高温对大豆幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

朱其佳　江英泽　闫中帅　王文佳　马泽众　刘丽君　董守坤

摘要：本试验选用耐旱型春大豆品种黑农44和干旱敏感型品种黑农65为试验材料，采用江沙盆栽的方法，在大豆苗期进行高温处理，测定了大豆叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量的动态变化。试验结果表明，随高温胁迫时间的延长，大豆叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈先升高后降低的趋势，可溶性糖含量在处理24小时达到了峰值，可溶性蛋白含量在处理12小时达到了峰值，处理48小时后可溶性糖和可溶性蛋白含量均降低至对照水平以下；高温处理下，黑农65的增加幅度均明显大于黑农44，表明耐旱型品种的耐热性明显大于干旱敏感型品种。

关键词：大豆；高温胁迫；可溶性糖；可溶性蛋白

大豆是重要的粮食、经济作物，是植物油脂和蛋白质的重要来源。近年来，因全球气候变化引起的高温胁迫频发，危及大豆生长，成为制约大豆产量和品质的重要因素之一。高温胁迫对大豆的影响是多方面的，是一个极其复杂的过程，不仅会抑制大豆的生长，而且还会影响大豆生理生化代谢，最终导致大豆减产，降低大豆的品质。

植物体内物质的生成受多种因素的影响，外界的变化可能会引起其他物质相应的变化。植物在生长过程中，体内新陈代谢比较旺盛，需要糖类的积累作为重要的物质基础。糖类的积累有利于花芽分化，可溶性糖具有易于水合的趋势或较强的水合能力，在逆境胁迫下可溶性糖的增加直接引起渗透势下降，从而有助于细胞或组织的持水，防止脱水，起到防止植物体细胞或组织进一步受到伤害的作用。可溶性蛋白是花器官形态建成的物质基础。蛋白质作为生命活动的承担者，它的含量、特征以及变化是由植物发育进程所决定的，植物对逆境胁迫反应的结果必然会在蛋白质含量和组成上有所体现。高温会使植物膜系统、蛋白质、核酸造成严重损伤。可溶性蛋白含量对细胞膜具有保护作用，同时也是植物体维持正常生命活动的物质基础，因此，在植物遭受高温逆境的过程中起着重要的保护作用。关于高温对植物蛋白的影响，大量研究表明，植物在高于正常温度5℃的环境下，生物体内部分正常的蛋白质合成受到抑制，同时迅速合成热激蛋白。

本实验以两个耐旱性不同的大豆品种黑农44和黑农65为研究对象，采用盆栽方法，研究了高温胁迫对大豆叶片可溶性糖和可溶性蛋白的含量的影响，以期为大豆耐热性研究奠定一定的理论基础。

1材料与方法

1.1供试材料

试验材料为本课题组于201 1年从黑龙江省生产上大面积推广的91个品种中筛选的黑农44（耐旱型）和黑农65（干旱敏感型）。

1.2试验设计

试验于2017年在东北农业大学校内的玻璃防雨棚内进行，采用江沙盆栽法的方法。选用上筒直径15厘米、下筒直径10厘米、高12厘米的塑料桶，桶底铺上纱网，每桶装入用蒸馏水冲洗干净的江沙2公斤，选取籽粒饱满、大小一致的大豆种子进行播种，每盆保苗3株。在对生真叶完全展开后，每天早晚各浇一次营养液（营养液成分见表1），每次200毫升。

待幼苗长至第三叶期（V3期），将其放置于人工气候箱（昼夜温度为25℃/20℃，光周期为16小时/8小时，相对湿度70%）48小时，选取长势一致的幼苗进行高温胁迫处理，人工气候箱昼夜温度设置为40℃/32℃，光周期为16小时/8小时，相对湿度70%；对照处理人工气候箱的设置参数不变。处理后0、2、4、6、8、12、24、28、32、48小时共10个时间点取样，取倒二、倒三叶，液氮速冻，同时监测植株表型，每取样点重复5次。

