全 文 ：麦类作物学报　2006 , 26(5):137～ 139
Journal o f T riticeae Crops
水分胁迫对小黑麦生理生化特性和可溶性蛋白质的影响
王金玲1 ,董心久1 ,田成军2 ,魏凌基1
(1. 石河子大学农学院 ,新疆石河子 832003;　2.新疆中国彩棉(集团)股份有限公司 ,新疆乌鲁木齐 830016)
摘　要:为揭示小黑麦的抗旱机制并为抗旱育种提供理论依据 , 采用 30%PEG-6000 渗透液模拟干旱环
境对小黑麦 H01-4 幼苗进行干旱胁迫处理 , 结果表明 ,随着胁迫时间的延长 , H 01-4叶片相对含水量下降 , 复
水后上升 ,再胁迫后又下降;脯氨酸含量与叶片相对含水量变化呈相反趋势。 H01-4 叶片中也诱导出了新蛋
白带 ,胁迫 24 h 诱导产生了 26. 21 kD 和 23. 50 kD 的新蛋白 , 胁迫 48 h 诱导产生了 29. 97 kD 的新蛋白 ,
49. 44 kD和 27. 77 kD的蛋白只发生了量的变化。
　　关键词:小黑麦;相对含水量;脯氨酸;诱导蛋白
　　中图分类号:S512. 1;S318　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1009-1041(2006)05-0137-03
Influence of Water Stress on Physiological and Biochemical
Properties and Soluble Proteins of Triticale
WANG Jin-ling1 , DONG Xin-jiu1 , TIAN Cheng-jun2 , WEI Ling-ji1
(1. Agn onom y Col lege , Shihezi University , Shihezi , Xin jiang 832003 , China;2. China Colored-cotton(group)
Co. Ltd. of Xinjiang , Urumqi , Xinjiang 830016 , China)
Abstract:Triticale has strong drought tolerance , to rev eal the mechanisms and to pro vide ef fective
w ay s to drought tolerance breeding , 30%PEG-6000 simulation environment w ere used to study trit i-
cale seedlings at drought condi tious. The results indicate:w ith the prolonging o f PEG treatment , the
relative w ater content of t ri ticale H01-4 leaves rose first , and then fell dow n , Proline content change s
and leaves relat ive w ater content cont rary t rends;leaves also induce a new protein belt . 26. 21 kD and
23. 50 kD was induced in the 24 h of the t rea tment. 29. 97 kD was induced in the 48 h o f the t reat-
ment . 49. 44 kD和 27. 77 kD only occurred volume changes.
Key words:Triticale;Relativ e w ater content ;Proline;Induced pro tein
　　作物对逆境因子的适应过程中经常伴随一些
生理生化特性的变化 。人们对脯氨酸含量的变化
研究较多 ,发现黑麦草 、大麦 、小麦 、水稻 、高粱 、棉
花 、烟草 ,大豆等在受到干旱胁迫时都有脯氨酸累
积[ 1] 。研究表明 ,在干旱胁迫下不同作物或同种
作物的不同栽培品种 ,一定范围内在相同胁迫强
度条件下随着处理时间的延长游离脯氨酸积累量
不断增加[ 2] 。一些研究指出 ,水分胁迫条件下植
