彭瞰看
(东北农业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150030) 摘要：植物逆境生理是研究植物在逆境条件下的生理生化变化及其机制，逆境也常称为胁迫。而低温、冷害则是田间生产中常见的一种胁迫。本实验以良玉和松玉玉米为材料，研究了以20 C为对照，用5 C的低温24h后胁迫处理玉米幼苗，以4项生理指标：叶绿素含量、细胞膜的通透性相对电导率、根系活力、过氧化物酶活性，来研究玉米幼苗的的冷伤害和抗冷性。结果表明，低温对玉米幼苗造成显著伤害，表现为叶绿素含量减少，根系活力降低，生物膜的通透性增大，膜脂不饱和脂肪酸含量下降，过氧化物酶活性降低等。冷伤害程度与胁迫温度、胁迫时间密切相关。 关键词：玉米冷害低温胁迫抗冷性
前言：性生理的研究，探明植物在不良环境下的生命活动规律，了解植物的适应和逆境伤害机制并加以人为调控，对于农业高产稳产和保护生态环境具有极其重要的意义。对植物产生有害影响的低温对植物产生的危害分别称为冷害和冻害。本次实验针对植物抗冻害进行研究。现在关于冻害机制主要有两种假说，分别是巯基假说、膜伤害假说。巯基假说是 Levitt (1962 ) 提出的，主要
内容是冰冻使植物受害是由于细胞结冰引起蛋白质损伤，蛋白质的天然结构破坏，引起细胞伤害和死亡。膜伤害假说的主要内容是冰冻引起细胞的损伤主要是膜系统受到伤害。膜脂相变使得一部分与膜结合的酶游离而失活，光合磷酸化和氧化磷酸化解偶联，ATP形成明显下降，引起代谢失调，严重时导致植株死亡。低温是玉米生育期间我国北方玉米产区的主要气象灾害，是高产稳产的主
要限制因素之一。黑龙江、吉林、辽宁3省都因低温冷害导致粮食大幅度减产。国内外学者对低温胁迫下的玉米从叶绿素、蛋白质、活性氧代谢、内源激素平衡、显微超微结构、分子反应机制等诸多方面进行了广泛研究。本文将通过低温胁迫对玉米幼苗生理指标的影响来讨论并探究冷害对玉米幼苗的伤害机制。探究低温胁迫机制进而防治低温对植物的危害是生产中亟待解决的重要课题。
特别是黑龙江省属于高寒地区，本实验针对此地区玉米抗寒的生理变化进行研究更具实际意义。
1材料与方法
1.1材料
松玉、良玉玉米种子，由东北农业大学生命科学学院植物生理教研室提供。
1.2方法
1.2.1玉米幼苗的培养
分别取松玉号、良玉号玉米种子各300粒左右进行消毒，然后用蒸馏水将玉米种子洗净，在75聽醇中消毒15s，浸种催芽处理14h后，用蒸馏水洗三次，洗去种子表面抑制生长的物质，然后进行沙培，将沙子平铺在培养盘上，用喷壶浇适当的完全营养液。将种子放在沙子上，种脐向上，种子间距离适当。种子上覆盖适当的沙子，约1cm厚，保证沙子湿度适当，培养条件为20 E，浇以全素营养液，使生长健康。当植物长出四片真叶时进行试验，低温胁迫玉米幼苗并测定其5项生理指标。
1.2.2处理方法
将每个品种的供试材料分为两组，一组于原处继续生长，另一组移至5C冰柜进行低温胁迫分别处理24h，分别于常温对照和低温处理处取材，测定其生理生化指标。
1.2.3生理指标的测定
1）叶绿素含量一一722型分光光度计一一乙醇法
1•称取剪碎的新鲜植物叶片0.5g，放入研钵中，加少量石英砂和碳酸钙粉及2至3ml 体积分数为95%的乙醇，研成匀浆，再加入乙醇10ml，继续研磨至组织变白。静置3至5分钟。
2•将提取液过滤到25ml容量瓶中，用乙醇定容，摇匀
3. 将提取液倒入1cmt匕杯内。以体积分数为95%的乙醇为空白，在波长
665nm 649nmF测定吸光度。
4. 计算
C A =13.95A 665 -6.88 A 649 (mg/L)
C B = 24.96A 665 -7.32 A 649 (mg/L)
C T =C A - C B=6.63A 665 18.08 A 649 (mg/L)
叶绿素含量（C T ( mg / L )V ( L ) mg /
g)
W ( g ) 1000式中
提取液体积
W 样品鲜重
2）根系活力的测定一一TTC法
