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首頁 > 農業論文 > > 紅掌不同品種在高溫脅迫下的傷害與耐熱機理
紅掌不同品種在高溫脅迫下的傷害與耐熱機理
>2024-04-22 09:00:01


紅掌 (Anthurium andraeanum) 屬天南星科花燭屬,為多年生附生常綠草本植物,原產于中美洲和南美洲熱帶雨林,是典型的熱帶花卉。 在世界花卉貿易中,紅掌的銷量僅次于熱帶蘭,是近年來國內外最為流行的名貴花卉之一。 紅掌的生長發育對高溫敏感,特別是在高溫季節, 其生長發育很容易受到高溫的嚴重抑制。 然而,紅掌具有一定的適應機制,可以通過增強抗氧化酶系統及提高細胞的滲透調節物質含量來減輕高溫的傷害[1],但不同品種間存在耐熱性差異[2]。 我們利用 3 個耐熱性存在差異的紅掌品種幼苗為試材, 探討紅掌不同品種在高溫脅迫下的傷害與耐熱機理,以期為紅掌的耐熱性栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以耐熱性強的紅掌品種火焰、 阿拉巴馬和耐熱性弱的粉冠軍為供試材料, 由山東省聊城市農業科學研究院生物工程中心采用組培苗在控溫控光溫室內培育,在幼苗生長期,進行正常的水肥管理和病蟲害防治。 當幼苗長有 10 片葉時,進行試驗研究。

1.2 試驗設計

每品種選取生長態勢基本一致的幼苗植株,置于人工氣候箱內先進行 27℃/23℃(晝/夜)5 天處理后進行不同溫度設計處理:25℃(對照)、30℃、40℃,各溫度均處理 5 天。 處理期間光照強度為 8 000 lax,相對濕度 70%~85%,定期適度澆水,保持基質濕潤,避免出現水分脅迫。 每處理重復 3 次,每重復 10 株幼苗。

1.3 測定項目

每處理結束后,每株剪去最近成熟的一片葉,清水流洗并拭干,混合取樣。

1.3.1 細胞抗氧化酶活性測定 粗酶液提?。?取材料 0.5g 于預冷的研缽中,加入 2 ml 預冷的粗酶提取介質,在冰浴中研磨勻漿,移入離心管內(5 ml),在高速超低溫離心機于 4℃下 1 000 xg 離心 20 分鐘,取上清液 4℃下保存備用。

酶活性測定:SOD 活性采用氮藍四唑(NBT)法,參照李合生[3]的方法測定,以抑制 NBT 還原率達 50%的酶量為一個酶單位 (U)。 POD 活性利用紫外吸收法,參照陳建勛[4]方法測定,以每分鐘 OD470 增加0.01 的酶量為一個酶活力單位(U)。

1.3.2 其他生理指標測定 可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍 G-250 染色法,參照孫群[5]。方法測定可溶性糖含量采用蒽酮比色法,參照李合生[6]的方法測定

1.4 分析方法

應用 Excel 軟件進行數據整理并繪圖。 采用 SAS統計軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 高溫脅迫下紅掌不同品種 SOD 活性變化

SOD 具有消除超氧陰離子自由基 (O2-) 毒害作用。 從圖 1 可以看出, 隨著溫度的上升,3 個品種的SOD 活性均呈現先升后降的變化趨勢, 且高溫處理期間差異明顯。 在 30℃時, 阿拉巴馬的 SOD 活性上升幅度較大,比對照 25℃的增加了 49.80%,差異達到極顯著水平;火焰的 SOD 活性上升幅度小,比對照增加了 36.5%,差異為顯著水平;而粉冠軍的 SOD 活性上升幅度較小,僅比對照增加了 11.39%,差異剛達到顯著水平。 在 40℃時, 阿拉巴馬的 SOD 活性下降較小,僅比對照 25℃的略降 2.71%,差異未達到顯著水平, 而粉冠軍的 SOD 活性下降較大, 比對照低出29.48%,差異達到極顯著水平。 由此可見,在高溫脅迫期間,阿拉巴馬的 SOD 活性更高,具有更強消除細胞 O2-的能力,更有利于抵御高溫脅迫?!?】


2.2 高溫脅迫下紅掌不同品種 POD 活性變化

POD 在植物體內的主要作用是消除 H2O2, 可有效地保護植物細胞免受其傷害, 從圖 2 可以看出,POD 活性的變化趨勢與 SOD 相似,隨著溫度的上升,3 個品種的 POD 活性均呈現先升后降的變化趨勢 ,且高溫處理期間差異明顯。 在 30℃時, 阿拉巴馬的POD 活性上升幅度較大 , 比對照 25℃ 的增加 了39.74%, 差異達到極顯著水平; 火焰的 POD 活性上升幅度不大, 比對照 25℃的增加了 15.70%; 而粉冠軍的 POD 活性上升幅度較小, 僅比對照增加了11.43%, 差異達到顯著水平。 在 40℃時, 阿拉八瑪的 POD 活性下降幅度較小, 此時比對照 25℃的下降了 4.85%, 與對照相比差異達顯著水平; 火焰的POD 活性下降幅度大, 比對照下降了 19.36%, 差異達顯著水平; 而粉冠軍 POD 活性下降幅度較大, 此時比對照低出 47.45%, 差異達極顯著水平。 由此可見, 在高溫脅迫之下, 阿拉巴馬的 POD 活性更高,具有更強清除 H2O2的能力, 能極大地降低活性氧對細胞的毒害作用?!?】


