四棱豆生理生化特性的初步研究

[摘 要]：葉綠素含量的高低是反映植物光合作用強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo)，也是影響植物有機(jī)物合成的重要因素?？扇苄蕴恰⒈┖涂扇苄缘鞍椎暮渴橇私庵参锟鼓嫘缘囊粋€(gè)重要指標(biāo)。通過(guò)研究?jī)煞N四棱豆的不同的部位的生理生化指標(biāo)，結(jié)果表明：攀援四棱豆葉片葉綠素含量最高，且攀援四棱豆的葉片、莖尖和果實(shí)的葉綠素含量均高于矮生四棱豆。攀援四棱豆葉中的可溶性糖和MDA含量均最高，且高于矮生四棱豆。攀援四棱豆葉片受環(huán)境脅迫的影響可能較大，而攀援四棱豆莖尖和果實(shí)受環(huán)境脅迫的影響可能較小。攀援四棱豆的可溶性蛋白含量高于矮生四棱豆的含量。攀援四棱豆葉片中可溶性蛋白含量最高，而矮生四棱豆莖尖和果的可溶性蛋白含量相近。

[關(guān)鍵詞]：葉綠素；可溶性糖；MDA；可溶性蛋白；四棱豆

1.引言

四棱豆（Psophocarpus tetragonolobus Dc.）是豆科四棱豆屬一年生或多年生纏繞草本植物，別名翼豆、四角豆等。四棱豆的嫩莢、塊根、種子、嫩梢和葉均可食用，營(yíng)養(yǎng)極其豐富，故又被稱為“綠色黃金”、“奇跡植物”[1]。四棱豆的嫩莢、嫩葉和花的蛋白質(zhì)含量十分豐富。其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值已引起世界性的重視和研究，成為許多國(guó)家爭(zhēng)相開(kāi)發(fā)利用的植物資[2-3]?，F(xiàn)在，在美國(guó)、印度、印度尼西亞、斯里南卡、非律賓、加納等許多國(guó)家，以及在我國(guó)海南、廣西、廣東、湖 南、湖北等地區(qū)均已廣泛種植和開(kāi)展研究 。但由于各種原因，四棱豆的推廣和研究進(jìn)展比較緩慢[4-6]。

葉綠素含量是反映植物特別是光合機(jī)構(gòu)生理狀況的一個(gè)基本指標(biāo)，植物生理研究中經(jīng)常涉及葉綠素含量的測(cè)定[8-9]。丙二醛含量的多少可以代表膜損傷程度的大小[10]。因此，測(cè)定其丙二醛含量的變化，旨在為四棱豆的抗逆性測(cè)定奠定基礎(chǔ)，為四棱豆的育種和資源開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

基于前人對(duì)四棱豆已經(jīng)做出了一些研究，但缺乏對(duì)不同種類四棱豆不同生長(zhǎng)部位的生理生化特征的研究。本文以兩種不同品種的四棱豆相比較，通過(guò)測(cè)定不同部位幾種生理生化指標(biāo)的變化，為四棱豆的綜合利用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

2.材料與方法

2.1不同種類實(shí)驗(yàn)

2010年3月播種；

不同種類的支持物設(shè)計(jì)：198四棱豆在四肢架旁播種，矮生四棱豆匍匐處理。

2.2樣品采集

攀援四棱豆和矮生四棱豆于肇慶良種場(chǎng)生長(zhǎng)3個(gè)月后，采集新鮮的四棱豆功能葉、莖尖、果實(shí)用于測(cè)定葉綠素、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白。

試劑：80﹪丙酮、純丙酮、10﹪TCA、0.6%TBA、KH2PO4（20mmol/L）、G-250染色液

2.3測(cè)定方法

2.3.1鮮葉中葉綠素的含量測(cè)定[9]

取新鮮樣品0.25g放入研缽中，加純丙酮研磨2.5ml、碳酸鈣和石英砂研磨成勻漿，再加80﹪丙酮2.5ml，將勻漿轉(zhuǎn)入離心管，適量的80﹪丙酮洗滌研缽，離心4000R，10min，取上清液用80﹪丙酮定容到10ml； 取上清液1ml，加80﹪丙酮4ml稀釋后轉(zhuǎn)入比色杯進(jìn)行光密度的測(cè)定663nm和645nm的OD值；對(duì)照組用80﹪丙酮。計(jì)算色素提取液中葉綠素a、葉綠素b及葉綠素a+b的濃度。

2.3.2鮮葉中可溶性糖和丙二醛（MDA）含量測(cè)定[9]

取新鮮樣品0.5g放入研缽中，加5ml10﹪的三氯乙酸（TCA）和少量石英砂進(jìn)行研磨提取，轉(zhuǎn)入離心管，離心4000R，10min，提取上清液2ml，加入0.6%TBA液，混勻加塞，于沸水浴沸煮15min，迅速冷卻，離心，取上清液進(jìn)行顯色反應(yīng)并測(cè)定450nm、532nm和600nm 的OD值，最后計(jì)算MDA含量。

2.3.3鮮葉中可溶性蛋白含量測(cè)定[10]

取新鮮樣品0.5g放入研缽中，加KH2PO4（20mmol/L）2ml和少量石英砂，研磨，用KH2PO4定容10ml，，放置在30°水?。?.5～1h）再離心4000R，20min取離心后的上清液，定容到10ml；取樣液0.1ml加KH2PO42ml，加G-250染色液3ml，測(cè)620nm的OD值。