1.3测定项目与万法

可溶性糖的测定应用蒽酮法，可溶性蛋白的測定应用考马斯亮蓝染色法，均采用苏州科铭生物技术有限公司生产的试剂盒进行测定。

2结果与分析

2.1高温胁迫对大豆叶片可溶性糖含量的影响

如图1、2所示，两品种对照组叶片可溶性糖含量随着时间的延长无明显变化，处理组随胁迫时间的延长呈先升高后降低的趋势，可溶性糖含量最大值都出现在处理24小时；两品种对照组各时间点间可溶性糖含量的变化不明显。处理组0～2小时内可溶性糖含量变化不大，处理4～48小时内，黑农44各时间点可溶性糖含量关系为24小时>12小时>28小时>8小时>6小时>32小时>4小时>48小时，黑农65各时间点可溶性糖含量关系为24小时>12小时>28小时>8小时>6小时>4小时>32小时>48小时。与对照比，处理24小时，两品种增加幅度分别增加了233.81%和210.50%（见表2），处理48小时，两品种处理组叶片可溶性糖含量均低于对照组，与对照比，其增加幅度分别降低了28.54%和41.97%；总的来看，黑农N44处理组叶片可溶性糖含量增加幅度明显高于黑农65，二者耐热性存在明显差异。

2.2高温胁迫对大豆叶片可溶性蛋白含量的影响

如图3、4所示，两品种对照组叶片可溶性蛋白含量随着时间的延长无明显变化，处理组随胁迫时间的延长呈先升高后降低的趋势，可溶性蛋白含量最大值都出现在处理12小时处；两品种对照组各时间点问可溶性蛋白含量的变化不明显；处理组0～2小时内可溶性蛋白含量变化不大；处理4～48小时内，黑农44各时间点可溶性糖含量关系为12小时>24小时>8小时>28小时>6小时>32小时>4小时>48小时，黑农65各时间点可溶性糖含量关系为12小时>24小时>8小时>28小时>6小时>32小时>4小时>48小时。与对照比，处理12小时，两品种增加幅度分别为239.48%和226.71%（见表3），处理48小时，两品种处理组叶片可溶性蛋白含量均低于对照组，与对照比，其增加幅度分别降低了37.26%和39.76%；总的来看，黑农44处理组叶片可溶性蛋白含量增加幅度明显高于黑农65，二者耐热性存在差异。

3结论

正常情况下，植物体内的各项代谢及生理生化过程都是比较稳定而协调的，当植物受到逆境胁迫时，体内各种代谢活动发生变化，植物对逆境做出反应。植物在高温胁迫下，细胞内渗透调节物质代谢的水平和途径发生一系列适应性和抵抗性变化，如葡萄糖6磷酸途径转变为戊糖磷酸循环，淀粉转化为可溶性糖类，蛋白质降解，游离氨基酸含量升高等。可溶性糖在细胞质中大量积累，不仅保持了蛋白质的水合度，防止原生质脱水，而且还起到了平衡细胞质与液泡间渗透势等多种作用，降低质膜受害程度，从而增强了植物对高温的适应能力。高温胁迫下，可溶性蛋白含量与作物的耐热性密切相关，耐热品种在高温下蛋白质的降解较慢，高温胁迫也可诱导高等植物产生热激蛋白，它参与生物的抗热反应过程。本研究表明，随着高温胁迫时间的延长，两个大豆品种叶片中可溶性糖和可溶性蛋白的含量先升高后降低，可溶性糖的含量都在24小时达到了峰值，可溶性蛋白的含量都在12小时达到了峰值，说明大豆对短期变温做出了快速反应，具有一定的耐热性。两个品种的变化趋势相近，在应对高温胁迫时，能够抵抗的时间长短相近，但通过可溶性糖和可溶性蛋白的含量可以看出，耐旱型品种的耐热性大于干旱敏感型品种。