2.3 高溫脅迫下紅掌不同品種可溶性蛋白含量的變化

由圖 3 可以看出, 隨著溫度的上升,3 個品種的可溶性蛋白含量均呈先升后降的變化趨勢, 且高溫處理期間差異明顯。 在 30℃時,阿拉巴馬的可溶性蛋白含量上升幅度較大,比對照 25℃時增加了 41.62%,差異達到極顯著水平; 火焰的可溶性蛋白含量上升幅度大,比對照 25℃的增加了 30.39%,差異達到顯著水平;粉冠軍的可溶性蛋白含量上升幅度較小,僅比對照增加了 20.71%, 差異僅達到顯著水平。 在 40℃時,阿拉八瑪的可溶性蛋白含量下降幅度較小,此時仍比對照高出了 21.71%,差異達顯著水平;火焰的可溶性蛋白下降幅度較小,比對照高出了 7.32%,差異達顯著水平; 而粉冠軍的可溶性蛋白含量下降幅度較大,此時已比對照低出了 5.70%,差異未達到顯著水平?!?】

2.4 高溫脅迫下紅掌不同品種可溶性糖含量的變化

從圖 4 可以看出, 隨著溫度上升,3 個品種可溶性糖含量均呈上升的變化趨勢, 高溫處理期間差異明顯。30℃時,阿拉巴馬的可溶性糖含量增加較快,比對照 25℃的增加 45.89%,差異達極顯著水平;火焰的可溶性糖含量增加一般,比對照增加 30.90%,差異達顯著水平;而粉冠軍的可溶性糖含量增加較慢,僅比對照增加 10.57%,差異未達到顯著水平。 在 40℃時,這種差異繼續加大, 阿拉八瑪的可溶性糖含量上升幅度較大,比對照增加了 93.48%,差異達到極顯著水平;火焰的上升幅度大,比對照增加了 57.93%,差異達到極顯著水平; 而粉冠軍的可溶性糖含量上升幅度較小,僅比對照增加了 29.5%,差異達到顯著水平?!?】


基會與細胞膜發生過氧化或脫脂化反應[7]導致細胞結構破裂。 SOD、POD 是植物細胞中的內源抗氧化系統, 在高溫脅迫下, 細胞內生成過量 O2-, 從而誘導SOD 的大量表達,將 O2-歧化成為 H2O2和 O2,而POD可將 H2O2消除,使之轉化為 H2O。 因此,SOD,POD 的活性水平反映了植物抗高溫能力的高低[8]。 試驗結果表明:高溫脅迫下,SOD、POD 活性增幅,耐熱性強的阿拉巴馬大于耐熱性較強的火焰, 更遠大于耐熱性弱的粉冠軍;而 SOD、POD 活性降幅,耐熱性強的阿拉巴馬遠小于耐熱性弱的粉冠軍, 這說明阿拉巴馬具有更強的抵抗活性氧傷害的能力。 可溶性蛋白、可溶性糖是植物細胞內的重要的滲透調節物質, 試驗結果表明,在適度的高溫脅迫下,可溶性蛋白含量增加,這與蛋白質的合成速率加強有關,耐熱性強的阿拉巴馬的可溶性蛋白的增幅明顯比火焰及耐熱性弱的粉冠軍大,而降幅明顯小的多,這說明阿拉巴馬在高溫脅迫下具有更強的蛋白質合成能力和蛋白質穩定性,從而有助于增強其抗高溫傷害的能力[9、10]。 試驗結果表明: 隨著高溫脅迫的增強,3 個品種的可溶性糖的積累量增加,從而加強了細胞的滲透調節能力,有利于提高對高溫傷害的抵抗能力, 而這種積累能力, 耐熱性強的阿拉巴馬比耐熱性弱的粉冠軍更為顯著[9]。

參考文獻

[1]楊華庚,陳慧娟.高溫脅迫對蝴蝶蘭幼苗葉片形態和生理特性的影響[J].中國農學通報,2009,25(11):123-127.
[2]徐如強,孫其信,張樹榛.小麥耐熱性研究現狀與展望 (綜述)[J].中國農業大學學報,1998,3(3):33-40.
[3]李合生,等.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京:高等教育出版社,2000:167-169,195-197,258-260.
[4]陳建勛,王曉峰.植物生理學實驗指導(2 版)[M].廣東:華南理工大學出版社,2006:72-73.
[5]孫群,胡景江,等.植物生理學研究技術[M].陜西:西北農林科技大學出版社,2006:171-172.
[6]陶俊,俞菊,俞麗琴,等.短期高溫脅迫對一品紅幼苗抗氧化系統的影響[J].園藝學報,2008,35(11):1681-1684 .
[7]張鍵,劉美艷,肖煒.Ca2+提高黃瓜幼苗耐熱性的研究[J].中國蔬菜,2002(5):12-14.
[8]周人綱,樊志和,李曉芝,等.熱鍛煉對小麥葉片細胞膜及有關酶活性的影響[J].作物學報,1995,21(5):568-572.
[9]姚元干,石雪暉,楊建國,等.辣椒葉片耐熱性生理生化指標探討[J].湖南農業大學學報,1998,24(2):119-122.
[10]吳顯榮,劉箭,徐曉玲.熱鍛煉能提高菜豆細胞可溶性蛋白 、SOD、膜 ATP 酶和質子泵在體外的熱穩定性[J].生物化學雜志,1995,11(3):259-263.

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