低温胁迫下嫁接对黄瓜叶片SOD和CAT基因表达与活性变化的影响

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低温光胁迫对黄瓜幼苗光合特性的影响的开题报告

低温光胁迫对黄瓜幼苗光合特性的影响的开题报告

低温光胁迫对黄瓜幼苗光合特性的影响的开题报告一、研究背景和意义温度是影响植物生长发育的重要环境因素。

低温光胁迫是指在低温环境下,光合能力受到不同程度的抑制。

黄瓜(Cucumis sativus L.)是一种重要的经济作物,广泛种植于世界各地。

在黄瓜的生长过程中,低温光胁迫可能会对其生长发育和光合特性产生严重影响。

因此,了解低温光胁迫对黄瓜幼苗光合特性的影响,有助于进一步探究植物适应低温环境的生理机制,为黄瓜的栽培和生产提供理论参考,同时也为其他作物的生长管理和产量提高提供参考。

二、研究内容和方法本研究旨在探究低温光胁迫对黄瓜幼苗光合特性的影响,并分析其生理生化机制。

具体内容和方法如下:1. 材料准备选择黄瓜的籽实为试验材料,经过清洗、消毒、沥干后,在预先调配好的培养基中进行发芽和生长。

2. 实验组设计将试验材料分成两组,一组以常温光照为对照组,另一组在低温条件下(4℃)照光,为实验组。

两组试验材料均在相同的光照条件下进行,记录光合特性参数。

3. 光合特性参数测定通过测定叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等参数,对试验材料的光合特性变化进行分析。

4. 数据分析通过对测定数据的统计分析,比较对照组和实验组的光合特性差异,并分析其生理生化机制。

三、预期研究结果及创新点本研究预期得到以下结果:1. 对照组和实验组的光合特性参数有显著差异。

2. 低温光胁迫可能会导致黄瓜幼苗叶绿素含量下降,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度等生理生化参数减少,影响其生长发育和产量。

本研究的创新点在于:1. 通过对黄瓜幼苗的光合特性进行系统研究,探究低温光胁迫对其生长发育的影响。

2. 借鉴已有的相关研究成果,深入分析低温光胁迫对光合特性的影响机制,为未来进一步研究提供参考。

四、研究应用本研究可以为黄瓜等经济作物的生产提供科学依据,为提高作物产量和抗逆能力提供技术支持。

此外,本研究的相关成果还可以在环境保护、植物适应性和生态学等方面得到应用。

黄瓜响应低温胁迫的生理及分子机制研究进展

黄瓜响应低温胁迫的生理及分子机制研究进展

黄瓜响应低温胁迫的生理及分子机制研究进展李彩霞☆ 董邵云☆ 薄凯亮 苗 晗 张圣平 顾兴芳*(中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京100081)摘 要:低温是影响黄瓜生长发育的重要环境因子。

本文首先从黄瓜的膜系统、保护酶系统、激素含量、渗透调节物质和光合特性等方面综述了国内外近年来关于黄瓜响应低温胁迫的生理生化基础及植物响应低温信号的分子转导机制的研究现状,然后从黄瓜的耐低温遗传规律和基因定位、耐低温相关基因的功能研究等方面论述了黄瓜耐低温胁迫的分子机制,并总结了提高黄瓜低温耐受性的有效措施,旨在为解决生产中的黄瓜低温冷害问题提供重要的理论依据。

关键词:黄瓜;低温;生理生化基础;分子机制;调控措施☆为同等贡献作者 李彩霞,女,硕士研究生,主要从事黄瓜遗传育种研究,E -mail :licaixia814@ ;董邵云,女,博士研究生,主要从事黄瓜遗传育种研究,E -mail :dongshaoyun@*通讯作者(Corresponding author ):顾兴芳,女,研究员,主要从事黄瓜遗传育种研究,E -mail :guxingfang@ 收稿日期:2018-12-10;接受日期:2019-04-04基金项目:国家现代农业产业技术体系专项(CARS -25),中国农业科学院科技创新工程项目(CAAS -ASTIPIVFCAAS ),农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室项目黄瓜(Cucumis sativus L .)起源于喜马拉雅山南麓的热带雨林地区,喜温暖但不耐寒冷,属典型的冷敏感型植物(安志信 等,2006)。

黄瓜是重要的经济作物之一,我国是世界上黄瓜栽培面积最大的国家,且在北方地区反季节栽培面积不断增加。

黄瓜的适宜生长温度范围为:白天25~30 ℃,夜间13~15 ℃(李会敏,2016)。

但我国北方地区冬春季黄瓜栽培中普遍存在长期偏低温(<20 ℃/8~12 ℃,昼/夜)和短期临界低温(15 ℃/4~8 ℃,昼/夜)的问题(王永健 等,2005)。

不同温度胁迫对黄瓜抗冷性影响初步

不同温度胁迫对黄瓜抗冷性影响初步

不同的温度胁迫对黄瓜抗冷性影响的初步探讨【摘要】本文研究了两个抗冷性不同的黄瓜幼苗经过6℃,15℃,常温处理3天后(常温作为对照),立即测定株高和4项生理生化指标,探讨了这些数据的成因,讨论了不同温度胁迫对黄瓜幼苗抗冷性的影响。

【关键词】温度;黄瓜;抗冷性很多热带和亚热带的作物不能忍受0-10℃低温,0℃以上低温对植物所造成的危害叫冷害[1]。

黄瓜是起源于热带雨林地区的典型的冷敏型草本植物,易发生冷害,其植株所有组织以及果实都对低温敏感,生长最适宜的温度范围狭窄,通常10-12℃以下黄瓜的生理代谢活动失调,生长缓慢或停止发育,5℃以下就难以生存[2]。

黄瓜作为北方的反季节生产的主栽蔬菜,低温冷害已成为其正常生长的主要限制因子,如何提高黄瓜的抗冷性在生产上具有重要意义[2,4],对于黄瓜的抗冷性研究,从种子发芽、苗期、开花、果实等生长时期均有报道,但研究范围狭窄,还需广大科技工作者进一步努力。

在不同的温度条件下,不同品种的黄瓜幼苗在外部形态和内部生理代谢方面都会发生不同程度的变化。

本试验主要研究两个抗冷性不同的黄瓜品种的幼苗生理生化指标的变化,这些指标主要涉及叶绿素含量,根系活力,mda含量,脯氨酸含量,通过研究这些逆境指标的变化来分析其发生冷害的机理,探讨黄瓜在不同温度下的抗冷性机制,为提高黄瓜的抗冷性研究提供参考与依据。

1、材料与方法1.1 试验材料供试品种为“天津优2号”(山东省宁阳县鲁明种子有限公司提供)简称a;“夏丰一号”(天津市宏丰蔬菜研究所生产提供)简称b。

1.2实验方法1.2.1 种子处理对所选黄瓜种子消毒,55℃清水中浸泡10min,浸泡过程中不断搅拌,然后20℃清水中浸种8h,最后25℃温箱催芽12h,过程中冲洗,待萌发。

1.2.2 育苗及幼苗处理方法采取营养土育苗方式,将萌发种子点播于塑料盆中[4],每盆播两品种,分开点播,每品种点播12株,共6盆。

幼苗长出后进行常规管理,待幼苗长至一叶一心[6],真叶展平时进行不同温度处理。

瓜类作物耐低温弱光研究进展

瓜类作物耐低温弱光研究进展

瓜类作物耐低温弱光研究进展作者:张健田佳星张国裕张帆张沙沙王建书李海真来源:《中国瓜菜》2020年第10期摘要:低温弱光胁迫是瓜类作物生产过程中的主要影响因素之一,对瓜类作物的生长发育、商品产量的影响极大。

综述了近年来国内外瓜类作物耐低温弱光的研究进展,包括形态指标、生理生化指标、光合特性、分子基础等方面,展望了瓜类作物耐低温弱光性的研究前景。

从施用外源物质、选育耐低温弱光品种和农艺措施等方面论述了提高瓜类作物耐低温弱光性的途径和措施,旨在建立科学快速的瓜类作物耐低温弱光鉴定体系,为解决生产过程中低温弱光问题提供参考。

关键词:瓜类;低温弱光;生理生化;鉴定指标;调控措施中图分类号:S651+S652+S642 文献标识码:A 文章编号:1673-2871(2020)10-001-08Abstract: Low temperature and weak light stress are the main influencing factors in the production of cucurbitaceous vegetables, which have crucial impact on the growth and development and the formation of commercial yields. Here we summarize the research progress of low temperature and weak light tolerance of cucurbitaceous vegetables, including morphological index,physiological and biochemical index, photosynthetic characteristics, molecular basis etc., and outlook the future research. Furthermore, effective ways to improve the low temperature and weak light tolerance of cucurbitaceous vegetables by exogenous substance application, breeding and agronomic measures are elaborated. This review provides a reference for establishing a scientific and rapid identification system and solving the problem of low temperature and weak light in the production.Key words: Cucurbitaceous vegetables; Low temperature and weak light; Physiology and biochemistry; Identification index; Regulation measure我国瓜类作物种植面积大、经济效益高,与人们的生活息息相关。

冷害过程中黄瓜叶片SOD_CAT和POD活性的变化.

冷害过程中黄瓜叶片SOD_CAT和POD活性的变化.

