萝卜种子萌发过程中部分生理指标的动态变化_cropped

萝卜种子萌发过程中部分生理指标的动态变化_cropped () 2006 年 12 月 第 31 卷 第 6 期 西 南 师 范 大 学 学 报 自然科学版 ()Vol . 31 No . 6 Journal of Sout hwest China Normal University Nat ural Science Dec . 2006 () 文章编号 : 1000 5471 200606 0117 04 ? 萝卜种子萌发过程中部分生理指标的动态变化 吴能表 , 王图锦 西南大学 生命科学学院 , 三峡库区生态环境教育部重点实验室 , 重庆 400715 摘要 : 以萝卜种子为 , 研究了种子萌发过程中部分生理指标的动态变化 . 结果表明 : 种子萌发初期 , 可溶性糖 含量逐渐下降 ; 丙二醛含量先升高 , 后降低再升高的变化过程 ; 过氧化物酶 、过氧化氢酶都表现出逐渐升高的趋 势 ; 脯氨酸含量逐渐升高 , 再降低 ; 蛋白含量现有一个降低过程 , 然后逐渐升高 . 关 键 词 : 萝卜 ; 种子萌发 ; 生理指标 中图分类号 : Q945 文献标识码 : A 种子萌发是作物生长的基础 . 种子在适宜的条件下 , 内部生理代谢活化起来 , 幼胚恢复生长 , 使细胞 [ 1 ] 基本代谢活动开始运转 , 酶系统 、线粒体的修补与活化, 从而形成新的组织和器官 , 逐步完成形态建成 . ( ) ( ) 本文以萝卜种子为材料 , 研究了种子萌发过程中过氧化氢酶 CA T及过氧化物酶 POD的活性和丙二醛 ( ) MDA、可溶性糖 、脯氨酸 、总蛋白含量变化进行了探讨 , 为探讨植物种子萌发机理提供理论依据 . 1 材料与方法 料11 1 材 ( ) 萝卜 R a p h a n us s at i v us L1 种子购自农贸市场 , 自来水浸泡萝卜种子 18 h , 于培养皿中 24,26 ?, 2 000 lx 光照 , 用湿润滤纸保持水分条件下进行萌发 , 每天上 午 10 时 取 材 1 次 , - 80 ?保 存 , 用于 试 验 , 连续 1 周 . 本试验设置 3 次重复 . 法 11 2 方 [ 2 ] [ 3 ] ( ) ( ) ( ) 丙二醛 MDA含量采用硫代巴比妥酸 TB A比色法测定 ; 脯氨酸 Pro 含量采用磺基水杨酸法测[ 4 ] [ 5 ,6 ] 定 ; 可溶性糖含量采用蒽酮硫酸水合热法测定 ; POD 活性测定采用愈创木酚法, CA T 活性采用紫外 [ 7 ] [ 8 ] 分光光度法测定 ; 蛋白质的含量测定参照 B ra dfo r d方法. 2 结果与分析 21 1 萝卜种子萌发过程中可溶性糖含量的动态变化 从图 1 可以看出在萝卜萌发 1 d , 可溶性糖含量呈上升趋势 , 第 2 - 5 天迅速下降 , 第 5 天达到最小 值 . 第 6 天略有上升 , 第 7 天含量又有所下降 , 可见在种子萌发阶段 , 可溶性糖含量变化呈总体下降趋 势 . 在萌发开始可溶性糖含量的上升 , 意味着种子中的贮藏物淀粉逐渐被分解为小分子的糖类 , 供给生 命活动和新的组织 、器官的合成 , 萌发初期由于萌发的种子各种生理机能还不健全 , 几乎难以进行光合 ? 收稿日期 : 2005 06 01 ( ) 基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 30170646; 三峡库区生态环境教育部重点实验室和西南大学博士基金资助项目. () 作者简介 : 吴能表 1969 , 男 , 博士 , 副教授 , 四川平昌人 , 主要从事药用植物生理生化 、植物信号传导以及植物光合机理等领域的研究. 作用 , 生命活动需要的能量和新器官合成需要的原料主要来自体内贮藏物 , 所以在萌发 2 d 后可溶性糖 含量迅速降低 . 21 2 萝卜种子萌发过程中 MDA 含量的动态变化 作为膜脂过氧化产物 , 可以初步反映体内膜的受损程度和体内自由基清除酶系的活力. 研究表明 , 萝 卜萌发 1 d , MDA 含量呈上升趋势. 第 3 - 5 天迅速下降 , 第 5 天达到最小值. 第 6 天略有上升 , 第 7 天含 () 量又有所下降 图 2. 图 1 种子萌发过程中可溶性糖含量的动态变化 图 2 种子萌发过程中 MDA 含量的动态变化 Fi g1 1 Dyna mic Cha nge of Sol u ble Fi g1 2 Dyna mic Cha nge of MDA Co nt e nt i n t he B ud of Ra di sh Suga r Co nt e nt i n t he B ud of Ra di sh 21 3 萝卜种子萌发过程中 CAT 和 POD 活性的动态变化 如图 3 所示 , 在萝卜种子萌发的 1,2 d , CA T 活性呈下降趋势. 随后的 3,6 d 活性缓慢上升 . 到第 7 天活性迅速上升 , 达到最大值 . 