表高油菜素內(nèi)酯浸種對提高玉米幼苗抗旱性的影響

來源:環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時間:2015-08-23 11:21:52

油菜素內(nèi)酯brassinolide,是1979年Grove等從油菜花粉分離獲得的一種高活性生長調(diào)節(jié)物質(zhì),能調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的許多過程。目前在農(nóng)業(yè)上的主要應用是,促進作物生長增加生物量和谷物產(chǎn)量,但對于其對作物的抗旱性方面報道很少,筆者采用云南大學生產(chǎn)的表高油菜素內(nèi)酯epihomobrassinolideepihomoBR作材料用于玉米浸種后研究其對幼苗的抗旱性的影響并對其機理作了初步探討。
  
  1 材料與方法
  
  玉米ZeamaSSL品種鐵單10號,分別用表高油菜素內(nèi)酯0.01mgL、自來水對照浸種。浸種24h后用自來水沖洗3遍。按常規(guī)催芽3d,選擇生長勢一致的芽播于培養(yǎng)缽中,培養(yǎng)條件:為晝夜溫度18~25;每天光照10h、光照度15klX。至四葉一心期時自然斷水,連續(xù)斷水6d后復水。分別于斷水的當天(0d)2d、4d、6d及復水后2d(即斷水后8d)取鮮葉測定各項生理指標。;
 葉片超氧化物歧化酶SOD活性用NBT光化還原法測定;過氧化氫酶CAT活性用氧電極法測定;丙二醛MDA含量用TBA法測定;脯氨酸Pro含量用茚三酮顯色法測定;相對電導率用DDS-11A型電導率儀測定;光合速率用氧電極法測定。
  
  2 結(jié)果與分析
  
  2.1 epihomoBR浸種對幼苗保護酶活性的影響
  
  由圖1可見,epihomoBR處理的幼苗在干旱處理后的前4dSOD活性都比正常供水對照條件下有所上升,其后則迅速下降,復水后又上升到接近正常水平;而對照的SOD活性在干旱處理后的2d上升到最高水平,以后迅速下降,復水后SOD活性雖然有所上升,但仍沒有達到干旱處理前的正常水平。
  
  圖1,epihomoBR對水分脅迫下玉米幼苗SOD活性的影響
  
  圖2顯示的CAT活性變化趨勢與SOD活性變化趨勢相似。從兩個圖中還可以看出,無論是在正常供水、干旱處理還是在復水后epihomoBR處理的玉米幼苗SOD\CAT活性都高于對照。特別是在干旱處理期間,這種差距更為明顯,說明epihomoBR確實能通過提高干旱條件下的保護酶活性來提高玉米幼苗對干旱的抵抗能力。
  
  圖2epihomoBR對水分脅迫下玉米幼苗CAT活性的影響
  
  2.2epihomoBR浸種對MDA及相對電導率的影響
  
  從圖3可以看出,干旱處理時處理和對照體內(nèi)MDA的含量呈相同變化趨勢,即隨著脅迫程度的增加9MDA的含量都在緩慢增加,復水后又有所下降,但是復水后對照的MDA含量并沒有下降到正常供水時的水平,而是略高于此處,處理的MDA含量則基本上下降到了正常供水的水平,另外在所有時期,處理的MDA含量總是低于對照,這說明epihomoBR浸種處理后,不但能在干旱條件下減少膜脂的過氧化水平,而且在復水后還具有使其迅速恢復到正常水平的能力。
  
  圖3 epihomoBR對水分脅迫下玉米幼苗體內(nèi)MDA含量的影響
  
  相對電導率的變化與MDA含量的變化相似(圖4),隨著脅迫程度的增加,處理和對照的相對電導率都在增加,復水后都有一定程度的降低,各時期處理的相對電導率水平都低于對照。
  
  圖4 epihomoBR對水分脅迫下玉米幼苗相對電導率的影響
  
  2.3 epihomoBR浸種對光合速率和Pro的影響
  
  正常供水條件下,處理的光合速率(用單位時間內(nèi)單位葉面積上釋放O2的量表示)略高于對照,但差異不大,干旱處理后,對照的光合速率顯著下降,處理的光合速率在脅迫處理后的前2d仍保持較高水平(仍高于正常供水條件下的對照),以后則迅速下降,同等脅迫條件下,處理的光合速率遠遠高于對照,復水后處理和對照的光合速率都有所上升,但都沒有恢復到正常供水時的水平(圖5)。
  
  圖5 epihomoBR對水分脅迫下玉米葉片光合速率的影響
  
  圖6表明正常供水條件下,處理和對照體內(nèi)的Pro含量相差不大,干旱處理后處理和對照的Pro含量都成倍上升,相同脅迫條件下處理的Pro含量要高于對照,復水后Pro含量都迅速回落,但都仍高于脅迫處理前的水平。
  
  圖6 epihomoBR對水分脅迫下玉米幼苗體內(nèi)Pro含量的影響
  
  3 討論與結(jié)論
  
  許多研究表明,細胞膜是逆境傷害的原初部位。目前流行的活性氧傷害學說認為,體內(nèi)存在活性氧代謝當植物。處于逆境條件下時,活性氧代謝失調(diào),活性氧產(chǎn)生和清除間的平衡被打破,活性氧積累造成原生質(zhì)膜脂過氧化和脫脂化活性氧也能直接攻擊生物大分子,如蛋白質(zhì)酶DNARNA和葉綠素等,造成大分子物質(zhì)降解,最后導致細胞死亡。
  
  而體內(nèi)保護酶系統(tǒng)的存在,能夠清除多余的自由基,使自由基保持在較低的水平,從而減輕對細胞的傷害。所以相同脅迫程度下,保護酶活性的大小可部分反映作物抗逆性的高低。本試驗結(jié)果表明,在干旱處理后處理的SODCAT活性遠遠高于對照說明。epihomoBR可通過提高保護酶活性來增強玉米幼苗對干旱的抵抗能力,MDA是生物膜過氧化的產(chǎn)物。相對電導率是膜透性大小的指標,7~9相同脅迫條件下,它們水平的高低說明了生物膜受傷害的程度,同時也代表了試材抗逆性的大小。本試驗結(jié)果表明,水分脅迫時處理的幼苗體內(nèi)MDA含量和相對電導率水平都遠遠低于對照,并且在復水后都能迅速恢復到正常水平,這說明epihomoBR浸種能降低逆境條件下的膜脂過氧化水平,提高膜的穩(wěn)定性,從而提高抗逆性。Pro是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),在環(huán)境脅迫下Pro積累可使細胞滲透勢降低,增大滲透調(diào)節(jié)能力并且對蛋白質(zhì)有一定的保護作用,可防止酶脫水作為酶的保護劑。
  
  所以水分脅迫下,Pro的積累有利于增強植物的抗旱性,光合速率不僅是作物代謝水平高低的標志,并且在逆境條件下光合速率的提高也能提高植物對逆境的抵抗能力。光合作用是一個對水分脅迫非常敏感的過程,伴隨水分脅迫的增加,光合速率下降,與此同時細胞內(nèi)水解酶活性升高,大分子物質(zhì)趨于降解,從而加速了細胞的衰老死亡。
  
  本試驗結(jié)果表明,在相同脅迫條件下,epihomoBR浸種處理的幼苗光合速率仍能維持在較高水平,這說明此時處理的幼苗仍存在較高的同化能力,延緩大分子物質(zhì)的降解進程保持較高的代謝能力進而提高作物的抗旱性。
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