西北植物学报, 2005, 25(8 :1570—1573Acta Bot . Boreal . -Occident . Sin .文章编号:1000-4025(2005 08-1570-04冷害过程中黄瓜叶片SOD 、CAT 和POD 活性的变化逯明辉, 宋慧, 李晓明, 陈劲枫*(南京农业大学园艺学院, 作物遗传与种质创新国家重点实验室, 南京210095摘要:实验选用3个耐冷力不同的黄瓜品种研究其叶片超氧化物歧化酶(SOD 、过氧化氢酶(CA T 和过氧化物酶(P OD 等3种抗氧化酶活性在冷害过程中的变化. 结果表明:低温胁迫期间的CAT 和PO D 活性与黄瓜叶片的耐冷力表现一致, SO D 活性则与其耐冷力表现相反. 低温胁迫后, 3个品种的所有3种抗氧化酶活性均降低, 叶片表现出明显的冷害症状, 但耐冷力较高的津优10号仍然具有相对较高的CA T 活性. 恢复期的SOD 活性无显著性变化; 耐冷力最弱的津研4号和耐冷力中等的津绿3号的CA T 活性上升而津优10号的CA T 活性降低; 3个品种的P OD 活性都增高, 但津研4号的上升幅度明显高于其它2个品种, 可能与P OD 能催化活性氧(R OS 产生有关. 关键词:低温; 黄瓜; 超氧化物歧化酶; 过氧化氢酶; 过氧化物酶中图分类号:Q 948. 112+. 2; S642. 2文献标识码:AChanges of SOD , CAT and POD Activities in CucumberLeaves During Cold DamageLU M ing-hui, SON G Hui, LI Xiao -m ing , CHEN Jin-feng*(State Key L aboratory of Crop Genetics and Germ plasm Enhancement, Colleg e of Horticultu re, Nan jing Agricu ltural Universi-ty , Nanjing 210095, ChinaAbstract :T hree cucumber cultivars w ith different cold tolerances w er e used to study the chang es o f SOD, CAT and POD activ ities in Cucum ber leaves dur ing cold dam ag e. The results show ed that under the stress of lo w temperature , the cultivars presented the CAT and POD activities in their leav es that w ere consistent w ith their co ld tolerances but the SOD activity against the cold tolerances. After the stress of low tempera-ture, the three cultivars presented decreased activ ities of the three enzymes w ith the symptoms o f cold dam ag e appearing in their leav es , but Junyou 10, a cultivar w ith hig h cold to ler ance , presented a relatively hig her CAT activity . During their recovery period , the cultivars sho w ed an insignificantly v ar ying SOD ac-tiv ity ; Junyan 4w ith lo w cold tolerance and Junl 3w ith m edium tolerance presented a increased CAT ac-tiv ities w hile Junyou 10presented a decreased CAT activities; all the three cultivars presented increased POD activities but Juny an 4had a sig nificantly hig her POD increment than the other tw o cultivars did , w hich mig ht relate to that POD w as capable of catalyzing ROS generation. Key words :low tem perature; cucumber; SOD; CAT ; POD收稿日期:2004-12-01; 修改稿收到日期:2005-04-30基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划 (2004AA241120, 2002AA241251, 2002AA207012 ; 国家自然科学基金(30470120 和农业部蔬菜遗传与生理重点实验室资助.:, , , .黄瓜(Cucumis sativus L. 是我国设施栽培的重要蔬菜作物, 但由于其对低温敏感的特性导致植株在冬春季节遇到0~15℃的低温时遭受冷害, 丧失正常的生理功能[1], 使生产者的经济效益受到损失. 目前解决这个问题的办法只有培育耐冷品种和利用加温设备, 但采用加温措施一方面增加生产成本, 另一方面对环境造成污染. 因此, 解决这个问题最根本的途径就是选育耐冷的设施专用黄瓜品种.黄瓜耐冷新品种的选育有赖于其耐性机制的最终阐明, 而低温下活性氧(reactiv e o xyg en species, ROS 积累是植物产生冷害的重要方面[2]. ROS 是植物体内代谢活动的副产物, 在正常的生理状态下, 它们可以被植物本身的抗氧化系统清除, 从而在其产生与清除之间建立起一种动态平衡. 当植物遇到低温等逆境胁迫时, ROS 的产生速度大大提高而清除能力受到抑制, 结果这种平衡被打破, 造成ROS 大量积累[2]. 因此, 如何有效地清除过量产生的ROS 并保持其含量的平衡是植物能否顺利度过低温逆境的关键.超氧化物歧化酶(superox ide dism utase , SOD 、过氧化氢酶(catalase, CAT 和过氧化物酶(per oxidase, POD 是植物体内主要的ROS 酶促清除系统[3], 前人已经比较了常温和低温胁迫下黄瓜叶片的抗氧化酶活性的差异[4~6], 但有关整个冷害过程中黄瓜叶片抗氧化酶活性的动态变化还未见报道. 因此, 本实验以SOD 、CAT 和POD 这3种抗氧化酶为对象, 利用田间自然低温对其活性的动态变化进行了研究, 以期揭示冷害过程中黄瓜叶片抗氧化酶活性的变化规律, 为进一步研究黄瓜的耐冷机理提供参考.1材料与方法1. 1试验材料试验材料为津研4号(C . sativus L . cv . Jinyan No. 4 、津绿3号(C . sativus L. cv. Jinl N o. 3 和津优10号(C . sativus L. cv. Jiny ou No. 10 , 其中津研4号由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供, 津绿3号和津优10号购于南京市星光种子公司.采用营养钵苇末基质育苗, 3~4片真叶时(2003年4月15日定植于露地, 4月21日~25日遇到了连续的阴雨低温天气(夜间最低气温约6℃, 白天最高气温约13℃ , 26日放晴(夜间最低气温约18℃, 白天最高气温约28℃ . 本试验于4月24日月1日作为恢复期处理. 每个处理4~5株混合采样, 采样部位为刚展开的新叶. 叶片剪碎并充分混匀后平行取3份进行酶活性测定.1. 2测定方法黄瓜材料低温下受害程度的测定:按Seme-niuk [7]的方法在天气放晴后(2003年4月26日对黄瓜叶片的冷害症状进行分级. 0级:无受害症状; 1级:叶片轻微受害, 叶缘发黄; 2级:叶片有小面积出现脱水斑; 3级:叶片约有一半的面积出现脱水斑; 4级:叶片大面积出现脱水斑; 5级:叶片几乎全部干枯.按以下公式计算冷害指数:冷害指数=(1×S 1+2×S 2+3×S 3+4×S 4+5×S 5 /N式中S 1~S 5分别等于1~5级症状的处理株数, N 等于总的处理株数.酶液的提取按陈劲枫等[8]的方法:称取0. 2g样品, 加入3倍体积的预冷提取液(0. 1m ol ・L -1T ris-HCl 缓冲液, pH 7. 5, 含0. 5%巯基乙醇, 用前加 , 冰浴研磨至匀浆, 4000r ・m in -14℃下离心15m in, 上清液保存于-70℃冰箱备用.超氧化物歧化酶(SOD 活性的测定参考李合生[9]的方法, 以抑制NBT 光化学还原的50%为1U .过氧化物酶(POD 活性的测定采用愈创木酚法:在玻璃比色皿中依次加入2mL 0. 1mol ・L -1的醋酸缓冲液(pH 5. 4 、1mL 0. 25%的愈创木酚溶液、0. 05m L 酶液、0. 1mL 0. 75%H 2O 2溶液, 迅速颠倒混匀后立即比色, 每隔30s 读取A 460值, 共3m in , 以每分钟A 460上升1为1U .过氧化氢酶(CAT 活性的测定采用紫外分光光度计法:在玻璃比色杯皿中依次加入3mL CAT 反应液(0. 05m ol ・L -1磷酸缓冲液, pH 7. 0, 内含15m mol ・L -1H 2O 2 、0. 05mL 酶液, 迅速颠倒混匀后立即比色, 每隔30s 读取A 240值, 共3min, 以A 240每分钟下降1为1U .2结果与分析2. 1不同黄瓜品种在田间低温下的冷害指数在低温胁迫过程中, 黄瓜功能叶片的主要冷害症状是边缘黄化并轻微卷曲、出现水渍状斑点, 严重的水渍状斑点连成大片; 新生叶片则在叶面出现大量褪绿斑并皱缩. 天晴后, 水渍斑变成干枯斑甚至穿. 15718期逯明辉, 等:冷害过程中黄瓜叶片SOD 、CA T 和PO D 活性的变化度不同, 其中津研4号表现出较高的冷害指数, 津绿3号表现中等, 津优10号则表现出较强的耐冷力(表1.表1不同黄瓜品种在田间低温下的冷害指数T able 1I ndex of cold damag es of the differ ent cucumbercultivar s under field lo w t emper atur e黄瓜材料Cu ltivars冷害指数Index of cold dam age津研4号J inyan No . 42. 833津绿3号J inl No . 31. 433津优10号J inyou No .100.6图1低温胁迫过程中黄瓜叶片CAT (A 、PO D (B 和SO D(C 活性的变化F ig . 1Chang es o f CAT (A 、P OD (B and SO D (C activ itiesin cucumber leaves dur ing lo w t emper atur e st ress2. 2黄瓜叶片抗氧化酶活性的变化2. 2. 1 C AT 活性的变化从图1, A 可以看出, 在低温胁迫期间, CAT 活性大小与黄瓜叶片的耐冷力表现一致. 胁迫后3个品种的CAT 活性都受到抑制, 但津优10号的CAT 活性仍显著高于其它2个品种. 在恢复期间, 津研4号和津绿3号的CAT 活性上升而津优10号下降, 此时, CAT 的活性大小表现为与黄瓜材料的耐冷力相反.2. 2性与黄瓜品种的耐冷力一致. 胁迫后3个品种的POD 活性均受到抑制, 但品种间无明显差异. 恢复期, 3个品种的POD 活性都上升, 但津研4号的升幅达2462%, 显著高于津绿3号的79%和津优10号的338%(图1, B.2. 2. 3SOD 活性的变化低温胁迫时叶片SOD 的活性大小与黄瓜品种的耐冷力高低表现出相反的趋势; 胁迫后3个品种的SOD 活性都下降, 3个品种的下降幅度分别为津优10号8. 016%、津绿3号10. 32%、津研4号62. 57%; 恢复正常后, 3个品种的SOD 活性继续下降, 但品种之间无显著差异(图1, C.3讨论Lee 等人[6]认为SOD 活性的增加会引起H 2O 2(过氧化氢的积累, 津优10号在低温胁迫时具有较低的SOD 活性和较高的CAT 、POD 活性, 既防止了H 2O 2的积累, 又避免了O -・2(超氧阴离子和H 2O 2反应生成毒性更强的羟基自由基, 从而减轻了ROS 对植株的伤害, 因为迄今在植物体内尚未发现羟基自由基的清除剂[3].低温胁迫后3个黄瓜品种的CAT 、POD 、SOD 活性都受到抑制, 也说明了胁迫后的环境条件对植物的伤害更大. Hariyadi 和Par kin [10]也认为膜脂的过氧化出现在低温胁迫后的恢复期而不是低温胁迫期间. Lee 等人[6]研究发现, 尽管低温胁迫期间H 2O 2含量增加, 但胁迫后24h 的H 2O 2仍要显著高于胁迫期间, 这也就造成了胁迫后叶片的冷害症状由水渍斑变为干枯. 但胁迫后津优10号的CAT 活性显著高于其它2个品种, 说明津优10号具有较强的活性氧清除能力, 这也是津优10号冷害指数低于其它2个品种的主要原因. 另外, 胁迫后津优10号的SOD 和POD 活性与津研4号相比均无明显差异, 这说明CAT 在黄瓜叶片的耐冷机制中起着更重要的作用.龚吉蕊等[11]发现随着胁迫加剧, 抗水分胁迫较弱的植物具有较低的POD 活性, 他们认为这与POD 能催化ROS 产生有关. 本试验中, 耐冷力最弱的津研4号的POD 活性在恢复期上升幅度最大, 也可能与此有关. 另外, 在此阶段, 津研4号和津绿321572西北植物学报25卷残留, 而津优10号的CAT 活性下降, 说明植株体内过量H 2O 2的含量很少, 对植株没有造成伤害. 但3个品种的SOD 活性都下降, 说明此阶段黄瓜叶片抗氧化酶的主要任务是清除低温胁迫期间所积累的H 2O 2, 使之回复到正常水平, 从而使植株的生理功能正常进行, 也说明SOD 发挥作用主要是在冷害的早期阶段.参考文献:[1]SALT VEOT M E J r, M ORRIS L L. Overview on chilling in jury of horticu ltural cr ops [A]. In:W an g CY (eds . Chilling in jury of horti-cultur al crops[M ]. Florida:CRC Pres s, 1990:P3-15.[2]DU AN W (段伟 , LI X G(李新国 , M ENG Q W (孟庆伟 , ZHAO S H J (赵世杰. Photoinhibiton mechan isms of plant under low tem-perature[J]. A cta B ot . B ore al . -Occid ent . S in . (西北植物学报 , 2003, 23(6 :1017-1023(in Ch ines e .[3]APEL K , HIRT H . Reactive oxygen s pecies :metabolis m , oxidative s tres s , and s ignal transduction [J ]. A nnul . Rev . Plant B io . , 2004,55:401-427.[4]M A D H(马德华 , L U Y H(卢育华 , PANG J A (庞金安 . Influence of low temper ature stress on cu cumb er m embr ane-lipid peroxidation[J]. Ac ta H orticultur ae S inica (园艺学报 , 1998, 25(1 :61-64(inCh ines e .[5]ZHOU Y H(周艳虹 , YU J Q (喻景权 , QIAN Q Q (钱琼秋 , HU ANG L F (黄黎锋 . E ffects of chilling and low light on cucumberseedlings grow th and their antioxidative enzyme activities [J]. Chine se J . App lied E cology (应用生态学报 , 2003, 14(6 :921-924(in Chinese .[6]LEE D H , LEE C B . Ch illing stress -in duced ch anges of antioxidant enzymes in th e leaves of cucumber :in g el enzym e activity ass ays [J ].Plant S cience , 2000, 159(1 :75-85.[7]SEM ENIUK P, M OLINE H E. A com paris on of the effect of ABA and an antitran spirant on chilling injury of coleu s, cu cumb er and dief-fenhach ia [J]. J. Amer. Soc. Hort. Sci. , 1986, 11(6 :866-868.[8]CHEN J F(陈劲枫 , REN G(任刚 , YU J ZH(余纪柱 , ZHUANG F Y(庄飞云 , LUO X D(罗向东 , RE N T H(任同辉 . Studies onperformance of perox idas e isozyme in the progenies from selfing of backcross betw een Cucumis ×hytiv us and C . sativ us [J ]. J . W uhan Botanic al Researc h (武汉植物学研究 , 2002, 20(5 :333-337(in Chinese .[9]李合生. 植物生理生化实验原理及技术[M ]. 北京:高等教育出版社, 2000:167-169.[10]HARIYADI P, PARKIN K L. Ch illing -induced oxidative s tres s in cucumber fruits [J]. Postharv est Biol . T echnol . , 1991, 1(1 :33-45.[11]GONG J R(龚吉蕊 , ZHAO A F(赵爱芬 , ZHANG L X(张立新 , ZHANG X SH(张新时 . A compar ative study on an ti-ox idative ab ili-ty of s everal desert plants under drought stress [J ]. A cta B ot . B oreal . -Occid ent . S in . (西北植物学报 , 2004, 24(9 :1570-1577(in Chinese .15738期逯明辉, 等:冷害过程中黄瓜叶片SOD 、CA T 和PO D 活性的变化。

