干旱脅迫對不同玉米品種幼苗可溶性糖和過氧化酶活性的影響*

謝美華，羅中澤，呂　琴，楊海艷*

（1.楚雄師范學院化學與生命科學學院，云南 楚雄 675000；2.云南省高校應用生物學重點實驗室，云南 楚雄 675000；3.楚雄州農科所，云南 楚雄 675000）

干旱脅迫對不同玉米品種幼苗可溶性糖和過氧化酶活性的影響*

謝美華1，2，羅中澤3，呂琴1，楊海艷1，2*

（1.楚雄師范學院化學與生命科學學院，云南 楚雄 675000；2.云南省高校應用生物學重點實驗室，云南 楚雄 675000；3.楚雄州農科所，云南 楚雄 675000）

摘要：本研究以玉米品種天紫23號、黃甜脆1號、白甜糯1號、早鮮黃甜脆幼苗為試驗材料，研究了干旱脅迫 （停止澆水）、干旱脅迫時間 （1d、2d、3d、4d、5d）和解除干旱脅迫恢復7d生長后葉片內可溶性糖含量、過氧化物酶活性這兩項生理指標的變化。結果表明：（1）在干旱脅迫條件下，與對照相比，天紫23號幼苗葉片中可溶性糖含量隨著干旱脅迫天數的增加而增加，而早鮮黃甜脆、白甜糯1號和黃甜脆1號葉片中可溶性糖含量在干旱脅迫的前4天均增加，而第5天則都下降低于對照值。4種品種玉米幼苗葉片中的過氧化物酶 （POD）活性與對照相比都明顯上升；（2）解除干旱脅迫恢復生長后4種品種玉米幼苗葉片中的可溶性糖含量和過氧化物酶活性恢復趨于對照值。推測在受到干旱脅迫后，玉米植物體內增加可溶性糖的含量和過氧化物酶的活性以適應干旱脅迫環境。而短期的脅迫解除后，這兩項生理指標又趨于恢復到正常水平。

關鍵詞：干旱脅迫；可溶性糖；過氧化物酶（POD）；玉米

玉米 （Zea mays L.）是一種對水分反應很敏感的旱地作物，近些年來由于天氣變暖，氣候干燥，水分嚴重缺失，使玉米遭受干旱的種植面積增加。干旱缺水不僅使玉米的生長發育受到明顯抑制，而且也會導致玉米產量降低［1，2］。玉米的耐旱性與其生理代謝有著密切的關系［3］。植物中的過氧化物酶 （POD）是植物細胞中的重要保護酶，與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有密切關系［4-6］。可溶性糖是植物體內普遍存在的一種具有滲透調節作用的有機物質［7，8］。

玉米是云南省的一種重要的經濟作物。近年來，云南省很多地區旱情嚴重，在玉米的種植季節降雨量少，使玉米的生長發育過程中嚴重缺水，導致玉米產量降低。為此本研究測定了干旱脅迫及干旱脅迫解除恢復生長后不同玉米品種葉片中可溶性糖和過氧化物酶活性的變化規律，旨在為選育出耐旱品種提供一定的理論依據。

1.　材料與方法

1.1材料與儀器

1.1.1材料

早鮮黃甜脆、白甜糯1號、天紫23號、黃甜脆1號四種玉米種子，購買自楚雄州種子公司。

1.1.2藥品

乙醇、葡萄糖標準溶液 （100μg/mL）、蒽酮試劑、100mmol/L磷酸緩沖液pH7.0、反應混合液、過氧化氫、無菌蒸餾水。

1.1.3試驗儀器

722S型可見分光光度計，80-2型離心機、DK-8D型電熱恒溫水槽、JA-2003電子天平。

1.2方法

1.2.1種子的消毒與播種

1.2.2設定干旱條件［9］

1.2.3復水對干旱脅迫的植物進行復水處理。干旱脅迫7d后進行數據測量。

1.2.4數據測量

1.2.4.1可溶性糖的測定，采用蒽酮比色法［10］

（1）可溶性糖的提取

植物葉片在110℃烘箱烘15min，調至70℃過夜。干葉片磨碎后稱取50mg樣品倒入10ml刻度離心管內加入4ml 80%乙醇，置于80℃水浴中不斷攪拌40min，離心，收集上清液，其殘渣加2ml 80%乙醇重復提兩次，合并上清液。在上清液中加10mg活性炭，80℃脫色30min，80%乙醇定容至10ml，過濾后取濾液測定。

