水分胁迫对大芒幼苗生长性状及几个生理指标的影响

不同引发及处理对水分胁迫下小麦发芽及幼苗生理特性的影响水分胁迫是指植物由于土壤干旱或其他原因导致根系无法获得足够的水分，从而影响到植物的生长和发育。

小麦是我国主要的粮食作物之一，其生长过程中如遇水分胁迫将严重影响产量和质量。

研究不同引发及处理对水分胁迫下小麦发芽及幼苗生理特性的影响具有重要的理论和应用价值。

一、水分胁迫对小麦发芽的影响水分胁迫会严重影响小麦的发芽过程，令种子在生长初期遭受阻碍，进而影响小麦的生长和发育。

研究发现，水分胁迫可以降低小麦种子的发芽率和发芽势，延迟发芽时间，减缓萌发速率。

解决水分胁迫对小麦发芽的影响，对保障小麦的高产、优质具有重要意义。

1. 光合作用光合作用是植物生长发育的基础，水分胁迫会导致小麦叶片的气孔关闭，影响其对二氧化碳的吸收，进而影响光合作用的进行。

水分胁迫还会导致叶绿素含量减少，影响叶片的光合能力。

2. 保护酶系统水分胁迫会引起小麦体内活性氧积累增加，进而导致细胞膜的脂质过氧化，破坏细胞膜结构。

为了应对这一情况，小麦幼苗会调节其保护酶系统，例如超氧化物歧化酶、过氧化物酶等，来清除体内的活性氧，维持细胞内稳态。

3. 生长素含量水分胁迫会影响小麦幼苗体内生长素的合成和运输，导致生长素含量的变化，进而影响小麦的生长和发育。

水分胁迫对小麦的发芽和幼苗生理特性会产生一系列的影响，为了有效地应对水分胁迫对小麦的影响，有必要进行相关的研究和探讨。

1. 外源激素处理外源激素处理是一种常见的缓解水分胁迫的方法。

研究发现，外源激素处理能够增加小麦的抗水分胁迫能力，提高小麦种子的发芽率和发芽势，延长幼苗的存活期，并增强小麦幼苗的耐旱性。

针对水分胁迫导致的保护酶系统的变化，可以通过外源物质处理来调节小麦的保护酶系统，增加活性氧清除能力，减少细胞膜的脂质过氧化，从而保护小麦幼苗的生理特性。

针对水分胁迫导致的生长素含量的改变，可以通过外源生长素处理来调节小麦的生长素含量，提高小麦幼苗对水分胁迫的适应能力。

第4卷　第1期生命科学研究V ol.4N o.1　2000年3月Life Science Research M ar.2000文章编号:1007-7847(2000)01-0060-05水分胁迫对芒果(Mangif era indica L.)幼叶细胞活性氧伤害的影响陈由强,朱锦懋,叶冰莹(福建师范大学生物工程学院,中国福建福州　350007)摘　要:对芒果进行水分干旱胁迫处理.结果表明,水分胁迫使芒果幼叶的相对含水量RWC(relativ e w ater co ntent)和叶水势 T下降.芒果幼叶的超氧离子O-2 产生速率随水分胁迫处理强度加大而增加.丙二醛M D A(malondialdehy de)含量的变化趋势与O-2 产生速率的变化趋势相似,超氧歧化酶SO D(supero x ide dism uta ce),过氧化物酶PO D(per ox idase)和过氧化氢酶CA T(cat alase)的活性水平也与O-2 的变化相一致,细胞相对质膜透性加大.说明芒果幼叶的水分胁迫损伤,是由O-2 引发的膜脂过氧化,致使M DA含量增加,破坏了细胞膜系统所致.关键词:水分胁迫;超氧阴离子自由基;膜脂过氧化;丙二醛;超氧物歧化酶;芒果中图分类号:Q945.78 文献标识码:AEffects of Drought Stress on Active Oxygen Damage and Membrane Lipid Peroxidation of Leaves in Mango(Mangif era indica L.)CHEN You-qiang,ZHU Jing-mao,YE Bing-ying(Bio-eng ineering College,Fujian No rma l U niv ersity,Fuzhou350007,F ujian,China)Abstract:T he leaves o f m ang o(Mangif era indica L.)of seedlings w ere treated w ith different w ater stress for our study ing on the mechanism of cell injury.T he results show ed that the relative