低温对花生幼苗渗透调节物质和保护酶活性的影响

收稿日期

２００７!０５!２４

花生（ＡｒａｃｈｉｓＬ．）在春季种植时因出现低温天气，不能发芽或烂芽，影响全苗；或虽出了苗也会因冷害而死苗，严重影响了产量和质量。寒害条件下许多植物［１－３］体内一系列的生理生化变化目前已有不少研究，为实际生产和培育抗寒品种等提供了很好的参考依据。但对花生在胁迫条件下的生理研究鲜见报道。该试验通过实验室模拟低温条件，对花生幼苗渗透调节物质和保护酶活性进行测定，得出初步结论，旨在为选育花生新品种及实际生产提供参考依据。

１材料与方法１．１

材料

花生种子购自镇江市种子公司。２５℃浸种８ｈ

后催芽，至胚芽长出１ｃｍ时选取生长健壮、一致的种子播种，在恒温培养箱中２５℃培养至长出３龄真叶的花生幼苗。

１．２方法选取生长健壮一致的花生幼苗分别放在（１０±

０．５）℃，（１５±０．５）℃条件下生长，并设２５℃为对照，于０、１、

３、５、７ｄ取样测定相关指标。

各指标均重复３次。可溶性蛋白含量的测定用考马斯亮蓝Ｇ!２５０染色法［４］；脯氨酸含量的测定采用磺基水杨酸法［５］；可溶性糖的测定采用硫酸苯酚法［６］；过氧化物酶（ＰＯＤ）活性的测定参照李瑞智的愈创木酚法［７］；过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性单位Ｕ为每分钟催化１μｍｏｌＨ２Ｏ２分解的酶量表示；超氧化物岐化酶（ＳＯＤ）和丙二醛（ＭＤＡ）的测定均采用南京建成生物工程研究所试剂盒法。

２结果与分析

２．１

低温胁迫下花生幼苗的形态学变化

花生在低温情

况下生长受到明显的影响，且１０℃条件下受害症状比１５

℃条件下明显。１０℃条件下花生在遭受冷害后表现为植株

生长缓慢，幼叶舒张延缓、黄化，老叶颜色转为深绿色并逐渐脱水，后期叶边缘开始干枯，达到冷害标准的２级程度［８］。

１５℃处理组未出现叶的干枯现象，且植株比１０℃的处理组

稍高一些，但与对照组相比仍有明显的受害症状。从花生受胁迫７ｄ后洗净的根系可以看出胁迫程度的加大直接影响花生根部的发育，１０℃的侧根粗壮，但密度比１５℃的低；而１５℃的根密度比对照组低得多。这可能是植物保持自身从环境中获得足够营养的一种适应。

２．２低温胁迫下花生幼苗渗透调节物质的变化

２．２．１

真叶中可溶性蛋白含量的变化。低温胁迫下花生体

内可溶性蛋白变化趋势明显，胁迫组蛋白含量远高于对照组（图１）。１０℃处理组可溶性蛋白含量除第１天高于１５℃处理组外（是１５℃处理组的１．２０倍），其余几天均低于１５

℃处理组。

２．２．２真叶中脯氨酸含量的变化。真叶中脯氨酸含量随着

胁迫的增强和时间的延长呈现增加的趋势（图２）。处理前期（第１￣３天）１０℃的含量高于１５℃的，但随着时间的延长，脯氨酸的调节能力减弱，从第５天开始与１５℃的接近。

２．２．３真叶和子叶中可溶性糖含量的变化。图３表明，随着

胁迫时间的延长可溶性糖含量在花生真叶内迅速积累。处理组前期含量变化不是很明显，但都比对照组高１．５倍以上；后期（３ｄ以后）１０℃处理组可溶性糖含量急剧增加，第

５、７天其含量分别是１５℃处理含量的２．０６和２．５７倍。

图４表明，随着胁迫时间的延长，子叶中可溶性糖含量在经过一个短暂的降低期后迅速上升，达到峰值后又骤然

低温对花生幼苗渗透调节物质和保护酶活性的影响

王娜，褚衍亮

（江苏科技大学生物与环境工程学院，江苏镇江２１２０１８）

摘要在实验室模拟低温条件下，对花生幼苗体内渗透调节物质含量和保护酶活性进行了研究。结果表明：随着低温处理时间的增加，花生真叶中脯氨酸和可溶性糖含量呈上升趋势，以１０℃胁迫组增加最为明显；可溶性蛋白和子叶中可溶性糖呈现先升后降趋势；超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性明显高于对照组；过氧化物酶（ＰＯＤ）活性呈现先降后升趋势，３种酶在低温胁迫中表现出一定的协同作用。

