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航天诱变对凤仙花SP_3代叶绿素及可溶性糖含量的影响



全 文 :第26卷第10期
No.10Vol.26
内江师范学院学报
JOURNAL OF NEIJIANG NORMAL UNIVERSITY
航天诱变对凤仙花SP3代叶绿素及可溶性糖含量的影响
田 锟a, 冯长焕a, 汤泽生b, 杨 军b,c, 彭正松b,c *
(西华师范大学a.数学与信息学院b.生命科学学院c.珍稀动植物研究所, 四川 南充 637002)
  摘 要:对经过航天诱变的凤仙花SP3 代6个实验植株与没有经过航天诱变的6个对照植株进行秋播比较.
通过对凤仙花生理指标的测定,发现经诱变后的植株光合色素含量增长显著,特别是叶绿素a;可溶性糖含量显著
减少.针对叶绿素a含量和可溶性糖量的负相关关系,利用灰色系统理论和统计回归分析,建立了回归模型,拟合
了两者之间的函数解析式.用此关系式可以合理的预测叶绿素a和可溶性糖的含量.
关键词:航天诱变;凤仙花;生理指标;回归模型
中图分类号:Q945.11 文献标志码:A 文章编号:1671-1785(2011)10-0036-04
  凤仙花(Lmpations balsamina),属凤仙花科凤
仙花属,是一种常见的观赏药用植物,广为人们栽
培.在对其进行航天诱变的实验中,陈德灿等[1]发现
了航天诱变对凤仙花SP3 代生理指标的影响,汤泽
生等[2]对诱变凤仙花SP2 代形态变异作了研究.本
文对航天诱变的凤仙花SP3 代6个实验植株与没有
经过航天诱变的6个对照植株的生理指标进行测量
和统计,用回归模型描述了航天诱变后叶绿素a和
可溶性糖量之间的负相关关系.从统计角度出发给
出了相关结论并作出定量分析,丰富了研究手段.
1 材料与方法
1.1 供试材料
凤仙花(Lmpations balsamina)种子一组搭神
舟四号飞船,经过航天处理;另一组为相同亲代的种
子,没有经过任何处理.实验材料为航天诱变SP2
代的凤仙花种子,种于2004年秋季产生SP3 代,选
出6株代表植株,与未经过航天诱变的6株对照组
进行对照[1].
1.2 方法
1.2.1 叶绿素含量的测定.分别对12个植株取相
同部位的新鲜幼嫩叶片,用少许石英砂和碳酸钙,加
蒸馏水5~6ml,定容至10ml.再用移液管吸取
2.5ml置于一大试管中,加入10ml丙酮,摇匀,静置
片刻,过滤上清液,得到实验用液;比色,以80%丙
酮作为空白对照,于663nm和664nm下读光密度,
按照公式[3]:总叶绿素=8.02×OD663+20.2×
OD645,计算出叶绿素a和叶绿素b的含量[1].
1.2.2 可溶性糖量的测定.取新鲜幼嫩叶片,加少
许乙醚研磨,用70~80℃热水洗涤,70~80℃浮育
30min,加饱和醋酸铅至无白色沉淀.定容至100ml,
过滤到三角瓶(0.4g草酸钠),再过滤,得透明溶液,
取其1ml与5ml蒽酮试剂混匀,100℃水浴10min.
冷却后于627nm处比色,求出可溶性糖含量[4-6].
2 结果与分析
用紫外分光光度法测得的叶绿素含量及可溶性
糖量统计数据见下表.其中SP31—SP36为经过航
天诱变的实验组,CK31—CK36为未经过任何处理
的对照组.
·53·
*  收稿日期:2011-07-06
 基金项目:国家自然科学基金(30771721);四川省应用基础研究资助项目(JY029-005-2);四川省重点学科建设资助项目
(SZD0420).
 作者简介:田锟(1987-),男,四川巴中人,西华师范大学硕士研究生.主要从事数理统计理论及应用的研究.