w ater content and w ater po tential decreased w ith the increase in w ater stress.T he rate o f superox ides free radical generation increased w ith the incr ease in w ater stress.The w ater stress streng th was in direst proportion to the amo unt of O-2 generation.The trend o f chang e in M DA co ntents w as similar to that in O-2 g eneratio n rate.It can be concluded that the cell dam ag e of leav es in w ater stress is caused by membrane lipid perox idation first,meanw hile,increase in M DA co ntent,and cytoplas-mic sy stem destruction.Key words:water stress;super oxide fr ee r adical;membrane lipid perox idation;m alon- 收稿日期:1999-11-08;修订日期:1999-12-22基金项目:福建省教委科研基金资助项目(K92020,JB99007)作者简介:陈由强(1956-),男,福建福州人,福建师范大学副教授,博士研究生,从事植物生理学和分子生物学研究,已发表研究论文30余篇.朱锦懋,叶冰莹(略).dialdehyde;super oxide dismutase;M angif er a indica L.在植物生长环境因子中,以供水条件最为重要.研究结果证明植物在干旱逆境中损伤时植物细胞膜系统受破坏[1～3].Fridovich [4]提出生物自由基伤害是细胞膜系统破坏的主要原因.认为植物体内自由基大量产生的毒害会引发膜脂过氧化作用,造成细胞膜系统的破坏,直至植物细胞的死亡.细胞内存在清除O -2自由基的保护系统,如超氧物歧化酶,过氧化氢酶和过氧化物酶等.干旱胁迫造成植物伤害就是细胞内O -2的产生与清除的不平衡.芒果是我国亚热带地区的重要水果种类,近年来大力发展山地种植水果,山地果园夏秋季经常遇到季节性干旱,水分胁迫常常成为限制芒果生长的重要原因.本试验以芒果为对象,研究其在水分胁迫下O -2 产生和由O -2引发的膜脂过氧化对细胞质膜的伤害,以及超氧物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的活性变化.旨在为提高芒果抗旱育种能力提供科学依据.1　材料与方法1.1　试验材料本试验于1995～1996年在福建师范大学生物工程学院完成.供试材料为芒果一二年生盆栽幼苗.盆钵口径35cm ,高30cm ,内含沙壤土,土壤称重,并测定土壤含水量.定量供水,保持土壤湿度.1.2　水分胁迫处理水分胁迫处理以称重法控制供水方式在6月至10月间进行.于每日下午4 00～5 00补充水分,补水量通过称重确定.分4个水平,以田间保持水量的百分数计算.对照为60%,轻度干旱为50%,中度干旱为40%,严重干旱为30%.为了便于比较水分胁迫反应的程度,参照Hsiao 提出的标准[5],将RWC 降低8%～10%,10%～20%和20%以上,分别定为轻度、中度和严重水分胁迫反应.1.3　测定相对RWC 测定按华东师范大学的方法测定[6].叶水势 T 采用压力室法测定[7].相对质膜透性(RPMP)的测定按陈由强[8]方法测定.SOD 活性的测定按王爱国等[9]的方法测定.CAT 活性的测定按中山大学的方法测定[10].POD 活性的测定按华东师范大学的方法测定[6].O -2产生速率的测定参照罗广华等[11]的方法测定.M DA 含量测定按张承烈[12]方法测定.每个处理测定3个重复,试验结果以t 检验测定其差异显著性.2　结果2.1　水分胁迫对芒果叶相对含水量RWC ,水势 T 和细胞相对质膜透性(RPMP )的影响质膜透性可用电解质相对渗透率表示,从表1可看出,随水分胁迫的强度增加,芒果幼叶细胞质膜相对透性加大.