超重力处理对大豆生理生化特性的影响

杜桂婧　王金胜

摘要:以大豆为材料,研究不同的离心处理对大豆生理生化指标的影响。结果显示:与对照相比,大豆的发芽率除700 g的两个处理明显降低和200 g/36 h处理明显提高外,其余处理变化不大;超重力处理后,大豆过氧化物酶活力除1 500 g/12 h处理有所降低外,其余均比对照有所提高;各处理MDA含量均明显高于对照;处理后叶绿素含量也均有所增高。以上结果表明,超重力处理能使大豆的生理生化指标及代谢水平发生变化,并且在不同的超重力处理条件下,大豆产生的效应不同。因此,超重力技术可应用于大豆的作物育种研究。

关键词:超重力;大豆;生理生化指标

中图分类号:S565.1文献标识码:A DOI编码: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

作物育种是作物的人工进化,是适当利用人工的进化[1]。传统的育种方法主要有:系统育种、杂交育种、诱变育种、倍性育种、远缘杂交育种等[2]。近年来,生物技术在育种中也得到广泛应用[3]。但是,这些传统的育种方法都存在一些弊端和难以解决的问题。重力育种法开创了育种的新纪元,航天育种就是新发展起来的育种方法[4],据报道,24个大豆品种已进行了航天实验[5]。然而,航天育种法所需的条件复杂,难以在实验室条件下进行。超重力是指在比地球重力加速度大得多的环境下,物质所受到的力(包括引力或排斥力),利用超重力原理而创造的应用技术称为超重力技术[6]。本试验是在航天育种的启发下,变微重力为超重力,研究在超重力作用下大豆的生理生化指标的变化,以期找到一种新的育种方法。

1材料和方法

1.1材 料

大豆种子:晋豆25号(市场购买),所用药品均为分析纯。

1.2方 法

1.2.1种子的前期处理将购买的大豆种子清洗后,用清水浸泡,待种子吸胀,将种子置于离心机中进行离心处理,处理条件为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。离心处理完毕后进行沙基培养,使用Hoagland培养液定期浇灌。

1.2.2生理生化指标测定种子活力的测定采用TTC法[7];过氧化物酶活性的测定采用愈创木酚法[8];MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸(TBA)法[7];叶绿素a、b含量的测定采用比色法[7]。

2结果与分析

2.1大豆发芽率的变化

结果如图1示,大豆的发芽率除700 g 的两个处理明显降低和200 g/36 h的明显提高外,其余处理变化不大。

2.2过氧化物酶活性的变化

随时间的推移,有一个处理的豆苗死亡。存活的大豆过氧化物酶活力除1 500 g/12 h处理有所降低外,其余均比对照有所提高,见图2。

2.3MDA含量的变化

随时间的推移,处理的豆苗死亡增多,存活各处理豆苗MDA含量均明显高于对照,见图3。

2.4叶绿素含量的变化

随时间的增长,有几个处理的豆苗死亡。存活各处理叶绿素含量与对照相比均有所增高,见图4。

3讨 论

试验证明,经过离心处理后的种子活力无明显变化,种子活性较大。超重力处理后,700 g不同时间下的两个处理的发芽率有明显的降低,其余处理的发芽率都有所升高,但是200 g/24 h和1 500 g/12 h变化不太明显。这可能是由于不同的环境条件引起植物细胞代谢过程的改变所致。因此不同重力条件能改变大豆种子的发芽状况。

大豆经超重力处理后,其生理生化机理受到了一定的影响。MDA是膜脂过氧化产物,与细胞膜上的蛋白质、酶等物质结合、交联,从而破坏生物膜结构,造成功能紊乱。大豆种子在超重力处理后,各处理的MDA含量与对照相比均有明显升高,说明大豆经处理后,细胞膜过氧化程度升高,对逆境反应强烈。 SOD,POD和CAT是植物膜脂过氧化防御系统的重要保护酶,其活性水平的变化,反映了细胞内保护酶类在活性氧产生和清除之间的调控关系。除1 500 g/12 h处理的POD活性略有降低外,其他处理均有显著的提高。

叶绿素与光合作用有关,含量越多,利用光能合成的有机物质就越多,就越有利于细胞的组织构建。旺盛的代谢过程和生长发育对于植物抵抗逆境是有利的。超重力处理后,大豆叶绿素含量均有增加,表明重力条件对植物的基因表达和代谢过程有影响。

总之,本试验结果表明,大豆种子在超重力处理后,除部分处理的发芽率有所降低外,其余各指标均有不同程度的提高。说明大豆种子经过超重力处理后,其生理生化指标都有所改变。

参考文献:

[1] 张天真.作物育种学总论[M].北京:中国农业出版社,2003.

[2] 曹卫星.作物学总论[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3] 侯文,朱文文,马占强.植物基因工程在作物育种中的应用与展望[J]. 中国农学通报,2005,21(1): 128-132.

[4] 王培英,许德春,郭玉虹,等.人工诱变改良大豆品质的研究[J].核农学报,2000,14(1):21-23.

[5] 王乃彦.开展航天育种的科学研究工作,为我国的农业科学作贡献[J].核农学报,2002,16(5):257-260.

[6] 陈建峰.超重力技术及应用[M]. 北京:北京化学工业出版社,2003.

[7] 张志良,瞿伟菁. 植物生理学实验指导(第三版)[M]. 北京:高等教育出版社,2004.

[8] 王金胜.农业生物化学研究技术[M]. 北京:中国农业出版社,2001.