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表高油菜素内酯浸种对提高玉米幼苗抗旱性的影响

来源:环球粮机网发布时间:2015-08-23 11:21:52

油菜素内酯brassinolide,是1979年Grove等从油菜花粉分离获得的一种高活性生长调节物质,能调节植物生长发育的许多过程。目前在农业上的主要应用是,促进作物生长增加生物量和谷物产量,但对于其对作物的抗旱性方面报道很少,笔者采用云南大学生产的表高油菜素内酯epihomobrassinolideepihomoBR作材料用于玉米浸种后研究其对幼苗的抗旱性的影响并对其机理作了初步探讨。
  
  1 材料与方法
  
  玉米ZeamaSSL品种铁单10号,分别用表高油菜素内酯0.01mgL、自来水对照浸种。浸种24h后用自来水冲洗3遍。按常规催芽3d,选择生长势一致的芽播于培养钵中,培养条件:为昼夜温度18~25;每天光照10h、光照度15klX。至四叶一心期时自然断水,连续断水6d后复水。分别于断水的当天(0d)2d、4d、6d及复水后2d(即断水后8d)取鲜叶测定各项生理指标。;
 叶片超氧化物歧化酶SOD活性用NBT光化还原法测定;过氧化氢酶CAT活性用氧电极法测定;丙二醛MDA含量用TBA法测定;脯氨酸Pro含量用茚三酮显色法测定;相对电导率用DDS-11A型电导率仪测定;光合速率用氧电极法测定。
  
  2 结果与分析
  
  2.1 epihomoBR浸种对幼苗保护酶活性的影响
  
  由图1可见,epihomoBR处理的幼苗在干旱处理后的前4dSOD活性都比正常供水对照条件下有所上升,其后则迅速下降,复水后又上升到接近正常水平;而对照的SOD活性在干旱处理后的2d上升到最高水平,以后迅速下降,复水后SOD活性虽然有所上升,但仍没有达到干旱处理前的正常水平。
  
  图1,epihomoBR对水分胁迫下玉米幼苗SOD活性的影响
  
  图2显示的CAT活性变化趋势与SOD活性变化趋势相似。从两个图中还可以看出,无论是在正常供水、干旱处理还是在复水后epihomoBR处理的玉米幼苗SOD\CAT活性都高于对照。特别是在干旱处理期间,这种差距更为明显,说明epihomoBR确实能通过提高干旱条件下的保护酶活性来提高玉米幼苗对干旱的抵抗能力。
  
  图2epihomoBR对水分胁迫下玉米幼苗CAT活性的影响
  
  2.2epihomoBR浸种对MDA及相对电导率的影响
  
  从图3可以看出,干旱处理时处理和对照体内MDA的含量呈相同变化趋势,即随着胁迫程度的增加9MDA的含量都在缓慢增加,复水后又有所下降,但是复水后对照的MDA含量并没有下降到正常供水时的水平,而是略高于此处,处理的MDA含量则基本上下降到了正常供水的水平,另外在所有时期,处理的MDA含量总是低于对照,这说明epihomoBR浸种处理后,不但能在干旱条件下减少膜脂的过氧化水平,而且在复水后还具有使其迅速恢复到正常水平的能力。
  
  图3 epihomoBR对水分胁迫下玉米幼苗体内MDA含量的影响
  
  相对电导率的变化与MDA含量的变化相似(图4),随着胁迫程度的增加,处理和对照的相对电导率都在增加,复水后都有一定程度的降低,各时期处理的相对电导率水平都低于对照。
  
  图4 epihomoBR对水分胁迫下玉米幼苗相对电导率的影响
  
  2.3 epihomoBR浸种对光合速率和Pro的影响
  
  正常供水条件下,处理的光合速率(用单位时间内单位叶面积上释放O2的量表示)略高于对照,但差异不大,干旱处理后,对照的光合速率显著下降,处理的光合速率在胁迫处理后的前2d仍保持较高水平(仍高于正常供水条件下的对照),以后则迅速下降,同等胁迫条件下,处理的光合速率远远高于对照,复水后处理和对照的光合速率都有所上升,但都没有恢复到正常供水时的水平(图5)。
  
  图5 epihomoBR对水分胁迫下玉米叶片光合速率的影响
  
  图6表明正常供水条件下,处理和对照体内的Pro含量相差不大,干旱处理后处理和对照的Pro含量都成倍上升,相同胁迫条件下处理的Pro含量要高于对照,复水后Pro含量都迅速回落,但都仍高于胁迫处理前的水平。
  
  图6 epihomoBR对水分胁迫下玉米幼苗体内Pro含量的影响
  
  3 讨论与结论
  
  许多研究表明,细胞膜是逆境伤害的原初部位。目前流行的活性氧伤害学说认为,体内存在活性氧代谢当植物。处于逆境条件下时,活性氧代谢失调,活性氧产生和清除间的平衡被打破,活性氧积累造成原生质膜脂过氧化和脱脂化活性氧也能直接攻击生物大分子,如蛋白质酶DNARNA和叶绿素等,造成大分子物质降解,最后导致细胞死亡。
  
  而体内保护酶系统的存在,能够清除多余的自由基,使自由基保持在较低的水平,从而减轻对细胞的伤害。所以相同胁迫程度下,保护酶活性的大小可部分反映作物抗逆性的高低。本试验结果表明,在干旱处理后处理的SODCAT活性远远高于对照说明。epihomoBR可通过提高保护酶活性来增强玉米幼苗对干旱的抵抗能力,MDA是生物膜过氧化的产物。相对电导率是膜透性大小的指标,7~9相同胁迫条件下,它们水平的高低说明了生物膜受伤害的程度,同时也代表了试材抗逆性的大小。本试验结果表明,水分胁迫时处理的幼苗体内MDA含量和相对电导率水平都远远低于对照,并且在复水后都能迅速恢复到正常水平,这说明epihomoBR浸种能降低逆境条件下的膜脂过氧化水平,提高膜的稳定性,从而提高抗逆性。Pro是植物体内重要的渗透调节物质,在环境胁迫下Pro积累可使细胞渗透势降低,增大渗透调节能力并且对蛋白质有一定的保护作用,可防止酶脱水作为酶的保护剂。
  
  所以水分胁迫下,Pro的积累有利于增强植物的抗旱性,光合速率不仅是作物代谢水平高低的标志,并且在逆境条件下光合速率的提高也能提高植物对逆境的抵抗能力。光合作用是一个对水分胁迫非常敏感的过程,伴随水分胁迫的增加,光合速率下降,与此同时细胞内水解酶活性升高,大分子物质趋于降解,从而加速了细胞的衰老死亡。
  
  本试验结果表明,在相同胁迫条件下,epihomoBR浸种处理的幼苗光合速率仍能维持在较高水平,这说明此时处理的幼苗仍存在较高的同化能力,延缓大分子物质的降解进程保持较高的代谢能力进而提高作物的抗旱性。
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