芒果幼叶RW C 和水势T则随水分胁迫强度加大而下降.61　第1期 陈由强:水分胁迫对芒果(M angif era ind ica L .)幼叶细胞活性氧伤害的影响 表1　水分胁迫对芒果叶RWC ,水势 T 和细胞质膜透性RPMP 的影响1)Table 1　Ef f ects of water stress on RWC , T and RPMP 1)处理T r eats RW C (%) T M P a RP M P (%)对照Contr ol 90.39(1.08)aA -0.67(0.04)aA 12.38(0.44)aA 轻度水分胁迫L ig ht wat er str ess 89.39(0.88)aA -1.71(0.03)bB 16.61(0.24)bB 中度水分胁迫M ediat e wat er str ess 64.40(3.77)bB -2.63(0.04)cC 31.74(1.07)cC 重度水分胁迫Heav y w ater stress61.42(1.14)cC-3.72(0.05)dD51.61(0.67)dD1)表中数字后附不同字母者表示差异显著,大小写字母分别表示差异达0.01和0.05显著水平.1)Value in a column for the same variety follow ed by the same capital or sm all letter are sign ificantly differen t at p =0.01or p =0.05level res pectively.2.2　对芒果叶O -2产生速率和MDA 含量的影响在水分胁迫条件下,芒果幼叶O -2产生速率和MDA 含量随水分胁迫的强度增加而迅速增加,当达到中度水分胁迫时二者均达到最高值.而后O -2 产生速率有所减缓,M DA 含量也降低(见表2).表2　水分胁迫对芒果叶O -2 产生速率和MDA 含量的影响1)Table 2　Ef f ects of water stress on the generation rate of O -2 and the concentration of MDA1)处理T r eats O -2 的速率/( mo l g-1min)R ate of O -2( mol g -1 min)M DA 含量/( mo l g -1)M DA co ntent ( mo l g -1)对照Contr ol 2.79(0.15)aA 0.51(0.06)aA 轻度水分胁迫L ig ht wa ter str ess 6.58(0.33)bB 2.72(0.22)bB 中度水分胁迫M ediat e water str ess 13.67(1.00)cC 3.63(0.29)cC 重度水分胁迫Heav y w ater stress6.41(0.35)dD4.53(0.22)cC1)数字后附不同字母者表示差异显著,大小写字母分别表示差异达0.01和0.05显著水平.1)Value in a column for the same variety follow ed by the same capital or small letter are sign ifican tly differ-ent at p =0.01or p =0.05level r esp ectively.2.3　水分胁迫对芒果叶SOD ,CAT 和POD 活性的影响SOD 在细胞中催化O -2发生歧化反应产生H 2O 2和O 2,H 2O 2经CA T 和POD 清除,因此称SOD ,CAT 和POD 为细胞保护酶系统.表3中可看出,在轻度和中度水分胁迫时62 生　命　科　学　研　究 2000年　SOD,CAT 和POD 的活性均随胁迫的增强而提高,而在重度水分胁迫时SOD,CAT 和POD 活性都出现了下降的趋势.2　讨　论芒果幼叶细胞在水分胁迫条件下,O -2 产生速率随水分胁迫增强而递增,这是细胞在水分逆境条件下损伤的初始反应.O -2 属活性氧类[13],它在细胞内具有很强的毒害作用,已引起许多研究者的重视[14～16],O -2 可启动膜脂不饱和脂肪酸的过氧化作用,而过氧化作用过程中又产生O -2,如此反复,进一步增强了过氧化作用,使质膜受到严重的伤害.