干旱脅迫下玉米幼苗的生理生化指標

摘要：以玉米幼苗為材料，用控制澆水量的方法分為對照、輕度干旱脅迫、中度干旱脅迫、重度干旱脅迫４個組，研究不同干旱脅迫對玉米幼苗過氧化物酶（ＰＯＤ）活性及丙二醛（ＭＤＡ）、脯氨酸（Ｐｒｏ）含量的影響。結果表明，在干旱脅迫下，過氧化物酶（ＰＯＤ）活性增強，丙二醛（ＭＤＡ）及脯氨酸（Ｐｒｏ）的含量顯著提高，導致膜損傷，質膜透性上升，且過分干旱對玉米幼苗會造成一定傷害。

關鍵詞：玉米幼苗；生理生化指標；干旱脅迫

中圖分類號：Q945.78文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）18－3691-03

Effect of Drought Stress on the Physiological and Biochemical Indexes of Maize Seedlings

ＷＥＩ Ｓｈｉ－Ｍｅｉ１，ＣＨＥＮ Ｌｉ２

（１．Ｓｅｅｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙｕｎｃｈｅｎｇ ｉｎ Ｓｈａｎｘｉ，Ｙｕｎｃｈｅｎｇ ０４４０００，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｙｕｎｃｈｅｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｎｃｈｅｎｇ ０４４０００，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｍａｉｚｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ（ＰＯＤ） ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ （ＭＤＡ） ａｎｄ ｐｒｏｌｉｎｅ （Ｐｒｏ） ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ， ｄａｍａｇｅ ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｄｒｏｕｇｈｔ ｃｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｄａｍａｇｅ ｔｏ ｍａｉｚｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍａｉｚｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ； ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ； ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ

干旱是植物最易遭受的脅迫之一，每年由于干旱脅迫給農業造成的損失幾乎相當于其他所有環境因子脅迫所造成的損失的總和［１］。玉米是作物中對水分脅迫敏感的作物之一，當地氣候的旱澇直接影響著玉米的產量，進而影響玉米的市場供應。不同品種玉米對土壤、大氣干旱條件所具有的適應性和抵御能力不同，它們在形態結構、生理生化特性等方面形成了對逆境的適應反應。

近年來，有關農作物如小麥、玉米、大豆、煙草等抗水分脅迫生理有了大量的研究報道，而對玉米的研究大多集中在干旱脅迫下生理生化指標的變化［２］。以農大１０８、晉單５１兩個玉米品種為試驗材料，通過人工控制水分模擬干旱來研究不同干旱脅迫對玉米幼苗的過氧化物酶（ＰＯＤ）活性及丙二醛（ＭＤＡ）、脯氨酸（Ｐｒｏ）含量等生理生化指標的影響，以期為干旱農業的高效生產提供理論依據和實踐參考。

１材料與方法

１．１試驗材料及其處理

選擇晉單５１、農大１０８這兩個玉米品種幼苗作為試驗材料，采用室內水培的方法在一定條件下培養，待玉米生長至２葉１心時。

選擇長勢一致的玉米幼苗在室溫下進行干旱脅迫處理，分為對照組、輕度脅迫組（1號）、中度脅迫組（2號）、重度脅迫組（3號），進行３ ｄ的干旱處理，農大１０８中、晉單５１中的對照、１號、２號、３號每天分別澆２０、１５、１０、５ ｍＬ的去離子水，觀察試驗結果。然后分別對其進行ＰＯＤ活性、ＭＤＡ和Ｐｒｏ含量的測定，３次重復。

經過不同處理玉米幼苗長勢出現明顯差異，對照與輕度脅迫的植株在大小上沒有明顯差異，中度脅迫和重度脅迫的植株明顯小于對照，特別是重度脅迫的植株最小，葉片相對小但變厚。

１．２測定項目

過氧化物酶（ＰＯＤ）活性的測定：愈創木酚法［３］。丙二醛（ＭＤＡ）含量的測定：硫代巴比妥酸反應比色法［４］。脯氨酸（Ｐｒｏ）含量的測定：茚三酮顯色法［5，6］。

２結果與分析

２．１過氧化物酶（ＰＯＤ）活性的測定結果

過氧化物酶（ＰＯＤ）是植物體內防御活性氧傷害的重要酶。它是一種卟啉環含鐵蛋白酶，主要存在于葉綠體中，其主要功能是減輕過氧化氫對機體的傷害，其活性的應激性變化被廣泛作為反映植物受逆境脅迫程度的一個重要指標。由表１可知，隨著干旱脅迫強度的增加，ＰＯＤ活性表現出增高的趨勢。說明一定強度的干旱脅迫可使玉米幼苗葉片的保護酶ＰＯＤ產生一定的適應性變化，活性上升。由表２可知，不同玉米品種幼苗在品種間、干旱脅迫強度間及互作間差異極顯著，即不同品種玉米在干旱脅迫下，ＰＯＤ活性主要取決于品種、干旱脅迫強度及其互作。多重比較結果表明，各個干旱脅迫強度之間都呈顯著性差異，即各種干旱脅迫強度對玉米幼苗ＰＯＤ活性的影響都很明顯。

