复合盐胁迫对玉米幼苗POD和PRO的影响 
杜磊 
,
陈莉 
,
王蕾 ,
程朝霞
,
陈莉 ,
王蕾 ,
程朝霞
运城学院, 生命科学系, 运城, 044000
作者 通讯作者
基因组学与应用生物学, 2011 年, 第 30 卷, 第 7 篇 doi: 10.5376/gab.cn.2011.30.0007
收稿日期: 2011年01月20日 接受日期: 2011年02月25日 发表日期: 2011年03月03日
作者 通讯作者
基因组学与应用生物学, 2011 年, 第 30 卷, 第 7 篇 doi: 10.5376/gab.cn.2011.30.0007
收稿日期: 2011年01月20日 接受日期: 2011年02月25日 发表日期: 2011年03月03日
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推荐引用：
引用格式(中文)：
杜磊等, 2011,复合盐胁迫对玉米幼苗POD和PRO的影响,基因组学与应用生物学(online), Vol.30 No.7 pp.1038-1042 (doi: 10.5376/gab.cn.2011.30.0007)
引用格式(英文)：
Du et al., 2011, Effect of the compound salt stress on physiological characteristics of corn seedlings, Jiyinzuxue Yu Yingyong Shengwuxue (Genomics and Applied Biology), Vol.30 No.7 pp.1038-1042 (doi: 10.5376/gab.cn.2011.30.0007)
摘要
种植耐复合盐或抗复合盐农作物品种是盐渍化地区取得良好收成的有效措施之一，本文以晋单51号玉米和农大108号玉米为试验材料，研究了在不同浓度复合盐(30 mmol/L, 60 mmol/L和90 mmol/L)胁迫下，玉米幼苗过氧化物酶(POD)和脯氨酸(Pro)的变化情况。结果表明：随着复合盐浓度的增加，玉米幼苗过氧化物酶(POD) 活性呈先升后降趋势，两个玉米品系均在60 mmol/L达到最大值，晋单51号为1.59 μg/g，农大108号为1.81 μg/g，且玉米幼苗体内POD活性变化差异在不同复合盐浓度间达到1%极显著差异，而在不同品种、品种与浓度间的互作差异不显著；随着复合盐浓度的增加，不同浓度间、不同品种间和两者间的互作导致的玉米幼苗体内脯氨酸含晟晟量变化差异均达1%极显著差异。
关键词
玉米幼苗；复合盐；过氧化物酶；游离脯氨酸
玉米不仅是重要的粮饲食作物，而且是重要的工业原料，玉米中含有大量的营养保健物质，除了含有碳水化合物、蛋白质、脂肪和胡萝卜素外，玉米中还含有核黄素、维生素等营养物质。这些物质对预防心脏病、癌症等疾病有很大的好处，在国民经济中占有非常重要的地位。
运城市盐湖区内土壤盐碱含量大，作为以农业为主的城市，筛选耐复合盐或抗复合盐农作物品种是盐渍化地区取得良好收成的有效措施之一。逆境导致的氧化胁迫是绿色植物中普遍存在的一种现象(卢静君等, 2004)，植物的抗氧化作用是植物自身适应性调节的一个重要方面(刘宁等, 2000, 植物生理学通报, 36(1): 11-14)，SO2胁迫对玉米幼苗中过氧化物酶活性、脯氨酸含量和丙二醛含量影响的研究，对指导农业生产具有主要意义(陈莉, 2010)。
本文主要研究复合盐胁迫下植物的生理生化反应。盐胁迫引起的氧化胁迫鲜有报道(柯玉琴和潘廷国, 1999)，且国内研究主要集中在对盐胁迫下植物的生理生化反应，而对与复合盐胁迫下植物生理生化反应研究就更少。本实验以玉米幼苗作为研究对象，结合运城当地土壤中主要离子的比例配比成复合盐并以不同浓度对不同品种的玉米幼苗进行盐胁迫，研究复合盐胁迫对不同品种的玉米幼苗的影响。希望通过本研究，为揭示复合盐胁迫在生理生态方面对植物危害提供参考依据，为品种选育提供进一步生态理论依据。
1结果与分析