1. 标准曲线的制作
2. 称取两份根尖样品0.5 g分别作为实验组和对照组，放入小烧杯中，加入
0.4 % TTC溶液和磷酸缓冲液（pH7.0）各5mL对照组中加入2mLHSQ，使根充分浸没在溶液内，在37C下暗保温1〜2 h，此后立即实验组中加入1 mol/L硫酸2 mL以停止反应。
3. 再把根取出，用滤纸吸干水分，放入研钵中，加乙酸乙酯3〜4 mL充分
研磨，以提出TTF。把红提取液移入刻度试管，并用少量乙酸乙酯把残渣洗涤2〜3次，皆移入刻度试管，最后加乙酸乙酯使总量为10 mL用分光光度计在波
长485 nm下比，以空白试验作参比测出吸光度，查标准曲线，即可求出TTC
还原量。
4. 计算
®g・h ）=代还原量（乜）
TTC还原强度（
根种（g ）时间（h）
3）组织抗逆性一一DDS-307电导率仪法
1. 称取0.5g的叶片组织（对照组与处理组各0.5g ），放入洁净小烧杯中。
2. 将处理组置于冷冻层10分钟后，待室温，用抽气机对两烧杯溶液进行抽气。
3. 将叶片置于小烧杯中摇匀，对照组与处理组均各摇10min。
4. 用电导仪测其初始电导值S1t、Sck,。
5. 测毕，将小烧杯置于沸水10min以杀死植物组织，取出试管后冷却至室温，在室温下平衡10min后，测量终末电导率S2t、Sck.
6. 计算，将得到的电导率S、S2代入下面公式中，计算伤害度：
S1 - S0
S 2 - S0
式中
低温水浴S 0为所用蒸馏水电导率，实验测得为 3.89
L t - L ck
伤害度x 100%
1 - L ck
式中
L t为实验组伤害度
L ck为对照组伤害度
4）过氧化物酶的活性——愈创木酚法
1. 取0.3g叶片组织，放入研钵中，加入适量pH5.5的磷酸缓冲液研磨成匀浆，将匀浆转入离心管中，以4000rpmin离心10min，用pH5.5的磷酸缓冲液定容至10ml。
2. 实验组中依次加入2.9mlpH5.5 的磷酸缓冲液、1.0ml2%HQ、1.0ml 0.05mol/L 愈创木酚和0.5ml酶液，放入37C恒温锅中水浴15min，生成红物质，并加入
2.0ml20%的三以终止反应，然后在470nm波长下测定吸光度。
3. 对照组中先加入酶液0.5ml，需在沸水浴中灭活，其余步骤与实验组相
同，在470nm波长作为空白组调零，测定实验组的吸光度值。
4. 计算，将得到的吸光度代入下列公式中，计算酶活性：
A 470 X V t
过氧化酶活性
0.01W XVsXt
式中
A470 470nm下的吸光度，以0.01为一个单位
V 酶液总体积
W 叶片组织质量
乂反应所用酶液体积
t 反应时间
2结果与分析
2. 1低温胁迫对叶绿素含量的影响
表1两种玉米在不同温度下的叶绿素含量
单位:mg/g
叶绿素是植物进行光合作用的重要物质，在光能转换成生物能的过程中起重要作用。本试验数据显示，
松玉和良玉的胁迫组叶绿素含量均高于对照组含量，这与理论值正好相反。正常情况下，低温条件下，sod等保护酶类活性降
低，会使自由基破坏叶绿素。
通过讨论分析，认为造成这种现象的原因应是低温处理的冰箱中光照不足，叶片代偿性的合成叶绿素，这应该是实验设计过程中的失误。就叶绿素含量变化来看，松玉变化较小，故松玉在这一方面品质更优。
2. 2低温胁迫对玉米幼苗根系活力的影响
表2 TTC还原强度
单位(ug.g-1h-1)
的构象在低温胁迫下产生了变化；3、受到某种低温积累抑制物的影响而不再具有生理活性。
脱氢酶生理活性的降低进一步导致根系呼吸代谢速率的降低。由此可间
接的反映根系的ATP供给情况，ATP供给的减少直接影响到植物对水分和无机盐的吸收。在本此实验中松玉下降的量较小，故松玉品质更佳。
2.3低温胁迫对玉米幼苗过氧化酶活性的影响
低温胁迫下的玉米幼苗，过氧化物酶活性显著降低。如下表:
表3过氧化物酶活性
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