（2）繪制葡萄糖標準曲線［11］

線性回歸方程為：y=0.2063x-0.1552，R2=0.9992

1.2.4.2過氧化物酶的測量，采用愈創木酚還原法［11］

粗酶液的提取：稱取植物材料1 g，加5 ml 20 mmol/L KH2PO4，于研缽中研磨成勻漿，以4000 r/min離心15 min，收集上清液保存在冷處，殘渣再用5 ml KH2PO4溶液提取一次，合并兩次上清液。

2.　結果與分析

2.1可溶性糖含量變化

天紫23號幼苗葉片中可溶性糖含量隨著干旱脅迫天數的增加而增加，是對照的1.14倍，而早鮮黃甜脆、白甜糯1號和黃甜脆1號葉片中可溶性糖含量在干旱脅迫的前4天均增加，而第5天則都下降低于對照值。復水后，四個品種幼苗葉片中的可溶性糖含量均下降，高出的比例為早鮮黃甜脆為2%，天紫23號4%，黃甜脆1號2%，白甜糯1號16%（圖1—4）。

圖1　早鮮黃甜脆葉片中可溶性糖的變化Fig.1　Changes of soluble sugar in leaves of Zaoxianhuangtiancui

圖2　天紫23號葉片中可溶性糖的變化Fig.2?　C?h?an?ge?s? o?f s?ol?ub中le? su?ga?r i?n ?lea變ve化s of Tianzi 23

圖3　黃甜脆1號葉片中可溶性糖的變化Fig.3　Changes of soluble sugar in leaves of Huantiancui 1

圖4　白甜糯1 號葉片中可溶性糖的變化Fig. 4 Changes of soluble sugar in leaves of Baitiannuo

2. 2 POD 活性的變化

在干旱脅迫條件下，與對照相比，早鮮黃甜脆、天紫23 號、白甜糯1 號和黃甜脆1 號幼苗葉片中POD 活性隨著干旱脅迫天數的延長而迅速增加，其中，第5 天POD 活性和對照相比增加倍數分別為： 早鮮黃甜脆為2. 44 倍，天紫23 號4. 32 倍，黃甜脆1 號1. 94 倍，白甜糯1 號3. 6 倍。干旱脅迫解除澆水7d恢復正常灌溉后，早鮮黃甜脆、天紫23號和黃甜脆1號POD活性均降低，但仍然高出對照水平，高出的比例為：早鮮黃甜脆為2%，天紫23號12%，黃甜脆1號1%，白甜糯1號60%（圖5—8）。

圖5　早鮮黃甜脆號葉片中POD的變化Fig.5　Changes of POD activity in leaves of Zaoxianhuangtiancui

圖6　天紫23號葉片中POD的變化Fig.6　Changes of POD activity in leaves of Tianzi 23

圖7　黃甜脆1號葉片中POD的變化Fig.7　Changes of POD activity in leaves of Huangtiancui 1

圖8　白甜糯1號葉片中POD的變化Fig.8　Changes of POD activity in leaves of Baitiannuo 1

3.　討論

3.1干旱脅迫對可溶性糖含量的影響

干旱脅迫影響著植物的生長和發育，當植物受到干旱脅迫時，植物細胞過度脫水，致使溶質積累，細胞滲透勢下降而參與滲透調節。可溶性糖是植物體內重要的滲透調節物質，被認為是對干旱忍耐的適應物質。本試驗表明，天紫23號幼苗葉片中可溶性糖含量隨著干旱脅迫天數的增加而增加，這與王靜等在研究水分脅迫對玉米葉片中可溶性糖的影響中的研究結果相類似［12］。而早鮮黃甜脆、白甜糯1號和黃甜脆1號葉片中可溶性糖含量在干旱脅迫的前4天均增加，而第5天則都下降低于對照值。這與卜楠等在探究不同水分條件下沙漠豆逆境脅迫中的結果相類似［13］。推測本試驗中的四個玉米植株在受到干旱脅迫時，迅速積累可溶性糖來適應干旱脅迫與抵御不良環境。當干旱脅迫解除后恢復澆水，可溶性糖含量又降低到趨于正常的水平。推測玉米植株在短期的干旱脅迫解除恢復澆水后，細胞滲透調節又恢復正常。