运城市盐湖区内土壤盐碱含量大，作为以农业为主的城市，筛选耐复合盐或抗复合盐农作物品种是盐渍化地区取得良好收成的有效措施之一。逆境导致的氧化胁迫是绿色植物中普遍存在的一种现象(卢静君等, 2004)，植物的抗氧化作用是植物自身适应性调节的一个重要方面(刘宁等, 2000, 植物生理学通报, 36(1): 11-14)，SO2胁迫对玉米幼苗中过氧化物酶活性、脯氨酸含量和丙二醛含量影响的研究，对指导农业生产具有主要意义(陈莉, 2010)。
本文主要研究复合盐胁迫下植物的生理生化反应。盐胁迫引起的氧化胁迫鲜有报道(柯玉琴和潘廷国, 1999)，且国内研究主要集中在对盐胁迫下植物的生理生化反应，而对与复合盐胁迫下植物生理生化反应研究就更少。本实验以玉米幼苗作为研究对象，结合运城当地土壤中主要离子的比例配比成复合盐并以不同浓度对不同品种的玉米幼苗进行盐胁迫，研究复合盐胁迫对不同品种的玉米幼苗的影响。希望通过本研究，为揭示复合盐胁迫在生理生态方面对植物危害提供参考依据，为品种选育提供进一步生态理论依据。
1结果与分析
1.1过氧化物酶(POD)活性
.png)  图1 不同浓度复合盐对不同品种玉米幼苗的POD活性的影响 |
从图1可知，两个玉米品系幼苗体内POD的活性，均随着复合盐浓度的增加呈现先上升后下降的趋势，在复合盐浓度为60 mmol/L处POD活性均达到最大值，晋单51号为1.59 μg/g，农大108号为1.81 μg/g，之后POD活性均随复合盐浓度增大而显著下降。
对复合盐胁迫下两个玉米品系幼苗中POD活性进行差异显著性检验，结果见表1和表2。
 表1 玉米幼苗中POD活性方差分析表 |
.png){kind=small} 表2 不同浓度复合盐抗性下POD活性差异显著性比较(Duncan法) |
表1和表2结果进一步显示不同复合盐浓度对玉米幼苗内POD活性有一定影响。从表1可知，不同品种间、品种与浓度间的互作差异不显著，而不同浓度间差异极显著；即玉米幼苗在不同浓度复合盐胁迫下POD的活性主要取决于浓度间，不同浓度间其体内POD活性变化差异达1%极显著差异。从表2可知，60 mmol/L复合盐时POD活性与其他浓度存在显著差异，60 mmol/L与30 mmol/L和90 mmol/L与对照组的POD活性达极显著差异。实验得知60 mmol/L复合盐时POD活性为最大值，对照组POD活性为最小值。
1.2脯氨酸(PRO)含量
.png) 图2 不同浓度复合盐对不同品种玉米幼苗的PRO含量的影响 |
图2显示，农大108在不同浓度复合盐胁迫下PRO的含量先降低而后又有所升高，在60 mmol/L处降至最低值。而晋单51号在不同浓度复合盐胁迫下PRO的含量先降低再升高而后又降低，在30 mmol/L处为最低值，但脯氨酸含量均比对照组的小且存在极显著差异，这与其它处理结果不同，原因尚待进一步探讨。
脯氨酸含量差异显著性检验结果见表3和表4。
脯氨酸含量差异显著性检验结果见表3和表4。
.png) 表3 玉米幼苗中脯氨酸含量方差分析表 |
过氧化物酶(POD)是酶保护系统的重要组成部分(蒋明义和郭绍川, 1996)，其功能主要与植物的抗逆境能力有关。它在植物体内主要负责负清除H2O2，通过催化H2O2氧化其他底物产生H2O，从而使膜内不饱和脂肪酸的过氧化作用大大降低，极大增强了细胞膜的稳定性和完整性，进而提高了植物的抗逆性。
脯氨酸是水溶性最大的氨基酸，具有较强的水合能力，在植物体中主要以游离状态存在，是植物在逆境胁迫在体内进行渗透调节的重要物质之一，而脯氨酸积累则是植物体抵御渗透胁迫的主要方式，从而使植物体内水分平衡得以维持(林栖凤和李冠一, 2000)。因此,脯氨酸可作为植物抗逆性的一项生理生化指标(孙丽华, 2006)。
本研究得出随着复合盐浓度的增加玉米幼苗体内POD的活性呈现先上升后下降的趋势，其体内POD活性变化差异达1%极显著，实验得知60 mmol/L复合盐时POD活性为最大值，然后POD活性开始下降，90 mmol/L复合盐时和对照组无极显著差异。而不同品种、两者间的互作差异不显著。同时本研究得出不同浓度、不同品种及两者间互作其体内脯氨酸含量变化差异均达1%极显著差异。随着复合盐浓度的增加玉米幼苗体内脯氨酸含量呈现先下降再上升的趋势，但均比对照组的含量小且与对照组差异极显著，说明此浓度区间复合盐已开始对玉米幼苗产生毒害作用，并较显著的影响了玉米幼苗的生长发育。