低钾胁迫对黄瓜生长和抗氧化酶活性的影响

低钾胁迫对黄瓜生长和抗氧化酶活性的影响

1 材料与方法
1 1 品种 及 ) C cms av 品种 为津 春 2 tu L 号 。种子 经消 毒 处 理后 播 于湿 润 的基 质 中 , 片 两
真 叶时挑 选生 长一致 的幼苗 移栽 到 装有 6L营养
增产效果都很明显。我国大部分地区的土壤普遍 缺钾 , 严重缺钾和一般缺钾的土壤 约 占全 国耕地
JANG Yo g—to ,L U C u n—ln ,MA o g ,DO I n a I h a a Y n2 NG a Xin—y i
( . i yn stt o edi c ne N ny n 74 0 hn ; . i y n stt 1Nn agI tuefSel gSi c, /ga g2 10 ,C / 2 Nn agI tu o s ni n e a g n i e fS& TI omai ee p et n r t nDvl m n, f o o Nn yn 7 40, hn ; 。 i y n gid ̄a ueu N ny n 74 0 C /a / ag2 10 C / 3 N n agA r t l r , iga g2 10 , hn ) g a g ct B a
c e sng o oa su c mp r d wil t e n r l oa su te t n . r a i fp ts i m o a e t o ma p ts i m r ame t lh
Ke r s L w p ts i m t s ;C c m e ;M D ;A t xd n n y y wo d o a su s e s o r uu b r A n i i a te z me o
3 .宁阳县农业 局 , 山东 宁阳 2 10 ) 74 0

低温胁迫对棉花幼苗SOD、CAT活性的影响

低温胁迫对棉花幼苗SOD、CAT活性的影响
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幼苗 的培养 方 法 : 把棉 种 放 在 沸 水 浴 中煮 沸 1

mi , 即于冷 水 中冷 却 , 3 ℃ 的条 件下放 置 4 n后 立 在 7

5h 分成 3批 播 于待 用 的河 沙 中, , 在光 照 培养 箱
中控 制 日平 均 温 度 为 2 ℃ ( 3 ~ 3 ℃、 2 ~ 8 昼 O 2 夜 6
2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2
1 ℃ ( / ) (5 1 ℃ / 4 1 ℃ ; 1 ± 1 ℃ / 2 ) 昼 夜 ,1± ) ( ± ) (5 ) ( ± 1 ℃ , 处 理 5d的幼 苗 测 定 S D 和 C ) 取 O AT 活 性 。
S OD活性 的测 定 : 用 NB 光还 原 法 。测 定 采 T 样 品在 5 0n 处 的 吸光 度 , 抑制 光 还 原 5 %为 6 m 以 O

整体水 平看 S OD活性都 降 低 。但 新 ¥ 9明显 高 于 2
1 ・ 8
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晋 6 这 可能 与它 们 本 身 的抗 冷 性有 关 。在 2 . 。 , 3 2C 下 培育 的幼 苗 , OD 活性 呈 先 上 升 后下 降 的趋 势 。 S 在 1 . ℃下 培 育 的 幼 苗 , OD 活性 也 呈 先 上 升后 84 S 下 降 的趋 势 , 但二者 明显 不 同 。1 . ℃下培 育 的幼 84 苗 , OD 活 性 明 显 高 于 2 . ℃ 下 培 育 的 幼 苗 的 S 32 S OD活性 。而且 不 同温度下 培育 的幼 苗 S OD活性 也不同, 培育 温 度越 低 , O 活 性 越 高 ( 1 。在 S D 表 ) 冷 胁迫 过程 中不 是 温 度 越 低 S OD 活 性 越 高 , 不 也 是 时间越 长 S OD 活 性 越 高 。表 1数 据 显 示 , 在 1 . ℃下 培 育 的 幼 苗 , 后 在 1 ℃/ 。 84 然 5 4C锻 炼 2d

低温胁迫对菜用大豆生长、叶片活性氧及多胺代谢的影响

低温胁迫对菜用大豆生长、叶片活性氧及多胺代谢的影响

低温胁迫对菜用大豆生长、叶片活性氧及多胺代谢的影响胡俊杰;张古文;胡齐赞;徐盛春;龚亚明【摘要】Two vegetable soybean cultivars, Huning95-1 (cold-tolerant cultivar) and Taiwan 75 ( cold-sensitive cul-tivar) were used to investigate the effects of chilling stress on plant growth, metabolism of reactive oxygen species (ROS) and polyamines. The results showed that chilling stress significantly reduced the biomass production of both cultivars, with the reduction in Taiwan 75 more significant. When exposed to chilling stress, antioxidant enzymes activities, O2~ producing rate, contents of hydrogen peroxide (H2O2) and malondiadehyde (MDA) increased significantly in both cultivars, with the fold of increment of antioxidant enzymes activities more significant in Huning 95-1 and O2~ production rate, contents of H2O2 and MDA in Taiwan 75, respectively. In addition, after chilling stress, contents of different forms of putrescine (Put) , spermidine (Spd) and spermine (Spm) in leaves of Huning 95-1 increased significantly, contents of different forms of Put in leaves of Taiwan 75 decreased obviously, levels of free and conjugated Spd and Spm increased markedly, no significant difference was observed in bound Spd and Spm. These results indicated that different forms of Put, bound Spd and Spm were involved in lower growth reduction, lower oxi-dative damage and higher antioxidant enzymes activities in Huning 95-1, and they might play important roles in cold tolerance of vegetable soybean plants.%选用两种耐低温性不同的菜用大豆品种——‘沪宁95-1’(耐低温)和‘台湾75’(低温敏感),对低温胁迫下两者的生长、叶片活性氧及多胺代谢进行了比较.结果表明,低温胁迫后两者生物量积累显著受到抑制,但‘沪宁95-1’受抑制程度显著小于‘台湾75’;低温胁迫下两者叶片抗氧化酶活性、O2生成速率、H2O2和MDA含量均显著升高,但‘沪宁95-1’叶片抗氧化酶活性显著高于‘台湾75’,O2生成速率、H2O2和MDA含量则显著低于‘台湾75’;低温胁迫后‘沪宁95-1’叶片不同形态腐胺、亚精胺和精胺含量均显著上升,‘台湾75’叶片不同形态腐胺含量显著下降,游离态、结合态亚精胺和精胺含量显著上升,束缚态亚精胺和精胺含量变化不显著.以上结果表明,低温胁迫下不同形态腐胺、束缚态亚精胺和精胺与‘沪宁95-1’较低的生长抑制、较低的氧化损伤以及较高的保护酶活性有关,可能在菜用大豆耐寒性方面发挥重要作用.【期刊名称】《浙江农业学报》【年(卷),期】2011(023)006【总页数】6页(P1113-1118)【关键词】菜用大豆;低温胁迫;活性氧;多胺【作者】胡俊杰;张古文;胡齐赞;徐盛春;龚亚明【作者单位】吉林农业科技学院植物科学学院,吉林吉林132101;浙江省农业科学院蔬菜研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院蔬菜研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院蔬菜研究所,浙江杭州310021;浙江省农业科学院蔬菜研究所,浙江杭州310021【正文语种】中文【中图分类】S643.7菜用大豆(Glycine max(L.)Merr.)俗称毛豆,是指在豆荚鼓粒饱满,荚色、籽粒呈翠绿色时采青荚剥仁做蔬菜食用的大豆总称,也包括菜用或消闲用的其他有色大豆[1]。

低温胁迫下黄瓜幼苗DNA甲基化与抗性的关系

低温胁迫下黄瓜幼苗DNA甲基化与抗性的关系

分类号:密级:公开学号:2012407010单位代码:10759石河子大学硕士学位论文低温胁迫下黄瓜幼苗DNA甲基化与抗性的关系学位申请人邢潇晨指导教师刘慧英教授、崔金霞副教授卜崇兴研究员申请学位类别专业硕士专业名称农业推广硕士研究领域园艺所在学院农学院中国·新疆·石河子2014年6月The Relationship of DNA Methylation and Stress Resistance in Cucumber Seedlings under Low Temperature.A dissertation Submitted toShihezi UniversityIn Partial Fulfillment of the Requirementsfor the degree ofMaster of Agriculture ExtensionByXing Xiao-chenDissertation Supervisor:Prof.Liu Hui-ying,Cui Jin-xiaJune,2014摘要DNA甲基化是近期研究的热点之一,大量研究表明外界不良的环境条件如干旱、盐害、冷害和重金属等非生物胁迫能够诱导植物基因组的DNA甲基化水平和状态(半甲基化、全甲基化、去甲基化)发生变化,从而影响到植物基因表达和转座子的转座活性,进而对其生物遗传信息进行调节,为植物适应不良环境创造有利的条件,而逆境胁迫结束后,DNA甲基化又恢复到胁迫之前的水平,避免基因不必要的活跃表达与能量浪费。