表3　水分胁迫对芒果叶SOD ,CAT 和POD 活性的影响1)Table 3　Eff ects of water stress on the activities of SOD ,CAT and POD 1)处理T reats SO D U nit 2)CA T U nit 2)PO D U nit 2)对照Contr ol 77.24(2.63)aA 121.77(2.19)aA 126.87(10.77)aA 轻度水分胁迫L ight w ater stress 82.75(2.43)aA 256.52(8.04)bB 287.19(10.13)bB 中度水分胁迫M ediate w ater st ress 180.92(4.05)bB 151.73(6.80)aA C 356.02(22.69)cC 重度水分胁迫Heavy wa ter str ess139.14(1.08)cC131.41(5.39)cC241.49(13.98)dA1)表中数字后附不同字母者表示差异显著,大小写字母分别表示差异达0.01和0.05显著水平.1)Value in a column for th e same variety followed by the s am e capital or small letter are significantly different at p =0.01or p =0.05level res pectively.2)1U=16.67×10-9mol/s.膜脂过氧化作用会产生M DA ,它对细胞质膜和细胞中的许多生物功能分子均有很强的破坏作用.因此,M DA 的增加既是细胞质膜受损的结果,也是伤害的原因之一.超氧歧化酶能通过以下反应催化O -2 发生歧化作用:O -2 +O -2+2H 2OH 2O 2+O 2并起到清除O -2 的作用.超氧歧化酶将O -2歧化产生的H 2O 2由细胞内CAT 和POD 清除.水分胁迫初期,SOD ,CAT 和POD 活性增强.随着水分胁迫的加重,SOD ,CA T 和POD 活性下降.因此,在芒果抗旱育种实践中,如结合应用SOD,CAT ,POD,RW C 和 T 等生理指标可作为芒果抗旱育种的辅助指标,使芒果抗旱育种的早期鉴定更为准确.参考文献:[1]　蒋明义,荆家海,王韶唐.渗透胁迫对水稻膜脂过氧化及体内保护酶系统的影响[J ].植物生理学报,1991,17(1):80-84.[2]　孙昌祖.渗透胁迫对青杨叶片氧自由基伤害及膜脂过氧化的影响[J ].林业科学,1993,29(2):104-109.[3]　罗华建,刘星辉,谢厚钗.水分胁迫对枇杷叶片活性氧代谢的影响[J].福建农业大学学报,1999,28(1):33-37.63　第1期 陈由强:水分胁迫对芒果(M angif era ind ica L .)幼叶细胞活性氧伤害的影响 [4]　F RID OV ICH I.Supero x ide dismutase[J].A nn R ev Bio chem,1975,44:147-159.[5]　HSIA O 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,1981,32:93-97.本刊新任编委简介湖南师范大学特聘教授印大中印大中,特聘教授,1955年12月出生,江苏扬州人,1983年毕业于同济大学,获化学学士学位,1983～1988年在无锡轻工业学院、中国食品发酵工业研究所工作,1988～1989年在瑞典哥德堡大学做访问学者,1990～1995年在瑞典林雪平大学病理系攻读博士学位,并于1995年获博士学位.1995～1997年为英国伦敦大学和瑞典林雪平大学博士后,1997～1999年为瑞典林雪平大学兼职副教授.印大中博士主要从事老年色素和衰老原理的研究工作,在老年色素的生化形成原理方面作了总结性的贡献,根据氧化和糖基化生化过程的核心反应与国际权威教授Brunk 一道提出了《羰基毒化衰老学说》,其综述发表在《FreeRad Biol M ed 》(1996,21:871-888)上,产生了很大影响,被国际学术界反复引用.他至今已出版专著和合著6部,发表科学论文近30篇,论文被引用次数近百次.印大中博士多次获得各种国际科学奖励,被选入1996～1997年科学名人录,并被评选为纽约科学院院士.1999年被聘为湖南师范大学特聘教授,现已回国在湖南师范大学开展工作.64 生　命　科　学　研　究 2000年　。