本研究的不足之处在于鉴于实验条件的限制，选用的材料品种和测定的数据种类都比较少，从而不能系统的分析复合盐胁迫对玉米幼苗的影响，希望能够通过后续实验弥补不足。
3材料与方法
脯氨酸是水溶性最大的氨基酸，具有较强的水合能力，在植物体中主要以游离状态存在，是植物在逆境胁迫在体内进行渗透调节的重要物质之一，而脯氨酸积累则是植物体抵御渗透胁迫的主要方式，从而使植物体内水分平衡得以维持(林栖凤和李冠一, 2000)。因此,脯氨酸可作为植物抗逆性的一项生理生化指标(孙丽华, 2006)。
本研究得出随着复合盐浓度的增加玉米幼苗体内POD的活性呈现先上升后下降的趋势，其体内POD活性变化差异达1%极显著，实验得知60 mmol/L复合盐时POD活性为最大值，然后POD活性开始下降，90 mmol/L复合盐时和对照组无极显著差异。而不同品种、两者间的互作差异不显著。同时本研究得出不同浓度、不同品种及两者间互作其体内脯氨酸含量变化差异均达1%极显著差异。随着复合盐浓度的增加玉米幼苗体内脯氨酸含量呈现先下降再上升的趋势，但均比对照组的含量小且与对照组差异极显著，说明此浓度区间复合盐已开始对玉米幼苗产生毒害作用，并较显著的影响了玉米幼苗的生长发育。
本研究的不足之处在于鉴于实验条件的限制，选用的材料品种和测定的数据种类都比较少，从而不能系统的分析复合盐胁迫对玉米幼苗的影响，希望能够通过后续实验弥补不足。
3材料与方法
3.1实验材料
实验材料选用在运城市占主导种植地位的两个玉米品系，晋单51号和农大108号，它们共有的特点是幼苗生长势旺，根系发达健壮，出籽率均达到91%以上，抗多种病害。种子购于运城市盐湖区种子公司。
3.2培养方法
3.2培养方法
挑选大小、色泽均匀，无病虫害和机械损害的晋单51号和农大108号玉米种子，用蒸馏水洗净后在10%的过氧化氢溶液中浸泡15 min；将等量的晋单51号和农大108号玉米种子放在含有蒸馏水的培养皿中浸泡培养( 蒸馏水和培养皿需灭菌)，直至发芽；挑取发芽一致的玉米幼苗继续水培，需注意要每天控制浇水量，直至玉米幼苗的长度达到10~15 cm。根据运城市农业局提供盐湖区土壤中所含七种离子的比例，选用药品氯化钙、碳酸氢钠、硫酸镁、氯化钾、氯化钠和硫酸钠配置比例为：CaCl2:NaHCO3:MgSO4:KCl:NaCl: Na2SO4=3:19:5:17:4:5的复合盐，用蒸馏水配制成浓度分别为30 mmol/L，60 mmol/L和90 mmol/L (对照组为0 mmol/L)的复合盐溶液对玉米幼苗进行胁迫处理，时间为3 d (卢静君等, 2004; 李俊梅和王焕校, 2000)。
3.3测定方法
3.3测定方法
过氧化物酶(POD)活性的测定：称取玉米幼苗叶片1 g，剪碎置于已冷冻过的研钵中，加入少量石英砂，分两次加入总量为10 mL pH=7磷酸缓冲液，研磨成匀浆后，倒入离心管中，在4 000 r/min离心15 min，上清液即为粗酶提取液，采用愈创木酚法测定POD活性(张宝元, 2007, 科学教育, 6(4): 35-36)。
脯氨酸(Pro)含量的测定：把不同处理的待测玉米幼苗叶片各0.5 g放入研钵中，用3%磺基水杨酸水溶液2 mL提取，采用茚三酮显色法(张殿忠等, 1990, 植物生理学通讯, 18(6): 62-65; 朱广廉等, 植物生理学通讯, 9(1): 77-83)测定脯氨酸含量。
作者贡献
脯氨酸(Pro)含量的测定：把不同处理的待测玉米幼苗叶片各0.5 g放入研钵中，用3%磺基水杨酸水溶液2 mL提取，采用茚三酮显色法(张殿忠等, 1990, 植物生理学通讯, 18(6): 62-65; 朱广廉等, 植物生理学通讯, 9(1): 77-83)测定脯氨酸含量。
作者贡献
本研究课题组成员及各自承担的主要任务如下：杜磊主要承担实验设计，数据测定和数据处理；陈莉主要承担样品处理，数据测定；王蕾和程朝霞主要承担药品购买，试剂配制和数据处理。
本研究能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有课题组成员一起努力的结果，我要在这里对他们表示深深的谢意！
