热胁迫对油菜种子活力和幼苗抗氧化酶活性的影响

田学军,卢焕仙.热胁迫对油菜种子活力和幼苗抗氧化酶活性的影响[J].江苏农业科学,2011,39(4):77-78.

)77)

热胁迫对油菜种子活力和幼苗抗氧化酶活性的影响

田学军,卢焕仙

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(1.红河学院生物系,云南蒙自661100;2.云南省农业科学院蜜蜂研究所,云南蒙自661100)

摘要:通过测定热胁迫下胜利油菜种子活力、幼苗质膜损伤指数、丙二醛(MDA)含量及过氧化物酶(POD)、超氧

化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性的变化,探讨热胁迫对油菜生理的影响。结果表明,种子活力和CAT活性随胁迫温度的升高而降低,质膜损伤指数和MDA含量随温度的升高而增加,POD和SOD活性随温度的升高而增加,但温度达50e时,活力较次高温时有所下降。

关键词:油菜;热胁迫;种子活力;质膜损伤;MDA;抗氧化酶

中图分类号:S656.403.4 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2011)04-0077-02

植物种子在贮藏期间因生物化学损伤而逐渐失去活力,失活的速率在很大程度上取决于相对湿度和环境温度

[2]

等贮藏条件,如在干燥和低温条件下拟南芥[Arabidopsisthaliana(L.)Heynh]种子可贮藏约2000年。显然,高温高湿将严重影响种子活力和寿命。自由基介导的脂质过氧化

[4]

也是种子活力丧失的原因之一。植物则通过抗氧化系统来清除活性氧中间体(ROS),以降低ROS造成的氧化损伤。种子中含有过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(su-peroxidedismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)、谷胱甘肽还原酶(glutathionereductase,GR)等自由基和过氧化物清除酶,它们与种子活力有极大关系。胜利油菜(Brassicanupuscv.Shengli)是我国重要油料作物,喜冷凉,开花最适温度为16~25e,气温高于26e开花显著减少。随着温室效应不断加剧,播种后的油菜种子及以后的生长发育将受到高温胁迫。油菜种子老化的某些生理生化变化已有人进行过一些研究,但热胁迫对油菜生理的影响仍少见报道。本研究通过对油菜种子和幼苗进行热处理,探讨热胁迫下种子活力和幼苗中抗氧化酶活性的变化,以揭示热胁迫对油菜生理的影响。1 材料与方法

油菜种子为胜利油菜(Brassicanupuscv.Shengli),产自云南省弥勒县。1.1 种子活力测定

胁迫温度分别为45、50、55、60e,设22e为对照(CK),每个处理50粒种子。热胁迫的种子装入自封袋中置于水浴中胁迫6h。胁迫后每个处理加4mLHoagland完全营养液,转22e恒温培养室培养4d,每天记录萌发种子数,最后一天测定根茎长度(cm),参照5国家种子检验规程6测定发芽指数和活力指数。

收稿日期:2010-09-12

基金项目:红河学院科研基金/植物对高温和盐胁迫的生理应答0(编号:XJIY0805)。

作者简介:田学军(1962)),男,云南泸西人,教授,主要从事植物逆境生理学和资源植物研究。Te:l(0873)3698974;E-mai:ltxj_b-iology2@126.com。

[6][5]

[3]

[1]

发芽指数(GI)=E(Gt/Dt)

活力指数(VI)=GI@S

式中,Gt为每日的发芽数,Dt为相应的发芽日数,S为观察结束时幼苗长度(根长+茎长)。1.2 幼苗生理指标测定

种子用营养液在22e下培养48h(萌发成幼苗),随机分成4组:22e(CK)、38e、44e、50e,后3组置于相应温度水浴中胁迫2h,胁迫后立即用电导仪(JEY-45001,Jen-[7][8]way,England)测定电导率,用硫代巴比妥酸法测定MDA,参考陈建勋等的方法1.3 统计分析

[9]

测定SOD、POD和CAT活性。

采用SPSS14.0统计软件对处理结果进行方差分析。2 结果与分析

2.1 热胁迫对种子活力的影响

发芽指数(GI)和活力指数(VI)随着胁迫温度的升高而降低(图1),60e胁迫的种子GI约为对照的60%,VI不及对照的50%。显然,热胁迫显著降低了种子的活力。

2.2 热胁迫对幼苗质膜损伤和脂质过氧化的影响

质膜损伤指数随胁迫温度的升高而升高,其中50e胁迫的幼苗与22、38、44e胁迫的差异极显著(P<0.01),其余两个高温之间及其与对照差异不明显(P>0.05)(图2)。显然,热胁迫对幼苗质膜造成了损伤。热胁迫引发的脂质过氧化产物MDA的含量除44e与50e之间差异不显著外(P>0.05),其余各处理之间及其与对照之间差异显著(P<0.05),胁迫温度越高,MDA含量越高(图2)。)78)江苏农业科学 2011年第39卷第4期

与他人结果相似。显然,在较高温度下,油菜为降低热胁迫诱发的氧化损伤,提高了抗氧化酶的活性。热胁迫下,欧白芥、马铃薯、烟草等植物CAT活性下降,本研究与之相似。这些结果表明,高温抑制了CAT的活性,最终可能使油菜受到更大的氧化伤害。

纵观本研究,热胁迫导致油菜种子和幼苗质膜受损,产生较多的脂质过氧化物,降低了种子的活力和幼苗CAT活性,油菜则通过提高POD和SOD活性来抵御热胁迫诱发的氧化伤害。生产上,油菜种子晾晒应避免高温曝晒,以免降低种子活力。

2.3 热胁迫对幼苗POD、SOD和CAT活性的影响

POD和SOD活性随着胁迫温度的升高而增加,POD在38e达到最高,SOD在44e达到最高,但温度达50e时活力较38e和44e胁迫的低(图3)。CAT的活性则是随胁迫温度的升高而降低(图3)。

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[14]

[13]

3 讨论

在高温高湿条件下,植物种子几天或几周内就丧失了活

[10]

力。本研究中,油菜种子活力和发芽率随胁迫温度的升高而降低。如果长时间处于热胁迫状态,种子将失去活性。

当植物遭受高温、低温等胁迫时,细胞膜受到损伤,而电解质渗漏增加则表明植物细胞膜已受损[11]。本研究中,胁迫温度越高,损伤指数越大,高温确实破坏了细胞膜的完整性,导致胞内物质外渗,进而导致细胞生理功能紊乱。

MDA是脂质过氧化的终产物,其含量高低反映了脂质过氧化的程度,MDA本身对植物细胞还具有明显的毒害作用。

[5]

脂质过氧化作用的增强可能是种子劣变的主要原因之一,在迅速劣变的大豆种子中,活力的丧失或下降与膜脂过氧化

[12]

作用密切相关。本研究表明,高温加速了油菜幼苗脂质过氧化过程。本研究虽然没有测定热胁迫下种子中MDA含量的变化,但可以推测,热胁迫下油菜种子MDA含量可能增加,进而降低了种子活力。

在逆境条件下,植物细胞中迅速生成#O2和H2O2,进而引发羟自由基和脂质过氧化物等破坏性化合物的产生。植物通过自由基清除剂来清除自由基。SOD、POD、CAT是植物组织中重要的抗氧化酶。SOD催化超氧自由基转化H2O2,H2O2被CAT转化为为H2O和O2,保护植物免遭氧自由基伤害。本研究中,POD和SOD活力随胁迫温度的升高而提高,但温度达50e时活力较38e和44e胁迫的低。本研究

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