水分胁迫对小麦生长和品质的影响分析水分是作物生长发育中最为重要的因素之一。

然而，由于气候变化和人类活动等原因导致的水资源供应不稳定，水分胁迫成为了制约农作物产量和品质的关键因素之一。

本文将从生长和品质两个方面对水分胁迫对小麦的影响进行分析。

一、生长方面1. 影响根系生长：水分胁迫会导致土壤中水分减少，根系难以吸取足够的水分，从而影响小麦的生长。

根系生长不良导致植株发育不健全，影响产量。

2. 抑制叶片光合作用：水分胁迫使得小麦叶片失水，叶片细胞脱水导致其与CO2的交换受到限制。

水分胁迫还会导致气孔关闭，进一步降低了叶片的光合作用能力。

3. 减少养分吸收：水分胁迫会降低土壤中养分的有效性，同时也会导致根系生长不良，影响小麦对养分的吸收能力。

4. 影响植株生理代谢：水分胁迫会影响植物激素的合成和转运，破坏植物的生理平衡，导致生长受阻。

二、品质方面1. 水分胁迫对小麦的品质产生重要影响。

缺水会导致小麦粒重减轻，粒形不饱满，粉磨率下降，从而降低小麦的经济价值。

2. 蛋白质含量下降：水分胁迫会导致小麦的蛋白质合成受限，从而使得小麦中蛋白质含量下降，这对于食品加工产业来说是一大影响。

3. 酶活性受限：水分胁迫会降低小麦中酶的活性，这对于面粉的加工和发酵过程也会造成一定的影响。

4. 营养成分降低：水分胁迫会影响小麦中的营养元素含量，例如维生素、矿物质等，降低小麦对人体的营养价值。

综上所述，水分胁迫对小麦的生长和品质都会产生不可忽视的影响。

为了减少水分胁迫对农作物的影响，可以采取以下措施：1. 改进灌溉管理：合理规划灌溉方案，减少水分的浪费，确保土壤水分的有效供应。

2. 种植抗旱品种：选育适应干旱环境的小麦新品种，提高抗旱能力。

3. 改善土壤质量：加强土壤改良，增加土壤保水能力，提高小麦对水分的利用效率。

4. 制定科学的施肥方案：根据小麦生长不同阶段的需求，合理安排施肥，提高养分利用率。

总之，通过综合措施的应用，可以减轻水分胁迫对小麦的影响，提高小麦的产量和品质，确保粮食安全和农业可持续发展。

水分胁迫对小麦生长和产量的影响分析水分是农作物生长和发展的关键环境因素之一，而水分胁迫对小麦的生长和产量会产生重要的影响。

本文将对水分胁迫对小麦的生长和产量的影响进行分析，并探讨减轻水分胁迫的策略。

一、水分胁迫的类型水分胁迫主要分为干旱胁迫和涝胁迫。

干旱胁迫指的是土壤中水分不足，导致植物难以获取足够的水分；涝胁迫则是土壤中水分过剩，影响了植物的气体交换。

这两种胁迫都会对小麦的生长和产量产生负面影响。

二、干旱胁迫对小麦生长的影响1. 影响生理活性：干旱胁迫会导致小麦植株的水分蒸腾减少，影响光合作用的进行，降低叶绿素含量和活力，从而影响光合产物的合成和分配。

2. 抑制生长发育：干旱胁迫会影响小麦的根系生长与发育，导致植株生长受阻。

同时，干旱还会抑制小麦对植物激素的响应，进一步影响植株的生长和开花。

3. 减少产量：干旱胁迫导致小麦花药畸形，授粉受阻，从而降低了小麦的花粉活力和结实率，进而减少产量。

三、涝胁迫对小麦生长的影响1. 抑制氧气供应：涝胁迫导致土壤中的气孔被淹没，限制了植物根系的氧气供应，导致细胞呼吸受阻，影响能量代谢。

2. 影响根系呼吸：涝胁迫会导致根系缺氧，根系呼吸受阻，根系生长减缓。

同时，涝胁迫还会引发根系细胞的氧化损伤，加剧了植物的伤害。

3. 降低产量：涝胁迫影响了小麦的花药发育和花粉管的生长，导致授粉受阻，减少了结实率和产量。

四、减轻水分胁迫的策略1.改进灌溉技术：采用节水灌溉技术，如滴灌、微喷灌等，提高灌溉水分利用率，减少水分的浪费。

2. 选择耐旱品种：通过培育或选择适应干旱环境的小麦品种，提高小麦的抗旱能力。

3. 预测灌溉需求：利用气象信息和土壤水分监测等手段，准确预测小麦灌溉需求，合理安排灌溉计划。

4. 施加有机肥料：适当施加有机肥料可以改善土壤质地，提高土壤水分保持能力。

5. 种植翻耕作物：在小麦间套种一些翻耕作物，如豆类等，可以改善土壤结构，增加土壤水分储备。

结论：水分胁迫对小麦生长和产量具有重要影响，干旱胁迫和涝胁迫都会对小麦的生理活性、生长发育和产量产生不利影响。