为了探讨低温胁迫下黄瓜DNA甲基化与植株抗冷性的相关机理,本论文从两个方面入手:一方面深入研究了DNA去甲化与黄瓜的生长发育、光合调控机能、植物的膜脂过氧化等之间的相关性,另一方面从NO的供体SNP预处理对缓解低温胁迫下黄瓜幼苗DNA甲基化的变化,来进一步揭示一氧化氮缓解低温胁迫的机制,为甲基化差异基因的利用打下基础。

低温处理对青蒿叶片脯氨酸、SOD和CAT的含量及蛋白质的影响

低温处理对青蒿叶片脯氨酸、SOD和CAT的含量及蛋白质的影响

E ffec t o n t h e C o nt ePr ot ein i n Lea fof a tLo T em p er a t ur e St r ess
W a ng Yi hen Ya ng Zhi gu o Z en g X i a ngq i o ng * Zh a ng T i n gh u i*
王易振 杨治国 曾祥琼 * 张廷惠 *
重庆医药高等专科学校,重庆,400030 * 通讯作者,27 98 497 4@ q q . c o m ;5 027 7 216 5 @qq. co m


青蒿是一种重要的抗痢疾药物的原材料, 低温是影响青蒿的青蒿素含量的重要因素 �本试验以 2 个
不同产地的青蒿为材料, 研究低温处理对青蒿叶片脯氨酸� SO D 和 C AT的含量及蛋白质的影响 � 结果表明, 低温处理条件下, 青蒿叶片脯氨酸� 超氧化物歧化酶活性(SO D)和过氧化氢酶活性(C AT )与室温相比均增加, 且差异显著 �SO D 含量的增加, 会增强青蒿植株抵抗低温的能力; C A T含量的增加, 有利于缓解过量的过氧 化物对青蒿叶片细胞的伤害; 脯氨酸含量的增加, 有利于调节细胞渗透压, 促使细胞正常生长� 进一步研究 表明, 在低温和室温条件下, 青蒿叶片蛋白质电泳图谱存在强弱差异条带, 说明低温处理对青蒿叶片中蛋白 质产生影响 �本文结果将为今后青蒿的栽培生产提供有价值的参考� 关键 词 青蒿 ,脯氨酸, 差异蛋白质电泳 ,低温
� i sa n i m po r t a ntr a ma t er i a lfo ra nt i -d i a r r head r u gs,l o
t em p er a t ur ei sa ni m po r t a nt

不同时间的低温胁迫对黄瓜幼苗抗冷性的影响

不同时间的低温胁迫对黄瓜幼苗抗冷性的影响

不同时间的低温胁迫对黄瓜幼苗抗冷性的影响【摘要】试验采用6℃低温对抗冷性不同的两个黄瓜品种在一叶一心期进行1d、3d、6d的处理,以研究不同时间的低温胁迫对黄瓜幼苗抗冷性的影响。

以常温作对照,6℃低温胁迫下,随胁迫时间的延长,两个品种的黄瓜幼苗的脯氨酸含量、丙二醛含量均明显上升,根系活力下降,叶绿素含量降低,平均株高增长幅度降低。

结果表明,不同时间的低温胁迫对黄瓜幼苗各项生理指标均有不同程度的影响。

【关键词】黄瓜;低温;抗冷性低温冷害是限制作物生产的重要因素之一,是影响作物周年生产和供应市场的主要因素,每年都给作物生产造成巨大损失。

低温冷害已成了农业生产上的第一灾害,因此,研究低温冷害对作物伤害的机理意义重大。

黄瓜是起源于热带的喜温植物,喜温但不耐高温,且对低温敏感,其生长最适宜的温度范围较窄,低于10℃易受冷害。

黄瓜是典型的冷敏型植物,植株所有组织以及果实都是对低温敏感的。

低温冷害是制约其产量和品质的关键因素。

作为北方地区冬季设施栽培的主要蔬菜,在冬春育苗与保护地栽培中,易遭受低温冷害已成为限制其生产发展的主要障碍因子。

因此,如何提高黄瓜耐冷性是目前黄瓜保护地栽培品种选育的研究重点,同时在生产上具有重要的意义。

由于黄瓜易发生冷害,在不同时间的同一低温条件下,不同品种的黄瓜幼苗在外部形态和内部生理代谢方面都随之发生相应的改变。

本实验主要通过两种抗冷性不同的黄瓜在幼苗期一些外部形态特征和几个相关的生理生化指标(株高、脯氨酸含量、丙二醛含量、叶绿素含量、根系活力)的变化来分析其发生冷害的机制,旨在探讨黄瓜抗冷性机理及为提高作物抗冷性提供参考。

1、低温胁迫下,脯氨酸含量升高。

脯氨酸是植物细胞内一种无毒的良好渗透调节剂,逆境下,其含量增加有利于加大细胞的原生质浓度,防止细胞质及组织脱水,缓解对膜系统的伤害,维持膜在胁迫下的正常功能,利于植物抵抗不良环境,因此可作为一个抗冷性的生理指标。

