全 文 ：第 11卷 第 3期
2 0 0 3年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．11 NO．3
July， 2003
渗透胁迫对小麦根、胚芽生长及其质膜氧化还原系统的影响
郑桂珍 关军锋 李广敏
(河北师范大学生命科学学院 石家j生 050016)(河北省农林科学院遗传生理研究所 石家庄 050051)
摘 要 小麦 根及 胚 芽 的质膜 均 存在 氧 化 还原 系统 ，正 常供 水 时小 麦胚 芽 生长 最快 时期 活体 质 膜氧 化 NADH 速 率
最 高 ，PEG一6000溶 液(200g／kg)渗 透 胁迫 时 小麦根 和胚 萼 生 长 明显 受 抑 ，完整 根 、芽 还 原 K Fe(CN) 的 能力 增 强 ，
且 小 麦胚 芽 的还 原 能力 增 幅较 大 ，但 胁迫 初 期和 末期 NADH 氧 化速 率高 于对 照 ，其 余 时期 无 明 显变 化。
关键 词 小 麦 渗透 胁 迫 根 芽 氧 化 还原 系统
Effects of osmotic stress on growth and redox system of plasma membrane in wheat roots and sho ts．ZHENG Gui—Zhen
(College of Life Science，Hebei Normal University，Shijiazhuang 050016)，GUAN Jun—Feng，LI Guang—Min(Institute
of Genetics and Physiology，Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang 050051)，CJEA，2003，
11(3)：48～50
Abstract There exists a redox system at the surface of the roots and sho ts in winter wheat．The oxidation rate of
NADH of the sho ts is the highest at the fastest growth stage under normal water supply．The growth of ro ts and sho ts
is significantly inhibited under osmotic stress．In plasma membrane of rots and shots，the force of reducing K3 Fe(CN)6
is increased under stress，and that of sho ts is more stimulated，however，the oxidation rate of NADH is higher than that
of control at the stre~s beginnings and final stages，and no significant differences is observed at other periods．
Key words W heat，Osmotic stress，Ro ts，Sho ts，Redox system
自 Novak和 Ivankina发 现质膜 氧化 还原系 统 以来 ，人们 已用玉 米 、蚕 豆 、燕麦 、蒜 、洋 葱 、小麦 、花生 、大
豆 、苔草和绿豆等材料证明植物细胞普遍存在氧化还原系统。氧化还原系统为许多重要的生理过程提供能
量 ，植物具有氧化电子供体 NADH及还原外源电子受体 K Fe(CN) 的能力，其电子受体 Fe(CN) 卜可刺激
H 分 泌及 电子跨膜运输 ，而该 系统 的 NADH氧化酶 活性可被生长 素刺 激 ，且 与生长 素对细胞 生长 的促进 作
用 同步 ，说 明该酶可能 与细胞伸长 有关 ⋯ 。干旱 胁迫 下植 物生 长受 抑 ，其机 理 尚未完 全清楚 。王 玮等证 明
渗透胁迫下小麦芽、根内渗透调节物质和激素含量发生变化 ，但对此处理条件下氧化还原系统的变化研
究目前尚未见报道。本试验研究了渗透胁迫对小麦胚芽和根生长及其氧化还原系统的影响，为研究干旱胁
迫下细胞生长受抑的机制提供理论依据。
1 试验材料与方法
供试精选小麦品种为“济南 17”，以 lg／kgHgC1，消毒种子 lOmin后，用清水反复冲洗 ，再用蒸馏水洗净，
均匀摆 人垫有浸水滤纸 的培养皿 内 ，置 于 25℃ 培养 箱 中暗 培养 48h(此 时胚 芽 长约 lem，胚根 长 约 3em)后 ，
转入新的培养皿内(内垫 2层滤纸)，用 200g／kg的 PEG一6000(渗透势为 一0．49MPa)溶液进行根际处理(浸
