干旱胁迫对不同玉米品种幼苗可溶性糖和过氧化酶活性的影响*

谢美华，罗中泽，吕　琴，杨海艳*

（1.楚雄师范学院化学与生命科学学院，云南 楚雄 675000；2.云南省高校应用生物学重点实验室，云南 楚雄 675000；3.楚雄州农科所，云南 楚雄 675000）

干旱胁迫对不同玉米品种幼苗可溶性糖和过氧化酶活性的影响*

谢美华1，2，罗中泽3，吕琴1，杨海艳1，2*

（1.楚雄师范学院化学与生命科学学院，云南 楚雄 675000；2.云南省高校应用生物学重点实验室，云南 楚雄 675000；3.楚雄州农科所，云南 楚雄 675000）

摘要：本研究以玉米品种天紫23号、黄甜脆1号、白甜糯1号、早鲜黄甜脆幼苗为试验材料，研究了干旱胁迫 （停止浇水）、干旱胁迫时间 （1d、2d、3d、4d、5d）和解除干旱胁迫恢复7d生长后叶片内可溶性糖含量、过氧化物酶活性这两项生理指标的变化。结果表明：（1）在干旱胁迫条件下，与对照相比，天紫23号幼苗叶片中可溶性糖含量随着干旱胁迫天数的增加而增加，而早鲜黄甜脆、白甜糯1号和黄甜脆1号叶片中可溶性糖含量在干旱胁迫的前4天均增加，而第5天则都下降低于对照值。4种品种玉米幼苗叶片中的过氧化物酶 （POD）活性与对照相比都明显上升；（2）解除干旱胁迫恢复生长后4种品种玉米幼苗叶片中的可溶性糖含量和过氧化物酶活性恢复趋于对照值。推测在受到干旱胁迫后，玉米植物体内增加可溶性糖的含量和过氧化物酶的活性以适应干旱胁迫环境。而短期的胁迫解除后，这两项生理指标又趋于恢复到正常水平。

关键词：干旱胁迫；可溶性糖；过氧化物酶（POD）；玉米

玉米 （Zea mays L.）是一种对水分反应很敏感的旱地作物，近些年来由于天气变暖，气候干燥，水分严重缺失，使玉米遭受干旱的种植面积增加。干旱缺水不仅使玉米的生长发育受到明显抑制，而且也会导致玉米产量降低［1，2］。玉米的耐旱性与其生理代谢有着密切的关系［3］。植物中的过氧化物酶 （POD）是植物细胞中的重要保护酶，与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有密切关系［4-6］。可溶性糖是植物体内普遍存在的一种具有渗透调节作用的有机物质［7，8］。

玉米是云南省的一种重要的经济作物。近年来，云南省很多地区旱情严重，在玉米的种植季节降雨量少，使玉米的生长发育过程中严重缺水，导致玉米产量降低。为此本研究测定了干旱胁迫及干旱胁迫解除恢复生长后不同玉米品种叶片中可溶性糖和过氧化物酶活性的变化规律，旨在为选育出耐旱品种提供一定的理论依据。

1.　材料与方法

1.1材料与仪器

1.1.1材料

早鲜黄甜脆、白甜糯1号、天紫23号、黄甜脆1号四种玉米种子，购买自楚雄州种子公司。

1.1.2药品

乙醇、葡萄糖标准溶液 （100μg/mL）、蒽酮试剂、100mmol/L磷酸缓冲液pH7.0、反应混合液、过氧化氢、无菌蒸馏水。

1.1.3试验仪器

722S型可见分光光度计，80-2型离心机、DK-8D型电热恒温水槽、JA-2003电子天平。

1.2方法

1.2.1种子的消毒与播种

1.2.2设定干旱条件［9］

1.2.3复水对干旱胁迫的植物进行复水处理。干旱胁迫7d后进行数据测量。

1.2.4数据测量

1.2.4.1可溶性糖的测定，采用蒽酮比色法［10］

（1）可溶性糖的提取

植物叶片在110℃烘箱烘15min，调至70℃过夜。干叶片磨碎后称取50mg样品倒入10ml刻度离心管内加入4ml 80%乙醇，置于80℃水浴中不断搅拌40min，离心，收集上清液，其残渣加2ml 80%乙醇重复提两次，合并上清液。在上清液中加10mg活性炭，80℃脱色30min，80%乙醇定容至10ml，过滤后取滤液测定。

