糯玉米幼苗抗氧化系统及渗透调节对涝渍胁迫的响应
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 试验材料和试验地点 2
2.2 试验设计 2
2.3 测定内容与方法 2
2.3.1 叶绿素含量测定 2
2.3.2 抗氧化酶活性测定 2
2.3.3 可溶性糖含量测定 3
2.3.4 可溶性蛋白质含量测定 3
2.3.5 脯氨酸含量测定 3
2.4 数据处理及分析方法 3
3 结果与分析 3
3.1 涝渍胁迫对糯玉米幼苗叶绿素含量的影响 4
3.2 涝渍胁迫对糯玉米幼苗抗氧化酶活性的影响 4
3.2.1 涝渍胁迫对糯玉米幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响 4
3.2.2 涝渍胁迫对糯玉米幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响 5
3.2.3 涝渍胁迫对糯玉米幼苗过氧化氢酶(CAT)活性的影响 6
3.3 涝渍胁迫对糯玉米幼苗渗透调节的影响 7
3.3.1 涝渍胁迫对糯玉米幼苗可溶性糖含量的影响 7
3.3.2 涝渍胁迫对糯玉米幼苗可溶性蛋白质含量的影响 7
3.3.3 涝渍胁迫对糯玉米幼苗游离脯氨酸含量的影响 8
结论与讨论 10
致 谢 12
参考文献 13
1 引言
玉米是我国重要的粮食作物之一，可用作工业原料、饲料及食用，其产量高低影响我国的粮食安全。在幼苗生长期间对土壤水分的含量有一定的要求，是对水分敏感的作物。玉米生长期间降雨较多，尤其在遇到强风暴雨或持续降水后，往往造成玉米倒伏、茎折和涝渍等灾害。涝渍会直接影响植物的外部形态，抑制植物的生长 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
发育及其内部的生理机制。渍害、涝害在江淮流域常有发生，给农业生产造成了一定危害。过多的降水会使田间长时间积水，土壤湿度过大，根系因缺氧而窒息坏死[1]，对玉米的产量影响很大。
涝渍胁迫对植物体内的抗氧化系统有一定的影响。在正常环境中，植物体内生物活性氧自由基产生和消除之间存在着动态平衡。植物在受到涝渍胁迫时，细胞内活性氧的水平上升，使膜脂过氧化，造成植物体内生理生化变化和代谢紊乱，严重伤害植物[2]。有试验结果表明，玉米幼苗淹水3d后，叶绿素含量比CK高，根系活力增强，而淹水5d和7d 叶绿素含量和根系活力下降[3]。晏斌[4]等研究表明，土壤淹水后植物叶片呈现变黄的衰老症状，这种伤害的程度与植物体内膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的含量积累一致。涝渍降低了玉米叶片活性氧清除系统中超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性以及过氧化物酶(POD)活性，淹水3天，CAT活性极显著降低，到淹水第5天，各清除系统才明显削弱[5]。尹冬梅[6]等人对植物淹水胁迫响应进展的研究表明，在低氧胁迫下，植物体内ROS增加，破坏植物体内活性氧产生与清除系统的平衡。周广生[7]等人对湿害后小麦生理变化与品种耐湿性的关系的研究表明，湿害处理后，除小麦叶片中可溶性糖含量上升外，其它部位均有所下降。张玉琼[8]等人对淹水逆境下玉米若干生理生化特性的变化研究表明，淹水1d后，叶片可溶性蛋白质含量变化甚小，随着淹水时间的延长,可溶性蛋白质含量下降迅速。另一方面，植物本身也可以通过调节体内的代谢活动来提高自身对涝渍胁迫的忍耐能力，维持生长，比如调节SOD、POD 和CAT 等抗氧化酶的活性，缓解因涝渍引起的危害。
目前，对玉米的研究多集中在普通玉米籽粒品质、产量等方面，而在涝渍对糯玉米幼苗生长和生理生化代谢的影响及涝渍调控等方面的研究却相对较少，特别是不同胁迫条件对糯玉米苗期影响的研究更是鲜见报道，而苗期又是植株对涝渍比较敏感的时期。因此，本试验以糯玉米为材料，采用盆栽试验，研究涝渍胁迫对糯玉米幼苗抗氧化系统及渗透调节物质的影响。
2 材料与方法
2.1 试验材料和试验地点
试品种：糯玉米，栽培地点：28#五楼温室进行，
试验指标测量在生命科学与化学工程学院农学园艺实验室进行。
2.2 试验设计
试验设三个处理：
正常(对照CK): 土壤相对含水量控制在75%-80%之间(绝对含水量: 20%)，达到玉米苗生长的最佳含水量范围。
水渍(中度M): 土壤含水量控制在80%-90%之间(绝对含水量: 21%-23%)。
水涝(重度S): 土壤含水量100%(绝对含水量：23%以上)，淹水水面距盆中土壤表面2cm左右。
