糯玉米幼苗抗氧化系统及渗透调节对不同干旱胁迫的响应
目 录
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 供试材料 2
2.2 试验设计 2
2.3 取样方法 2
2.4 测定方法 3
2.5 数据分析 6
3 结果与分析 6
3.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗保护酶系统的影响6
3.1.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗CAT活性的影响 7
3.1.2 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗SOD活性的影响 7
3.1.3 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗POD活性的影响 7
3.2 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗渗透调节的影响8
3.2.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗可溶性糖含量的影响8
3.2.2 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗可溶性蛋白含量的影响9
3.2.3 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗脯氨酸含量的影响9
3.3 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗叶绿素含量的影响9
3.3.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗叶绿素a和b含量的影响 10
3.3.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗叶绿素a+b含量的影响 10
结论与讨论12
致谢 13
1 引言
玉米又名苞谷、棒子，是三大粮食作物之一，栽培历史悠久。我国是全球第二大玉米生产国[1]，栽培面积居粮食作物首位，近年来发展前景较为可观。玉米除了可以供给人物食用之外，也可作为饲料作物和工业原料作物，且较为优质。对于我国而言，居民生活以玉米作为粗粮，近年来随着人民生活水平不断提高，饮食结构发生改变，玉米已经逐渐从粮用作物转型为饲用作物和工业原料作物。但是玉米本身所含有营 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
养价值之高仍然不容小觑。
我国干旱半干旱地区面积占总面积一半以上，尤其是担负我国主要粮食生产的主要地区（华北、东北和西北地区），更是我国缺水较严重的地区。纵然是非干旱地区，季节性干旱也是困扰农业生产、作物生长发育的影响因素[2]。伴随着我国人口数量的不断增长，耕地资源、水肥资源日渐短缺，环境不断恶化，从而导致粮食问题日益突出。干旱正在成为局限玉米发展的主要环境因素，当土壤表层失水过多时，将会形成上干下湿的环境，这是影响玉米播种—出苗，甚至是齐苗、壮苗的影响因素。因此，近些年来，国内外许许多多学者针对玉米在受干旱胁迫下的生理及生化变化[3～6] 做出了研究，同时干旱胁迫与植物膜脂过氧化及保护酶系统关系的研究正在受到重视。
干旱对植物的主要影响是生理脱水。干旱导致植物组织和细胞的水势降低，进而影响植物的各种生理过程。植物细胞中存在着能够清除活性氧自由基的保护酶系，如SOD、POD、CAT等，SOD、CAT和POD，是植物细胞中抵御活性氧伤害的重要保护酶，对于清除自由基，H2O2和过氧化物，阻止或者减少羟基自由基形成而保护膜系统免受损伤起重要作用。它们能有效的清除O2-、OH-、?OH、H2O2等自由基，防御着膜质过氧化，从而使细胞膜免受其伤害[7.8]。有研究表明，干旱胁迫发生初期，玉米叶片中SOD、CAT、POD活性升高，但随着干旱胁迫时间的延长和强度的增加，SOD、CAT及POD活性则不同程度的下降[9～11]。大量研究表明：在水分胁迫下玉米不同生育时期叶片中的游离Pro含量均有增加[12.13]。作为玉米叶片中主要的渗透调节物质，植物通过不断积累脯氨酸来降低细胞的渗透势，以适应干旱胁迫；而且对于Pro而言，它的水合能力很强，能够与较多的水分结合从而减少水分流失，随之对植物在干旱胁迫下产生良性反应。
本文将以干旱对糯玉米幼苗的生理的影响为着眼点，以期进一步揭示糯玉米苗期生长过程中与抗旱性相关的生理特性演变规律，并可为糯玉米苗期耐旱性的鉴定和育种提供科学依据。
2 材料与方法
试验中玉米栽培及相关指标测定均于2014年和2015年在28号楼园景系实验室进行。
2．1 供试材料
苏玉糯5号
2．2 试验设计
播种：糯玉米种子浸种24h，播种于塑料花盆中，每个花盆（规格相同）内装土800g左右。
水分处理：共设置三个水分处理：对照（CK，土壤最大持水量的75%～80%，下同）、重度干旱（S，35%～40%）、中度干旱（M，55%～60%），每个处理10个盆，每一盆5株苗。播种及玉米出苗前期，为保证玉米正常出苗，浇水量一致，于三叶期时开始进行水分处理，并于处理当天、处理后第3天、以及第6天对其进行取样测定。
2．3 取样方法