（2）绘制葡萄糖标准曲线［11］

线性回归方程为：y=0.2063x-0.1552，R2=0.9992

1.2.4.2过氧化物酶的测量，采用愈创木酚还原法［11］

粗酶液的提取：称取植物材料1 g，加5 ml 20 mmol/L KH2PO4，于研钵中研磨成匀浆，以4000 r/min离心15 min，收集上清液保存在冷处，残渣再用5 ml KH2PO4溶液提取一次，合并两次上清液。

2.　结果与分析

2.1可溶性糖含量变化

天紫23号幼苗叶片中可溶性糖含量随着干旱胁迫天数的增加而增加，是对照的1.14倍，而早鲜黄甜脆、白甜糯1号和黄甜脆1号叶片中可溶性糖含量在干旱胁迫的前4天均增加，而第5天则都下降低于对照值。复水后，四个品种幼苗叶片中的可溶性糖含量均下降，高出的比例为早鲜黄甜脆为2%，天紫23号4%，黄甜脆1号2%，白甜糯1号16%（图1—4）。

图1　早鲜黄甜脆叶片中可溶性糖的变化Fig.1　Changes of soluble sugar in leaves of Zaoxianhuangtiancui

图2　天紫23号叶片中可溶性糖的变化Fig.2?　C?h?an?ge?s? o?f s?ol?ub中le? su?ga?r i?n ?lea变ve化s of Tianzi 23

图3　黄甜脆1号叶片中可溶性糖的变化Fig.3　Changes of soluble sugar in leaves of Huantiancui 1

图4　白甜糯1 号叶片中可溶性糖的变化Fig. 4 Changes of soluble sugar in leaves of Baitiannuo

2. 2 POD 活性的变化

在干旱胁迫条件下，与对照相比，早鲜黄甜脆、天紫23 号、白甜糯1 号和黄甜脆1 号幼苗叶片中POD 活性随着干旱胁迫天数的延长而迅速增加，其中，第5 天POD 活性和对照相比增加倍数分别为： 早鲜黄甜脆为2. 44 倍，天紫23 号4. 32 倍，黄甜脆1 号1. 94 倍，白甜糯1 号3. 6 倍。干旱胁迫解除浇水7d恢复正常灌溉后，早鲜黄甜脆、天紫23号和黄甜脆1号POD活性均降低，但仍然高出对照水平，高出的比例为：早鲜黄甜脆为2%，天紫23号12%，黄甜脆1号1%，白甜糯1号60%（图5—8）。

图5　早鲜黄甜脆号叶片中POD的变化Fig.5　Changes of POD activity in leaves of Zaoxianhuangtiancui

图6　天紫23号叶片中POD的变化Fig.6　Changes of POD activity in leaves of Tianzi 23

图7　黄甜脆1号叶片中POD的变化Fig.7　Changes of POD activity in leaves of Huangtiancui 1

图8　白甜糯1号叶片中POD的变化Fig.8　Changes of POD activity in leaves of Baitiannuo 1

3.　讨论

3.1干旱胁迫对可溶性糖含量的影响

干旱胁迫影响着植物的生长和发育，当植物受到干旱胁迫时，植物细胞过度脱水，致使溶质积累，细胞渗透势下降而参与渗透调节。可溶性糖是植物体内重要的渗透调节物质，被认为是对干旱忍耐的适应物质。本试验表明，天紫23号幼苗叶片中可溶性糖含量随着干旱胁迫天数的增加而增加，这与王静等在研究水分胁迫对玉米叶片中可溶性糖的影响中的研究结果相类似［12］。而早鲜黄甜脆、白甜糯1号和黄甜脆1号叶片中可溶性糖含量在干旱胁迫的前4天均增加，而第5天则都下降低于对照值。这与卜楠等在探究不同水分条件下沙漠豆逆境胁迫中的结果相类似［13］。推测本试验中的四个玉米植株在受到干旱胁迫时，迅速积累可溶性糖来适应干旱胁迫与抵御不良环境。当干旱胁迫解除后恢复浇水，可溶性糖含量又降低到趋于正常的水平。推测玉米植株在短期的干旱胁迫解除恢复浇水后，细胞渗透调节又恢复正常。

3.2干旱胁迫对POD活性的影响

本试验结果表明，四种玉米幼苗中的过氧化物酶对干旱胁迫十分敏感，随着干旱胁迫时间的加强，过氧化物酶活性在四种玉米幼苗叶片中都呈上升趋势，这与裴冬丽等在干旱胁迫对小麦幼苗过氧化物酶活性中的研究结果类似［14］，与张艳馥等对烟草的生理研究的结果有一定的差异［15］。这可能是由于植物种类不同而导致的。植物遭受干旱胁迫时，POD等活性氧的产生能使植物免除或降低活性氧对细胞膜系统的伤害。推测当玉米植株受到干旱胁迫时，POD活性增加从而免除干旱胁迫对植株的伤害。解除干旱胁迫恢复正常浇水7d后，推测早鲜黄甜脆、天紫23号和黄甜脆1号由于5d的干旱胁迫对其生理机能伤害较小，POD活性均降低趋于对照水平，而白甜糯1号由于干旱胁迫对其造成的伤害较大，叶片中的POD活性虽有下降，但仍然远高出对照水平。

