[摘要] 目的 研究人工模拟干旱胁迫条件下金银花幼苗的生理适应性反应,为揭示金银花植株的抗旱机制以及抗旱品种的选育提供理论依据。 方法 采用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理金银花幼苗,检测幼苗体内的丙二醛(MDA)含量;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等保护酶活性,渗透调节物质脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量。 结果 10%、20%和30%PEG处理幼苗后120 h MDA含量分别高出对照组20.31%、28.12%和36.72%,随着PEG浓度升高,MDA含量逐渐增加。SOD、POD、CAT和APX活性总体呈现先升高后降低的趋势,各种酶对干旱胁迫的响应速率不同,CAT于干旱胁迫后立即开始启动,SOD、POD于干旱胁迫后24 h启动,而APX于干旱胁迫后48 h开始启动。Pro和可溶性糖含量均于处理后24 h开始增高,于处理后72 h达到峰值。 结论 随着干旱程度的增加和胁迫的延长,金银花体内膜质过氧化严重,通过增加Pro、可溶性糖的含量以及保护酶系统来抵御干旱胁迫,保护酶启动顺序为CAT、SOD、POD、APX。
[关键词] 金银花;聚乙二醇(PEG-6000);丙二醛;脯氨酸;可溶性糖;保护酶
[中图分类号] Q786 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2014)07(a)-0012-04
金银花(Lonicera japonica Thunb)源于忍冬科植物忍冬的干燥花蕾或带初开的花,性寒,味甘,具有清热解毒、凉散风热之功效[1],是中医临床常用药材,也是重要的出口品种。目前金银花年需求量超过2000万公斤,种植面积不断扩大。河南是金银花主产区,春季干旱是金银花最易遭受的胁迫之一,提高金银花植株的抗旱性及抗旱品种选育是目前金银花生产面临的重要问题,目前关于金银花抗旱机制的研究尚不深入。
聚乙二醇(PEG)是一种高分子渗透剂,可限制水分被植物吸收的速率[2],是目前模拟干旱胁迫常用的材料之一[3]。本试验采用PEG人工模拟水分胁迫,测定不同浓度干旱胁迫下金银花幼苗体内的丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等保护酶活性;脯氨酸和可溶性糖含量的动态变化,揭示金银花幼苗应对干旱胁迫逆境时的生理适应性反应,为金银花植株耐旱机制研究以及抗旱品种选育提供依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料前期准备
金银花种子采自河北金银花基地,选取颗粒饱满、大小一致的金银花种子,用10%的H2O2消毒10 min,然后用去离子水清洗3~4次,播种后置于(25±1)℃的气候箱(硕联SRG-260A)内避光进行金银花种子的萌发,待出苗后,使用1/2 Hoagland营养液进行浇灌培养。培养条件:25℃昼/20℃夜,每日光照时长14 h,光强280~350 μm·m-2s-1,气候箱内相对湿度设置为65%~70%。
1.2 PEG胁迫处理
选取长势良好大小一致的金银花幼苗,移栽于水培罐中,用Hoagland完全营养液培养,每3天更换1次营养液,预培2周后进行干旱处理。将PEG-6000(科密欧试剂,分析纯)用Hoagland营养液分别配制成10%、20%和30%的溶液,对照组(CK)用不含PEG-6000的Hoagland营养液培养。胁迫后0 d, 24、48、72、96、120 h后分别取样检测幼苗体内的MDA含量、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖)的含量、保护酶(SOD、POD、CAT、APX)活性,由于酶有不稳定性,每次试验设6个独立重复。
1.3 测定与方法
1.3.1 MDA含量的测定方法 硫代巴比妥酸(TBA)法[4]。
1.3.2 脯氨酸含量的测定方法 茚三酮比色法[5]。
1.3.3 可溶性糖含量的测定方法 蒽酮法[6]。
1.3.4 保护酶活性的测定方法 联苯三酚自氧化法[7]测定SOD活性,以1 ml反应液中,每分钟抑制联苯三酚自氧化达50%的酶量定义为1个酶单位,酶的活性用U/mg蛋白表示;愈创木酚比色法[8]测定POD活性,1个POD活性单位(U)为每分钟内使A470变化0.01的酶量,酶活性以U/mg蛋白表示;紫外吸收法[9]测定CAT活性,以1 min内A240降低0.1的酶量为1个酶活性单位(U),酶活性以U/mg蛋白表示;APX活性的测定采用紫外分光光度法[10],1个APX酶活性单位(U)为每分钟使A290变化0.01的酶量,酶活性以U/mg蛋白表示。
1.4 统计学方法
数据采用SPSS 19.0软件进行统计分析,计量资料采用方差分析,以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 人工模拟干旱胁迫条件下金银花幼苗体内MDA含量的动态变化
随着干旱胁迫时间的增加,金银花幼苗体内的MDA含量逐渐上升。10%、20%和30%PEG处理后MDA含量变化趋势相似。不同浓度的PEG处理后24 h MDA含量较对照组略微下降,值分别为3.12%(10%PEG)、1.56%(20%PEG)、1.56%(30%PEG)。PEG处理后72 h 金银花幼苗体内的MDA含量均持续上升,10%PEG处理后72、96、120 h MDA含量与对照组比较分别高出6.25%、15.75%和20.31%;20%PEG处理后分别高出对照组6.25%(10%PEG)、17.32%(20%PEG)和28.12%(30%PEG);30%PEG处理后分别高出对照20.31%(10%PEG)、18.89%(20%PEG)和36.72%(30%PEG)(图1)。
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