内江师范学院学报 第26卷第10期
表1 航天诱导对凤仙花SP3 代生理指标的影响
处理 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素(a+b) 叶绿素a/b 可溶性糖量
SP31  0.7  0.27  0.97  3.7037  91
SP32  0.897  0.31  1.207  2.8935  31
SP33  0.689  0.253  0.942  2.7233  57
SP34  0.822  0.325  1.147  2.5293  84
SP35  1.0831  0.574  1.6571  1.8869  49
SP36  0.549  0.31  0.859  1.7709  115
CK31  0.5518  0.2808  0.832  1.965  327
CK32  0.4826  0.2899  0.7825  1.6647  367
CK33  0.3217  0.2966  0.6183  1.0846  440
CK34  0.4385  0.2626  0.7011  1.6648  420
CK35  0.548  0.31  0.858  1.7677  450
CK36  0.459  0.3463  0.8053  1.3254  475
2.1 数据预处理
通过观察发现样本SP35的叶绿素含量明显高
于其他样本.于是基于统计理论绘制箱型图(如图
1),由图知SP35是一个由于误差造成的异常值,应
将其剔除.
图1 样本数据异常值检验
2.2 航天诱变对凤仙花各项生理指标的影响
对实验组和对照组的各项生理指标进行对比,
以判断航天诱变对各项生理指标是否有显著影响.
表2 实验组和对照组生理指标对比
各检验的值 F  P  t  df

(2-tailed)
叶绿素a  1.302  0.283  3.993  9.000  0.003
叶绿素b  0.346  0.571
-0.230
-0.228
9.000
8.398
0.823
0.825
叶绿素(a+b)2.861  0.125
3.610
3.449
9.000
6.423
0.006
0.012
叶绿素a/b  1.071  0.328
3.631
3.397
9.000
5.391
0.005
0.017
可溶性糖量 1.803  0.212
-11.916
-12.524
9.000
8.195
0  
0  
  t检验的结果显示除叶绿素b以外,其它各变
量均有显著差异.即说明航天诱变育种对凤仙花的
叶绿素b含量并未产生显著影响,而对叶绿素a和
可溶性糖量有显著影响.下面更深一步分析这种显
著性关系.
表3 各生理指标的分组统计
生理指标 组别 N  X  S σX
叶绿素a  1  5  0.731  0.134  0.060
2  6  0.467  0.085  0.035
叶绿素b  1  5  0.294  0.031  0.014
2  6  0.298  0.029  0.012
叶绿素(a+b) 1  5  1.025  0.147  0.065
2  6  0.766  0.090  0.037
叶绿素a/b  1  5  2.724  0.695  0.311
2  6  1.579  0.319  0.130
可溶性糖量 1  5  75.60  32.385  14.483
2  6 413.17  55.683  22.732
  注:1为航天诱变的实验组,2为对照组.
从表3可以看出:诱变前组1的叶绿素a的均
值为0.731,诱变后叶绿素a的均值为0.467.说明
诱变后叶绿素a的含量明显增加,且最终导致叶绿
素(a+b)和叶绿素a/b的值发生了改变.同时,可溶
性糖量显著减少(从413.17μg/g锐减到75.60μg/g).
2.3 叶绿素a和可溶性糖量之间的相关关系
为了进一步分析叶绿素和可溶性糖量之间的相
关关系,且由于样本容量n<30,需检查样本是否服
从正态分布,将其进行非参数假设检验,得表4.
表4 样本数据的正态性检验 (n=11)
检验指标
Normal
Parameters(a,b)
μ σ
Most Extreme
Differences
Absolute Positive Negative
Z Asymp.Sig.(2-tailed)
叶绿素a  0.587  0.173  0.217  0.217 -0.104 0.721 0.676
叶绿素b  0.296  0.028  0.148  0.125 -0.148 0.490 0.970
可溶性糖量 259.727 181.789  0.242  0.242 -0.190 0.801 0.542
  由表4可以看出样本生理指标叶绿素a、叶绿
素b及可溶性糖量P值均大于0.05,表明样本分布
与正态分布没有显著差异,即数据服从正态分布.
表5 叶绿素含量和可溶性糖量的相关分析
生理指标 Spearman's rho 叶绿素(a+b) 可溶性糖量
叶绿素(a+b)Correlation Coefficient  1.000 -0.800**)
Sig.(2-tailed) 0  0.003
可溶性糖量 Correlation Coefficient -0.800** 1.000
Sig.(2-tailed) 0.003  0
  通过叶绿素(a+b)和可溶性糖量的相关分析,
发现其Spearman相关系数的P<0.05,说明这种
相关性是显著成立的,并且是显著的负相关.相关系
·63·
2011年10月 田 锟,冯长焕,汤泽生,等:航天诱变对凤仙花SP3代叶绿素及可溶性糖含量的影响
数为-0.800.这说明随着可溶性糖量的增加,叶绿
素在显著的减少.那么进一步分析可溶性糖量是影
响的叶绿素a还是叶绿素b的量,就需要画散点图
和做偏相关分析.其偏相关分析明确了这种相关性
的存在及其程度大小.