植物体内游离脯氨酸可作为细胞质的渗透调节物质。

冷害过程中黄瓜叶片SOD_CAT和POD活性的变化

冷害过程中黄瓜叶片SOD_CAT和POD活性的变化

西北植物学报,2005,25(8):1570—1573Acta Bot.Boreal.-Occident.Sin.文章编号:1000-4025(2005)08-1570-04冷害过程中黄瓜叶片SOD、CAT和POD活性的变化逯明辉,宋 慧,李晓明,陈劲枫*(南京农业大学园艺学院,作物遗传与种质创新国家重点实验室,南京210095)摘 要:实验选用3个耐冷力不同的黄瓜品种研究其叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CA T)和过氧化物酶(P OD)等3种抗氧化酶活性在冷害过程中的变化.结果表明:低温胁迫期间的CAT和PO D活性与黄瓜叶片的耐冷力表现一致,SO D活性则与其耐冷力表现相反.低温胁迫后,3个品种的所有3种抗氧化酶活性均降低,叶片表现出明显的冷害症状,但耐冷力较高的津优10号仍然具有相对较高的CA T活性.恢复期的SOD活性无显著性变化;耐冷力最弱的津研4号和耐冷力中等的津绿3号的CA T活性上升而津优10号的CA T活性降低;3个品种的P OD活性都增高,但津研4号的上升幅度明显高于其它2个品种,可能与P OD能催化活性氧(R OS)产生有关.关键词:低温;黄瓜;超氧化物歧化酶;过氧化氢酶;过氧化物酶中图分类号:Q948.112+.2;S642.2 文献标识码:AChanges of SOD,CAT and POD Activities in CucumberLeaves During Cold DamageLU M ing-hui,SON G Hui,LI Xiao-m ing,CHEN Jin-feng*(State Key L aboratory of Crop Genetics and Germ plasm Enhancement,Colleg e of Horticultu re,Nan jing Agricu ltural Universi-ty,Nanjing210095,China)Abstract:T hree cucumber cultivars w ith different cold tolerances w er e used to study the chang es o f SOD, CAT and POD activ ities in Cucum ber leaves dur ing cold dam ag e.The results show ed that under the stress of lo w temperature,the cultivars presented the CAT and POD activities in their leav es that w ere consistent w ith their co ld tolerances but the SOD activity against the cold tolerances.After the stress of low tempera-ture,the three cultivars presented decreased activ ities of the three enzymes w ith the symptoms o f cold dam ag e appearing in their leav es,but Junyou10,a cultivar w ith hig h cold to ler ance,presented a relatively hig her CAT activity.During their recovery period,the cultivars sho w ed an insignificantly v ar ying SOD ac-tiv ity;Junyan4w ith lo w cold tolerance and Junl 3w ith m edium tolerance presented a increased CAT ac-tiv ities w hile Junyou10presented a decreased CAT activities;all the three cultivars presented increased POD activities but Juny an4had a sig nificantly hig her POD increment than the other tw o cultivars did, w hich mig ht relate to that POD w as capable of catalyzing ROS generation.Key words:low tem perature;cucumber;SOD;CAT;POD收稿日期:2004-12-01;修改稿收到日期:2005-04-30基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2004AA241120,2002AA241251,2002AA207012);国家自然科学基金(30470120)和农业部蔬菜遗传与生理重点实验室资助.作者简介:逯明辉(1977-),男(汉族),在读博士研究生,从事蔬菜生物技术与分子生物学研究.*通讯联系人.C or res pondence to:CHEN Jin-feng.E-mail:jfchen@ 黄瓜(Cucumis sativus L.)是我国设施栽培的重要蔬菜作物,但由于其对低温敏感的特性导致植株在冬春季节遇到0~15℃的低温时遭受冷害,丧失正常的生理功能[1],使生产者的经济效益受到损失.目前解决这个问题的办法只有培育耐冷品种和利用加温设备,但采用加温措施一方面增加生产成本,另一方面对环境造成污染.因此,解决这个问题最根本的途径就是选育耐冷的设施专用黄瓜品种.黄瓜耐冷新品种的选育有赖于其耐性机制的最终阐明,而低温下活性氧(reactiv e o xyg en species, ROS)积累是植物产生冷害的重要方面[2].ROS是植物体内代谢活动的副产物,在正常的生理状态下,它们可以被植物本身的抗氧化系统清除,从而在其产生与清除之间建立起一种动态平衡.当植物遇到低温等逆境胁迫时,ROS的产生速度大大提高而清除能力受到抑制,结果这种平衡被打破,造成ROS 大量积累[2].因此,如何有效地清除过量产生的ROS并保持其含量的平衡是植物能否顺利度过低温逆境的关键.超氧化物歧化酶(superox ide dism utase, SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和过氧化物酶(per oxidase,POD)是植物体内主要的ROS酶促清除系统[3],前人已经比较了常温和低温胁迫下黄瓜叶片的抗氧化酶活性的差异[4~6],但有关整个冷害过程中黄瓜叶片抗氧化酶活性的动态变化还未见报道.因此,本实验以SOD、CAT和POD这3种抗氧化酶为对象,利用田间自然低温对其活性的动态变化进行了研究,以期揭示冷害过程中黄瓜叶片抗氧化酶活性的变化规律,为进一步研究黄瓜的耐冷机理提供参考.1 材料与方法1.1 试验材料试验材料为津研4号(C.sativus L.cv.Jinyan No.4)、津绿3号(C.sativus L.cv.Jinl N o.3)和津优10号(C.sativus L.cv.Jiny ou No.10),其中津研4号由中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供,津绿3号和津优10号购于南京市星光种子公司.采用营养钵苇末基质育苗,3~4片真叶时(2003年4月15日)定植于露地,4月21日~25日遇到了连续的阴雨低温天气(夜间最低气温约6℃,白天最高气温约13℃),26日放晴(夜间最低气温约18℃,白天最高气温约28℃).本试验于4月24日采样作为低温胁迫时处理,26日作为胁迫后处理,5月1日作为恢复期处理.每个处理4~5株混合采样,采样部位为刚展开的新叶.叶片剪碎并充分混匀后平行取3份进行酶活性测定.1.2 测定方法黄瓜材料低温下受害程度的测定:按Seme-niuk[7]的方法在天气放晴后(2003年4月26日)对黄瓜叶片的冷害症状进行分级.0级:无受害症状;1级:叶片轻微受害,叶缘发黄;2级:叶片有小面积出现脱水斑;3级:叶片约有一半的面积出现脱水斑;4级:叶片大面积出现脱水斑;5级:叶片几乎全部干枯.按以下公式计算冷害指数:冷害指数=(1×S1+2×S2+3×S3+4×S4+5×S5)/N式中S1~S5分别等于1~5级症状的处理株数,N等于总的处理株数.酶液的提取按陈劲枫等[8]的方法:称取0.2g 样品,加入3倍体积的预冷提取液(0.1m ol・L-1 T ris-HCl缓冲液,pH7.5,含0.5%巯基乙醇,用前加),冰浴研磨至匀浆,4000r・m in-14℃下离心15m in,上清液保存于-70℃冰箱备用.超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定参考李合生[9]的方法,以抑制NBT光化学还原的50%为1U.过氧化物酶(POD)活性的测定采用愈创木酚法:在玻璃比色皿中依次加入2mL0.1mol・L-1的醋酸缓冲液(pH5.4)、1mL0.25%的愈创木酚溶液、0.05m L酶液、0.1mL0.75%H2O2溶液,迅速颠倒混匀后立即比色,每隔30s读取A460值,共3 m in,以每分钟A460上升1为1U.过氧化氢酶(CAT)活性的测定采用紫外分光光度计法:在玻璃比色杯皿中依次加入3mL CAT 反应液(0.05m ol・L-1磷酸缓冲液,pH7.0,内含15m mol・L-1H2O2)、0.05mL酶液,迅速颠倒混匀后立即比色,每隔30s读取A240值,共3min,以A240每分钟下降1为1U.2 结果与分析2.1 不同黄瓜品种在田间低温下的冷害指数在低温胁迫过程中,黄瓜功能叶片的主要冷害症状是边缘黄化并轻微卷曲、出现水渍状斑点,严重的水渍状斑点连成大片;新生叶片则在叶面出现大量褪绿斑并皱缩.天晴后,水渍斑变成干枯斑甚至穿孔.耐冷力不同的黄瓜材料在低温胁迫下的受害程15718期逯明辉,等:冷害过程中黄瓜叶片SOD、CA T和PO D活性的变化度不同,其中津研4号表现出较高的冷害指数,津绿3号表现中等,津优10号则表现出较强的耐冷力(表1).表1 不同黄瓜品种在田间低温下的冷害指数T able 1 I ndex of cold damag es of the differ ent cucumbercultivar s under field lo w t emper atur e黄瓜材料Cu ltivars冷害指数Index of cold dam age津研4号J inyan No .4 2.833津绿3号J inl No .3 1.433津优10号J inyou No .100.6图1 低温胁迫过程中黄瓜叶片CAT (A )、PO D (B )和SO D(C)活性的变化F ig .1 Chang es o f CAT (A )、P OD (B )and SO D (C )activ itiesin cucumber leaves dur ing lo w t emper atur e st ress2.2 黄瓜叶片抗氧化酶活性的变化2.2.1 C AT 活性的变化 从图1,A 可以看出,在低温胁迫期间,CAT 活性大小与黄瓜叶片的耐冷力表现一致.胁迫后3个品种的CAT 活性都受到抑制,但津优10号的CAT 活性仍显著高于其它2个品种.在恢复期间,津研4号和津绿3号的CAT 活性上升而津优10号下降,此时,CAT 的活性大小表现为与黄瓜材料的耐冷力相反.2.2.2 POD 活性的变化 低温胁迫时的POD 活性与黄瓜品种的耐冷力一致.胁迫后3个品种的POD 活性均受到抑制,但品种间无明显差异.恢复期,3个品种的POD 活性都上升,但津研4号的升幅达2462%,显著高于津绿3号的79%和津优10号的338%(图1,B).2.2.3 SOD 活性的变化 低温胁迫时叶片SOD 的活性大小与黄瓜品种的耐冷力高低表现出相反的趋势;胁迫后3个品种的SOD 活性都下降,3个品种的下降幅度分别为津优10号8.016%、津绿3号10.32%、津研4号62.57%;恢复正常后,3个品种的SOD 活性继续下降,但品种之间无显著差异(图1,C).3 讨 论Lee 等人[6]认为SOD 活性的增加会引起H 2O 2(过氧化氢)的积累,津优10号在低温胁迫时具有较低的SOD 活性和较高的CAT 、POD 活性,既防止了H 2O 2的积累,又避免了O -・2(超氧阴离子)和H 2O 2反应生成毒性更强的羟基自由基,从而减轻了ROS 对植株的伤害,因为迄今在植物体内尚未发现羟基自由基的清除剂[3].低温胁迫后3个黄瓜品种的CAT 、POD 、SOD 活性都受到抑制,也说明了胁迫后的环境条件对植物的伤害更大.Hariyadi 和Par kin [10]也认为膜脂的过氧化出现在低温胁迫后的恢复期而不是低温胁迫期间.Lee 等人[6]研究发现,尽管低温胁迫期间H 2O 2含量增加,但胁迫后24h 的H 2O 2仍要显著高于胁迫期间,这也就造成了胁迫后叶片的冷害症状由水渍斑变为干枯.但胁迫后津优10号的CAT 活性显著高于其它2个品种,说明津优10号具有较强的活性氧清除能力,这也是津优10号冷害指数低于其它2个品种的主要原因.另外,胁迫后津优10号的SOD 和POD 活性与津研4号相比均无明显差异,这说明CAT 在黄瓜叶片的耐冷机制中起着更重要的作用.龚吉蕊等[11]发现随着胁迫加剧,抗水分胁迫较弱的植物具有较低的POD 活性,他们认为这与POD 能催化ROS 产生有关.本试验中,耐冷力最弱的津研4号的POD 活性在恢复期上升幅度最大,也可能与此有关.另外,在此阶段,津研4号和津绿3号的CAT 活性都上升,其作用是清除过量的H 2O 21572西 北 植 物 学 报25卷残留,而津优10号的CAT 活性下降,说明植株体内过量H 2O 2的含量很少,对植株没有造成伤害.但3个品种的SOD 活性都下降,说明此阶段黄瓜叶片抗氧化酶的主要任务是清除低温胁迫期间所积累的H 2O 2,使之回复到正常水平,从而使植株的生理功能正常进行,也说明SOD 发挥作用主要是在冷害的早期阶段.参考文献:[1] SALT VEOT M E J r,M ORRIS L L.Overview on chilling in jury of horticu ltural cr ops [A].In:W an g CY (eds ).Chilling in jury of horti-cultur al crops[M ].Florida:CRC Pres s,1990:P3-15.[2] DU AN W (段 伟),LI X G(李新国),M ENG Q W (孟庆伟),ZHAO S H J (赵世杰).Photoinhibiton mechan isms of plant under low tem-perature[J ].A cta B ot .B ore al .-Occid ent .S in .(西北植物学报),2003,23(6):1017-1023(in Ch ines e).[3] APEL K ,HIRT H .Reactive oxygen s pecies :metabolis m ,oxidative s tres s ,and s ignal transduction [J ].A nnul .Rev .Plant B io .,2004,55:401-427.[4] M A D H(马德华),L U Y H(卢育华),PANG J A (庞金安).Influence of low temper ature stress on cu cumb er m embr ane-lipid peroxidation[J].Ac ta H orticultur ae S inica (园艺学报),1998,25(1):61-64(in Ch ines e).[5] ZHOU Y H(周艳虹),YU J Q (喻景权),QIAN Q Q (钱琼秋),HU ANG L F (黄黎锋).E ffects of chilling and low light on cucumberseedlings grow th and their antioxidative enzyme activities [J].Chine se J .App lied E cology (应用生态学报),2003,14(6):921-924(in Chinese ).[6] LEE D H ,LEE C B .Ch illing stress -in duced ch anges of antioxidant enzymes in th e leaves of cucumber :in g el enzym e activity ass ays [J ].Plant S cience ,2000,159(1):75-85.[7] SEM ENIUK P,M OLINE H E.A com paris on of the effect of ABA and an antitran spirant on chilling injury of coleu s,cu cumb er and dief-fenhach ia [J].J.Amer.Soc.Hort.Sci.,1986,11(6):866-868.[8] CHEN J F(陈劲枫),REN G(任 刚),YU J ZH(余纪柱),ZHUANG F Y(庄飞云),LUO X D(罗向东),RE N T H(任同辉).Studies onperformance of perox idas e isozyme in the progenies from selfing of backcross betw een Cucumis ×hytiv us and C .sativ us [J ].J .W uhan Botanic al Researc h (武汉植物学研究),2002,20(5):333-337(in Chinese ).[9] 李合生.植物生理生化实验原理及技术[M ].北京:高等教育出版社,2000:167-169.[10] HARIYADI P,PARKIN K L.Ch illing -induced oxidative s tres s in cucumber fruits [J ].Postharv est Biol .T echnol .,1991,1(1):33-45.[11] GONG J R(龚吉蕊),ZHAO A F(赵爱芬),ZHANG L X(张立新),ZHANG X SH(张新时).A compar ative study on an ti-ox idative ab ili-ty of s everal desert plants under drought stress [J ].A cta B ot .B oreal .-Occid ent .S in .(西北植物学报),2004,24(9):1570-1577(in Chinese ).15738期逯明辉,等:冷害过程中黄瓜叶片SOD 、CA T 和PO D 活性的变化。

内源GSH参与低温胁迫下外源NO调控黄瓜叶片光合特性及叶绿体抗氧化的作用

内源GSH参与低温胁迫下外源NO调控黄瓜叶片光合特性及叶绿体抗氧化的作用

内源GSH参与低温胁迫下外源NO调控黄瓜叶片光合特性及叶绿体抗氧化的作用低温胁迫是黄瓜生长发育过程中常见的环境压力因素之一,会造成叶片光合作用受到严重抑制,进而影响植株生长发育和产量。

在低温胁迫下,植物会产生大量的活性氧,导致叶绿体受到氧化损伤,从而增加细胞膜的透性和丧失细胞结构的完整性。

因此,研究低温胁迫下调控黄瓜叶片光合特性及叶绿体抗氧化的分子机制具有重要的理论意义和实际应用价值。

氮氧化物(NO)作为一种重要的气体信号分子,在植物的生长发育和抗逆过程中发挥着重要的调节功能。

已有研究表明,外源NO处理可以改善植物对低温胁迫的适应能力,并通过调节叶片光合特性和提高抗氧化能力来缓解低温胁迫对黄瓜植株的不利影响。

首先,外源NO可以提高低温胁迫下黄瓜叶片的光合特性。

研究发现,外源NO处理可以提高低温胁迫下黄瓜叶片的净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度,增强光合底物供应和光合产物转运能力。

这主要是由于外源NO能够促进叶片中氯化物离子通道的开启,增强CO2的进入和O2的排出,从而改善低温胁迫下的气体交换过程。

其次,外源NO可以提高低温胁迫下黄瓜叶片的抗氧化能力。

低温胁迫会导致黄瓜叶片叶绿素含量下降、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的减少,进而导致活性氧的积累和细胞的氧化损伤。