可见在种子萌发阶段初期 , 种子 CA T 活性呈总体上升趋势 . CA T 是机体 清除超氧物自由基和羟自由基的酶类. 抑制脂质过氧化水平 , 在减轻膜伤害上可能起着保护作用 . 由此可 见 . 在萝卜种子萌发过程中 , 种子通过增强 CA T 活性 , 加强机体防御能力 . 如图 4 所示 , 在萝卜种子萌发过程初期 1,6 d , POD 活性呈缓慢上升趋势 , 而后活性增长迅速 , 第 6 天活性达到最大值 , 在整个种子萌发过程中 POD 活性呈上升趋势 . 可见种子萌发过程 , POD 活性增强是 组织防御机能增强 , 脂质过氧化作用对细胞伤害减弱的结果 . 两种自由基清除酶系的活性变化相对一致 , 1,5 d 活性变化幅度较小 , 呈现出相对稳定的态势 , 在 6 d以上迅速升高 , 原有酶的活性可能来自于种子本身 , 而 6 d 以上酶活性的增加 , 来自于酶的重新合成. 图 3 萝卜种子萌发过程中 CA T 活性的动态变化 图 4 萝卜种子萌发过程中 POD 活性的动态变化 Fi g1 3 Dyna mic Cha nge of CA T Fi g1 4 Dyna mic Cha nge of POD Activit y i n t he B ud of Ra di sh Activit y i n t he B ud of Ra di sh 21 4 萝卜种子萌发过程中脯氨酸含量的动态变化 脯氨酸是一种渗透调节物质 , 是一种防脱水剂 , 与植物的抗旱性密切相关 . 在种子萌发初期的 1,5 d , 叶片脯氨酸含量增加缓慢 , 随后脯氨酸含量增长迅速 , 第 6 天脯氨酸含量达到最大值 , 随后又开始下降 . () 在整个种子萌发初期呈上升趋势 图 5. 21 5 萝卜种子萌发过程中蛋白质含量的动态变化 在萝卜种子萌发初期 1,5 d 蛋白质含量呈缓慢下降趋势. 第 5 天达到最小值. 随后升高较快 , 第 6 d () 达到最大值 , 后又开缓慢始下降 图 6. 种子到幼苗的形态建成 , 需要相应的原料 , 种子萌发初期可溶性蛋 白质含量的降低 , 可能是由于原有蛋白质被分解 , 便于运输和合成新的蛋白质 , 随后蛋白质含量的升高与 蛋白质的再度合成和光合作用的启动 , 提供新的原料用于蛋白质的合成有关 . 图 5 种子萌发过程中脯氨酸含量的动态变化 图 6 种子萌发过程中蛋白质含量的动态变化 Fi g1 5 Dyna mic Cha nge of Proli ne Fi g1 6 Dyna mic Cha nge of Pro t ei n Co nt e nt i n t he B ud of Ra di sh Co nt e nt i n t he B ud of Ra di sh 3 讨论 植物体内的生理指标反映植物的生存状态 , 不同环境因素对这些指标有着不同的影响 , 通过对这些指 标的探讨 , 推断体内多种生理反应的机制 . 可溶性糖含量的变化 , 反映了植株体内可利用态物质和能量的 [ 9 ] 供应基础 . 脯氨酸是一种渗透调节物质, 是一种防脱水剂 , 与植物的抗脱水密切相关 . 本研究表明 , 种子 萌发过程中 , 可溶性糖含量的降低 , 蛋白质含量的上升与种子萌发过程中旺盛的代谢和大量的新器官合成 [ 10 ] 需要能量和新的蛋白质有关. 而脯氨酸含量升高 , 增强了抗逆境能力. 研究证明 , 植物细胞中能产生超 氧自由基 , 这些自由基通过脂质过氧化作用致使细胞膜系统发生变性 , 最终导致细胞损伤或死亡 , POD , [ 11 ,12 ] CA T 是清除自由基的酶类. 檀建新等实验表明 , POD 、CA T 活性随萌发过程的变化趋势 , 表明幼苗 对自身有一定的保护作用 , 在种子萌发过程中 , 幼苗通过提高 SOD 、POD 和 CA T 活性 , 去除超氧自由基 , 来降低过氧化水平 , 减小对膜的损害 . MDA 作为细胞脂质过氧化的产物 , 植物体内 MDA 越多 , 说明过氧 化作用越强 , 对植物体造成伤害的程度越高. 在正常生长的植株体内含量较低 , 当植株处于不良环境时 , [ 13 ] 会因不良环境的恶劣程度引起 MDA 含量的相应上升. 由此可见 , 种子萌发过程中 , MDA 含量呈总体 下降 , 而 POD , CA T 活性呈上升趋势 , 说明机体抗脂质氧化能力增强 . 本研究表明 , 在萝卜种子萌发过程中 , 机体通过 POD 、CA T 活性升高 , 增强了抗脂质氧化能力 , 从而 降低 MDA 含量 . 同时 , 脯氨酸含量升高 , 增强了对细胞膜及酶的保护及渗透调节功能 . 除此之外 , 体内蛋 白质含量的增加 , 也有利于调节体内的多种生理生化机制 , 从而提高机体的抵抗力 , 增加抗逆境能力. 参考文献 : [ 1 ] 郑光华 , 史忠礼 , 赵同芳 , 等 . 实用种子生理学 [ M ] . 北京 : 农业出版社 , 1990 : 214 289 . () [ 2 ] 赵世杰 , 许长成 , 邹 琦 , 等 . 植物组织中丙二醛测定方法的改进 [J ] . 