3.2干旱脅迫對POD活性的影響

本試驗結果表明，四種玉米幼苗中的過氧化物酶對干旱脅迫十分敏感，隨著干旱脅迫時間的加強，過氧化物酶活性在四種玉米幼苗葉片中都呈上升趨勢，這與裴冬麗等在干旱脅迫對小麥幼苗過氧化物酶活性中的研究結果類似［14］，與張艷馥等對煙草的生理研究的結果有一定的差異［15］。這可能是由于植物種類不同而導致的。植物遭受干旱脅迫時，POD等活性氧的產生能使植物免除或降低活性氧對細胞膜系統的傷害。推測當玉米植株受到干旱脅迫時，POD活性增加從而免除干旱脅迫對植株的傷害。解除干旱脅迫恢復正常澆水7d后，推測早鮮黃甜脆、天紫23號和黃甜脆1號由于5d的干旱脅迫對其生理機能傷害較小，POD活性均降低趨于對照水平，而白甜糯1號由于干旱脅迫對其造成的傷害較大，葉片中的POD活性雖有下降，但仍然遠高出對照水平。

四種品種玉米幼苗葉片中的可溶性糖和POD活性在經歷干旱脅迫后都出現了變化，但變化的幅度都有一定的差異。天紫23號幼苗葉片中可溶性糖含量隨著干旱脅迫天數的增加而增加，而早鮮黃甜脆、白甜糯1號和黃甜脆1號葉片中可溶性糖含量在干旱脅迫的前4天均增加，而第5天則都下降低于對照值。復水后，四個品種玉米幼苗葉片中的可溶性糖含量均下降趨于對照值。四種玉米幼苗中的過氧化物酶對干旱脅迫十分敏感，隨著干旱脅迫時間的加強，過氧化物酶活性在四種玉米幼苗葉片中都呈上升趨勢，解除干旱脅迫恢復正常澆水7d后，早鮮黃甜脆、天紫23號和黃甜脆1號POD活性均降低趨于對照水平，而白甜糯1號葉片中的POD活性雖有下降，但仍然遠高出對照水平。

參考文獻：

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［13］裴冬麗.干旱脅迫對小麥幼苗過氧化物酶同工酶的影響 ［J］.湖北農業科學，2011，50（84）：1530—1532.

［14］張艷馥，沙偉，徐忠文.干旱脅迫對玉米幼苗生理特性的影響［J］.齊齊哈爾大學學報，2007，26（06）：38—40.

（責任編輯徐成東）

中圖分類號：S513.01

文章標識碼：A

文章編號：1671-7406（2015）03-0037-06

*基金項目：云南省重點建設學科，楚雄師范學院重點建設學科基金項目，項目編號：05YJJSXK03；云南省高校科技創新團隊支持計劃項目，項目編號：IRTSTYN；楚雄師范學院基金項目，項目編號：10YJYB02；楚雄師范學院大學生創新創業訓練計劃項目，項目編號：2013cxcy04。

收稿日期：2015-01-12

作者簡介：謝美華 （1981—），女，實驗師，研究方向：植物病理學與微生物方向。

通訊作者：楊海艷 （1979—），女，博士，高級實驗師，研究方向：植物病理學與微生物方向。

Effect of Droughts Stress on the Activity of Peroxidase and Soluble Sugar in Leaves of Different Varieties of Zea mays Seedling

XIE Meihua，LUO Zhongze，L U Qin&YANG Haiyan
（School of Chemistry&Life Sciences，Chuxiong Normal University，Chuxiong，675000，Yunnan Province；Yunnan Province Universities Key Laboratory of Applied Biology，Chuxiong，675000，Yunnan Province；Chuxiong Institute of Agricultural Sciences，Chuxiong，675000，Yunnan Province）

Abstract：Four Zea mays varieties，Tianzi 23，Huangtiancui 1，Baitiannuo 1，Zaoxianhuangtiancui，were selected as the materials.Changes in leaf soluble sugar content and peroxidase activity were respectively measured after the following treatments：1.no watering，2.drought stress time from 1 to 5 days，3. 7d after relieving drought stress.The results showed that：（1）Under the drought soluble sugar content and peroxidase activity in leaves of 4 varieties of Zea mays were closen to that of control after relieving drought stress.Here，we inferred maize plants increased the content of soluble sugar and peroxidase activity in order to adapt to the drought stress environment under drought stress.However，the two physiological indices returned to normal level when short term stress was relieved.

Key words：drought stress；soluble sugar；peroxidase（POD）；Zea mays