而外源NO处理可以显著提高低温胁迫下黄瓜叶片的抗坏血酸、还原型谷胱甘肽(GSH)和SOD、POD、APX等抗氧化酶活性的积累。

这主要是由于外源NO能够通过激活S-亚硝酸还原酶(GSNOR)和内源GSH合成酶(GGT)等相关酶的活性,促进内源GSH的合成和抗氧化酶的表达,从而增强低温胁迫下的抗氧化能力。

总结起来,外源NO处理可以通过提高低温胁迫下黄瓜叶片的光合特性和抗氧化能力,从而缓解低温胁迫对植物生长发育的不利影响。

这一研究结果为进一步揭示外源NO参与调控植物抗低温胁迫机制以及优化农田种植措施提供了一定的理论依据和实践指导,具有重要的科学意义和应用前景。

低温胁迫下黄瓜幼苗DNA甲基化与抗性的关系

低温胁迫下黄瓜幼苗DNA甲基化与抗性的关系

低温胁迫下黄瓜幼苗DNA甲基化与抗性的关系DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式,它通过给DNA分子附加一个甲基基团来改变基因的活性。

研究表明,DNA甲基化在植物对抗逆境胁迫的响应中扮演着至关重要的角色。

低温胁迫是黄瓜幼苗生长中的常见环境压力之一,因此,了解低温胁迫对黄瓜幼苗DNA甲基化水平的影响,对于揭示黄瓜幼苗抗逆性的调控机制具有重要的意义。

研究发现,低温胁迫会显著影响黄瓜幼苗的DNA甲基化水平。

低温胁迫引起了DNA甲基化水平的整体上升,并且促进了DNA甲基化剧烈变化区域(DMRs)的形成。

DMRs通常与基因的表达水平和功能相关,因此低温胁迫诱导的DNA甲基化变化可能对黄瓜幼苗的适应性起到重要的调控作用。

进一步的研究表明,低温胁迫诱导的DNA甲基化变化与黄瓜幼苗的抗性密切相关。

一方面,一些特定的DMRs与抗性相关基因的表达发生了变化,如一些抗冷胁迫相关基因的表达上调。

另一方面,DNA甲基化的变化也直接影响了一些关键抗性相关基因的表达调控。

这些发现表明低温胁迫通过调节黄瓜幼苗的DNA甲基化水平来调控抗性相关基因的表达,从而改善黄瓜幼苗对低温胁迫的抵抗能力。

进一步的探究发现,DNA甲基化修饰在低温胁迫触发的抗性进行中可能通过多种方式进行调控。

首先,DNA甲基化修饰可以影响DNA序列的稳定性和可读性,从而通过调节基因的转录和翻译过程来调控抗性相关基因的表达。

其次,DNA甲基化修饰可以影响组蛋白的修饰模式,从而调节染色质结构的开放程度和基因区域的可访问性。

最后,DNA甲基化修饰还可以影响非编码RNA的产生和功能,从而进一步调控基因表达的复杂网络。

综上所述,低温胁迫对黄瓜幼苗的DNA甲基化水平具有显著影响,并且这种甲基化变化与黄瓜幼苗的抗性密切相关。

低温胁迫诱导的DNA甲基化变化通过调节抗性相关基因的表达,改善了黄瓜幼苗对低温胁迫的抵抗能力。

进一步的研究有助于揭示DNA甲基化修饰在黄瓜幼苗对逆境胁迫的响应机制中的具体作用,为培育抗寒性强的黄瓜品种提供理论依据和遗传改良策略综合以上研究结果,我们可以得出结论:低温胁迫可以通过调节黄瓜幼苗的DNA甲基化水平来改善其对低温胁迫的抵抗能力。

嫁接育苗对黄瓜幼苗抗寒性的影响

嫁接育苗对黄瓜幼苗抗寒性的影响

嫁接育苗对黄瓜幼苗抗寒性的影响作者:李章辉贾照涛贾玉芹郑新娣来源:《河南农业·综合版》2020年第12期北方早春温度低,低温冷害已成为影响北方冬春季蔬菜产业发展的主要障碍。

本文以黄瓜嫁接苗为试验材料,研究嫁接育苗对黄瓜幼苗抗寒性的影响,通过研究嫁接育苗对叶片电解质渗漏率、过氧化氢酶(CAT)活性等生理生化指标的影响,进一步确定嫁接育苗与植物的抗寒性的相关性,以期为嫁接育苗技术在黄瓜生产中的应用提供科学依据和合理技术参数。

一、材料与方法(一)试验材料试验所用黄瓜品种为“超优一号”。

所用嫁接砧木为黑籽南瓜。

试验育苗工具有苗盘、穴盘、喷壶、塑料薄膜等。

试验育苗于延津县石婆固镇集南村李顺福育苗温室中进行。

试验用土为蛭石、珍珠岩、草炭土以1:1:1的比例混合而成。

试验中只用清水浇灌,没有用到任何营养液。

(二)试验方法试验于2015年2月27日播种黄瓜种子“超优一号”,5天后播种黑籽南瓜。

南瓜播种后12 d,幼苗第1片真叶出现,黄瓜幼苗第1片真叶展开,此时用靠接法进行嫁接。

幼苗长至4叶1心卷须出现时,进行黄瓜抗寒性指标的测定。

整个试验于4月28日结束。

本试验采用单因素对比试验设计方法,设置了2个处理,处理1为嫁接苗,处理2为自根苗。

通过对电解质渗漏率、过氧化氢酶(CAT)活性的测定,来比较黄瓜幼苗抗寒性的大小。

以上测定均是对嫁接苗和自根苗的叶片进行,每处理重复3次。

在整个试验过程中,自根苗和嫁接苗的栽培管理措施如浇水量、空气温度、空气湿度、光照时间及通风量等完全一致。

1.电解质渗漏率的测定采用电导法进行。

取幼苗展开叶用蒸馏水洗净,避开主叶脉取10个直径1 cm的圆叶片放入注射器中,加10 mL蒸馏水堵住注射器口抽气后转入试管,室温下保持1 h测初电导值S1,同时以蒸馏水作空白,测空白电导值S0,再将试管口封紧沸水中加热10 min后迅速冷却,平衡10 min室温下测终电导值S2。

按公式计算电解质渗漏率:电解质渗漏率=(S1-S0)/(S2-S0) × 100%2.过氧化氢酶(CAT)活性用紫外吸收法测定。

低温胁迫下不同砧木嫁接黄瓜幼苗保护酶活性的比较

低温胁迫下不同砧木嫁接黄瓜幼苗保护酶活性的比较

低温胁迫下不同砧木嫁接黄瓜幼苗保护酶活性的比较李欣;刘福春;王君;申书兴【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2011(039)004【摘要】[目的]比较不同砧木嫁接黄瓜苗期抗寒性,为新品种的选育及推广提供理论依据.[方法]以新培育的白籽南瓜A1、A2、B1和B3嫁接黄瓜为试材,黑籽南瓜嫁接黄瓜为对照,对低温(5 ℃)胁迫48h内叶片的保护酶(SOD、POD、CAT)活性和丙二醛(MDA)含量进行测定.[结果]B1与对照在胁迫过程中叶片的保护酶活性和MDA含量均无明显差异;A2在低温胁迫0~24 h与对照的保护酶活性和MDA含量均无显著差异,之后差异逐渐增大,当低温胁迫36和48 h时保护酶活性显著低于对照而MDA含量则显著高于对照;A1和B3在整个胁迫过程中保护酶活性均明显低于对照,MDA含量均明显高于对照,且随低温胁迫时间的延长差异越显著.[结论]B1嫁接黄瓜与对照抗寒性无明显差异;A2嫁接黄瓜短时间(0~24 h)抗寒性与对照相近,之后不及对照;A1和B3嫁接黄瓜的抗寒性不及对照.【总页数】3页(P1956-1958)【作者】李欣;刘福春;王君;申书兴【作者单位】沧州师范学院生命科学系,河北沧州061001;沧州师范学院生命科学系,河北沧州061001;沧州师范学院生命科学系,河北沧州061001;河北农业大学园艺学院,河北保定,071001【正文语种】中文【中图分类】S642.2【相关文献】1.不同砧木嫁接对NaCl胁迫下黄瓜幼苗生长、渗透调节和酶活性的影响 [J], 朱进;别之龙;黄远2.CO2加富对不同砧木嫁接黄瓜幼苗生长及光合特性的影响 [J], 高宇;崔世茂;宋阳;孙世君;3.葡萄柚不同砧木嫁接亲和性与保护酶活性相关性分析 [J], 严毅;张南新;何承忠;李贤忠4.渐降低温胁迫对黄瓜幼苗耐冷性及保护酶活性的影响 [J], 于锡宏;郑姗姗;蒋欣梅;于广建;孙彩虹;李丹5.耐氨固氮菌浸种对低温胁迫下黄瓜幼苗保护酶活性的影响 [J], 何丽烂;区炳庆;温海祥;陈惠娟;喻敏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

低温诱导胁迫下不同烟草品种电导率及抗氧化酶活性的变化

低温诱导胁迫下不同烟草品种电导率及抗氧化酶活性的变化

低温诱导胁迫下不同烟草品种电导率及抗氧化酶活性的变化尹航;王欣亚;金大翔;万悦;朴世领【摘要】为筛选抗寒烟草品种,选择具有代表性的6种烟草品种为试材,研究了低温诱导胁迫下烟草叶片的相对电导率、半致死温度、抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量等生理生化指标的变化规律.结果表明:随着低温胁迫的加剧相对电导率呈递增趋势,6种烟草的半致死温度由大到小依次为云烟87、NC95、建平大人头、吉烟九号、漂河一号和延晒七号;随着温度的下降抗氧化酶活性均呈先增长后下降的趋势,抗氧化酶活性增幅越大或降幅越低,则抗寒性越强,增幅由大到小依次是延晒七号、漂河一号、吉烟九号、建平大人头、NC95和云烟87;随着低温胁迫加剧MDA含量也呈先升高后下降趋势,且各烟草品种含量达到峰值的温度有所差异,其峰值越早或增幅越大,则抗寒性越弱.其中,云烟87在8℃时达到峰值且增长幅度最大,NC95和建平大人头均在6℃时达到峰值且增长幅度次之,而延晒7号、漂河1号和吉烟9号均较晚,在4℃时达到峰值,且增长幅度均较低.结合烟草叶片相对电导率、半致死温度、抗氧化酶活性和MDA含量生理生化指标的表现来看,延晒7号、漂河1号抗寒能力较强;吉烟9号、建平大人头抗寒性中等;云烟87和NC95抗寒能力较弱.【期刊名称】《延边大学农学学报》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】7页(P46-52)【关键词】低温胁迫;抗氧化酶;MDA;半致死温度;烟草【作者】尹航;王欣亚;金大翔;万悦;朴世领【作者单位】延边大学农学院,吉林延吉133002;延边大学农学院,吉林延吉133002;延边大学农学院,吉林延吉133002;延边大学农学院,吉林延吉133002;延边大学农学院,吉林延吉133002【正文语种】中文【中图分类】S572低温胁迫是植物体受到胁迫的一种,容易导致农作物细胞内生理生化指标失衡,急剧胁迫下更会导致农作物死亡从而减产,是除土壤成分和水成分以外农作物生长与产量的另一个重要影响因素[1]。