关键词花生；低温胁迫；脯氨酸；可溶性糖；可溶性蛋白；保护酶中图分类号Ｓ５６５．２文献标识码Ａ文章编号０５１７－６６１１（２００７）２９－０９１５４－０３

ＥｆｆｅｃｔｏｆＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＯｓｍｏｔｉｃＡｄｊｕｓｔｍｅｎｔＳｕｂｓｔａｎｃｅｓａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＥｎｚｙｍｅＡｃｔｉｖｉｔｙｏｆＡｒａｃｈｉｓＳｅｅｄｌｉｎｇｓ

ＷＡＮＧＮａｅｔａｌ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１８）

ＡｂｓｔｒａｃｔＣｏｎｔｅｎｔｓｏｆｏｓｍｏｔｉｃａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｕｂｓｔａｎｃｅｓａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙｉｎＡｒａｃｈｉｓＬｓｅｅｄｌｉｎｇｓｕｎｄｅｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｐｒｏｌｉｎｅａｎｄｓｏｌｕｂｌｅｓｕｇａｒｉｎｌｅａｖｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｉｍｅ，ｗｉｔｈｔｈｅｇｒｏｕｐｏｆ１０℃ｔｈｅｍｏｓｔｏｂｖｉｏｕｓ．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｌｕｂｌｅｐｒｏｔｅｉｎｉｎｌｅａｖｅｓａｎｄｓｏｌｕｂｌｅｓｕｇａｒｉｎｃｏｔｙｌｅｄｏｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ．ＡｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆＳＯＤａｎｄＣＡＴｗｅｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ．ＰＯＤａｃｔｉｖｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｄａｔｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅｅｎｚｙｍｅｓｓｈｏｗｅｄｓｙｎｅｒｇｉｓｍｕｎｄｅｒｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓ．

ＫｅｙｗｏｒｄｓＡｒａｃｈｉｓＬ；Ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓ；Ｐｒｏｌｉｎｅ；Ｓｏｌｕｂｌｅｓｕｇａｒ；Ｓｏｌｕｂｌｅｐｒｏｔｅｉｎ；Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｅｎｚｙｍｅ

安徽农业科学，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡｇｒｉ．Ｓｃｉ．２００７，３５（２９）：９１５４－９１５６责任编辑张杨林责任校对王

淼

２．３低温胁迫下花生幼苗保护酶活性的变化

２．３．１真叶中ＰＯＤ活性的变化。处理组花生体内ＰＯＤ活性整体呈现一种先降再升然后再下降的趋势（图５）。１０℃处理组第１天酶活性较未处理前下降了４７％，然后开始快速上升，第３天开始与对照持平，第５天达到最高值，第７天又有所下降，但仍比对照组高１０％。１５℃处理组ＰＯＤ活性变化趋势与１０℃处理组一致，只是在各个点数值上表现出很大的差异性。

２．３．２真叶中ＳＯＤ活性变化。图６表明，胁迫组ＳＯＤ活性整体高于对照组；１０℃处理组第１天酶活性快速上升比对照组高１．２４倍，第３天达到峰值后变化趋于平缓；１５℃处理组变化趋势与１０℃相似；两胁迫组虽然变化趋势相同，但在刚开始胁迫时１０℃酶的变化比１５℃快的多。２．３．３真叶中ＣＡＴ活性变化。图７表明，随着胁迫时间的延长，胁迫组酶活性整体高于对照组；１０℃处理组酶活性变化幅度较大，第１天低于对照组，为对照组的８４．６％，而后迅速增强，到第７天时与１５℃处理组接近。