２．２丙二醛（ＭＤＡ）含量的測定結果

ＭＤＡ含量反映膜脂過氧化程度的強弱［7］，植物遭受逆境時，ＭＤＡ是膜脂過氧化最重要的產物，是衡量膜脂過氧化程度的一個重要指標，可作為植物抗性評價的重要參考指標［8］。由表３可知，不同品種玉米幼苗在干旱脅迫下，ＭＤＡ含量的變化都很明顯，且隨著干旱程度的增強，ＭＤＡ含量逐漸增多，表明在干旱脅迫下膜的透性提高與ＭＤＡ的積累所誘導的膜脂過氧化作用增強密切相關。

２．３脯氨酸（Ｐｒｏ）含量的測定結果

脯氨酸（Ｐｒｏ）除了作為玉米體內一種主要的滲透調節物質，也是干旱條件下植物氮源的貯藏形式。植物解除干旱后可用來參與葉綠素等物質的合成。它可能作為受旱期間植物生成氨的解毒劑。總之干旱條件下脯氨酸的大量積累，具有重要的生理作用［9］。由表４可知，不同品種玉米幼苗在干旱脅迫下，Ｐｒｏ含量的變化比較明顯。且隨著干旱程度的增強，Ｐｒｏ含量逐漸增多。

３小結與討論

經過不同程度的干旱脅迫處理，玉米品種農大１０８表現出了較強的抗旱性，其長勢較好。農大１０８、晉單５１玉米的過氧化物酶（ＰＯＤ）的活性都隨干旱程度的增強而增強，丙二醛（ＭＤＡ）與脯氨酸（Ｐｒｏ）的含量都隨干旱程度的增強而增加。且通過數據分析可知，晉單５１與農大１０８比較對干旱的抗性較低。因此，農大１０８適宜在當地推廣種植。

干旱引起作物體內水分虧缺，當作物水分虧缺發展到足以干擾作物正常機能時就產生作物水分脅迫，并最終影響產量。因此，研究水分脅迫下作物生長和生理、生化指標的變化趨勢，對于確定其關鍵需水期及節水、高效灌溉指標，并用以指導節水灌溉是必不可少的。另外明確作物在水分脅迫下的物質基礎及其生理機制，對通過基因工程手段進行抗旱基因重組，培育作物抗旱新類型是十分必要的，也是當前研究的一個熱點［１0］。玉米是喜水作物，對水分脅迫十分敏感，國內外有關玉米在水分脅迫下的抗旱性機理及其應用的研究已有大量的報道。

參考文獻：

［１］ 袁佐清，張建勇，張懷渝．不同玉米自交系抗旱性生理指標的研究［Ｊ］． 山東理工大學學報（自然科學版），２００４，18（６）：７1－７5．

［２］ 黃鶯，趙致． 雜交玉米品種抗旱性生理指標及綜合評價初探 ［Ｊ］．種子，２００１，１５（１）：４５－４７．

［３］ 張寶元，靳衛東．過氧化氫酶活性的定量測定［Ｊ］．科學教育，２００７，１３（４）：３５－３６．

［4］ 趙世杰，許長成，鄒琦，等． 植物組織中丙二醛測定方法的改進［Ｊ］．植物生理學通訊，１９９４，３０（３）：２０７－２１０．

［5］ 張殿忠，汪沛洪， 趙會賢． 測定小麥葉片游離脯氨酸含量的方法［Ｊ］．植物生理學通訊，１９９０（4）：62-65，32．

［6］ 朱廣廉，鄧興旺，左衛能．植物體內游離脯氨酸的測定［Ｊ］．植物生理學通訊，１９８３（１）：35-38．

［7］ 張志良，瞿偉菁．植物生理學實驗指導［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００５．

［8］ 陳貴，胡文玉，謝甫綈，等． 提取植物體內ＭＤＡ的溶劑及ＭＤＡ作為衰老指標的探討［Ｊ］．植物生理學通訊，１９９１，２７（１）：４４－４６．

［9］ 裴英杰，鄭家玲，庚紅，等． 用于玉米品種抗旱性鑒定的生理生化指標［Ｊ］． 華北農學報，1992，7（1）：31-35.

［１0］ 張寶石，徐世昌，宋鳳斌，等． 玉米抗旱基因型鑒定方法和指標的探討［Ｊ］． 玉米科學，１９９６，4（３）：19-22，26．