干旱脅迫對(duì)不同玉米品種幼苗可溶性糖和過(guò)氧化酶活性的影響*

謝美華，羅中澤，呂　琴，楊海艷*

（1.楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南 楚雄 675000；2.云南省高校應(yīng)用生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 楚雄 675000；3.楚雄州農(nóng)科所，云南 楚雄 675000）

干旱脅迫對(duì)不同玉米品種幼苗可溶性糖和過(guò)氧化酶活性的影響*

謝美華1，2，羅中澤3，呂琴1，楊海艷1，2*

（1.楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南 楚雄 675000；2.云南省高校應(yīng)用生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 楚雄 675000；3.楚雄州農(nóng)科所，云南 楚雄 675000）

摘要：本研究以玉米品種天紫23號(hào)、黃甜脆1號(hào)、白甜糯1號(hào)、早鮮黃甜脆幼苗為試驗(yàn)材料，研究了干旱脅迫 （停止?jié)菜?、干旱脅迫時(shí)間 （1d、2d、3d、4d、5d）和解除干旱脅迫恢復(fù)7d生長(zhǎng)后葉片內(nèi)可溶性糖含量、過(guò)氧化物酶活性這兩項(xiàng)生理指標(biāo)的變化。結(jié)果表明：（1）在干旱脅迫條件下，與對(duì)照相比，天紫23號(hào)幼苗葉片中可溶性糖含量隨著干旱脅迫天數(shù)的增加而增加，而早鮮黃甜脆、白甜糯1號(hào)和黃甜脆1號(hào)葉片中可溶性糖含量在干旱脅迫的前4天均增加，而第5天則都下降低于對(duì)照值。4種品種玉米幼苗葉片中的過(guò)氧化物酶 （POD）活性與對(duì)照相比都明顯上升；（2）解除干旱脅迫恢復(fù)生長(zhǎng)后4種品種玉米幼苗葉片中的可溶性糖含量和過(guò)氧化物酶活性恢復(fù)趨于對(duì)照值。推測(cè)在受到干旱脅迫后，玉米植物體內(nèi)增加可溶性糖的含量和過(guò)氧化物酶的活性以適應(yīng)干旱脅迫環(huán)境。而短期的脅迫解除后，這兩項(xiàng)生理指標(biāo)又趨于恢復(fù)到正常水平。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫；可溶性糖；過(guò)氧化物酶（POD）；玉米

玉米 （Zea mays L.）是一種對(duì)水分反應(yīng)很敏感的旱地作物，近些年來(lái)由于天氣變暖，氣候干燥，水分嚴(yán)重缺失，使玉米遭受干旱的種植面積增加。干旱缺水不僅使玉米的生長(zhǎng)發(fā)育受到明顯抑制，而且也會(huì)導(dǎo)致玉米產(chǎn)量降低［1，2］。玉米的耐旱性與其生理代謝有著密切的關(guān)系［3］。植物中的過(guò)氧化物酶 （POD）是植物細(xì)胞中的重要保護(hù)酶，與呼吸作用、光合作用及生長(zhǎng)素的氧化等都有密切關(guān)系［4-6］?？扇苄蕴鞘侵参矬w內(nèi)普遍存在的一種具有滲透調(diào)節(jié)作用的有機(jī)物質(zhì)［7，8］。

玉米是云南省的一種重要的經(jīng)濟(jì)作物。近年來(lái)，云南省很多地區(qū)旱情嚴(yán)重，在玉米的種植季節(jié)降雨量少，使玉米的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中嚴(yán)重缺水，導(dǎo)致玉米產(chǎn)量降低。為此本研究測(cè)定了干旱脅迫及干旱脅迫解除恢復(fù)生長(zhǎng)后不同玉米品種葉片中可溶性糖和過(guò)氧化物酶活性的變化規(guī)律，旨在為選育出耐旱品種提供一定的理論依據(jù)。

1.　材料與方法

1.1材料與儀器

1.1.1材料

早鮮黃甜脆、白甜糯1號(hào)、天紫23號(hào)、黃甜脆1號(hào)四種玉米種子，購(gòu)買自楚雄州種子公司。

1.1.2藥品

乙醇、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液 （100μg/mL）、蒽酮試劑、100mmol/L磷酸緩沖液pH7.0、反應(yīng)混合液、過(guò)氧化氫、無(wú)菌蒸餾水。