物体内正常的蛋白质合成能力明显下降 ,同时伴
随着一些特异的蛋白质产生 ,这些特异的蛋白质
被称为干旱诱导蛋白 ,它们是导致植物抗旱的一
系列生理生化反应的基础[ 3 , 4] 。
小黑麦是小麦和黑麦经过属间杂交人工合成
的物种 ,在干旱胁迫下具有较好的适应性 。目前
国内对小黑麦的生理和品质方面的研究较多 ,而
对干旱胁迫下可溶性蛋白质的研究未见报道 。本
试验以小黑麦 H01-4为材料 ,利用十二烷基磺酸
钠- 聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术研究
了在水分胁迫下苗期叶片相对含水量(RWC)、脯
氨酸(Pro)含量及可溶性蛋白质的变化 ,旨在为深
入认识小黑麦抗旱机理 ,发掘抗旱相关基因奠定
基础 。
1　材料与方法
1. 1　材料培养及处理
小黑麦品系 H01-4是 2001年经大田筛选获
收稿日期:2006-01-10　　　修回日期:2006-04-28
基金项目:石河子大学科学研究基金项目。
作者简介:王金玲(1978 -),女 ,硕士 ,研究方向为生物技术在作物遗传育种中的应用。
通讯作者:魏凌基(1955 -),女 ,教授 ,主要从事作物遗传育种研究。
得的抗旱材料。将小黑麦 H01-4的种子用 0. 1%
HgCl2 消毒 15 min ,漂洗 3次 ,蒸馏水吸胀 6 h ,
砂床 25℃暗萌发 3 d后幼苗分栽 。用 1 /4 Hoag-
land营养液配制成的 30%PEG-6000渗透液进行
处理 ,重复 3次 ,对照为 Hoag land营养液 。每天
光照 16 h ,温度 25℃。至长出第二片真叶分别于
胁迫 0 、24 、48 、72 h 、复水 48 h 、再胁迫 48 h时取
样 ,取样时用无菌剪将幼叶剪下 ,一部分用无菌纸
将样品包好 ,液氮速冻 ,最后转入 - 70℃冰箱备
用 ,一部分用于相对含水量(RWC)和脯氨酸
(Pro)的测定。
1. 2　生理生化指标测定
RWC 的测定以及 Pro 含量的测定参照文献
[ 5]的方法进行 。
1. 3　叶片蛋白的提取
按照任东涛[ 6] 的方法稍加改进。提取液为
0. 05 moL / l磷酸缓冲液(pH 7. 0),每一处理称取
0. 5 g 叶片 ,按 1. 5∶1加入 0. 75 mL 提取液及少
量石英砂 ,冰浴研磨;研磨液于 4℃, 14 000 r /min
离心 15 min ,取上清;上清液按 1∶1加入样品缓
冲液(0. 125 moL / lT ris , 20%甘油 , 10%巯基乙
醇 ,0. 01%溴酚蓝 , 4%SDS , pH 6. 8);沸水浴 5
min ,冷却后供点样用[ 3] 。
1. 4　SDS-PAG E电泳
按照 Laemmli 的 SDS-PAGE 方法 ,浓缩胶
5%,分离胶 12%,考马斯亮蓝 R-250染色。
2　结果与分析
2. 1　水分胁迫下叶片 RWC 及 Pro 含量的动态
变化
随着干旱胁迫时间的延长 ,小黑麦 H01-4的
RWC呈下降趋势 ,在 24 、48 、72 h胁迫时间下分
别比对照减少 24. 57 、43. 85 、52. 06个百分点 ,复
水 48 h后再胁迫 48 h , RWC 比对照减少 47. 50
个百分点(图 1)。
Pro 含量的变化与叶片 RWC 变化趋势相反
(图 2)。随着胁迫时间的延长 , Pro 含量呈上升趋
势 ,在 24 、48 、72 h 胁迫时间下 ,分别是对照的
2. 3 、4. 6 、7. 9倍;复水 48 h后 Pro 含量下降 ,为对
照的 3. 8倍;再胁迫 48 h 又上升为对照的 7. 4
倍。表明小黑麦 Pro 含量在一定程度上反应了体
内的水分情况 ,可以作为检验植物缺水情况的参
考性生理指标。
2. 2　水分胁迫下幼苗叶片可溶性蛋白质的变化
在不同的胁迫时间下 ,小黑麦幼苗叶片的蛋
白质发生了相应的变化(图 3)。随着胁迫时间的
延长 ,49. 44 kD的蛋白带逐渐减少 ,到了 72 h消
失 ,复水后该蛋白带又出现了 ,再胁迫又消失了;
27. 77 kD蛋白带随胁迫的加强略有增加 ,但复水
后其含量减少 ,再胁迫又增加;在胁迫 48 h 时诱
导产生了 29. 97kD的新蛋白 , 72 h 时含量减少 ,
复水后消失 ,再胁迫又重新出现;在胁迫 24 h 时
产生了 26. 21 kD 和 23. 50 kD 的新蛋白 , 26. 21