首先感谢陈莉老师，本实验从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节都给予了很大的帮助，在此表示衷心感谢。王蕾老师和程朝霞老师积极准备实验相关仪器设备和药品试剂，从而确保本实验能顺利结束，后期数据处理也付出很大艰辛，谢谢两位的鼎力相助。同时，我也感谢运城学院实验中心给予我们的无私帮助和支持。
参考文献
参考文献
Chen L., 2010, Effects of sulfur dioxide on POD, Pro and MDA in maize seedlings, Jiyinzuxue Yu Yingyong Shengwuxue (Genomics and Applied Biology), 29(4): 727-730 (陈莉, 2010, SO2对玉米幼苗POD、Pro和MDA的影响, 基因组学与应用生物学, 29(4): 727-730)
Jiang M.Y., and Guo S.C., 1996, Oxidative stress and antioxidation induced by water deficiency in plants, Zhiwu Shenglixue Tongxun (Plant Physiology Communications), 32(2): 144-150 (蒋明义, 郭绍川, 1996, 水分亏缺诱导的氧化胁迫和植物的抗氧化作用, 植物生理学通讯, 32(2): 144-150)
Jiang M.Y., and Guo S.C., 1996, Oxidative stress and antioxidation induced by water deficiency in plants, Zhiwu Shenglixue Tongxun (Plant Physiology Communications), 32(2): 144-150 (蒋明义, 郭绍川, 1996, 水分亏缺诱导的氧化胁迫和植物的抗氧化作用, 植物生理学通讯, 32(2): 144-150)
Ke Y.Q. and Pan T.G., 1999, Effects of salt stress on the ultrastructure of chloroplast and the activities of some protective enzymes in leaves of sweet potato, Zhiwu Shengli Xuebao (Acta Photophysiologica Sinica), 25(3): 229-233 (柯玉琴, 潘廷国, 1999, NaCl胁迫对甘薯叶片叶绿体超微结构及一些酶活性的影响, 植物生理学报, 25(3): 229-233)
Lu J.J., Duo L.A., and Liu X.J., 2004, Changes in SOD and POD activity and free proline content of Lolium perenne and Festuca elata leaves under different levels of salt stress, Zhiwu Yanjiu (Bulletin of Botanical Research), 24(1): 115-119 (卢静君, 多立安, 刘祥君, 2004, 盐胁迫下两草种SOD和POD及脯氨酸动态研究, 植物研究, 24(1): 115-119)
Lin Q.F. and Li G.Y., 2000, Research progress in salt tolerance in plants, Shengwu Gongcheng Jinzhan (Progress In Biotechnology), 20(2): 20-25 (林栖凤, 李冠一, 2000, 植物耐盐性研究进展, 生物工程进展, 20(2): 20-25)
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