没幼 根)，分别于处 理后 Oh、6h、12h、24h、36h和 48h取样测 定 ，以未加 PEG一6000溶 液 的蒸馏 水 处理 为对 照
(CK)。小麦根及胚芽活体质膜还原 K Fe(cN) 速率测定参照 Marre M．T．等 方法，即将新鲜根系和胚芽
反复洗 净 后 ，放 人 反 应 液 (50mmol／L KC1、50mmol／L MgSO4、4mmo1]L CaC12、lmmo1]L K3Fe(CN) 、50mmol／L
Tris—HC1，pH7．5)中，置 25℃下反应 1h，测定其反应前后反应液在 420nm处消光系统 的变化，按 lmmol／L
K Fe(CN) 的消光系数为 1．00计算被还原的 K Fe(CN) 量。小麦根及胚芽活体质膜氧化 NADH速率测
定时取样方法同上 ，在反应介质中去掉 K Fe(cN) ，加入 NADH，使其最终浓度为 0．1mmol／L，于 30℃下反
应 1h，测定其反应前后反应液在 340nm处消光系数的变化 ，以 1．0mmol／LNADH的消光系数为 6．23计算被
*国家科技部特别支持项 目
**通讯作者
收稿 日期 ：2002—06—26 改 回 日期 ：2002-07-30
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第 3期 郑桂珍等 ：渗透胁迫对小麦根 、胚芽生长及其质膜氧化还原系统的影响 49
氧化的 NADH 量 。以 20～30株小 麦根及 芽鲜物 质量测定小 麦生 长速率 ，3次重复 ，然后 求每株根 和芽鲜 物
质量，计算根生长速率(RGR)或芽生长速率(SGR)： 二_ ，W 和 W。分别表示第2次和第 1次测量
』 2 』 1
时根或芽鲜物质量(mg)，T 和 T 分别表示第 1次与第 2次测定时间。
2 结果与分析
2．1 渗透胁迫对根 与芽质膜氧化还原系统的影响
在反 应介 质 中加入 lmmol／L K Fe(CN) ，小 麦根 质膜使 其 还原 ，说 明小麦 根表 面 存在 氧 化还原 能力 。
正常 供 水 状 态 下 小 麦 根
对 K Fe(CN) 的还原 速
率在处理 24h有 1峰值 ，
但 渗透 胁 迫 后 该 峰 已不
明显 ，即渗透胁 迫 6h时
还原 速 率 升高 后 一直 较
稳定且 略高于对照 (见 图
1)。小麦 根对 NADH 氧
化速 率在培养 6h时略为
下 降 ，至 12h时 有 所 恢
复 ，之 后 对 照保 持 稳 定 ，
至 36h后 急剧下降 ，而受
胁 迫 的根 系对 NADH 氧
0 6 l2 l8 24 30 36 42 48
处理时问，1
图l渗透胁迫下小麦根质膜还原KaFe{CN) 的活性变化
1 Chang~of activity of K3 Fe(CN)6 reduction at the
plasma membrane 0f wheat tools under osmotic stres
*图中活性 以鲜 物 质量 表示 ，图 2～4同。
0 6 12 l8 24 30 36 42 48
处理时间，lI
图3 渗透胁迫下小麦胚芽质膜还原K3Fe{CN) 的活性变化
Fig．3 ChaI秘 of activity 0f K3Fe(CN)6 reduction at the
plasma membrane of wheat shoots under o+notie stres
理 12h时 约 为 对 照 的 4．7
倍 ，其他 时间约为对 照 的 2
倍 (见图 3)。正 常供水处理
的小 麦 胚 芽 对 NADH 氧化
速率 呈先 降低 ，处 理 24h时
迅速恢 复 ，尔后 又下降趋 势 ，
而渗透胁 迫胚 芽处理 6h时
对 NADH氧化速率升高 ，约
为对 照 的 1．8倍 ，处 理 12h
和 24h时与对照变化趋 势相
同 ，但 胁 迫 处理 36h和 48h
均 高于对照(见 图 4)。
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图2 渗透胁迫下小麦根质膜氧化NADH的活性变化
Fig．2 of activity of NADH oxidation at the plasma
membrane d wheat roots under osmotic stre~
0 6 l2 l8 24 30 36 42 48
处理时间，lI
图4 渗透胁迫下小麦胚芽质膜氧化NADH的活性变化
F ．4 Changes of activity of NADH oxidation at the plasma
membrane 0f wheat shoots under㈣ otic stres