每个处理9盆，试验采用塑料盆，高度为15cm。一次施足底肥后装土，种子经浸种后播于盆中，幼苗长至3叶期，每盆去除长势差的苗，留4株生长健壮、长势一致的苗作试验用，进行水分处理，其中水淹处理持续6d，每天上午、下午各浇水一次，保持水位达到设计要求。待每个处理幼苗生长当天、3d、6d后分别取样。
2.3 测定内容与方法
2.3.1 叶绿素含量测定
采用95%乙醇提取方法测定，称取玉米幼苗叶片0.2g，洗净去脉剪碎(约1-2mm见方)，与95％乙醇混合，加入少量石英砂在研钵内仔细匀浆。将提取液过滤到25 ml 棕色容量瓶中，用95%乙醇冲洗研钵、研棒及残渣，一起倒入漏斗中，最后用乙醇定容至25 ml，摇匀。
测定 665 nm、649 nm、470 nm 处的吸光度值，计算叶绿素含量：
Ca = 13.95A665– 6.88A649
Cb = 24.96A649– 6.88A665
C总= Ca+ Cb
叶绿体色素含量(mg/g) = (色素浓度×提取液体积×稀释倍数) /样品鲜重
2.3.2抗氧化酶活性测定
称取0.80g新鲜叶片，剪碎，加入6ml 0.05 mol/L pH7.0磷酸缓冲液在冰浴下研磨；称取0.40g新鲜根系，剪碎，加入3ml 0.05 mol/L pH7.0磷酸缓冲液在冰浴下研磨，所得匀浆于4℃下16000 r/min离心30min，上清液用来测定 SOD、POD、CAT 活性。
SOD活性采用氮蓝四唑(NBT)还原法测定，以SOD 抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位(U)；POD活性用愈创木酚法测定，以每分钟A470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位(U)；CAT活性用高锰酸钾滴定法测定，活性用每g鲜质量样品1min内分解H2O2的mg数表示。
2.3.3可溶性糖含量测定
采用蒽酮比色法测定。分别称取1.00g新鲜叶片和根系，于沸水中提取30min
(提取2次)，提取液过滤并定容至25ml容量瓶中，吸取0.5ml样品提取液于20ml试管中，加1.5ml 蒸馏水、0.5 ml 葱酮乙酸乙酯和5ml浓硫酸，充分振荡，立即沸水浴l min，取出后自然冷却至室温，在630 nm波长下测其吸光度值。
可溶性糖含量(%)= (标准曲线查得糖的量×提取液体积×稀释倍数) /(测定用样品液的体积×样品重量×106)×100(%)
3.2.2涝渍胁迫对糯玉米幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 试验材料和试验地点 2
2.2 试验设计 2
2.3 测定内容与方法 2
2.3.1 叶绿素含量测定 2
2.3.2 抗氧化酶活性测定 2
2.3.3 可溶性糖含量测定 3
2.3.4 可溶性蛋白质含量测定 3
2.3.5 脯氨酸含量测定 3
2.4 数据处理及分析方法 3
3 结果与分析 3
3.1 涝渍胁迫对糯玉米幼苗叶绿素含量的影响 4
3.2 涝渍胁迫对糯玉米幼苗抗氧化酶活性的影响 4
3.2.1 涝渍胁迫对糯玉米幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响 4
3.2.2 涝渍胁迫对糯玉米幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响 5
3.2.3 涝渍胁迫对糯玉米幼苗过氧化氢酶(CAT)活性的影响 6
3.3 涝渍胁迫对糯玉米幼苗渗透调节的影响 7
3.3.1 涝渍胁迫对糯玉米幼苗可溶性糖含量的影响 7
3.3.2 涝渍胁迫对糯玉米幼苗可溶性蛋白质含量的影响 7
3.3.3 涝渍胁迫对糯玉米幼苗游离脯氨酸含量的影响 8
结论与讨论 10
致 谢 12
参考文献 13
1 引言
玉米是我国重要的粮食作物之一，可用作工业原料、饲料及食用，其产量高低影响我国的粮食安全。在幼苗生长期间对土壤水分的含量有一定的要求，是对水分敏感的作物。玉米生长期间降雨较多，尤其在遇到强风暴雨或持续降水后，往往造成玉米倒伏、茎折和涝渍等灾害。涝渍会直接影响植物的外部形态，抑制植物的生长 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
发育及其内部的生理机制。渍害、涝害在江淮流域常有发生，给农业生产造成了一定危害。过多的降水会使田间长时间积水，土壤湿度过大，根系因缺氧而窒息坏死[1]，对玉米的产量影响很大。