植物生理学通讯 , 1994 , 30 3: 207 210 . () [ 3 ] 张殿忠 , 汪沛洪 , 赵会贤 . 测定小麦叶片游离脯氨酸含量的方法 [J ] . 植物生理学通讯 , 1990 , 26 4: 62 65 . () 林炎坤 . 常用的几种蒽酮比色定糖法的比较和测定 [J ] . 植物生理学通讯 , 1989 , 25 4: 53 55 . [ 4 ] [ 5 ] 张志良 . 植物生理学实验指导 [ M ] . 第 2 版 . 北京 : 高等教育出版社 , 1990 : 154 155 . [ 6 ] 胡能书 , 万国贤 . 同工酶技术及应用 [ M ] . 湖南科技出版社 , 1985 , 10 : 112 117 . [ 7 ] 蒋传葵 , 金承德 , 吴仁龙 , 等 . 工具酶的活力测定 [ M ] . 上海 : 上海科学技术出版社 , 1982 : 36 38 . [ 8 ] Bradfo r d M M . A Rapid Sensitive Met ho d fo r t he Q ua ntitatio n of Micro gra m Q ua ntitie s of Pro tein U tilizing t he Principle of Pro tein2Dye Inding [J ] . A nalytical Biochemi st r y , 1976 , 72 , 248 254 . () [ 9 ] 贺道耀 , 余叙文 . 水稻高脯氨酸愈伤组织变异体的选择及其耐盐性 [J ] . 植物生理学报 , 1995 , 21 1: 65 72 . () [ 10 ] 曾世昌 , 郭辛荣 . 盐沫对木麻黄若干生理危害 [J ] . 中华林业 , 1992 , 24 3: 27 34 . () [ 11 ] 檀建新 , 尹 君 , 王文忠 , 等. 镉对小麦 、玉米幼苗生长和生理生化反应的影响 [J ]. 河北农业大学学报 增刊, 1994 , 17. [ 12 ] Alo nsu Go nzalez. L ight a nd Excess Ma nga nese Implicatio n fo r O xidative St re ss i n Co mmo n Bea n [ J ] . Pla nt Physiol . 1998 , 118 : 493 504 . ( [ 13 ] 吴能表 , 何 凤 , 杨丽萍 , 等 . NaCl 对萝卜幼苗逆境指标及蛋白激酶活性的影响 [ J ] . 西南师范大学学报 自然科学 ) () 版, 2004 , 29 4: 651 654 . Dyna mic Changes of Physiological Indexes Ra p h a n us s a t ivus L1 in the Seed Budding of WU Ne ng2biao , WA N G Tu2ji ng ( ) Ke y La bora t ory of Ec o2e nvironme nt s in Thre e Gorge s Re s e rvoir Re gion MO E, S c hool of Lif e Sci e nc e , S out hw e s t Unive rsit y , Chong qing 400715 , China Abstract : The a ut ho r s st udie d dyna mic cha nge s of p hysiolo gical i nde xe s i n t he seed b uddi ng of R a p h a n us s at i v us L1 . It sho we d t hat : i n t he see d buddi ng of R a p h a n us s at i v us L1 , t he co nt e nt of sol uble suga r de2 crea se d st ep by st ep ; t he co nt e nt of MDA ro se at fi r st , t he n f ell do w n , a nd i ncrea se d a gai n at la st ; t he ac2 tivit y of POD a nd CA T i ncrea sed ; t he co nt e nt of p roli ne ro se at fi r st , t he n f ell do w n , a nd t he c ha nge s of t he co nt e nt of p ro t ei n we re j u st oppo sit e to t he c ha nge s of p roli ne . Key words : R a p h a n us s at i v us L1 ; seed b uddi ng ; p hy siolo gical i nde xe s 责任编辑 胡 杨