干旱胁迫对植物逆境生理生化指标的影响

干旱胁迫对植物生理生化指标的影响

摘要：本文以实验室提供的小麦种子作为材料，在实验室种植，评估小麦种子发芽率，并利用PEG模拟小麦干旱胁迫，通过紫外分光光度计法测定小麦幼苗各生理生化指标综合评价干旱胁迫对小麦生理生化的影响，实验发现，干旱胁迫下，小麦幼苗抗氧化酶系统、脯氨酸、过氧化氢、丙二醛等含量均明显增加，表现出有效的抗旱效应，说明在干旱胁迫下，植物能够通过合成自身所需的以上物质来达到抗旱的作用，而且这些物质可以作为植物抗旱指标来对植株进行抗旱性评价。

关键词：玉米种子小麦幼苗发芽率抗氧化酶(POD) 脯氨酸（pro）丙二醛（MDA）H2O2

引言：虽然地球上的有70%的水分覆盖，但是能够真正的被人类利用的水资源却很少。近年来，由于环境的恶化以及温室效应的加剧，越来越多的地方出现干旱现象，由于缺水而导致粮食产量的减少，我们需要提高农作物的抗旱性，从而减少生产用水。小麦是世界上总产量排名第二的粮食作物，因此研究小麦抗旱性，对于实现小麦水资源高效利用和农业可持续发展具有重要意义；通过测定作物抗旱指标可以确定植物的抗旱能力，前人有关小麦抗旱性的研究，围绕抗旱性评价指标、抗旱生理指标等已有较多报道，本实验通过利用前人的研究方法测定小麦多个生理指标进而对这批小麦种子抗旱性综合评价。

一、材料：

玉米种子 小麦种子 小麦幼苗

二、 方法：

（1）、取50粒吸胀的玉米种子或小麦种子→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（30℃水浴 20 min ） 另50个半粒进行曙红染色（室温染色10 min ）→洗净后观察。

（2）、Pro 的提取：分别取0.1 g 实验组和对照组的幼苗→加入3 mL 3%磺基水杨酸（SSA ）和少许石英砂→充分研磨→用2 mL 3% SSA 洗研钵→5000 rpm 离心10 min →上清液定容至5 mL 。测定：上清液各2 mL →分别加入( 2 mL 冰乙酸和2 mL 茚三酮试剂)→煮沸15 min →冷却后→5000 rpm 离心10 min （若没沉淀可略此步骤） →

分别测定A520计算：

（3）MDA 提取：分别取0.1 g 实验组和对照组→加入3 mL 0.1% TCA 和少许石英砂→充分研磨→用2 mL 0.1%TCA 洗研钵→5000 rpm 离心10 min →量上清液体积。测定：分别取上清液各1 mL →加入0.6%TBA （用10%TCA 配制） 3 mL →煮沸15 min →冷却后→5000 rpm 离心5 min （视沉淀有无）→分别测定OD450和OD532

（4）、H2O2提取：分别取0.1 g 实验组和对照组→加入3 mL 50 mM PBS (提取液，pH=6.8，内含1mM HA)和少许石英砂用总显V V V W L A ⨯⨯⨯⨯ε520Pro content = (μmol.g -1FW)

→充分研磨→用2 mL PBS 洗研钵→5000 rpm 离心10 min →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 →摇匀→ 5000 rpm 离心10 min → OD410

计算：

（5）抗氧化酶的提取：分别取0.1 g 实验材料→加入少许石英砂和3 ml 提取液（50mmol/L PBS, pH6.0,内含0.１mmol/ LEDTA, 1%PVP ） → 充分研磨 →转入离心管中→用2 ml 提取液洗研钵→ 5000 rpm 离心10 min →上清液定容至5 ml →用于测定POD 和PPO 酶活性或分装后转至-20或-80℃保存。2、POD 测定：取POD 反应混合液（10 mmol/L 愈创木酚，5 mmol/L H2O2,用PBS 溶解）2.95 ml ，加入酶液50 ml （空白调零用PBS 取代），立即记时，摇匀，读出反应2 min 时的A470。

3、PPO 测定：取PPO 反应混合液（ 20 mmol/L 邻苯二酚，用PBS 溶解）2.9 ml ，加入酶液0.1 ml （空白调零用PBS 取代），立即记时，摇匀，读出反应 2 min 时的A410。

以每分钟A 值变化0.01所需要的酶液的量为一个活力单位（U ），则：

4、计算： 用

总显V V V W L A ⨯⨯⨯⨯ε410H 2O 2 content = (μmol.g -1FW)

三、 结果与分析

1、 种子发芽率的测定

实验结果： 项目 玉米 发芽率 小麦 发芽率

死 活 死 活 曙红染色 29 21 42% 27 23 46%

TTC 染色 32 18 36% 20 30 60% 结果分析：从上表可以看出小麦种子和玉米种子的发芽率均不高，种子要萌发必须要自身结构的完整性，必须有完整的的生活力的胚。小麦种子和玉米种子的发芽率较低可能是干旱环境影响小麦，玉米种子胚的发育；并且小米玉米种子营养物质储存的不充足，即胚乳发育不全也影响种子的萌发。综上所述，干旱可能影响种子胚或胚乳的发育进而影响种子萌发。

2、 干旱对小麦幼苗脯氨酸含量的影响

实验结果：

用

总V V t W A ⨯⨯⨯01.0410PPO activities = (U.g -1FW) 用总显V V V t W A ⨯⨯⨯⨯ε470POD activities = (μmol.g -1FWmin -1)

OD520Pro content（μmol.g-1FW）

对照组0.069 3.12

实验组0.300 13.9

结果分析：

从上述实验表格中可以看出，由于干旱胁迫而使小麦麦芽鞘内脯氨酸的额含量升高，这一结果与山东农业科学洪法水，李樊和在研究自然干旱胁迫下小麦品种游离脯氨酸与抗旱性所得到的实验结果一致。

3、干旱对小麦中MDA含量的影响

实验结果：