涝渍胁迫对植物体内的抗氧化系统有一定的影响。在正常环境中，植物体内生物活性氧自由基产生和消除之间存在着动态平衡。植物在受到涝渍胁迫时，细胞内活性氧的水平上升，使膜脂过氧化，造成植物体内生理生化变化和代谢紊乱，严重伤害植物[2]。有试验结果表明，玉米幼苗淹水3d后，叶绿素含量比CK高，根系活力增强，而淹水5d和7d 叶绿素含量和根系活力下降[3]。晏斌[4]等研究表明，土壤淹水后植物叶片呈现变黄的衰老症状，这种伤害的程度与植物体内膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的含量积累一致。涝渍降低了玉米叶片活性氧清除系统中超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性以及过氧化物酶(POD)活性，淹水3天，CAT活性极显著降低，到淹水第5天，各清除系统才明显削弱[5]。尹冬梅[6]等人对植物淹水胁迫响应进展的研究表明，在低氧胁迫下，植物体内ROS增加，破坏植物体内活性氧产生与清除系统的平衡。周广生[7]等人对湿害后小麦生理变化与品种耐湿性的关系的研究表明，湿害处理后，除小麦叶片中可溶性糖含量上升外，其它部位均有所下降。张玉琼[8]等人对淹水逆境下玉米若干生理生化特性的变化研究表明，淹水1d后，叶片可溶性蛋白质含量变化甚小，随着淹水时间的延长,可溶性蛋白质含量下降迅速。另一方面，植物本身也可以通过调节体内的代谢活动来提高自身对涝渍胁迫的忍耐能力，维持生长，比如调节SOD、POD 和CAT 等抗氧化酶的活性，缓解因涝渍引起的危害。
目前，对玉米的研究多集中在普通玉米籽粒品质、产量等方面，而在涝渍对糯玉米幼苗生长和生理生化代谢的影响及涝渍调控等方面的研究却相对较少，特别是不同胁迫条件对糯玉米苗期影响的研究更是鲜见报道，而苗期又是植株对涝渍比较敏感的时期。因此，本试验以糯玉米为材料，采用盆栽试验，研究涝渍胁迫对糯玉米幼苗抗氧化系统及渗透调节物质的影响。
2 材料与方法
2.1 试验材料和试验地点
试品种：糯玉米，栽培地点：28#五楼温室进行，
试验指标测量在生命科学与化学工程学院农学园艺实验室进行。
2.2 试验设计
试验设三个处理：
正常(对照CK): 土壤相对含水量控制在75%-80%之间(绝对含水量: 20%)，达到玉米苗生长的最佳含水量范围。
水渍(中度M): 土壤含水量控制在80%-90%之间(绝对含水量: 21%-23%)。
水涝(重度S): 土壤含水量100%(绝对含水量：23%以上)，淹水水面距盆中土壤表面2cm左右。
每个处理9盆，试验采用塑料盆，高度为15cm。一次施足底肥后装土，种子经浸种后播于盆中，幼苗长至3叶期，每盆去除长势差的苗，留4株生长健壮、长势一致的苗作试验用，进行水分处理，其中水淹处理持续6d，每天上午、下午各浇水一次，保持水位达到设计要求。待每个处理幼苗生长当天、3d、6d后分别取样。
2.3 测定内容与方法
2.3.1 叶绿素含量测定
采用95%乙醇提取方法测定，称取玉米幼苗叶片0.2g，洗净去脉剪碎(约1-2mm见方)，与95％乙醇混合，加入少量石英砂在研钵内仔细匀浆。将提取液过滤到25 ml 棕色容量瓶中，用95%乙醇冲洗研钵、研棒及残渣，一起倒入漏斗中，最后用乙醇定容至25 ml，摇匀。
测定 665 nm、649 nm、470 nm 处的吸光度值，计算叶绿素含量：
Ca = 13.95A665– 6.88A649
Cb = 24.96A649– 6.88A665
C总= Ca+ Cb
叶绿体色素含量(mg/g) = (色素浓度×提取液体积×稀释倍数) /样品鲜重
2.3.2抗氧化酶活性测定
称取0.80g新鲜叶片，剪碎，加入6ml 0.05 mol/L pH7.0磷酸缓冲液在冰浴下研磨；称取0.40g新鲜根系，剪碎，加入3ml 0.05 mol/L pH7.0磷酸缓冲液在冰浴下研磨，所得匀浆于4℃下16000 r/min离心30min，上清液用来测定 SOD、POD、CAT 活性。
SOD活性采用氮蓝四唑(NBT)还原法测定，以SOD 抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位(U)；POD活性用愈创木酚法测定，以每分钟A470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位(U)；CAT活性用高锰酸钾滴定法测定，活性用每g鲜质量样品1min内分解H2O2的mg数表示。
2.3.3可溶性糖含量测定
采用蒽酮比色法测定。分别称取1.00g新鲜叶片和根系，于沸水中提取30min
(提取2次)，提取液过滤并定容至25ml容量瓶中，吸取0.5ml样品提取液于20ml试管中，加1.5ml 蒸馏水、0.5 ml 葱酮乙酸乙酯和5ml浓硫酸，充分振荡，立即沸水浴l min，取出后自然冷却至室温，在630 nm波长下测其吸光度值。
可溶性糖含量(%)= (标准曲线查得糖的量×提取液体积×稀释倍数) /(测定用样品液的体积×样品重量×106)×100(%)
3.2.2涝渍胁迫对糯玉米幼苗过氧化物酶(POD)活性的影响
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