超重力處理對大豆生理生化特性的影響

杜桂婧　王金勝

摘要:以大豆為材料,研究不同的離心處理對大豆生理生化指標的影響。結果顯示:與對照相比,大豆的發芽率除700 g的兩個處理明顯降低和200 g/36 h處理明顯提高外,其余處理變化不大;超重力處理后,大豆過氧化物酶活力除1 500 g/12 h處理有所降低外,其余均比對照有所提高;各處理MDA含量均明顯高于對照;處理后葉綠素含量也均有所增高。以上結果表明,超重力處理能使大豆的生理生化指標及代謝水平發生變化,并且在不同的超重力處理條件下,大豆產生的效應不同。因此,超重力技術可應用于大豆的作物育種研究。

關鍵詞:超重力;大豆;生理生化指標

中圖分類號:S565.1文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.03.011

Physiological and Biochemical Responses of Soybean to Hypergravity

DU Gui-jing,WANG Jin-sheng

(College of Life and Science,Shanxi Agricultural University,Taigu,Shanxi 030801,China)

Abstract:The effects of hypergravity on physiological biochemical index of soyben were studied. Results showed that soybean germination rate of the two 700 g treatment lowered markedly and treatment of 200 g/36 h increased, the others change was not significant, compared with the control; except the peroxide enzyme activity of 1 500 g/12 h reducing, the others treatment all improved the activity. The MDA and chlorophyll content of treatments were all higher than that of control. These results indicated that hypergravity could affect physiological biochemical mechanisms of soybean, and make metabolic changes occurred in different level. And soybean responded differently in different conditions. Thus, hypergravity technology can be used in soybean crop breeding.

Key words: hypergravity;soybean;physiological biochemical index

作物育種是作物的人工進化,是適當利用人工的進化[1]。傳統的育種方法主要有:系統育種、雜交育種、誘變育種、倍性育種、遠緣雜交育種等[2]。近年來,生物技術在育種中也得到廣泛應用[3]。但是,這些傳統的育種方法都存在一些弊端和難以解決的問題。重力育種法開創了育種的新紀元,航天育種就是新發展起來的育種方法[4],據報道,24個大豆品種已進行了航天實驗[5]。然而,航天育種法所需的條件復雜,難以在實驗室條件下進行。超重力是指在比地球重力加速度大得多的環境下,物質所受到的力(包括引力或排斥力),利用超重力原理而創造的應用技術稱為超重力技術[6]。本試驗是在航天育種的啟發下,變微重力為超重力,研究在超重力作用下大豆的生理生化指標的變化,以期找到一種新的育種方法。

1材料和方法

1.1材 料

大豆種子:晉豆25號(市場購買),所用藥品均為分析純。

1.2方 法

1.2.1種子的前期處理將購買的大豆種子清洗后,用清水浸泡,待種子吸脹,將種子置于離心機中進行離心處理,處理條件為1 500 g/4 h,1 500 g/12 h,700 g/12 h,700 g/24 h,200 g/24 h,200 g/36 h。離心處理完畢后進行沙基培養,使用Hoagland培養液定期澆灌。

1.2.2生理生化指標測定種子活力的測定采用TTC法[7];過氧化物酶活性的測定采用愈創木酚法[8];MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸(TBA)法[7];葉綠素a、b含量的測定采用比色法[7]。

2結果與分析

2.1大豆發芽率的變化

結果如圖1示,大豆的發芽率除700 g 的兩個處理明顯降低和200 g/36 h的明顯提高外,其余處理變化不大。

2.2過氧化物酶活性的變化

隨時間的推移,有一個處理的豆苗死亡。存活的大豆過氧化物酶活力除1 500 g/12 h處理有所降低外,其余均比對照有所提高,見圖2。

2.3MDA含量的變化

隨時間的推移,處理的豆苗死亡增多,存活各處理豆苗MDA含量均明顯高于對照,見圖3。

2.4葉綠素含量的變化

隨時間的增長,有幾個處理的豆苗死亡。存活各處理葉綠素含量與對照相比均有所增高,見圖4。

3討 論

試驗證明,經過離心處理后的種子活力無明顯變化,種子活性較大。超重力處理后,700 g不同時間下的兩個處理的發芽率有明顯的降低,其余處理的發芽率都有所升高,但是200 g/24 h和1 500 g/12 h變化不太明顯。這可能是由于不同的環境條件引起植物細胞代謝過程的改變所致。因此不同重力條件能改變大豆種子的發芽狀況。

大豆經超重力處理后,其生理生化機理受到了一定的影響。MDA是膜脂過氧化產物,與細胞膜上的蛋白質、酶等物質結合、交聯,從而破壞生物膜結構,造成功能紊亂。大豆種子在超重力處理后,各處理的MDA含量與對照相比均有明顯升高,說明大豆經處理后,細胞膜過氧化程度升高,對逆境反應強烈。 SOD,POD和CAT是植物膜脂過氧化防御系統的重要保護酶,其活性水平的變化,反映了細胞內保護酶類在活性氧產生和清除之間的調控關系。除1 500 g/12 h處理的POD活性略有降低外,其他處理均有顯著的提高。

葉綠素與光合作用有關,含量越多,利用光能合成的有機物質就越多,就越有利于細胞的組織構建。旺盛的代謝過程和生長發育對于植物抵抗逆境是有利的。超重力處理后,大豆葉綠素含量均有增加,表明重力條件對植物的基因表達和代謝過程有影響。

總之,本試驗結果表明,大豆種子在超重力處理后,除部分處理的發芽率有所降低外,其余各指標均有不同程度的提高。說明大豆種子經過超重力處理后,其生理生化指標都有所改變。

參考文獻:

[1] 張天真.作物育種學總論[M].北京:中國農業出版社,2003.

[2] 曹衛星.作物學總論[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3] 侯文,朱文文,馬占強.植物基因工程在作物育種中的應用與展望[J]. 中國農學通報,2005,21(1): 128-132.

[4] 王培英,許德春,郭玉虹,等.人工誘變改良大豆品質的研究[J].核農學報,2000,14(1):21-23.

[5] 王乃彥.開展航天育種的科學研究工作,為我國的農業科學作貢獻[J].核農學報,2002,16(5):257-260.

[6] 陳建峰.超重力技術及應用[M]. 北京:北京化學工業出版社,2003.

[7] 張志良,瞿偉菁. 植物生理學實驗指導(第三版)[M]. 北京:高等教育出版社,2004.

[8] 王金勝.農業生物化學研究技術[M]. 北京:中國農業出版社,2001.