;张福锁;韩晓日【作者单位】中国农业大学植物营养系;沈阳农业大学土地与环境学院【正文语种】中文【中图分类】S512.106.2;S435.121.3【相关文献】1.外源Zn2+对冬小麦幼苗根系生长及部分氮代谢关键酶的影响 [J], 王佳;聂兆君;扶海超;郭佳佳;路育茗;秦晓明;刘红恩;赵鹏2.缺氮和复氮对菘蓝幼苗生长及氮代谢的影响 [J], 施晟璐;叶冰竹;张润枝;聂鹏卿;唐晓清;王康才3.低温对缺钼冬小麦幼苗生长的影响 [J], 李文学;王震宇;张福锁;韩晓日4.低温对缺钼冬小麦幼苗生长的影响Ⅰ.对糖代谢的影响 [J], 李文学;王震宇;张福锁;韩晓日5.施钼对冬小麦钼高、低效品种氮代谢的影响 [J], 武松伟;胡承孝;谭启玲;孙学成;赵小虎;庄光泉;袁迎春因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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低温胁迫下钼对冬小麦抗氧化酶活性的影响1胡承孝 孙学成 谭启玲 甘巧巧华中农业大学微量元素研究中心,湖北武汉(430070)E-mail: hucx@摘 要:以冬小麦钼高效品种97003和钼低效品种97014为材料,研究了在低温胁迫下施钼对冬小麦叶片抗氧化酶活性影响。
结果表明,低温处理2,4,6天时施钼均显著提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT )、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,显著降低了2个冬小麦品种叶片中超氧阴离子产生速率;施钼后,随着低温胁迫时间的延长,2个冬小麦品种叶片中4种抗氧化酶活性均先升高而后呈下降或突降趋势,说明施钼冬小麦能通过正常的低温锻炼,有利于植株在经受更长时间低温胁迫时维持较高的抗寒力;钼对冬小麦钼高、低效品种叶片中抗氧化酶活性的影响存在基因型差异,与钼高效品种相比,钼低效品种缺钼处理叶片SOD 、CAT 、POD 和APX 等抗氧化酶活性下降幅度更大,活性氧自由基积累速率更大,这可能是钼低效品种在缺钼条件下更易受到低温伤害的原因之一。
关键词:钼;冬小麦;超氧化物歧化酶(SOD);过氧化氢酶(CAT);过氧化物酶(POD);抗坏血酸过氧化物酶(APX);中图分类号:S5121 引 言钼是植物必需的微量元素之一,它在植物体内的生理功能主要是通过含钼酶来实现的[1]。
小麦曾被认为是对缺钼不敏感的作物,1989年,王运华等在湖北省武汉市新洲区发现缺钼引起冬小麦越冬低温期黄化死苗现象,随后经多年的田间试验与盆栽试验证实,缺钼症状一般在冬季寒潮低温来临2-3天后发生并随温度降低而加重,冬小麦减产严重,而施用钼肥则能促进冬小麦壮苗、壮蘖,大幅度提高小麦产量,有效地克服冬小麦越冬期因钼营养不良而出现的黄化死苗现象,提高冬小麦的抗寒力[2]。
Yaneva 等(1996)研究结果也表明在酸性缺钼土壤上施用钼肥对冬小麦具有防冻效应[3]。
但施钼如何提高冬小麦抗寒力的机理尚未见系统报道,深入研究钼提高冬小麦抗寒力的机理,能为冬小麦乃至其它越冬作物合理施用钼肥以减轻冻害、提高产量、改善农产品品质提供理论和技术指导。
植物的抗寒性与活性氧代谢关系密切,低温胁迫下植物体内会产生大量的H 2O 2、•2O 、·OH 等活性氧自由基,这些活性氧可导致膜脂过氧化,进而造成膜系统的氧化损伤[4]。
植物体内也存在着一系列酶促的和非酶促的抗氧化剂以活性氧自由基, 保护植物细胞免受活性氧的伤害,维持膜系统的稳定性,以增强植株的抗寒力[5]。
SOD 、POD 、CAT 、APX 等被认为是清除活性氧过程中最主要的抗氧化酶类,SOD 的主要功能是清除•2O 并产生H 2O 2,而POD 、CAT 可以清除体内的H 2O 2,APX 能通过AsA-谷胱甘肽-NADPH 循环,催化AsA 氧化,来清除H 2O 2 和•2O ,H 2O 2和•2O 等活性氧自由基的及时清除有利于维持植物体内的活性氧代谢平衡,从而使植物能在一定程度上忍耐、减缓或抵抗低温胁迫[6-8]。