1.1.3試驗(yàn)儀器

722S型可見(jiàn)分光光度計(jì)，80-2型離心機(jī)、DK-8D型電熱恒溫水槽、JA-2003電子天平。

1.2方法

1.2.1種子的消毒與播種

1.2.2設(shè)定干旱條件［9］

1.2.3復(fù)水對(duì)干旱脅迫的植物進(jìn)行復(fù)水處理。干旱脅迫7d后進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。

1.2.4數(shù)據(jù)測(cè)量

1.2.4.1可溶性糖的測(cè)定，采用蒽酮比色法［10］

（1）可溶性糖的提取

植物葉片在110℃烘箱烘15min，調(diào)至70℃過(guò)夜。干葉片磨碎后稱取50mg樣品倒入10ml刻度離心管內(nèi)加入4ml 80%乙醇，置于80℃水浴中不斷攪拌40min，離心，收集上清液，其殘?jiān)?ml 80%乙醇重復(fù)提兩次，合并上清液。在上清液中加10mg活性炭，80℃脫色30min，80%乙醇定容至10ml，過(guò)濾后取濾液測(cè)定。

（2）繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線［11］

線性回歸方程為：y=0.2063x-0.1552，R2=0.9992

1.2.4.2過(guò)氧化物酶的測(cè)量，采用愈創(chuàng)木酚還原法［11］

粗酶液的提?。悍Q取植物材料1 g，加5 ml 20 mmol/L KH2PO4，于研缽中研磨成勻漿，以4000 r/min離心15 min，收集上清液保存在冷處，殘?jiān)儆? ml KH2PO4溶液提取一次，合并兩次上清液。

2.　結(jié)果與分析

2.1可溶性糖含量變化

天紫23號(hào)幼苗葉片中可溶性糖含量隨著干旱脅迫天數(shù)的增加而增加，是對(duì)照的1.14倍，而早鮮黃甜脆、白甜糯1號(hào)和黃甜脆1號(hào)葉片中可溶性糖含量在干旱脅迫的前4天均增加，而第5天則都下降低于對(duì)照值。復(fù)水后，四個(gè)品種幼苗葉片中的可溶性糖含量均下降，高出的比例為早鮮黃甜脆為2%，天紫23號(hào)4%，黃甜脆1號(hào)2%，白甜糯1號(hào)16%（圖1—4）。

圖1　早鮮黃甜脆葉片中可溶性糖的變化Fig.1　Changes of soluble sugar in leaves of Zaoxianhuangtiancui

圖2　天紫23號(hào)葉片中可溶性糖的變化Fig.2?　C?h?an?ge?s? o?f s?ol?ub中l(wèi)e? su?ga?r i?n ?lea變ve化s of Tianzi 23

圖3　黃甜脆1號(hào)葉片中可溶性糖的變化Fig.3　Changes of soluble sugar in leaves of Huantiancui 1

圖4　白甜糯1 號(hào)葉片中可溶性糖的變化Fig. 4 Changes of soluble sugar in leaves of Baitiannuo

2. 2 POD 活性的變化

在干旱脅迫條件下，與對(duì)照相比，早鮮黃甜脆、天紫23 號(hào)、白甜糯1 號(hào)和黃甜脆1 號(hào)幼苗葉片中POD 活性隨著干旱脅迫天數(shù)的延長(zhǎng)而迅速增加，其中，第5 天POD 活性和對(duì)照相比增加倍數(shù)分別為： 早鮮黃甜脆為2. 44 倍，天紫23 號(hào)4. 32 倍，黃甜脆1 號(hào)1. 94 倍，白甜糯1 號(hào)3. 6 倍。干旱脅迫解除澆水7d恢復(fù)正常灌溉后，早鮮黃甜脆、天紫23號(hào)和黃甜脆1號(hào)POD活性均降低，但仍然高出對(duì)照水平，高出的比例為：早鮮黃甜脆為2%，天紫23號(hào)12%，黃甜脆1號(hào)1%，白甜糯1號(hào)60%（圖5—8）。

圖5　早鮮黃甜脆號(hào)葉片中POD的變化Fig.5　Changes of POD activity in leaves of Zaoxianhuangtiancui