叶绿素a和可溶性糖量的散点图(图2)可以初
步的判断二者存在一定的负相关关系.
图2 叶绿素a和可溶性糖量散点图
当控制变量叶绿素a时,发现叶绿素和可溶性
糖量已经不相关,或者说相关性不显著了.当控制叶
绿素b时,叶绿素a的含量与可溶性糖量依然存在
显著的负相关,见表6,7.这说明叶绿素b对叶绿素
和可溶性糖量之间的负相关关系影响不大,那么造
成这种负相关关系的就只可能是叶绿素a.即叶绿
素和可溶性糖量之间的负相关关系,实质上是叶绿
素a和可溶性糖量之间的负相关.
表6 叶绿素和可溶性糖量的偏相关分析表a
Control Variables
(控制变量) 检验指标 可溶性糖量
叶绿素
(a+b)
叶绿素a 可溶性糖量 Correlation  1.000  0.428
Sig.(2-tailed) 0  0.218
Df  0  8
叶绿素(a+b) Correlation  0.428  1.000
Sig.(2-tailed) 0.218  0
Df  8  0
表7 叶绿素和可溶性糖量的偏相关分析表b
Control Variables 检验指标 可溶性糖量
叶绿素
(a+b)
叶绿素b 可溶性糖量 Correlation  1.000 -0.873
Sig.(2-tailed) 0  0.001
df  0  8
叶绿素(a+b) Correlation -0.873  1.000
Sig.(2-tailed) 0.001  0
df  8  0
  从以上的分析知道,叶绿素a和可溶性糖量存
在负相关.也就是可溶性糖量会抑制叶绿素a的合
成.用函数来刻画这种负相关关系将更好的反应两
者之间的内在关系.
观察数据特点,发现振荡数据的振幅较大,用灰
色系统理论中的缓冲算子 ∏

i=k
x(i[ ])

n-k+1,k=1,2,
…n.处理数据以减小误差[14-16].设叶绿素a含量经
缓冲后的值为y,可溶性糖量缓冲后的值为x,经
SPSS软件对数据作回归分析建模,得到模型与效
果见表8和表9.
表8 验组数据逐步回归模型摘要
Model  R  R2 AdjuctedR2
Std.Error of
the Estimate Durbin-Watson
1  0.996(a) 0.992  0.990  0.005  2.090
  a模型中的预测变量:(常量),1/lnx,b因变量:y
由表8看出调整后的R2(Adjusted R Square)
=0.990,说明模型的拟合度达到了99%,拟合效果
较好.德宾瓦特森(Durbin-watson)的值接近2,模
型中不存在一阶序列相关.
表9 实验组数据逐步回归的系数表
Model UnstandardizedCoefficients t  P
Colinearity
Statistics
B σθ Tolerance  VIF
1 Constant-0.451 0.039 -11.492  0
1/(ln(x))5.052  0.223  22.694  0  1.000  1.000
  a因变量:y
  表9 第三列给出了拟合变量的系数.拟合函
数解析式为
y^=-0.451+5.052× 1lnx.
由上面函数解析式可以得到,诱变后的叶绿素a
和可溶性糖量之间存在明显的负相关性,并可以通
过此函数对叶绿素a的含量进行科学预测.观察对
照组数据,可溶性糖量和叶绿素a含量都相对集中,
且波动较大,为振幅较大的振荡数据.其叶绿素a的
极差(最大值与最小值之差)为0.2301μg/g,没有航
天诱变后的极差0.5340μg/g显著.对照组叶绿素a
和可溶性糖量的负相关关系表现得不稳定.
3 结论
航天诱变对凤仙花SP3 代的各项生理指标有
显著影响.诱变后叶绿素有明显的增加,其中叶绿素
a的增加极为显著,可溶性糖含量有明显的减少.对
经诱变后的植株的生理指标进行统计分析发现:可
溶性糖会抑制叶绿素的生长.
