生物专业植物生理实验论文低温胁迫对菠菜叶片抗寒性的影响颖(可编辑).

生物专业植物生理实验论文低温胁迫对菠菜叶片抗寒

性的影响颖

低温胁迫对菠菜叶片抗寒性的影响王新颖王文岩

(东北农业大学、农学院、哈尔滨市、150030)

【摘要】:植物细胞膜对维持细胞的微环境和正常的代谢起着重要的作用。在正常的情况下,细胞膜对物质具有选择性能力。植物组织受到逆境伤害时,由于膜的功能受损或结构破坏,而使其透性增大,细胞内的盐类或有机物将有不同程度渗出,从而引起组织浸泡液电导率发生变化,通过测定外渗液电导率的变化,就可以反映出质膜的受害程度和所测材料抗逆性的大小。伤害越重,外渗越多,电导率的增加也越大;在过氧化物酶催化下,过氧化氢将愈创木酚氧化成棕褐色产物,此产物在470nm处有最大吸收峰值,故可通过测470nm下的吸光值变化测定过氧化物酶的活性。过氧化物酶活性以每毫克蛋白质每分钟内的活性单位来表示。本次实验主要是通过菠菜在低温胁迫条件下,细胞膜遭到破坏,膜透性增大,通过实验使我们了解低温胁迫对菠菜叶片抗寒性的影响。

【关键词】:菠菜、低温、抗逆性、外渗电导率、过氧化物酶活性

0 前言

菠菜Spinach是人们经常食用的主要蔬菜。它属于藜科菠菜属的1、2 a生草本植物。在华北的大部分地区,耐寒性较强的尖叶菠菜可以安全越冬,因此了解低温胁迫对菠菜的生理影响,探索菠菜的抗寒生理机制,对于通过基因工程手段提高冷敏感植物的抗寒能力,选育抗寒性强的品种及其栽培管理都有重要的意义。为此,研究了菠菜在秋、冬季节随着温度的降低,叶片与根的可溶性糖、游离脯氨酸Pro、丙二醛MDA的含量、超氧化物歧化酶SOD的活性,以期了解菠菜在自然环境低温的冷驯化过程中,这些抗性指标的变化及其与抗寒性之间的关系。[1]

虽然植物本身具有一定的抗寒性, 可是不同植物种类和品种有不同的抗寒性,不同器官的抗寒性也不一样。植物抗寒性也能通过一些途径提高, 这对于避免和减少寒害损失有重要意义。近年来, 许多植物的抗寒性研究取得了可喜的进展, 主要就抗寒性的生理基础, 提高植物抗寒能力的研究以及抗寒育种途径等方面进行阐述[2]。

近20年来,分子生物学的迅猛发展,对于揭示植物抗寒机理和提高抗寒力方面起了重要的作用。但总体来说, 利用分子生物学技术进行植物抗寒性研究还比较薄弱, 有许多急待解决的问题。[3]首先体现在植物的抗寒分子机理特别是信号转导及调控基因的表达,抗冻蛋白的结构特征和生理功能研究得不够深入, 还处于开始阶段, 而抗寒分子机理研究影响着抗寒基因工程的应用。[4] 抗寒基因工程大多是围绕着单个基因研究, 而植物的抗寒性是多基因控制的, 应该结合多个相关基因进行系统的研究。[5]目前植物的抗寒性研究大多集

中在作物、果树、蔬菜上, 对于园林观赏植物研究得较少。而现在人们对于热带亚热带观赏植物的需求快速增长,这些植物恰恰由于地域气候的限制并不耐低温, 因此观赏植物的抗寒性机理研究, 以及如何提高观赏植物抗寒力将是今后重要的研究方向[6]。

1 材料与方法

1.1 材料

菠菜(Spinach)、市售

1.2 方法

(一)外渗电导率的测定 1、取菠菜叶片打孔40片,分成4份,至于4个小烧杯中。 2、将两个烧杯中的叶片放入冰箱中冷处理10min。

3、取蒸馏水10ml测定电导率(S0)。

4、将处理的和未处理的4份叶片分别放入注射器中,吸收10ml蒸馏水,堵住注射器口进行抽气至叶片全部沉入水中。

5、将注射器内的蒸馏水和叶片倒入洁净烧杯中,再加入10ml蒸馏水,摇匀后测定电导(St1)。

6、测定后,将烧杯中的液体煮沸,冷却至室温,测电导(St2)。

过氧化物酶活性的测定

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。

测定

样品对照

pH5.5、0.05molPBSml 2.8 2.8

0.05M愈创木酚溶液(ml) 1.0 1.0

2%H2O2ml 1.0 1.0

酶液(ml) 0.2 0.2

2%三氯乙酸(ml) ?? 2.0

3、470nm波长下测定吸光度,每隔30s记录数值;

4、根据测量数据制作制作吸光度时间曲线。

1.3 生理指标的测定方法过氧化物酶活性的测定:愈创木酚法[7]

过氧化物酶是植物体内普遍存在的,活力较高的一种酶,它与呼吸作用、光合作用、及生长素的氧化等都有密切关系,在植物生长发育过程中,它的活力不断发生变化,因此测量这种酶,可以反映某一时期植物体内代谢的变化。在H2O2存在的条件下,过氧化物酶能使愈创木酚氧化,生成茶褐色的4-邻甲基苯酚,该物质在470nm处有最大吸收峰,可用分光光度计测量470nm的吸光度的变化,从而测定过氧化物酶的活力。ΔOD470越大,说明过氧化物酶活力越高,反之亦然,故可通过测470nm处的吸光度变化来测定过氧化物酶的活性[5] 外渗电导率的测定:DDS-307电导率仪法[8]

植物在遭受低温胁迫后,细胞膜遭到破坏,膜透性增大,从而使细胞内的电解质外渗,以致植物细胞浸提液的电导率增大。基于电导率测定得出低温胁迫对植物抗寒性的伤害率,电导率越大表明植物受

到的伤害程度越大。抗寒性较强的植物在冻害较轻的情况下,不仅膜的透性变小,而且渗透性的变化可以逆转、已恢复正常;反之,抗寒性弱的细胞或者受害重者膜透性明显增大,而且不能恢复正常以致造成伤害甚至死亡。这种明显地出现在外部形态的变化之前,因此可以作为抗寒性的生理指标。小麦故事

结果与分析

表1测电导率的原始数据

处理煮沸前(St1)(μΩ-1 煮沸后(St2)(μΩ-1

Sck 正常第1组60 5200

第2组58 4900

St 冷冻第1组5500 6400

第2组5100 6200

公式:

LSt1-S0/St2-S0 S0 6μΩ-1

伤害度(%)(Lt-Lck)/(1-Lck)×100

表2 测过氧化物酶活性的原始数据

时间(min 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

4.0