圖6　天紫23號(hào)葉片中POD的變化Fig.6　Changes of POD activity in leaves of Tianzi 23

圖7　黃甜脆1號(hào)葉片中POD的變化Fig.7　Changes of POD activity in leaves of Huangtiancui 1

圖8　白甜糯1號(hào)葉片中POD的變化Fig.8　Changes of POD activity in leaves of Baitiannuo 1

3.　討論

3.1干旱脅迫對(duì)可溶性糖含量的影響

干旱脅迫影響著植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，植物細(xì)胞過(guò)度脫水，致使溶質(zhì)積累，細(xì)胞滲透勢(shì)下降而參與滲透調(diào)節(jié)?？扇苄蕴鞘侵参矬w內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，被認(rèn)為是對(duì)干旱忍耐的適應(yīng)物質(zhì)。本試驗(yàn)表明，天紫23號(hào)幼苗葉片中可溶性糖含量隨著干旱脅迫天數(shù)的增加而增加，這與王靜等在研究水分脅迫對(duì)玉米葉片中可溶性糖的影響中的研究結(jié)果相類似［12］。而早鮮黃甜脆、白甜糯1號(hào)和黃甜脆1號(hào)葉片中可溶性糖含量在干旱脅迫的前4天均增加，而第5天則都下降低于對(duì)照值。這與卜楠等在探究不同水分條件下沙漠豆逆境脅迫中的結(jié)果相類似［13］。推測(cè)本試驗(yàn)中的四個(gè)玉米植株在受到干旱脅迫時(shí)，迅速積累可溶性糖來(lái)適應(yīng)干旱脅迫與抵御不良環(huán)境。當(dāng)干旱脅迫解除后恢復(fù)澆水，可溶性糖含量又降低到趨于正常的水平。推測(cè)玉米植株在短期的干旱脅迫解除恢復(fù)澆水后，細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)又恢復(fù)正常。

3.2干旱脅迫對(duì)POD活性的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，四種玉米幼苗中的過(guò)氧化物酶對(duì)干旱脅迫十分敏感，隨著干旱脅迫時(shí)間的加強(qiáng)，過(guò)氧化物酶活性在四種玉米幼苗葉片中都呈上升趨勢(shì)，這與裴冬麗等在干旱脅迫對(duì)小麥幼苗過(guò)氧化物酶活性中的研究結(jié)果類似［14］，與張艷馥等對(duì)煙草的生理研究的結(jié)果有一定的差異［15］。這可能是由于植物種類不同而導(dǎo)致的。植物遭受干旱脅迫時(shí)，POD等活性氧的產(chǎn)生能使植物免除或降低活性氧對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害。推測(cè)當(dāng)玉米植株受到干旱脅迫時(shí)，POD活性增加從而免除干旱脅迫對(duì)植株的傷害。解除干旱脅迫恢復(fù)正常澆水7d后，推測(cè)早鮮黃甜脆、天紫23號(hào)和黃甜脆1號(hào)由于5d的干旱脅迫對(duì)其生理機(jī)能傷害較小，POD活性均降低趨于對(duì)照水平，而白甜糯1號(hào)由于干旱脅迫對(duì)其造成的傷害較大，葉片中的POD活性雖有下降，但仍然遠(yuǎn)高出對(duì)照水平。

四種品種玉米幼苗葉片中的可溶性糖和POD活性在經(jīng)歷干旱脅迫后都出現(xiàn)了變化，但變化的幅度都有一定的差異。天紫23號(hào)幼苗葉片中可溶性糖含量隨著干旱脅迫天數(shù)的增加而增加，而早鮮黃甜脆、白甜糯1號(hào)和黃甜脆1號(hào)葉片中可溶性糖含量在干旱脅迫的前4天均增加，而第5天則都下降低于對(duì)照值。復(fù)水后，四個(gè)品種玉米幼苗葉片中的可溶性糖含量均下降趨于對(duì)照值。四種玉米幼苗中的過(guò)氧化物酶對(duì)干旱脅迫十分敏感，隨著干旱脅迫時(shí)間的加強(qiáng)，過(guò)氧化物酶活性在四種玉米幼苗葉片中都呈上升趨勢(shì)，解除干旱脅迫恢復(fù)正常澆水7d后，早鮮黃甜脆、天紫23號(hào)和黃甜脆1號(hào)POD活性均降低趨于對(duì)照水平，而白甜糯1號(hào)葉片中的POD活性雖有下降，但仍然遠(yuǎn)高出對(duì)照水平。

參考文獻(xiàn)：

［1］蘇艷紅，黃國(guó)勤，劉秀英，等.旱地玉米抗旱措施研究進(jìn)展 ［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2005，17（01）：56—61.