２．３．４真叶中ＭＤＡ含量变化。图８表明，胁迫组ＭＤＡ含量整体变化趋势相同，但１０℃处理组变化明显，且两者均高于对照组。

王娜等低温对花生幼苗渗透调节物质和保护酶活性的影响３５卷２９

期９１５５

（上接第９１５３页）

明显低于邓恩桉，由此得出，幼苗期的尾叶桉对水分的要求要高于邓恩桉，因而苗期的尾叶桉一定要注意水分管理，水分不足很可能会大大抑制尾叶桉幼苗的生长。参考文献

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１９９３，３５

（８）：６１１－６１８．３结论与讨论

（１）试验结果表明，在遭受低温胁迫后花生体内蛋白质

水平发生很大变化。１０℃胁迫组前期蛋白含量高于１５℃胁迫组，说明此时花生体内可能有新的基因启动表达诱导蛋白，或者是从膜上或其他的结合形式中降解释放，产生应急反应抵抗外界不良环境对自身的影响。后期１０℃胁迫组的蛋白含量有所下降，这可能与后期花生对逆境耐受能力的下降有关，随着胁迫时间的延长，１０℃处理下的蛋白表达关闭或是表达量低于分解量而出现蛋白含量的降低。１５℃胁迫前期的蛋白含量较之１０℃处理下低，这可能与温度有关，虽然１５℃对花生已经产生伤害，但是并没有１０℃严重，所以蛋白含量与１０℃相比后期仍有一个上升的过程。说明此时花生已经能够适应１５℃低温，在短时间内不会对植株造成大的伤害，这与花生在形态学上表现出的症状一致。

（２）花生属于油料种子，在萌发的过程中，贮存在子叶中的脂类经过乙醛酸循环生成糖类供萌发的需要。在未处理以前子叶中糖含量要比真叶中高很多，是真叶的３．３６倍。前期子叶中含有大量的营养物质，植株要利用这些营养物质就必须保证此时子叶的正常生长，所以前期子叶中可溶性糖有个上升的过程，这样可以减轻子叶的冷损伤，保证子叶活性和养料的有效利用。但是随着胁迫时间的延长，子叶中的养分很快耗尽，子叶萎缩，糖也大量转移到真叶中去，此时植株要最大限度地减少真叶的受害。花生真叶叶片可溶性糖含量随着低温胁迫程度的加深和时间的延长，表现出不断增加的趋势，这与某些经冷驯化而获得一定抗寒能力的植株如落叶松［９］的试验结果相符。

（３）在逆境条件下，脯氨酸不仅是细胞质中重要的渗透剂和防脱水剂，而且还是活性氧的清除剂，保护膜结构，防止膜脂过氧化［１０］。

该试验结果表明，在低温情况下，脯氨酸在花生体内大量积累，尤其是在１０℃处理前期含量急剧增加。在处理的第７天，１０℃处理组脯氨酸含量与１５℃处理组接近，可能是低温抑制了合成反应，导致脯氨酸含量没有再增加而是维持在１５℃的水平。同时脯氨酸的增加在处理前期即开始而在后期则变化幅度不大，可溶性蛋白在后期反而降低，这与真叶中可溶性糖的变化趋势恰好相反，可能是在胁迫前期可溶性蛋白和脯氨酸起主要作用，而后期则以可溶性糖为主，三者相互补偿。

（４）试验结果显示，ＳＯＤ活性在迅速上升后便维持在一

个基本恒定的水平。低温导致植株出现暂时的代谢紊乱，体内产生较多的自由基类物质，而自由基的产生成为诱导植物体ｓｏｄ基因高表达超氧化物岐化酶的最主要原因。ＳＯＤ催化超氧自由基产生大量的过氧化氢和分子氧，其中过氧化氢又是诱导ｃａｔ和ｐｏｄ基因表达产生ＣＡＴ、ＰＯＤ的主要原因。ＳＯＤ酶的大量表达降低了超氧自由基对机体的损伤，与此相关表现在前期ＭＤＡ累积量的降低。但到后期即使基因最大限度地表达仍然不能完全清除自由基时ＭＤＡ含量便又开始迅速上升。从ＰＯＤ的酶活性来看，当植株遭受低温冷害后ＰＯＤ酶有个下降的过程，并且降幅较大，这可能与ＰＯＤ同工酶种类有关。胁迫前期在常温下翻译产生的酶可能不适应环境的变化而失活或被降解，同时随着体内过氧化物类物质的增加，新的ＰＯＤ同工酶表达翻译出抗低温逆境的新酶。ＣＡＴ活性随着时间的延长一直呈现增强趋势。滞后于ＳＯＤ的酶活变化表明ＰＯＤ和ＣＡＴ在清除过氧化物中的重要作用。随着胁迫时间的延长，植株因低温造成生理机能的下降和过氧化作用的加剧，ＳＯＤ、ＰＯＤ和ＣＡＴ三者联合已不能抵抗逆境伤害，植株的抗逆性降低，损伤加重，ＭＤＡ含量直线上升。１０℃植株开始出现真叶的干枯、死亡。参考文献

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安徽农业科学２００７年

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