超重力處理對(duì)大豆生理生化特性的影響

杜桂婧　王金勝

摘要:以大豆為材料,研究不同的離心處理對(duì)大豆生理生化指標(biāo)的影響。結(jié)果顯示:與對(duì)照相比,大豆的發(fā)芽率除700 g的兩個(gè)處理明顯降低和200 g/36 h處理明顯提高外,其余處理變化不大;超重力處理后,大豆過氧化物酶活力除1 500 g/12 h處理有所降低外,其余均比對(duì)照有所提高;各處理MDA含量均明顯高于對(duì)照;處理后葉綠素含量也均有所增高。以上結(jié)果表明,超重力處理能使大豆的生理生化指標(biāo)及代謝水平發(fā)生變化,并且在不同的超重力處理?xiàng)l件下,大豆產(chǎn)生的效應(yīng)不同。因此,超重力技術(shù)可應(yīng)用于大豆的作物育種研究。

關(guān)鍵詞:超重力;大豆;生理生化指標(biāo)

中圖分類號(hào):S565.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.03.011

Physiological and Biochemical Responses of Soybean to Hypergravity

DU Gui-jing,WANG Jin-sheng

(College of Life and Science,Shanxi Agricultural University,Taigu,Shanxi 030801,China)

Abstract:The effects of hypergravity on physiological biochemical index of soyben were studied. Results showed that soybean germination rate of the two 700 g treatment lowered markedly and treatment of 200 g/36 h increased, the others change was not significant, compared with the control; except the peroxide enzyme activity of 1 500 g/12 h reducing, the others treatment all improved the activity. The MDA and chlorophyll content of treatments were all higher than that of control. These results indicated that hypergravity could affect physiological biochemical mechanisms of soybean, and make metabolic changes occurred in different level. And soybean responded differently in different conditions. Thus, hypergravity technology can be used in soybean crop breeding.

Key words: hypergravity;soybean;physiological biochemical index

作物育種是作物的人工進(jìn)化,是適當(dāng)利用人工的進(jìn)化[1]。傳統(tǒng)的育種方法主要有:系統(tǒng)育種、雜交育種、誘變育種、倍性育種、遠(yuǎn)緣雜交育種等[2]。近年來,生物技術(shù)在育種中也得到廣泛應(yīng)用[3]。但是,這些傳統(tǒng)的育種方法都存在一些弊端和難以解決的問題。重力育種法開創(chuàng)了育種的新紀(jì)元,航天育種就是新發(fā)展起來的育種方法[4],據(jù)報(bào)道,24個(gè)大豆品種已進(jìn)行了航天實(shí)驗(yàn)[5]。然而,航天育種法所需的條件復(fù)雜,難以在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行。超重力是指在比地球重力加速度大得多的環(huán)境下,物質(zhì)所受到的力(包括引力或排斥力),利用超重力原理而創(chuàng)造的應(yīng)用技術(shù)稱為超重力技術(shù)[6]。本試驗(yàn)是在航天育種的啟發(fā)下,變微重力為超重力,研究在超重力作用下大豆的生理生化指標(biāo)的變化,以期找到一種新的育種方法。

1材料和方法

1.1材 料

大豆種子:晉豆25號(hào)(市場(chǎng)購買),所用藥品均為分析純。

1.2方 法

1.2.1種子的前期處理將購買的大豆種子清洗后,用清水浸泡,待種子吸脹,將種子置于離心機(jī)中進(jìn)行離心處理,處理?xiàng)l件為1 500 g/4 h,1 500 g/12 h,700 g/12 h,700 g/24 h,200 g/24 h,200 g/36 h。離心處理完畢后進(jìn)行沙基培養(yǎng),使用Hoagland培養(yǎng)液定期澆灌。

1.2.2生理生化指標(biāo)測(cè)定種子活力的測(cè)定采用TTC法[7];過氧化物酶活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[8];MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸(TBA)法[7];葉綠素a、b含量的測(cè)定采用比色法[7]。

2結(jié)果與分析

2.1大豆發(fā)芽率的變化

結(jié)果如圖1示,大豆的發(fā)芽率除700 g 的兩個(gè)處理明顯降低和200 g/36 h的明顯提高外,其余處理變化不大。

2.2過氧化物酶活性的變化

隨時(shí)間的推移,有一個(gè)處理的豆苗死亡。存活的大豆過氧化物酶活力除1 500 g/12 h處理有所降低外,其余均比對(duì)照有所提高,見圖2。

2.3MDA含量的變化

隨時(shí)間的推移,處理的豆苗死亡增多,存活各處理豆苗MDA含量均明顯高于對(duì)照,見圖3。

2.4葉綠素含量的變化

隨時(shí)間的增長,有幾個(gè)處理的豆苗死亡。存活各處理葉綠素含量與對(duì)照相比均有所增高,見圖4。

3討 論

試驗(yàn)證明,經(jīng)過離心處理后的種子活力無明顯變化,種子活性較大。超重力處理后,700 g不同時(shí)間下的兩個(gè)處理的發(fā)芽率有明顯的降低,其余處理的發(fā)芽率都有所升高,但是200 g/24 h和1 500 g/12 h變化不太明顯。這可能是由于不同的環(huán)境條件引起植物細(xì)胞代謝過程的改變所致。因此不同重力條件能改變大豆種子的發(fā)芽狀況。

大豆經(jīng)超重力處理后,其生理生化機(jī)理受到了一定的影響。MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物,與細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)、酶等物質(zhì)結(jié)合、交聯(lián),從而破壞生物膜結(jié)構(gòu),造成功能紊亂。大豆種子在超重力處理后,各處理的MDA含量與對(duì)照相比均有明顯升高,說明大豆經(jīng)處理后,細(xì)胞膜過氧化程度升高,對(duì)逆境反應(yīng)強(qiáng)烈。 SOD,POD和CAT是植物膜脂過氧化防御系統(tǒng)的重要保護(hù)酶,其活性水平的變化,反映了細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶類在活性氧產(chǎn)生和清除之間的調(diào)控關(guān)系。除1 500 g/12 h處理的POD活性略有降低外,其他處理均有顯著的提高。

葉綠素與光合作用有關(guān),含量越多,利用光能合成的有機(jī)物質(zhì)就越多,就越有利于細(xì)胞的組織構(gòu)建。旺盛的代謝過程和生長發(fā)育對(duì)于植物抵抗逆境是有利的。超重力處理后,大豆葉綠素含量均有增加,表明重力條件對(duì)植物的基因表達(dá)和代謝過程有影響。

總之,本試驗(yàn)結(jié)果表明,大豆種子在超重力處理后,除部分處理的發(fā)芽率有所降低外,其余各指標(biāo)均有不同程度的提高。說明大豆種子經(jīng)過超重力處理后,其生理生化指標(biāo)都有所改變。

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