2.3.1 CAT、POD、SOD、Pr酶液制备
分别于进行干旱胁迫当天、三天、六天后准确称取新鲜叶片0.8g（根系0.4g），加入2mL含1%PVPP的50mmol/L的PBS以及少量石英砂，研磨至匀浆，再加入4mL进一步匀浆，将匀浆转入离心管中，以16000r/min离心30min。离心结束后，取上清液移至10mL刻度瓶中。贴好标签，置于冰箱中冷藏以保存使用。
2.3.2 叶绿素含量测定取样方法
分别于进行干旱胁迫当天、三天、六天后用95%乙醇（或80%丙酮）将新鲜叶片研磨至匀浆后测定。
2.3.3 可溶性糖含量取样方法
分别于进行干旱胁迫当天、三天、六天后将新鲜叶片（根系）用蒸馏水于沸水浴中提取30min（提取2次），提取结束后过滤并定容至25mL等待取用。
2.3.4 脯氨酸Pro含量测定取样方法
分别于进行干旱胁迫当天、三天、六天后取烘干叶片（根系），加入磺基水杨酸，于沸水浴中提取10min，吸取上清液留待使用。
2.4 测定方法
2.4.1 叶绿素含量测定
根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收，利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度，即可用公式计算出提取液中个色素的含量[14]。
Ca=12.21A663-2.81A646
Cb=20.13A646-5.03A663
Cx?c=
按上述公式分别计算叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的浓度(mg/L)。求的色素的浓度后再按下式计算组织中各色素的含量(用mg/g鲜质量或干质量表示)：
叶绿素的含量(mg/g)=(C×V)/(1000×W)
式中：C为色素含量(mg/L)；V为提取液体积(mL)；W为样品鲜质量或干质量(g)；1000即为1L=1000mL。
管号 0 1 2 3 4 5
蔗糖液/mL 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
水/mL 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1
蔗糖量/μg 0 20 40 60 80 100
按顺序向试管中加入0.5mL乙酸乙酯试剂和5mL浓硫酸，充分振荡，将试管放入沸水浴中保温1min，取出后以标准曲线中的0号管作参比，利用分光光度计在630nm处测吸光度。以糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，并计算标准线性方程。
由标准曲线方程求出糖的量(μg)，按下式计算测试样品的糖含量。
1 引言 1
2 材料与方法 2
2.1 供试材料 2
2.2 试验设计 2
2.3 取样方法 2
2.4 测定方法 3
2.5 数据分析 6
3 结果与分析 6
3.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗保护酶系统的影响6
3.1.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗CAT活性的影响 7
3.1.2 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗SOD活性的影响 7
3.1.3 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗POD活性的影响 7
3.2 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗渗透调节的影响8
3.2.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗可溶性糖含量的影响8
3.2.2 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗可溶性蛋白含量的影响9
3.2.3 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗脯氨酸含量的影响9
3.3 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗叶绿素含量的影响9
3.3.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗叶绿素a和b含量的影响 10
3.3.1 不同程度干旱胁迫对糯玉米幼苗叶绿素a+b含量的影响 10
结论与讨论12
致谢 13
1 引言
玉米又名苞谷、棒子，是三大粮食作物之一，栽培历史悠久。我国是全球第二大玉米生产国[1]，栽培面积居粮食作物首位，近年来发展前景较为可观。玉米除了可以供给人物食用之外，也可作为饲料作物和工业原料作物，且较为优质。对于我国而言，居民生活以玉米作为粗粮，近年来随着人民生活水平不断提高，饮食结构发生改变，玉米已经逐渐从粮用作物转型为饲用作物和工业原料作物。但是玉米本身所含有营 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
养价值之高仍然不容小觑。