0 6 l2 l8 24 30 36 42 48
处理时间／h
图5渗透胁迫对小麦根生长速率的影响
Fig 5 Efects of osmotic Streds on the growth rate of wheat tools
*图 5～6数值 均 为鲜 物质 量 。
毒
化 速率 在 处 理 初 期 和末
期均高于对照，其余时期
与对照差异 不明 显(见 图
2)。培 养 过 程 中正 常 供
水和 渗 透 胁 迫 时 小 麦 胚
芽对 K Fe(CN) 还原 速
率均呈先 降低再 升高 ，然
后 又降低再 升高 的趋 势 ，
但 整个 过 程 中渗 透 胁 迫
处理的胚芽对 K1Fe(CN)
还原速率均高于对照，处
0 6 l2 l8 24 30 36 42 48
处理时间，lI
图6 渗透胁迫对小麦胚芽生长速率的影响
Fig．6 Efects of osmotic stres onthe growth rate 0fwheat shoots
2．2 渗透胁迫对根与芽相对生长量的影响
渗透 胁迫抑制根 的生长 ，处理 12h时有 1根生长高 峰 ，尔后不 断下 降 ，后 期则有 所 回升 。而正 常供水 处
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中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
理 6～36h根系生长速率均呈缓慢下降 ，至 48h时升高 ，对照根生长速率平均为渗透胁迫处理的 1．50倍(见
图 5)。渗透胁迫也抑制小麦胚芽的生长，正常供水处理小麦胚芽生长速率平均为渗透胁迫的 1．56倍 ，且渗
透胁迫使胚芽生长高峰期推迟 12h(见图 6)。
3 小结与讨 论
大豆下胚 轴生长最迅 速 的部 位 ，NADH 氧化 酶 的活性 也最 高 0¨ 。本试 验证 明正 常供水 处 理小 麦 胚芽
生长最快时对 NADH氧化速率也最高，但根生长最快时对 NADH氧化速率并未最高。水分胁迫可使离体
小麦根质膜制剂和绿豆下胚轴氧化还原活性下降 。小麦根经水分胁迫初期活体质膜活性下降 ，而离体
质膜制剂则上升，胁迫后期二者均接近对照水平 。 。本试验表明，胁迫 6h时活体根对 K Fe(CN 6的还原
速率提高 ，之后保持稳定且一直高于对照 ，同时随处理时间的延长，根对 NADH氧化速率降低 ，渗透胁迫处
理初期和 末期均高 于对照 ，这 可能是根受 渗透胁 迫后 的一种生 理 响应 ，其余 时期则 与对 照无 明显差 异 ，说 明
此胁迫条件下对根质膜氧化还原系统的影响较小。小麦胚芽对 K Fe(CN 6的还原速率及 NADH氧化速率
均呈先降低后升高再降低的趋势 ，且对照与处理变化趋势基本相同，但渗透胁迫处理时幼芽对 K Fe(CN 6
的还原速率显著高于对照 2～4．7倍 ，且初期 NADH氧化速率明显高于对照，说明水分胁迫对幼芽的氧化还
原系统产生明显影响。水分胁迫可抑制小麦胚根及幼芽的生长 ’ ，本试验研究结果与此相似 ，渗透胁迫
降低小麦根及胚芽生长速率 ，且使幼芽生长高峰期推迟，使 K Fe(CN 6的还原速率和 NADH氧化速率均有
不同程度提高，这与用 NaC1处理玉米根结果相似 。本试验显示正常供水时 NADH氧化速率与生长有一
定关 系 ，即正 常供 水时根生长 速率最大时 对 NADH氧化 速率则最小 ，但胚 芽生 长速 率最大 时对 NADH 氧化
速率则最大，表明水分胁迫后小麦幼根和芽的生长与 NADH氧化速率的关 系较复杂，渗透胁迫下小麦活体
根 、芽质膜氧 化还原能力发 生明显变化 ，其详细机 制 尚有待于深 入研 究 。
参 考 文 献
1 曹翠玲，高俊凤 小麦根质膜氧化还原系统及其对水分胁迫的反应(简报) 植物生理学通讯 ，1996，32(2)：106～110
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5 邱全胜，李 琳 ，梁厚果等．水分胁迫对小麦根质膜氧化还原系统的影响 植物生理学报 ，1994，20(2)：145～151
6 王宝山，赵可夫 NaCI胁迫对玉米根质膜 H 分泌和氧化还原系统的影响．植物学报 ，1997，39(4)：341～346
7 王 玮，邹 琦 ，杨兴洪等 水分胁迫下小麦胚芽鞘长度与抗旱性的关系及其遗传特性的研究 ．西北植物学报 ，1997，17(4)：493～498
8 王 玮，李德全 ，杨兴洪等 水分胁迫对不同抗旱性小麦品种芽根生长过程中 IAA、ABA含量 的影响．作物学报 ，2000，26(6)：737～
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