低溫脅迫對玉米葉片抗寒性的影響生科1301張一鳴（東北農(nóng)業(yè)大學生命科學學院 黑龍江哈爾濱 150030）摘要：由于低溫可使幼苗的細胞膜脂發(fā)生改變，破壞膜結(jié)構(gòu)，引起代謝紊亂，對植物造成傷害。為驗證其傷害程度，本實驗以九龍和利禾兩種玉米幼苗為原料，以低溫處理0h為對照組，4°C處理12h，24h為實驗組，分別進行葉綠體色素含量測定，過氧化物酶活性測定，電導儀法測定植物細胞質(zhì)膜透性實驗來研究玉米葉片的抗寒性與抗冷性。結(jié)果表明低溫對玉米葉片造成極大影響，主要表現(xiàn)在葉綠體含量的降低，植物葉片電導率先上升后下降，過氧化氫酶逐漸降低?？芍蜏赜衩兹~片受傷害程度與低溫持續(xù)時間，溫度密切相關。關鍵詞：玉米抗寒性 低溫脅迫 葉綠體色素含量 過氧化物酶活性電導儀法測細胞質(zhì)膜透性前言：植物固著于某地生長，難以遷移，因此易于受到環(huán)境如凍害，冷害【1】等影響。研究低溫脅迫與植物抗寒性的機理，有助于植物高產(chǎn)與當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的維護。據(jù)統(tǒng)計，地球上只有不足10%的陸地適合栽種農(nóng)作物【2】，而在這10%的陸地上所產(chǎn)生的農(nóng)作物，因凍害所導致的經(jīng)濟損失，每年高達數(shù)千億美元【3】，例如僅在我國東北地區(qū)1969,1972,1976年的三次凍害每年均減產(chǎn)至少50億千克【4】。對于溫帶園林，高寒地帶移栽作物等，減免低溫對植物的影響更是重中之重，特別是我省黑龍江處于高寒地區(qū)，本實驗對于植物抗寒性的研究更具實際意義。1.材料與方法1.1材料：九龍，利禾玉米種子，由東北農(nóng)業(yè)大學生命科學學院植物生理教研室提供。1.2方法1.2.1玉米幼苗的培養(yǎng)分別取九龍，利禾玉米種子各300粒左右進行消毒，然后用蒸餾水將玉米種子洗凈，在75%乙醇中消毒15s，浸種催芽處理12h后，用蒸餾水洗三次，洗去種子表面抑制生長的物質(zhì)，然后進行沙培，將沙子平鋪在培養(yǎng)盤上，用噴壺澆適當?shù)耐耆珷I養(yǎng)液。將種子放在沙子上，種臍向上，種子間距離適當。種子上覆蓋適當?shù)纳匙樱s1cm厚，保證沙子濕度適當，培養(yǎng)條件為20C，澆以全素營養(yǎng)液，使生長健康。當植物長出四片真葉時進行試驗，低溫脅迫玉米幼苗并測定其5項生理指標。1.2.2處理方法將每個品種的供試材料分為三組，一組于原處繼續(xù)生長，一組移至4C冰柜低溫脅迫處理12h，另一組移至4C冰柜進行低溫脅迫處理24h，分別作為常溫對照和低溫處理處取材測定其生理生化指標。1.2.3生理指標的測定1）葉綠素含量一分光光度計一乙醇法稱取剪好的新鮮玉米葉片0.2g，放入研缽中，加入少量石英砂與碳酸鈣及8ml提取液，研磨成勻漿，室溫靜置3一5min后轉(zhuǎn)到10ml離心管中，4000r/min離心5min，取上清液倒入容量瓶定容至25ml。將提取液倒入比色杯中，以95%乙醇為空白，在波長為649nm,665nm下測

定吸光度。計算：Ca=13.95*A665-6.88*A649Cb=24.96*A665-7.32*A665CT=Ca+Cb葉綠體色素含量（mg/g）=Ct*V*N/W式中：CT 色素濃度（mg/ml）V——提取液體積（ml）N——植物組織鮮重（g）w——稀釋倍數(shù)2） 過氧化物酶活性 愈創(chuàng)木酚法稱取0.5g葉片，剪碎，放入研缽中，加適量磷酸緩沖液（pH5.5）研磨成勻漿，將勻漿倒入離心管，4000rpm，離心10min，取上清液，定容至10ml。酶活性測定的反應體系包括2.9ml0.05M磷酸緩沖液；1.0ml2%H2O2；1.0ml0.05愈創(chuàng)木酚和0.1ml酶液。用加熱煮沸5min的酶液作對照組，反應體系加入酶液后，立即于37°C水浴中保溫15min，并加入2.0ml20%的三氯乙酸終止反應，在470nm波長下測吸光度。計算：過氧化物酶活性二（A470*VT）（0.01*W*VS*t）A470——反應時間內(nèi)吸光度變化W——樣品鮮重t——反應時間vt——提取酶液總體積vs——測定取用酶液體積3） 植物細胞質(zhì)膜透性一一電導儀法用6—8mm打孔器打取葉圓片，每組30片，分裝3只稱量瓶。每瓶各加10ml去離子水，于針筒中抽去細胞間空氣，水滲入細胞間隙，葉片呈半透明狀，沉入水下，室溫防止1h。將各瓶充分搖勻，用電導率儀測初電導值（s1）將各瓶置沸水浴10min，殺死植物組織，取出稱量瓶，冷卻至室溫，在室溫下平衡10min，搖勻，測最終電導值（s2）計算：相對電導率（L）=（S1-S0）/（S2-S0）傷害率（%）=（L1-Lck）/（1-Lck）—蒸餾水電導率—煮沸前電導率—煮沸后電導率L1——低溫處理時葉片的相對電導率Lck——對照（室溫下）葉片的相對電導率2結(jié)果與分析2.1低溫脅迫對葉綠素含量的影響初始數(shù)據(jù)：初始數(shù)據(jù)九龍利禾