四种品种玉米幼苗叶片中的可溶性糖和POD活性在经历干旱胁迫后都出现了变化，但变化的幅度都有一定的差异。天紫23号幼苗叶片中可溶性糖含量随着干旱胁迫天数的增加而增加，而早鲜黄甜脆、白甜糯1号和黄甜脆1号叶片中可溶性糖含量在干旱胁迫的前4天均增加，而第5天则都下降低于对照值。复水后，四个品种玉米幼苗叶片中的可溶性糖含量均下降趋于对照值。四种玉米幼苗中的过氧化物酶对干旱胁迫十分敏感，随着干旱胁迫时间的加强，过氧化物酶活性在四种玉米幼苗叶片中都呈上升趋势，解除干旱胁迫恢复正常浇水7d后，早鲜黄甜脆、天紫23号和黄甜脆1号POD活性均降低趋于对照水平，而白甜糯1号叶片中的POD活性虽有下降，但仍然远高出对照水平。

参考文献：

［1］苏艳红，黄国勤，刘秀英，等.旱地玉米抗旱措施研究进展 ［J］.江西农业学报，2005，17（01）：56—61.

［2］陈立松，刘星辉.作物抗旱鉴定指标的种类及其综合评价［J］.福建农业大学学报，1997，26（01）：48—55.

［3］唐连顺.水分胁迫对玉米幼苗膜脂过氧化及保护酶的影响［J］.河北农业大学学报，1992，15（02）：34—40.

［4］朱永波.水分胁迫对不同玉米品种生理生化指标的影响［D］.杨凌，西北农林科技大学，2008.

［5］王静，杨德光，马凤鸣，等.水分胁迫对玉米叶片可溶性糖和脯氨酸含量的影响 ［J］.玉米科学，2007，15（06）：57—59.

［6］陈雅君，冯淑华，陈桂芬.植物抗旱性鉴定指标的研究现状与进展 ［J］.中国林副特产，2005，16（06）：62—63.

［7］洪法水，张帆.玉米幼苗萎蔫过程中某些理化性质变化的研究 ［J］.西北植物学报，1999，19（01）：71—75.

［8］阎勇，罗兴录，张兴思，等.不同供水条件下玉米耐旱生理特性比较［J］.中国农学通报，2007，23（09）：323—326.

［9］谢美华，王振吉，李霖，等.干旱胁迫对不同玉米品种幼苗叶片SPDA值影响的初步研［J］.楚雄师范学院学报，2014，29（06）：32—35.

［10］张志良，瞿伟菁，李小方.植物生理学实验指导 （第4版）［M］.北京：高等教育出版社，2009：100—104.

［11］王静，杨德光，马凤鸣，等.水分胁迫对玉米叶片可溶性糖和脯氨酸含量的影响［J］.玉米科学，2007，15（06）：57—59.

［12］卜楠，俞丽蓉，马万里，等.不同水分条件下沙漠豆生指标的变化［J］.中国水土保持科学，2012（10）：77—81.

［13］裴冬丽.干旱胁迫对小麦幼苗过氧化物酶同工酶的影响 ［J］.湖北农业科学，2011，50（84）：1530—1532.

［14］张艳馥，沙伟，徐忠文.干旱胁迫对玉米幼苗生理特性的影响［J］.齐齐哈尔大学学报，2007，26（06）：38—40.

（责任编辑徐成东）

中图分类号：S513.01

文章标识码：A

文章编号：1671-7406（2015）03-0037-06

*基金项目：云南省重点建设学科，楚雄师范学院重点建设学科基金项目，项目编号：05YJJSXK03；云南省高校科技创新团队支持计划项目，项目编号：IRTSTYN；楚雄师范学院基金项目，项目编号：10YJYB02；楚雄师范学院大学生创新创业训练计划项目，项目编号：2013cxcy04。

收稿日期：2015-01-12

作者简介：谢美华 （1981—），女，实验师，研究方向：植物病理学与微生物方向。

通讯作者：杨海艳 （1979—），女，博士，高级实验师，研究方向：植物病理学与微生物方向。

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