本文更进一步的发现这种抑制作用主要体现在
抑制叶绿素a上.未经处理的对照组植株CK31—
CK36中,这种抑制现象表现的并不明显.相关数据
·73·
内江师范学院学报 第26卷第10期
表现为振荡不稳定,无法用函数关系式描述,而经过
诱变后的植株拟合得到了负相关的函数关系式y^=
-0.451+5.052× 1lnx.
这样,更清晰的刻画出了航
天诱变对凤仙花叶绿素a与可溶性糖量关系的影
响,并可以据此作出适当、合理的预测.
参考文献:
[1]陈德灿,杨军,汤泽生,等.航天诱导凤仙花SP3 代植株
形态及生理的研究 [J].安徽农业科学.2006,34(9):
1834-1836.
[2]汤泽生,杨军,陈德灿,等.航天诱变凤仙花SP2 代形态
变异的研究 [J].激光生物学报,2006,15(1):31-34.
[3]Becker E W.Measurement of algal growth[M].Cam-
bridge:Cambridge University Press,1994:56-62.
[4]Musgrave M,Kuang A X,Brownc,et al.Change in Ara-
bidopsis leaf ultrastructure,chorophyl and carbohydrate
content during spaceflight depend on ventilation [J].
Annuls of Botany,1988,81:503-512.
[5]刘永春,王乐峥,李琼.膏状叶绿体中叶绿素总量的测定 [J].
四川师范大学学报:自然科学版,2005,28(1):117-118.
[6]张海英,蒋申蓉,朱嘉玉,等.荷叶叶绿素铜钠盐的制备
和稳定性研究 [J].内江师范学院学报,2010,25(10):
55-57.
[7]刘录祥,王晶,赵林姝,等.作物空间诱变效应及其地面
模拟研究进展 [J].核农学报,2004,18(4):247-251.
[8]汤泽生,杨军,赵燕,等.航天诱变的凤仙花突变株性状
及减数分裂过程的研究 [J].核农学报,2004,18(4):
189-293.
[9]张文彤.SPSS统计分析高级教程 [M].北京:高等教育
出版社,2004:118-136.
[10]杜强,贾艳丽.统计分析从入门到精通 [M].北京:人
民邮电出版社.2009:150-214.
[11]马庆国.管理统计:数据获取、统计原理、SPSS工具与
应用研究 [M].北京:科学出版社,2002:261-298.
[12]张翎.关于线性回归模型中自相关现象的讨论 [J].科
教文汇,2010(6):92-93.
[13]郑红艳.夏乐天,一种多变量线性回归模型的异方差
检验方法 [J].统计与决策,2010(5):152-153.
[14]刘思峰,党耀国.灰色系统理论及其应用 [M].北京:
科学出版社,2010:146-166.
[15]钱吴永,党耀国.一种新型数据变换技术及其在GM(1,1)
模型中的应用 [J].系统工程与电子技术,2009,31(12):
2879-2908.
[16]党耀国,刘思峰.关于弱化缓冲算子的研究 [J].中国
管理科学,2004,12(2):108-111.
[17]Shihara-Ishikaw A I,HASE E.Nutritional control of
cel pigmentation in Chlorelaprotothecoides with spe-
cial reference to the degeneration of chloroplast induced
by glucose[J].Plant and Cel Physiology,1964,5:
227-240.
Effect of Space Mutation on SP3Generation Chlorophyl and
Soluble Sugar Content in ImpationsBalsamina
TIAN Kuna,FENG Chang-huana,TANG Ze-shengb,YANG Junb,c,PENG Zheng-songb,c
(a.Colege of Mathematics &Information b.Colege of Life Science
c.Institute of Rare Animals and Plants,China West Normal University,Nanchong,Sichuan 637002,China)
  Abstract:The morphological and physiological traits of 6SP3-generation autumn Impations balsamina of space mutation
were compared with those of another 6natural plants.The measured physiological indices of the 6space-mutation treated plants
increased significantly with a particularly strong increase detected in chlorophyl A;while the content of soluble sugar decreased
sharply.On basis of the negative correlation between chlorophyl A and the soluble sugar content,and by use of grey system
theory and statistical regression analysis,a regression model was put in place and a fitted analytical expression of function was
also worked out.Such a mathematical relation is of a reasonable predicting power in determining the content of chlorophyl A
and soluble sugar.
  Key words:Space mutation;Impatiens balsamina;physiological indices;regression model
(责任编辑:胡 蓉)
·83·