玉米低温胁迫下五项生理指标测定.docx
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玉米低温胁迫下五项生理指标测定
玉米低温胁迫下五项生理指标测定
马广伟
（东北农业大学生命科学学院2008级生物科学哈尔滨150036）
摘要：
本实验研究了玉米幼苗在5C处理6小时后，叶绿素含量、组织水势、组织抗逆性、根系活力、过氧化氢酶的活性五项生理指标的变化，并分析了变化的原因，综合讨论了低温胁迫对玉米幼苗的影响。
关键词：
，低温，玉米，生理指标
植物寒害一般分为两种：
冰点以上低温对植物的伤害为冷害；冰点以下低温对植物的伤害为冻害。
本文主要讨论冷害对玉米幼苗的影响。
低温会在一定程度上破坏细胞膜，从而影响植物膜系统维持的生理功能【1,2】。
根据对低温的抗逆性将植物分为两类：
低温米感型，如玉米（极限低温5C）,香蕉（极限低温14C）;低温非敏感型，这类植物在15C以下0C以上时受冷害的迹象不明显【3】。
生活在寒带及温带早春、晚秋的植物一般对冷害的抗性较强，原产在热带和亚热带地区的植物以及温带夏季生长的植物对冷害的抗性一般较弱。
同一作物
的不同品种间对冷害的抗性也有差异11,4】。
低温冷害是限制物种分布与农业生产的重要因素11,5】
黑龙江省属于高寒地区，冬季时间长，温度低；夏季早晚温差大，玉米是当地主要的农作物之一，所以，研究低温对玉米幼苗的
伤害有重大的实际意义。
1材料与方法
1.1材料
9单48号玉米自交系，由东北农业大学生命科学学院植物生理实验室提供。
1.2方法
1.2.1玉米浸种和催芽精选种子400粒左右,用蒸馏水将玉米种子洗净，放入大烧杯。
先用75%酒精浸泡10s后用蒸馏水洗净残余酒精，再用5%次氯酸钙浸泡10min后用蒸馏水洗净，加蒸馏水没过种子，37C恒温暗培养进行催芽。
1.2.2玉米幼苗的培养和低温胁迫处理玉米催芽16h后，用蒸馏水洗三次，洗去种子表面抑制生长的物质。
将大烧杯中水倒净，用干净的湿布塞住烧杯口，目的是保湿，加盖培养皿保持水分，37C恒温暗培养，每隔4小时左右用蒸馏水洗三次。
然后进行沙培，将沙子平铺在培养盘上，用喷壶浇适当的完全营养液（表一）。
将种子放在沙子上，种脐向上，种子间距离适当。
种子上覆盖适当的沙子，约1cm厚，保证沙子湿度适当，为保湿，将培养盘上面盖上一层塑料膜。
两周后，选取一部分玉米幼苗，放在5C冰箱里低温处理6小时，以备后续试验。
表一：
完全培养液
储
备
液
每100mL培养液储备液用量（mL）
Ca（NQ）
2
KNO
3
MgSO
4
KH2SO
4
K2SO
4
Na2SO
4
EDTA-Fe
微
量
元
素
用
0.5
0.5
0.5
0.5
-
-
0.5
0.
量
1
123生理指标的测定
1.2.3.1
叶绿素含量
722型分光光度计乙醇法
1.2.3.2
根系活力的测定TTC法【6】
1.2.3.3
组织水势
-阿贝折射仪法【6】
1.2.3.4
组织抗逆性
-—DDS-307电导率仪法【6】
1.2.3.5
过氧化物酶的活性愈创木酚法【6】
2结果与计算
2.1实验结果
表二：
叶绿素含量的测定（叶片0.5g）
室温培养
665nm
1.765
1.776
649nm
0.934
0.942
5C处理6小时
665nm
1.841
1.775
649nm
0.996
0.956
室温
0.739
0.645
表六：
过氧化物酶含量的测定（叶片0.3g）
室温0.7390.645
表三：
根系活力的测定（玉米根0.5g）
室温培养
0.014
0.015
5C处理6小时
0.01
0.013
表四：
叶片组织水势的测定（叶片0.2g）
浓度
0.05
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
蔗糖
1.335
1.336
1.341
1.346
1.351
1.355
1.361
1.365
5
4
5
5
4
9
5
6
室温
1.335
1.337
1.345
1.346
1.350
1.353
1.359
1.365
9
0
0
0
5
6
9
1
5C,
1.336
1.337
1.340
1.345
1.351
1.355
1.360
1.346
6小
0
0
0
5
0
0
6
2
时
表五：
组织抗逆性的测定（叶片0.5g）
电导率
S0=2.60
煮沸前S1
煮沸后S2
室温
245
490
5C处理6小时
350
617
5C处理6小时
1.210
1.1063
2.2结果计算
2.2.1叶绿素含量的测定
室温：
M总=0.5g,D665a=（1.765+1.776）/2=1.7705
D649b=（0.924+0.935）/2=0.9295
G=13.95*D665a-6.88*D649b=18.245035mg/L
CC=24.96*D649b-7.32*D665a=10.45242mg/L
C总=C+CB=28.697455mg/L
所以，叶绿素含量=C、*25/（0.5*100）=14.3487275mg/g
5C处理6小时：
M总=0.5g，D665a=（1.841+1.775）/2=1.808
D649b=（0.996+0.956）/2=0.975
CA=13.95*D665a-6.88*D649b=18.50672mg/L
CB=24.96*D649b-7.32*D665A=11.1264mg/L