初始數(shù)據(jù)九龍利禾葉綠素吸光值A6490.444A6651.034A649 A6650.439 1.0420h0.4421.0480.439 1.0460.4531.0280.444 1.0510.3330.7150.597 1.38712h0.3190.6820.577 1.3770.3460.7490.597 1.3920.430.9460.467 1.13524h0.4430.9490.468 1.1410.4410.9650.464 1.136實驗結(jié)果:九龍葉綠素含量測CA(mg/L)CB(mg/L)葉綠素含量(mg/g)定0h11.264.041.9112h7.683.081.3524h10.303.881.77利禾葉綠素含量測CA(mg/L)CB(mg/L)葉綠素含量(mg/g)定0h11.563.351.8612h15.264.592.4824h12.663.312.00葉綠素在光能轉(zhuǎn)化為生物能的過程中起到重要作用，實驗數(shù)據(jù)顯示，九龍玉米在低溫處理12h的時候，其葉綠素含量彳氐于0h與24h；利禾玉米，在低溫處理12h的時候，其葉綠素含量最高，這與理論值不同。正常狀況下，隨著低溫處理時間的增加，植物體葉綠素遭到破壞，其含量降低。經(jīng)討論分析，產(chǎn)生誤差的原因應該是實驗操作誤差以及低溫處理時，植物受到光照強度不同體內(nèi)葉綠素合成情況不盡相同，屬于實驗設計誤差。就葉綠體色素含量看來，利禾玉米葉綠素含量更高，利禾在這一方面的品質(zhì)更優(yōu)。2.2過氧化物酶活性的測定初始數(shù)據(jù):原始數(shù)據(jù)九龍利禾0.1010.2170h0.0870.2240.1380.17312h0.130.170.1310.15424h0.1390.158

平均過氧化氫酶吸光A470A470值0h0.0940.22112h0.1340.17124h0.1350.156實驗結(jié)果：過氧化氫九龍活性（p）利禾活性（P）酶0h125.33294.6712h178.6722824h180208過氧化氫酶普遍存在于植物的所有組織中，其活性與植物的代謝強度及抗寒、抗病能力有一定關系，故常加以測定。環(huán)境逆境往往先抑制酶促防御體系的活性，再進一步對細胞造成傷害。低溫下導致酶促反應平衡的破壞與原生質(zhì)膜凝固，氧化酶和過氧化氫酶活性降低，體內(nèi)因積累過多的過氧化氫而中毒。低溫影響了相關RNA的轉(zhuǎn)錄、翻譯，以及各種酶的生理活性，從而使過氧化物酶的合成減少。植物為抵御低溫而水解體內(nèi)的部分蛋白質(zhì)，使游離氨基酸，特別是脯氨酸的量增加，過氧化物酶的分解加劇，從而使其相對含量降低。[5]2.3電導儀法測細胞質(zhì)膜透性初始數(shù)據(jù)：初始數(shù)據(jù)九龍利禾S0電導率S1S2S1S24.610h35.324461.628312h93.8282127.431824h86.135879.5340實驗結(jié)果：結(jié)論數(shù)據(jù)九龍利禾相對電導L1(ps/cm)傷害率L2(ps/cm)傷害率率0h0.128—0.205—12h0.32222.18%0.39223.53%24h0.23111.75%0.2232.34%當植物組織受到低溫傷害的時候，其膜功能受損，細胞內(nèi)鹽類與有機物不同程度流失，導致溶液電導率發(fā)生改變，傷害越重，電導率越高，從上圖表中我們可以看出，在4°C的條件下，無論九龍還是利禾，其12h的傷害率高于24h的傷害率。經(jīng)討論分析，12h的電導率大于24h電導率可能是由于低溫處理時間過長導致植物將受損細胞流失的有機物質(zhì)再利用，使得溶液電導率降低，而12h時，九龍與利禾傷害率接近，可認為兩種植物在此方面上相同。3.討論：在低溫條件下，植物組織出現(xiàn)受害癥狀。如生長放慢，葉片失綠。遭受凍害的植物光合作用和物質(zhì)運輸受到抑制，呼吸降低，酶活性減弱，分解加強，電解質(zhì)外滲。研究表明低溫傷害的原初部位是生物膜。低溫條件下，生物膜流動性降低，酶促代謝等受到抑制，從而引起傷害，各項生理指標也相應發(fā)生變化。4.結(jié)論：結(jié)果發(fā)現(xiàn)低溫脅迫使得玉米幼苗葉綠素含量、過氧化物活性降低，電導率升高。在耐低溫脅迫方面，九龍較利禾抗逆性更強。玉米是溫度敏感型作物，易遭受低溫冷害的影響。而我省易發(fā)生寒流等低溫災害，因此研究玉米在不同地區(qū)不同情況下的抗寒性十分重要。參