低温弱光及嫁接对不同生态型黄瓜生长发育和生理特性的影响的开题报告

低温弱光及嫁接对不同生态型黄瓜生长发育和生理特性的影响的开题报告

低温弱光及嫁接对不同生态型黄瓜生长发育和生理特性的影响的开题报告一、研究背景一般情况下,黄瓜是一种适应高温条件的植物,生长最适宜温度为25-30℃。

然而,在某些时候,如春末夏初,气温波动较大,有时会下降到10℃以下,这会直接影响黄瓜的生长和发育。

由于不同生态型的黄瓜对低温弱光及嫁接的适应性有所不同,因此开展对不同生态型黄瓜生长发育和生理特性的影响的研究,对于深入了解黄瓜生态型的适应性和优良品种的筛选和栽培具有重要意义。

二、研究目的本研究的目的是通过对比不同生态型的黄瓜对低温弱光及嫁接的适应性的研究,探究其生长发育、生理特性及其与环境的关系,为黄瓜的栽培和优良品种的筛选提供参考。

三、研究方法1.实验材料本实验选用华南、温带、北方三个不同生态型的黄瓜分别为试验材料。

2.实验设计本实验将分为以下两个部分:第一部分:对比不同生态型黄瓜在低温弱光条件下的生长发育和生理特性。

将三种黄瓜分别在低温弱光条件下生长,记录生长指标如株高、叶片数、叶面积和干物质等,并测定其生理特性如叶绿素含量和叶片细胞膜透性等,以评价三种生态型的适应能力。

第二部分:比较不同生态型黄瓜嫁接后的生长发育和生理特性。

将相同生态型的黄瓜进行嫁接,并在低温弱光条件下生长,记录其生长指标和生理特性,以比较嫁接后的黄瓜与原本生态型黄瓜的差异,检测嫁接对黄瓜的生长发育和生理特性的影响。

四、研究意义本研究将为黄瓜栽培和优良品种的筛选提供重要参考,通过比较不同生态型的黄瓜在低温弱光及嫁接条件下的适应性,更好地了解其生长发育和生理特性及其与环境的关系,并为黄瓜的适应性研究提供一定的参考价值。