本试验以冬小麦钼高、低效品种为材料,研究了低温胁1 本课题得到教育部新世纪优秀人才支持计划(NECT-04-0731)和高等学校博士学科点专项科研基金的资助迫0,2,4,6天后施钼对冬小麦叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及抗坏血酸过氧化物酶(APX)酶活性的影响,拟从抗氧化酶活性及活性氧代谢的角度解释钼提高冬小麦抗寒力机理并分析钼高、低钼效品种的基因型差异。
2材料与方法2.1 试验材料供试小麦品种为冬小麦钼高效品种(系)97003和钼低效品种(系)97014,系华中农业大学微量元素研究中心筛选自繁留种[9]。
供试土壤采自湖北省武汉市新洲区张店乡丘陵酸性黄棕壤,其理化性状为: pH (水提)5.02;有机质17.8 g/kg;碱解氮153.47mg/kg;速效磷(P) 6.77 mg/kg;速效钾( K)121.3 mg/kg;有效钼0.100 mg/kg。
2.2 试验设计试验采用塑料盆,每盆装土7.0kg,底肥施用量分别为每千克土施 N 0.20g,P2O5 0.15g,K2O 0.20g,以分析纯(NH4)2SO4、KH2PO4、KCl为肥料来源。
本试验设不施钼、施钼两个处理,施钼处理每千克土施钼Mo 0.15mg/kg,以分析纯钼酸铵为肥源,肥料配制成溶液在播种前一次性施入。
每处理4个重复,整个土培试验期间用去离子水浇灌,以玻璃钢瓦活动棚防雨水淋洗。
小麦幼苗先在自然条件下(常温)生长1个月,转入人工气候箱,先在15℃/12℃(白天/黑夜)下生长10 d,每天光照12 h,光照强度400µmol·m−2 ·s−1,然后进行低温处理。
根据多年的田间试验和盆栽试验的结果及武汉市12月-2月的气温变化情况,发现冬小麦缺钼症状发生的临界温度为日均气温0-5℃左右,且一般在低温持续一周后会出现缺钼症状,因而本试验中低温处理温度设置为5℃/2℃(白天/黑夜),分别在低温处理0,2,4,6 d后取样,取冬小麦第1片完全展开叶放入液氮中快速冷冻,然后在-80℃冰箱保存,测定各项生理指标。
2.3 测定与分析方法O)产生速率按照王爱国和罗广华[10]的方法测定,单位为nmol·g-1 FW·min-1;超氧阴离子(•2SOD 活性采用王爱国等[11]的方法,以抑制氮蓝四唑(NBT)光氧化还原50%的酶量为1 个活力单位(U), 用U·mg-1 protein 表示;CAT 活性采用曾韶西等[12]的方法,以1min每mg蛋白质酶解1μmol H2O2为1个活力单位(U);POD活性采用愈创木酚法[13],以1min每毫克蛋白质催化的470nm下OD值变化为一个酶活单位(U);APX活性采用Nakano和Asada[6]方法,以每min催化1 μmol AsA 氧化的酶量为1个活力单位,用U·mg-1 protein表示;蛋白质含量采用考马斯亮蓝法。
土壤有效钼及植物中钼的测定采用示波极谱法[14]。
所有数据处理均采用统计分析软件SPSS进行。
3结果与分析3.1低温胁迫下施钼对不同钼效率品种冬小麦叶片钼含量的影响表1.低温胁迫下施钼对不同钼效率品种冬小麦叶片钼含量的影响Table1. Mo Contents in leaves of Mo efficient and inefficient winter wheat cultivars under lowtemperature stress低温处理天数(days for low temperature stress)品种(cultivars) 处理(treatment)0 2 4 6-Mo 0.035B 0.033B 0.037B 0.035B 97003+Mo 0.049A 0.048A 0.051A 0.052A-Mo 0.024C 0.027C 0.029C 0.028C 97014+Mo 0.047A 0.050A 0.051A 0.049A从表1可以看出,施钼极显著地提高了2个冬小麦品种叶片中钼含量,不论是缺钼处理还是施钼处理,在低温处理2,4,6天时,2品种冬小麦叶片钼含量和低温处理前相比均未达到显著性差异。