［2］陳立松，劉星輝.作物抗旱鑒定指標(biāo)的種類及其綜合評(píng)價(jià)［J］.福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，26（01）：48—55.

［3］唐連順.水分脅迫對(duì)玉米幼苗膜脂過(guò)氧化及保護(hù)酶的影響［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，15（02）：34—40.

［4］朱永波.水分脅迫對(duì)不同玉米品種生理生化指標(biāo)的影響［D］.楊凌，西北農(nóng)林科技大學(xué)，2008.

［5］王靜，楊德光，馬鳳鳴，等.水分脅迫對(duì)玉米葉片可溶性糖和脯氨酸含量的影響 ［J］.玉米科學(xué)，2007，15（06）：57—59.

［6］陳雅君，馮淑華，陳桂芬.植物抗旱性鑒定指標(biāo)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展 ［J］.中國(guó)林副特產(chǎn)，2005，16（06）：62—63.

［7］洪法水，張帆.玉米幼苗萎蔫過(guò)程中某些理化性質(zhì)變化的研究 ［J］.西北植物學(xué)報(bào)，1999，19（01）：71—75.

［8］閻勇，羅興錄，張興思，等.不同供水條件下玉米耐旱生理特性比較［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（09）：323—326.

［9］謝美華，王振吉，李霖，等.干旱脅迫對(duì)不同玉米品種幼苗葉片SPDA值影響的初步研［J］.楚雄師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，29（06）：32—35.

［10］張志良，瞿偉菁，李小方.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) （第4版）［M］.北京：高等教育出版社，2009：100—104.

［11］王靜，楊德光，馬鳳鳴，等.水分脅迫對(duì)玉米葉片可溶性糖和脯氨酸含量的影響［J］.玉米科學(xué)，2007，15（06）：57—59.

［12］卜楠，俞麗蓉，馬萬(wàn)里，等.不同水分條件下沙漠豆生指標(biāo)的變化［J］.中國(guó)水土保持科學(xué)，2012（10）：77—81.

［13］裴冬麗.干旱脅迫對(duì)小麥幼苗過(guò)氧化物酶同工酶的影響 ［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，50（84）：1530—1532.

［14］張艷馥，沙偉，徐忠文.干旱脅迫對(duì)玉米幼苗生理特性的影響［J］.齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（06）：38—40.

（責(zé)任編輯徐成東）

中圖分類號(hào)：S513.01

文章標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7406（2015）03-0037-06

*基金項(xiàng)目：云南省重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科，楚雄師范學(xué)院重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：05YJJSXK03；云南省高校科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：IRTSTYN；楚雄師范學(xué)院基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：10YJYB02；楚雄師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2013cxcy04。

收稿日期：2015-01-12

作者簡(jiǎn)介：謝美華 （1981—），女，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：植物病理學(xué)與微生物方向。

通訊作者：楊海艷 （1979—），女，博士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：植物病理學(xué)與微生物方向。

Effect of Droughts Stress on the Activity of Peroxidase and Soluble Sugar in Leaves of Different Varieties of Zea mays Seedling

XIE Meihua，LUO Zhongze，L U Qin&YANG Haiyan
（School of Chemistry&Life Sciences，Chuxiong Normal University，Chuxiong，675000，Yunnan Province；Yunnan Province Universities Key Laboratory of Applied Biology，Chuxiong，675000，Yunnan Province；Chuxiong Institute of Agricultural Sciences，Chuxiong，675000，Yunnan Province）

Abstract：Four Zea mays varieties，Tianzi 23，Huangtiancui 1，Baitiannuo 1，Zaoxianhuangtiancui，were selected as the materials.Changes in leaf soluble sugar content and peroxidase activity were respectively measured after the following treatments：1.no watering，2.drought stress time from 1 to 5 days，3. 7d after relieving drought stress.The results showed that：（1）Under the drought soluble sugar content and peroxidase activity in leaves of 4 varieties of Zea mays were closen to that of control after relieving drought stress.Here，we inferred maize plants increased the content of soluble sugar and peroxidase activity in order to adapt to the drought stress environment under drought stress.However，the two physiological indices returned to normal level when short term stress was relieved.

Key words：drought stress；soluble sugar；peroxidase（POD）；Zea mays