低温胁迫对不同砧木黄瓜嫁接苗生理生化指标的影响

低温胁迫对不同砧木黄瓜嫁接苗生理生化指标的影响

低温胁迫对不同砧木黄瓜嫁接苗生理生化指标的影响张自坤;刘世琦;王忠全;张强;孟凡鲁;于晓丽【期刊名称】《山东农业科学》【年(卷),期】2009(000)005【摘要】在低温胁迫条件下,对6种砧木的黄瓜嫁接苗及自根苗的抗冷性生理生化指标的变化规律做了研究.试验结果表明,以崛京隆为砧木的黄瓜嫁接苗叶片的SOD、POD、CAT、APX活性以及Pro、可溶性糖和可溶性蛋白含量均高于其它砧木嫁接苗和自根苗,其电解质渗漏率和MDA含量也最低,说明以崛京隆为砧木的黄瓜嫁接苗的抗冷性最强.【总页数】5页(P36-40)【作者】张自坤;刘世琦;王忠全;张强;孟凡鲁;于晓丽【作者单位】山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室,山东,泰安,271018;山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室,山东,泰安,271018;东方正大种子有限公司,北京,100176;东方正大种子有限公司,北京,100176;山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室,山东,泰安,271018;山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室,山东,泰安,271018【正文语种】中文【中图分类】S642.24+3【相关文献】1.根结线虫对不同砧木黄瓜嫁接苗生理生化指标的影响 [J], 张自坤;刘世琦;张强;王忠全;孟凡鲁;于晓丽2.根际高温对不同砧木黄瓜嫁接苗开花结果期生理特性及果实品质的影响 [J], 李思思;张红梅;金海军;丁小涛;余纪柱;朱月林;盛亚红3.低温胁迫对以野生黄瓜(棘瓜)为砧木的黄瓜嫁接苗生理生化指标的影响 [J], 张圣平;顾兴芳;王烨;张素勤4.NaCl胁迫对不同砧木黄瓜嫁接苗生理生化指标的影响 [J], 张自坤;刘世琦;张强;王忠全;孟凡鲁;杨晓丽5.根结线虫对不同砧木黄瓜嫁接苗根系生理生化指标的影响 [J], 李华;贺洪军;高凤菊;张自坤因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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低温胁迫下嫁接对黄瓜叶片S OD 和CAT基因表达与活性变化的影响*高俊杰1,2秦爱国1于贤昌1**(1山东农业大学园艺科学与工程学院作物生物学国家重点实验室,山东泰安271018;2泰安市农业局,山东泰安271000)摘 要 研究了低温胁迫下嫁接和自根黄瓜叶片M n -SOD 、Cu /Zn -SOD 和C AT mRNA 基因表达和酶活性变化及其与抗冷性的关系.结果表明:低温胁迫下,嫁接与自根黄瓜叶片Cu /Zn -SOD 、M n -SOD mRNA 基因相对表达量变化分别与其Cu /Zn -SOD 、M n -SOD 活性变化相吻合,而CATmRNA 相对表达量变化与其C AT 活性变化并不一致;嫁接黄瓜叶片Cu /Zn -SOD 和M n -SOD mRNA 相对表达量及SOD 、Cu /Zn -SOD 和M n -SOD 活性均高于自根黄瓜,MDA 含量和电解质渗漏率均低于自根黄瓜,嫁接黄瓜较高的SOD 基因表达量调控的较高SOD 活性是其抗冷性强于自根黄瓜的主要因素;嫁接黄瓜的功能叶CAT mRNA 相对表达量略高于自根黄瓜,而幼叶C AT mRNA 相对表达量低于后者,但两者CAT 活性差异不大,说明低温胁迫对嫁接黄瓜叶片C AT mRNA 相对表达量及CAT 活性的影响不大.关键词 嫁接黄瓜 低温胁迫 SOD C AT MDA 文章编号 1001-9332(2009)01-0213-05 中图分类号 S642.2 文献标识码 AEffects of grafting on cucu m ber leaf S OD and CAT gene expression and activities under lowte m perat ure stress .GAO Jun -jie 1,2,Q IN A -i guo 1,YU X ian -chang 1(1State K ey Laborator y of C rop B iology ,Colle g e of H orticult u re Science and Eng i n eering,Shandong Agricult u ral Universit y ,Tai .an 271018,Shandong,Ch i n a;2Tai .an M unici p al Bureau o f Agriculture ,Tai .an 271000,Shandong,China ).-Chin.J.App l .E col .,2009,20(1):213-217.A bstract :This paper stud i e d the re lative expressi o n ofM n-SOD,Cu /Zn-SOD and C AT mRNA s and t h e changes o f SOD,M n -SOD,Cu /Zn-SOD and CAT activ ities i n g rafted and o w n -r ooted c u -c um ber leaves under lo w te m perat u re stress ,and the ir relations w ith the cold resistance of cucum -ber .For bo t h grafted and o w n -rooted cucumber leaves ,the relati v e expressi o n o f M n -SOD and Cu /Zn -SOD mRNAs under lo w te m perat u re stress w as respecti v ely accor dance w it h t h e changes o f M n -SOD and Cu /Zn -SOD activ iti e s ,w h ile the expressi o n o f CAT mRNA w as not accordance w ith the change of CAT activ ity .The relative expressi o n o fM n -SOD and Cu /Zn -SOD mRNA s and the activ ities o f SOD,M n -SOD and Cu /Zn -SOD i n grafted cucu m ber leaves w ere higher than those i n o w n -r ooted cucumber leaves ,w hile the MDA content and e lectrolytic l e akage w ere in adverse .The h i g her SOD activ ity regulated by t h e h i g her SOD mRNA s expression i n grafted cucu m ber leaves m i g ht be the key factor o f grafted cucum ber hav i n g a higher cold resistance to l o w te m perat u re stress than o wn-roo ted cucum ber .The relati v e expression o f C AT mRNA w as slightly h i g her i n functi o na l leaves but l o w er i n young leaves of g rafted cucu m ber ,wh ile less difference w as observed i n CAT ac -tiv ity ,co m pari n g w ith own -rooted cucum ber ,w hich ill u strated t h at l o w te m perature stress had lesser effects on the relati v e expression ofCAT mRNA and the activ ity of CAT i n grafted cucum ber leaves .K ey words :grafted cucum ber ;lo w te m perature stress ;SOD ;C AT ;MDA.*国家自然科学基金项目(30571271)和山东省自然科学基金资助项目(Y2005D05).**通讯作者.E-m ai:l xcyu@s d au .edu .c n 2008-06-23收稿,2008-10-29接受.低温胁迫下,植物体产生的大量活性氧可破坏叶片叶绿体、细胞膜、蛋白质及核酸等[1-4],而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶对防御活性氧毒害具有重要作用[5-6].研究表明,与自根黄瓜相比,以黑籽南瓜为砧木的嫁接苗的抗冷性可增强约3e[7-8],且嫁接苗抗氧化酶活性的增应用生态学报 2009年1月 第20卷 第1期 Ch i nese Journa l of A pp lied E co logy ,Jan .2009,20(1):213-217强是其抗冷性增强的主要原因之一[9-10],但嫁接增强黄瓜抗冷性的分子机制研究尚未见报道.为此,本试验从基因转录和酶活性水平,研究了低温胁迫下黄瓜嫁接苗和自根苗叶片Cu/Zn-SOD、M n-SOD和CAT基因表达和酶活性变化及其与抗冷性的关系,以探讨嫁接增强黄瓜抗冷性的分子机制.1材料与方法111试验设计试验于2007年3)5月在山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行.供试黄瓜品种为-津绿3号.(Cucum is sativus L.cv.Jun lv No.3),砧木为黑籽南瓜(Cucurbita f icifolia Bouche),黄瓜和南瓜种子均在25e催芽后,取芽长一致的种子播于10c m@ 10c m(直径@高度)的营养钵中.营养钵育苗基质为草炭B蛭石B鸡粪=3B2B1(体积比).当黄瓜和黑籽南瓜心叶初显时,以黄瓜为接穗,分别以黑子南瓜和黄瓜为砧木进行嫁接.当黄瓜/黑籽南瓜嫁接苗(嫁接黄瓜)和黄瓜/黄瓜嫁接苗(自根黄瓜)长至7叶1心时,同时移入人工气候室进行处理.移入人工气候室的第1天至第2天为15e/ 10e(昼/夜)预处理,第3天至第5天为5e低温胁迫处理,处理期间的光照时间为11h,光照强度为55163L m o l#m-2#s-1.低温胁迫0、24和48h,分别选取长势一致的嫁接和自根黄瓜幼叶(上数第1叶和第2叶)和功能叶(上数第4叶和第5叶)测定各项指标.嫁接黄瓜的幼叶和功能叶分别标记为GY和GG,自根黄瓜的幼叶和功能叶分别标记为OY和OG.试验各处理均3次重复.样品经液氮冷冻后,于-80e超低温保存.112测定项目与方法11211RNA提取取011g黄瓜叶片于液氮中研磨成粉末状,以Tr izo l试剂(Sangon公司)提取黄瓜叶片总RNA(上海生工T rizo l试剂盒说明),在-80e 保存.11212荧光定量PCR(rea-l ti m e quan titati v e RT-PCR)采用SYBR Pri m eScri p t TM RT-PCR K it(Ta K a Ra)试剂盒,利用The L i g h t C ycler115仪器(Roche公司)测定Cu/Zn-SOD、M n-SOD和C AT基因表达量,采用的内参为a l p ha-tubulin.荧光定量PCR引物由Ta Ka R a 公司合成,分别为:CuF:5.-GACTGGGCC A-C ATTTCAACC-3.,CuR:5.-GCCTTGCCATC TTC AC-C AA-3.(EF121763),M nF:5.-CAATGGCGGAGGTC A-C ATTA-3.,M nR:5.-AGAGCAAGCCACACCCATC-3.(EF203086),CF:5.-AATGGCCGGAGGATGTGA-3., CR:5.-CC AACGACATAGAGAAAGCC AAC-3.(EF468-517),检测al p ha-tubuli n的引物为aF:5.-C ACTA CACCGTTGGAAAGGAAA-3.,a R:5.-C AAAAGGAG-GGAGCCGAGA-3..11213SOD及其同工酶活性测定参照Prochazkova 等[11]的方法:取叶片015g,加入115m l磷酸缓冲液(0105m o l#L-1,pH=718),冰浴研磨后,再加115m l磷酸缓冲液,倒入离心管中,再用2m l缓冲液洗钵,低温(0e~4e)4000r pm离心20m i n,上清液即为酶粗提液.SOD活性用NB T还原法[10]测定:3m l反应液(内含217m l144mmo l#L-1的蛋氨酸,011m l2215L m ol#L-1氮蓝四唑,011m l3L m o l #L-1的EDTA-N a2,011m l60L m ol#L-1的核黄素)加入20L l酶提取液,72L m ol#m-2#s-1光照下反应30m i n,于560n m比色,以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位;Cu/Zn-SOD和M n-SOD活性的测定方法为:在提取液中加入5mm o l#L-1 KCN,由于Cu/Zn-SOD对KC N敏感,故只能检测出M n-SOD和Fe-SOD,在提取液中加入5mm o l#L-1 KCN和10mmo l#L-1H2O2,由于Cu/Zn-SOD和M n-SOD对其敏感,故只能检测出Fe-SOD.用SOD 活性减去加入5mm ol#L-1KCN后测得的SOD活性即得出Cu/Zn-SOD活性,用加入5mm o l#L-1 KCN后SOD活性减去加入5mm o l#L-1KCN和10mm ol#L-1H2O2后测得的SOD活性即得出M n-SOD活性.11214C AT活性、MDA含量和电解质渗漏率测定CAT活性采用比色法[12]测定,MDA含量采用巴比妥酸显色法[13]测定,电解质渗漏率采用OR I W TDS 电导仪[13]测定.113数据处理采用M icrosoft Exce l软件处理数据和作图,采用DPS统计软件中的Duncan新复极差法对数据进行统计分析.2结果与分析211低温胁迫下嫁接黄瓜叶片SOD基因的相对表达与SOD活性变化21111SOD活性由图1可知,与自根黄瓜相比,低温胁迫下嫁接黄瓜幼叶和功能叶的SOD活性明显增强,且以功能叶的增强尤为明显,胁迫48h时,嫁接黄瓜幼叶和功能叶SOD活性分别较自根黄瓜增加了3013%和8111%.低温胁迫下,嫁接黄瓜幼叶214应用生态学报20卷图1低温胁迫下嫁接和自根黄瓜叶片SOD活性的变化F i g.1Chang es of SOD acti v iti es i n g ra fted and own-rooted cu-cu m be r leaves under l ow temperature stress.GY:嫁接黄瓜幼叶Young leaf of grafted cu cu m ber;GG:嫁接黄瓜功能叶Fun cti on al leaf of grafted cucumb er;OY:自根黄瓜幼叶Young l eaf of o w n-rooted cucumb er;OG:自根黄瓜功能叶Functi onal leaf of o w n-rooted cucumb er.下同The s a m e b el o w.和功能叶SOD活性均呈明显增强趋势,而自根黄瓜幼叶和功能叶SOD活性增强不明显.21112M n-SOD mRNA表达与M n-SOD活性由图2可知,在低温胁迫24h时,除嫁接黄瓜功能叶M n-SOD mRNA相对表达量有所增加外,其他叶片与胁迫前相比变化不大;在低温胁迫48h时,嫁接和自根黄瓜幼叶和功能叶M n-SOD mRNA相对表达量均明显增加,但前者的增幅明显大于后者,且以功能叶的表现更为明显.在低温胁迫下,嫁接和自根黄瓜幼叶和功能叶M n-SOD活性的变化趋势与M n-SOD mRNA相对表达量的变化趋势基本一致.21113Cu/Zn-SOD mRNA表达与Cu/Zn-SOD活性低温胁迫下,嫁接和自根黄瓜幼叶及功能叶Cu/ Zn-SOD mRNA相对表达量均呈先增加后下降趋势,但前者的变幅明显高于后者,且以功能叶的表现更为明显,胁迫24h时分别提高6115%和1113%, 48h时分别提高3914%和7913%.低温胁迫下,嫁接和自根黄瓜幼叶和功能叶Cu/Zn-SOD活性的变化趋势与Cu/Zn-SOD mRNA相对表达量的变化趋势基本一致(图2).212低温胁迫下嫁接黄瓜叶片C AT mRNA基因的相对表达与CAT活性变化由图3可知,低温胁迫下,嫁接和自根黄瓜幼叶及功能叶CAT mRNA相对表达量均明显增加,前者功能叶的CAT mRNA相对表达量明显高于后者,胁迫24h和48h,分别提高6512%和4718%;而幼叶CAT mRNA相对表达量则明显低于后者,胁迫24h 和48h,分别降低1414%和716%.低温胁迫下,嫁图2低温胁迫下嫁接和自根黄瓜叶片M n-SOD、Cu/Zn-SOD mRNA相对表达量和M n-S OD、Cu/Zn-SOD活性变化Fig.2Chang es o f M n-S OD mRNA,Cu/Zn-SOD mRNA re l a-tive expressi on and M n-S OD,Cu/Zn-SOD acti v ities in g ra fted and o w n-roo ted cucu m be r leaves under l ow temperature stress.接和自根黄瓜幼叶及功能叶C AT活性均无明显变化,且两者差异不大.213低温胁迫下嫁接黄瓜叶片MDA含量和电解质渗漏率的变化由图4可知,低温胁迫下,除嫁接黄瓜功能叶MDA含量的升高趋势不明显外,嫁接和自根黄瓜叶片MDA含量均呈升高趋势,且后者较前者更为明显.胁迫48h,自根黄瓜幼叶和功能叶MDA含量分别提高5512%和5618%,而嫁接黄瓜幼叶和功能叶仅分别提高3714%和1317%.低温胁迫下,嫁接黄瓜幼叶和功能叶电解质渗漏率均分别低于自根黄瓜,胁迫24h时分别降低1710%和1718%,48h2151期高俊杰等:低温胁迫下嫁接对黄瓜叶片SOD和CAT基因表达与活性变化的影响时分别降低2312%和2813%.3讨论有研究表明,部分抗氧化酶基因表达量的增加可提高植物的抗冷性[14].M c K ersie等[15]研究认为,在转基因的紫花苜蓿中,过量表达烟草M n-SOD基因的植株的抗冷性明显提高;Gupta等[16]也报道,在烟草中Cu/Zn-SOD基因的过量表达可提高其对环境胁迫的忍受力.在逆境胁迫条件下,植物通常提高一种或多种抗氧化酶的活性,这些酶活性水平的提高与植物对胁迫条件的忍受力密切相关[17-19].在植物体中,SOD主要清除O2-#,生成O2和H2O2,后者被C AT进一步分解为H2O和O2,在叶绿体中这步反应被APX催化[20-21].因此,植物体内SOD活性增强,可以有效清除O2-#等活性氧自由基,减少细胞膜受损伤及细胞内物质的渗漏程度.本试验中,嫁接黄瓜幼叶及功能叶Cu/Zn-SOD、M n-SOD mRNA相对表达量及SOD、Cu/Zn-SOD和M n-SOD活性均分别高于自根黄瓜,其幼叶和功能叶M DA含量和电解质渗漏率均分别低于自根黄瓜,说明低温胁迫下嫁接黄瓜较高的Cu/Zn-SOD和M n-SOD相对表达量调控的较高SOD活性是其抗冷性强于自根黄瓜的主要因素之一.嫁接黄瓜功能叶C AT mRNA相对表达量明显高于自根黄瓜,而幼叶C AT mRNA相对表达量低于自根黄瓜,两者CAT活性差异不大,说明嫁接对低温胁迫下黄瓜叶片C AT mRNA表达及C AT活性的影响较小.但低温胁迫下,嫁接黄瓜幼叶和功能叶MDA含量和电解质渗漏率均分别低于自根黄瓜,表现出膜脂过氧化程度与C AT活性不一致甚至相反的现象,这是因为在低温胁迫下,植物体内导致细胞膜损伤及细胞内物质渗漏的H2O2并不完全由CAT 清除,其他清除机制如APX催化等可能起着重要作用.CAT不足时,叶绿体中H2O2主要依赖于APX及相应的AsA-GSH循环系统来清除[22-23].低温胁迫下黄瓜嫁接苗的A s A含量明显高于自根苗[10],西瓜嫁接后耐冷性的提高与其体内活性氧清除系统中抗氧化剂含量和抗氧化酶活性的提高有关[17],均说明了这一点.与自根黄瓜相比,尽管低温胁迫下嫁接黄瓜幼叶和功能叶SOD和C AT的基因表达及活性明显增加,MDA含量和电解质渗漏率明显降低,但其幼叶的增加或降低幅度与功能叶相比均较小.说明嫁接增强黄瓜幼叶抗冷性的作用较小,这可能与其生理发育尚未完成,细胞器结构与功能尚不完善有关.参考文献[1]E lstner EF,O ss w a l d W.M echanis m s o f oxygen acti va-ti on duri ng plan t stress.Procee d ings of the Royal Societ y216应用生态学报20卷of Edinburgh,1994,102:131-154[2]P rasad TK,A nderson M D,M a rti n B A.Ev i dence forchilli ng i nduce ox ida ti ve stress i n m a i ze seedli ng s andregu latory role for hydrogen perox i de.P lant Cell,1994,6:65-74[3]Q ueiroz CGS,A l onso A,M ares-Gu i a M.Ch illi ng-i n-duce changes i n m embrane fl u i d it y and anti ox i dant en-zym e ac tiv iti es i n Coffea arabiga L.roots.B iolog iaP lantarum,1998,41:403-413[4]Scanda lios J G.O xyg en stress and superox i de d i s m uta-ses.P lant Phy 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sdaugao@责任编辑张凤丽2171期高俊杰等:低温胁迫下嫁接对黄瓜叶片SOD和CAT基因表达与活性变化的影响。

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