C总=C+C=29.63312mg/L
所以，叶绿素含量=6*25/（0.5*100）=14.81656mg/g
2.2.2根系活力的测定
室温：
比色后，吸光度为0.0145，查标准工作曲线，对应值为13ug
M总=0.5g，反应时间：
1小时
所以，单位质量鲜根的四氮唑还原强度二c/（m*t）=2.6x10-2mg/（g*h）
5C处理6小时：
比色后，吸光度为0.0115，查标准工作曲线，对应值为12.6ug。
M总=0.5g，反应时间：
1小时。
所以，单位质量鲜根的四氮唑还原强度=c/（m*t）=2.52x10mg/（g*h）
2.2.3植物组织水势的测定
室温：
由图表数据可知：
C植物组织水势=（0.2+0.3）/2=0.25mol/L所以，植物组织水势=-P=-IRCT=-0.619393MPa
5C处理6小时：
由图表数据可知：
C植物组织水势=（0.1+0.2）/2=0.15mol/L所以，植物组织水势=-P=-IRCT=-0.3716358MPa
2.2.4植物组织抗逆性的测定相对电导率计算式：
L=（S1-S0）/（S2-S0）相对电导率的大小表示细胞膜受伤害的程度由于对照组叶片（室温下）也有少量电解质外渗，故可按下式计算由于低温胁迫而产生的外渗，故称为伤害度：
伤害度/%=[（LrLck）/（1-Lck）]*100
Lck=0.4973327862，Lt=0.5654296875
所以，伤害度/%=12.55%
2.2.5过氧化物酶活性的测定室温：
以每分钟A470减少0.01的酚为1个酶活性单位（V）
HO酶活性[V/（g*min）]=△A7°*Vt/（0.01*T*Vs*M总）
M总=0.3g,A=（0.739+0.645）/2=0.692
所以，HO酶活性=0.692*10/（0.3*0.5*0.01*15）=307.56[V/（g*min）]
5C处理6小时：
以每分钟阳0减少0.01的酚为1个酶活性单位（V）
HO酶活性[V/（g*min）]=△A7°*Vt/（0.01*T*Vs*M总）
M总二0.3g,A=（1.21+1.1063）/2=1.15815
所以，
HO酶活性=1.15815*10/（0.3*0.5*0.01*15）=514.73[V/（g*min）]
3结果分析
3.1叶绿素含量的测定
随着低温的伤害，叶绿素的含量有稍微的增加。
（图1）
图1低温胁迫对玉米幼苗叶绿素含量的影响
正常情况下，在低温胁迫下，叶绿素含量应该降低，原因如下:
⑴低温下SOD等保护酶的活性、含量降低，无法保护叶绿素不
受自由基伤害，使含量降低
⑵植物受低温伤害，光合系统I最先受到攻击，光合系统I的破坏使光合电子传递链相关产物积累，进而对光合系统II产生毒害作
用，同时破坏类囊体内的叶绿素⑺。
由于低温，使生理代谢过程中产生的某些毒物（积累毒物）不能及时清除，这也是受到低温胁迫的植物叶绿素含量低的一个原因⑸
而本次试验中，可能是由于操作过程中产生了比较大的误差，所以导致结果与理论不相同。
3.2根系活力的测定
由TTC还原强度的变化（图2）可知，脱氢酶的活性因为低温而有轻
微的下降，从侧面反映出整个根系的活力随着低温伤害的加重而降
低。
图2低温胁迫对玉米幼苗根系活力的影响
分析原因：
可能是由于脱氢酶合成受阻，分解加剧，或者是低温使脱氢酶的结构发生了变化或者是低温激活了脱氢酶的抑制物是脱氢酶不再具有生理活性。
3.3植物组织水势的测定
低温处理后，植物组织水势升高（图3）
图3低温胁迫对玉米幼苗植物组织水势的影响
分析原因：
低温胁迫处理后，植物细胞的细胞膜受到破坏，通透性增
强，使细胞液外渗，所以植物组织水势升高。
3.4过氧化物酶活性的测定
叶片中过氧化物酶的活性随温度降低而加强（图4）
图4低温胁迫对玉米幼苗过氧化物酶活性的影响
分析原因：
可能是则本次试验的低温胁迫激活了过氧化氢酶合成的一
部分酶的活性，从而使过氧化氢酶的合成增加。
4实验结论生理指标测定结果可以如实的反应玉米幼苗受到冷害的影响，冷害程度越深，植物相关的抗性就越明显，但是当超过一定程度时，植物将会死亡,所以在实际的玉米培育中，一定要控制在不伤害玉米的条件之上。
5参考文献
[1]王忠，植物生理学【Ml,北京；中国农业出版社，2000,432-448。
[2]StaffanErlingTjus,BirgerLindbrgMoller.PhotosystemIisanEarlyTargetofPhotoinhibitioninBarleyIlluminatedatChillingTemperatures（J）.Plant1998,（116）;755-764
[3]WilliamG,HopkinsIntroductiontoPlantPhysiology（M）.
NewYork;JohnWiley&Sons,Inc1995,431-432
[4]汪仁,薛绍白,柳惠图,细胞生物学（第二版）（M）,北京；北京师范大学出版社,2002,698-702。
[5]ChariesRobertOlien,MyrtleN.SmithIncAnalysisandimprovementofplantColdHardiness（C）.CRCPress1,981.1-13.
⑹郝再彬，苍晶，徐仲，植物生理实验技术（M），哈尔滨；哈尔
滨出版社，2002。
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