kD的蛋白带随着胁迫时间的延长而加强 ,复水后
消失 ,再胁迫又重新出现;23. 50 kD蛋白含量随
着胁迫时间的加强变化不明显 ,但复水后消失 ,再
胁迫后又出现 。这表明水分胁迫条件下 ,小黑麦
体内的蛋白质合成能力下降 ,同时又产生了新的
蛋白质。
　　RW48和 WS48分别表示复水 48 h和再胁迫 48 h ,图 2 同。
RW48 and WS48 m ean 48 h af ter rew atering and treated again
wi th PEG for 48 h , respectively. The same are as in Fig. 2
图 1　干旱胁迫下小黑麦 H01-4 叶片
RWC的动态变化
Fig 1　H01-4 leaf relative water content dynamic
change by water stress
图 2　干旱胁迫下小黑麦 H01-4
叶片脯氨酸含量的动态变化
Fig 2　H01-4 leaf proline content dynamic
change by water stress
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3　讨　论
3. 1　水分胁迫对小黑麦 H01-4 Pro含量的影响
处于水分胁迫下的植物内部将产生一系列物
质代谢变化 , 其中最明显的变化之一就是游离
Pro 的大量积累。Singh以 10个抗旱性不同的大
麦品种为材料 ,研究了水分胁迫下 Pro 积累与抗
旱性的关系 ,结果表明 ,水分胁迫下抗旱性强的品
种积累更多的 Pro ,Pro 的积累能力与抗旱性成正
相关 。并认为水分胁迫下植物体内 Pro 的积累可
作为抗旱性鉴定指标[ 7] 。本实验发现干旱胁迫下
小黑麦 Pro 的积累随着胁迫时间的延长而逐渐增
加 ,这与前人研究结果一致[ 8] 。因此 , Pro 可作为
小黑麦的一个抗旱性指标 。
　　CK 、24 h 、48 h 、72 h 、RW48 h , WS48 h 分别表示对小黑麦
H01-4干旱胁迫处理 0 、24 、48 、72 h ,复水 48h ,再胁迫 48h.
CK , 24 h , 48 h and 72 h mean t riti cale H01-4 w as st ressed
w i th PEG for 0 h , 24 h , 48 h and 72 h. RW48 h mean 48 h after
rew atering. WS 48 h mean t reated again wi th PEG for 48 h.
图 3　水分胁迫下小黑麦叶片蛋白质的 SDS-PAGE图谱
Fig 3　SDS-PAGE in protein from triticale
leaves under water stress
3. 2　水分胁迫对小黑麦叶片蛋白质的影响
近年来有关胁迫条件下“胁迫蛋白”的出现及
其功能的研究已成为植物抗性研究领域的热点 ,
但结论并不统一 。抗旱品种可能产生更多的蛋白
质或者细胞内一些结构蛋白在缺水的情况下被蛋
白水解酶分解 ,增加细胞内的干旱诱导蛋白质以
抵抗缺水的威胁 。它的最终结果使细胞内正常的
新陈代谢得以维持 ,从而发挥了植物正常的生理
功能 ,在干旱条件下能维持正常的产量 ,在外观上
表现出抗旱的性状 。与此相反 ,非抗旱品种在同
样的条件下蛋白质不能产生或者不能维持正常的
可溶性蛋白的浓度 ,抵抗缺水的能力就小得多 ,外
观上表现为弱抗旱性或干旱敏感性 。本实验中小
黑麦在干旱胁迫下蛋白质发生了变化 ,说明与水
分胁迫有关的基因启动表达 ,一些基因的表达增
强导致一些新蛋白质的出现或发生量的变化 。同
时 ,一些胁迫前正常表达的基因表达受阻或表达
减弱 ,致使一些原有的蛋白消失或减少 。
3. 3　小黑麦抗旱性的复杂性
由于植物在一定逆境条件下的抗性是受多基
因调控的 ,因此干旱对植物的影响和植物对干旱
的适应都是十分复杂的过程 ,不同品种 、不同生育
期的抗旱机制可能不同。评价小黑麦抗旱性还需
要从多方面进行综合评定 ,全面分析不同品种的
抗旱机制 ,确定不同类型的抗旱种质资源 ,从而为
小黑麦抗旱育种奠定基础 。
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