3.結(jié)果與分析

3.1種類四棱豆不同部位的葉綠素含量的比較

葉綠素含量的高低是反映植物光合作用強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo)，也是影響植物有機(jī)物合成的重要因素。攀援型四棱豆和矮生型四棱豆不同器官中總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b含量呈現(xiàn)相同的規(guī)律，都是葉片含葉綠素最高，而莖尖次之，而果實(shí)含量是最少。（見(jiàn)圖1A-C）；兩種四棱豆比較，攀援型四棱豆葉片的總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b含量均比矮生型四棱豆高，而矮生四棱豆莖的總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b含量則均比攀援型四棱豆高，兩種四棱豆果的總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b含量則無(wú)明顯差異；圖1-D表明攀援四棱豆葉片的葉綠素a/b的比值最大，這說(shuō)明了葉綠素b的含量少，而葉綠素a的含量較多。而兩種四棱豆的莖尖的葉綠素a/b的比值接近于1，這說(shuō)明了葉綠素a的含量相近于葉綠素b的含量。兩種四棱豆的果實(shí)的葉綠素a/b的比值小于1，這說(shuō)明了果實(shí)中葉綠素b的含量相對(duì)較高。

A

B

C

D

圖1 不同種類四棱豆不同部位葉綠素含量的比較

3.2不同種類四棱豆不同部位的可溶性糖和MDA含量的比較

可溶性糖是植物細(xì)胞內(nèi)一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，植物受逆境脅迫后其含量會(huì)增加[11-12]。同時(shí)，MDA通常將其作為脂質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo)，用于表示細(xì)胞過(guò)氧化程度和植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱，逆境條件下MDA含量往往較高[13]。

攀援四棱豆葉片中MDA含量最高，果實(shí)次之，而莖尖最小。矮生四棱豆也呈現(xiàn)出同樣的規(guī)律，但葉和果實(shí)MDA含量差異不明顯。比較兩種四棱豆，矮生四棱豆葉片MDA含量顯著低于攀援型是冷豆，而果和莖的MDA含量則高于攀援型四棱豆（見(jiàn)圖2A）；攀援四棱豆葉中的可溶性糖含量最高，莖尖次之，果實(shí)最少。而矮生四棱豆葉可溶性糖相對(duì)較高，而莖尖和果實(shí)的可溶性糖含量相近。攀援型四棱豆葉片的可溶性糖含量明顯高于矮生型四棱豆，而果與莖的可溶性糖含量則低于矮生型四棱豆（見(jiàn)圖2B）。

攀援四棱豆葉中的可溶性糖和MDA含量明顯高于矮生四棱豆，而攀援四棱豆莖尖和果中的可溶性糖和MDA含量則低于矮生四棱（見(jiàn)圖2A與B）。由此表明：攀援四棱豆葉片受環(huán)境脅迫的影響可能較大，而莖尖和果實(shí)受環(huán)境脅迫的影響可能較小。而矮生四棱豆三者受逆程度相近。

A

B

圖2 不同種類四棱豆的不同部位可溶性糖和MDA含量的影響

3.3不同種類四棱豆不同部位的可溶性蛋白含量的比較

可溶性蛋白的含量是了解植物抗逆性的一個(gè)重要指標(biāo)。攀援四棱豆葉片可溶性蛋白含量最高，莖尖次之，果實(shí)含量最少，而矮生四棱豆葉可溶性蛋白含量較高，莖尖和果實(shí)的可溶性蛋白含量相近；攀援四棱豆葉、莖、果的可溶性蛋白含量均高于矮生四棱豆相同器官的可溶性蛋白含量。（見(jiàn)圖3）。

由此推測(cè)，攀援型四棱豆相對(duì)矮生四棱豆具有較強(qiáng)的抗逆性，有助于增加攀援四棱豆對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性

4.結(jié)論

攀援型四棱豆葉片的總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b含量均比矮生型四棱豆高，而矮生四棱豆莖的總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b含量則均比攀援型四棱豆高，兩種四棱豆果的總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b含量則無(wú)明顯差異；

且攀援四棱豆葉片的葉綠素a/b的比值最大，這說(shuō)明了葉綠素b的含量少，而葉綠素a的含量多。矮生四棱豆果實(shí)中葉綠素a/ b的比值較小，這表明葉綠素a積累小于葉綠素b，且葉綠素a積累變異程度大于葉綠素b，這可能與矮生四棱豆遮蔭現(xiàn)象有關(guān)。而兩種四棱豆的莖尖的葉綠素a/b的比值接近于1，這說(shuō)明了葉綠素a的含量相近于葉綠素b的含量。

可溶性糖、MDA和可溶性蛋白含量在四棱豆的各器官中分布是不均勻的，其葉片中的三者的含量最為豐富。攀援四棱豆葉片中可溶性糖、MDA和可溶性蛋白含量均最高，且含量明顯高于矮生四棱豆。矮生四棱豆莖尖和果中的可溶性糖、MDA和可溶性蛋白含量接近，無(wú)明顯的差異。這表明攀援四棱豆葉片受環(huán)境脅迫的影響較大，而矮生四棱豆莖尖和果實(shí)受環(huán)境脅迫的影響較小，而受逆程度相近。攀援四棱豆的植株生長(zhǎng)旺盛，適應(yīng)性強(qiáng)，葉的產(chǎn)量比較高。

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