在整个低温胁迫期间,钼高效品种97003缺钼与施钼处理叶片平均钼含量分别为0.035mg/kg和0.050mg/kg,而钼低效品种缺钼与施钼处理叶片平均钼含量分别为0.027mg/kg和0.049mg/kg,这说明在不施钼的条件下,钼高效品种能从土壤中吸收更多的钼,而施钼条件下,2品种叶片钼含量差异不显著。
3.2低温胁迫下钼对冬小麦超氧阴离子产生速率的影响图1 低温胁迫下钼对冬小麦钼高效品种97003(A)和钼低效品种97014(B)超氧阴离子产生速率的影响(*代表差异显著)Fig.1 Effects of molybdenum on t he production rates of O2-。
free radicals in Mo efficient winter wheat cultivar 97003(A) and Mo inefficient winter wheat cultivar 97014(B) under low temperature stress (*indicatesignificance at 5% level)超氧阴离子(O2·-) 在植物体内是其他活性氧如羟自由基(·OH), 过氧化物(H2O2) 及单线态氧(1O2)等的来源,可代表植物体内活性氧水平[15]。
图1结果显示,不论低温胁迫前还是低温胁迫后,施钼后2品种叶片中超氧阴离子自由基产生速率均有显著降低。
从图1还可以看出,随着低温处理时间的延长,不论是缺钼处理还是施钼处理,2个冬小麦品种叶片中超氧阴离子自由基产生速率都呈上升趋势,但缺钼处理超氧阴离子自由基产生速率上升的更快。
2品种比较可以看出,缺钼条件下,与钼高效品种相比,随着低温处理时间的延长,钼低效品种叶片超氧阴离子产生速率的上升的幅度更大、速度更快。
3.3 低温胁迫下钼对冬小麦超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响SOD是存在于植物细胞中最重要的清除自由基的酶类之一,它的主要功能是清除2O的过多积累,缓解逆境对植物体的伤害[16]。
从图2可以看出,施钼显著提高了2个冬小麦品种叶片中SOD活性,但以钼低效品种上升幅度更大:低温处理前,钼高低效品种施钼处理叶片SOD活性上升的幅度分别为64%和72%;在低温处理过程中,钼高、低效品种施钼处理叶片SOD活性的平均增长率分别为34%和70%(以低温处理2,4,6天时施钼处理叶片SOD活性增长率计算平均值,下同)。
从图2还可以看出,随着低温胁迫时间的延长,2个冬小麦品种叶片SOD活性均呈现先上升后下降的趋势,钼高效品种缺钼与施钼处理SOD活性分别在低温胁迫第2天和第4天时达最大值,而钼低效品种缺钼与施钼处理SOD活性均在低温胁迫第2天时图2 低温胁迫下钼对冬小麦钼高效品种97003(A)和钼低效品种97014(B)超氧化物歧化酶活性的影响(*代表差异显著)Fig.2 Effects of molybdenum on SOD activities in Mo efficient winter wheat cultivar 97003(A) and Mo inefficient winter wheat cultivar 97014(B) under low temperature stress(*indicate significance at 5% level)3.4 低温胁迫下钼对冬小麦过氧化氢酶(CAT)活性的影响过氧化氢酶主要存在于过氧化体中,其活性与植物的代谢强度及抗寒、抗病能力有一定关系。