我国干旱半干旱地区面积占总面积一半以上，尤其是担负我国主要粮食生产的主要地区（华北、东北和西北地区），更是我国缺水较严重的地区。纵然是非干旱地区，季节性干旱也是困扰农业生产、作物生长发育的影响因素[2]。伴随着我国人口数量的不断增长，耕地资源、水肥资源日渐短缺，环境不断恶化，从而导致粮食问题日益突出。干旱正在成为局限玉米发展的主要环境因素，当土壤表层失水过多时，将会形成上干下湿的环境，这是影响玉米播种—出苗，甚至是齐苗、壮苗的影响因素。因此，近些年来，国内外许许多多学者针对玉米在受干旱胁迫下的生理及生化变化[3～6] 做出了研究，同时干旱胁迫与植物膜脂过氧化及保护酶系统关系的研究正在受到重视。
干旱对植物的主要影响是生理脱水。干旱导致植物组织和细胞的水势降低，进而影响植物的各种生理过程。植物细胞中存在着能够清除活性氧自由基的保护酶系，如SOD、POD、CAT等，SOD、CAT和POD，是植物细胞中抵御活性氧伤害的重要保护酶，对于清除自由基，H2O2和过氧化物，阻止或者减少羟基自由基形成而保护膜系统免受损伤起重要作用。它们能有效的清除O2-、OH-、?OH、H2O2等自由基，防御着膜质过氧化，从而使细胞膜免受其伤害[7.8]。有研究表明，干旱胁迫发生初期，玉米叶片中SOD、CAT、POD活性升高，但随着干旱胁迫时间的延长和强度的增加，SOD、CAT及POD活性则不同程度的下降[9～11]。大量研究表明：在水分胁迫下玉米不同生育时期叶片中的游离Pro含量均有增加[12.13]。作为玉米叶片中主要的渗透调节物质，植物通过不断积累脯氨酸来降低细胞的渗透势，以适应干旱胁迫；而且对于Pro而言，它的水合能力很强，能够与较多的水分结合从而减少水分流失，随之对植物在干旱胁迫下产生良性反应。
本文将以干旱对糯玉米幼苗的生理的影响为着眼点，以期进一步揭示糯玉米苗期生长过程中与抗旱性相关的生理特性演变规律，并可为糯玉米苗期耐旱性的鉴定和育种提供科学依据。
2 材料与方法
试验中玉米栽培及相关指标测定均于2014年和2015年在28号楼园景系实验室进行。
2．1 供试材料
苏玉糯5号
2．2 试验设计
播种：糯玉米种子浸种24h，播种于塑料花盆中，每个花盆（规格相同）内装土800g左右。
水分处理：共设置三个水分处理：对照（CK，土壤最大持水量的75%～80%，下同）、重度干旱（S，35%～40%）、中度干旱（M，55%～60%），每个处理10个盆，每一盆5株苗。播种及玉米出苗前期，为保证玉米正常出苗，浇水量一致，于三叶期时开始进行水分处理，并于处理当天、处理后第3天、以及第6天对其进行取样测定。
2．3 取样方法
2.3.1 CAT、POD、SOD、Pr酶液制备
分别于进行干旱胁迫当天、三天、六天后准确称取新鲜叶片0.8g（根系0.4g），加入2mL含1%PVPP的50mmol/L的PBS以及少量石英砂，研磨至匀浆，再加入4mL进一步匀浆，将匀浆转入离心管中，以16000r/min离心30min。离心结束后，取上清液移至10mL刻度瓶中。贴好标签，置于冰箱中冷藏以保存使用。
2.3.2 叶绿素含量测定取样方法
分别于进行干旱胁迫当天、三天、六天后用95%乙醇（或80%丙酮）将新鲜叶片研磨至匀浆后测定。
2.3.3 可溶性糖含量取样方法
分别于进行干旱胁迫当天、三天、六天后将新鲜叶片（根系）用蒸馏水于沸水浴中提取30min（提取2次），提取结束后过滤并定容至25mL等待取用。
2.3.4 脯氨酸Pro含量测定取样方法
分别于进行干旱胁迫当天、三天、六天后取烘干叶片（根系），加入磺基水杨酸，于沸水浴中提取10min，吸取上清液留待使用。
2.4 测定方法
2.4.1 叶绿素含量测定
根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收，利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度，即可用公式计算出提取液中个色素的含量[14]。
Ca=12.21A663-2.81A646
Cb=20.13A646-5.03A663
Cx?c=
按上述公式分别计算叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的浓度(mg/L)。求的色素的浓度后再按下式计算组织中各色素的含量(用mg/g鲜质量或干质量表示)：
叶绿素的含量(mg/g)=(C×V)/(1000×W)
式中：C为色素含量(mg/L)；V为提取液体积(mL)；W为样品鲜质量或干质量(g)；1000即为1L=1000mL。
管号 0 1 2 3 4 5
蔗糖液/mL 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
水/mL 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1
蔗糖量/μg 0 20 40 60 80 100
按顺序向试管中加入0.5mL乙酸乙酯试剂和5mL浓硫酸，充分振荡，将试管放入沸水浴中保温1min，取出后以标准曲线中的0号管作参比，利用分光光度计在630nm处测吸光度。以糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线，并计算标准线性方程。
由标准曲线方程求出糖的量(μg)，按下式计算测试样品的糖含量。
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