全 文 ：第 1 3卷 第 1期
9 519 年 3月
水 生 生 物 学 报
AC T A LI YDR O B I O LO G I C A S I NI C A
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彝茹不〕叼写洲 , 9 心 , 呀砂识 , 百户心 , 嗬户喂 , 孕硬 , ` 卜 , p
满江红和蔗状满江红的耐热性及耐寒性
与固氮的关系 *
陈立明* * 莫熙穆 程双奇
(华南师范大学生物系 ,广州 )
孙 谷 畴
(中国科学院华南植物研究所 , 广州 )
R E L A T I O N S H I P B E T W E E N H E A T T O L E R A N C E
,
C H I L L I N G
T O L E R A N C E A N D N I T R O G E N F IX A T I O N O F A Z O L L A
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S u n G u e h o u
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关键词 满江红和旅状满江红 ; 固氮 ;放氢 ;叶绿素 a 荧光 ; 耐热性 ;耐寒性
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e y w o r d s A叨 z l a i仍 b , 云e a t a a n d A· f f王i e “ l o f d 。 : , N i t , o g e n f i x a t io 。 , H y d r o g e n e v o l u t i o n , C h l o r o
p h y l l a f l u o r e s c e n e e
,
H e a t t o l e r a n c e
, e h i l l in g t o l e r a 刀 e e
红萍是一种优良的稻田绿肥和衣家饲料 , 在
我国及越南养殖和利用红萍有着悠久的历史 。 生
产实践中观察到 , 在我国南方地区 , 旅状满江红
冬春繁殖快 ,产量高 ,但进入五月中旬以后生长锐
减 ,不耐热 ,在晚稻田难以利用 。 施定基等 〔 3」曾观
察到 ,在室外水池中养殖 ,如果覆盖一层塑料薄膜
和一层厚草帘 , 旅状满江红能越冬 , 但满江红则
被冻死。 利卓桑等 〔 , J把蔽状满江红和满江红放在
一 5 ℃ 下处理 9 6 小时 , 满江红的芽全部死亡 , 而
蔗状满江红的芽能存活 夕6 . 8% 。 由此可见 ,旅状
满江红的耐热性较满江红低 , 但有较强耐 寒性 。
有关这两种红萍耐热性 、 耐寒性与固氮 、 放氢的关
系及抗性机理的报道尚少 。 本文比较了满江红和
旅状满江红的耐热性和耐寒性与固氮 、 放氢的关
系 , 并以叶绿素 a 荧光最大增高为指标测试其耐
热性和耐寒性 , 以供萍种选择和为阐明红萍的越
冬和越夏及不同地区养殖提供理论上根据。
材 料 与 方 法
材料 满江红 ( A . 苦二厉 ic at a) 由广东省农科
院土肥所提供。 蔽状满江红 (过二 o l l a 了`l`c “ l o i d 。 : )
用浙江省温州地区提供的抱子果繁殖 。
* 国家自然科学基金资助的课题 。
* * 现在工作单位广东省微生物研究所 。
19 8 8 年 2 月 斗 日收到 。
陈立明等 : 满江红和藤状满江红的耐热性及耐寒性与固氮的关系
08 642
I (。ó尸u oJ袄à二岛
处理 将满江红和旅状满江红样品放在不同
温度的水中浸 10 分钟侧其耐热性 。 把上述两种
样品置 咚 08 01 x光强下温度为 1 ℃ 的培养箱低
温处理 2 斗和 铭 小时 (低温处理 24 小时者 , 即将
样品放在 4 80 l0 x 光强下温度为 28 ℃ 的培养箱
培养 24 小时 ,然后置 1 ℃培养箱在相同光强下培
养 2斗 小时。 对照样品在 4 8 0Q lx 光强下 28 ℃
的培养箱培养 48 小时 )测其耐寒性 。
乙炔还原和放氢测定 分别取少许样品放入
25 毫升的血清瓶中 ,使其铺成一层瓶底 , 加入原
培养液 , 保留 10 毫升空瓶体积 ,在空气气相中加
人 1 5肠 ( v / v ) c Z H : , 置于 斗 5 0 o l x 光强 下 , 在
28 ℃ 孵育 30 分钟和 3 小时 , 用气相层析法分别
侧定乙烯含量和氢的含量 。
叶绿素 a 荧光 FR 值测定 满江红和藏 状
满江红萍体铺放在有湿润滤纸的铝板上 , 盖上保
鲜塑料膜以保持合适的空气湿度 , 在暗处适应 l
小 时后 , 用 s F 一 1 0 型 荧 光 计 ( R i e h a r d B r a o e k e r
R e s e a r c h , O t t a w a
,
c a n a d a ) 侧定 ,所用光量子流通
量为 1沁 m o l · m一 , · s一 , 红光 , 在暗室下测定叶绿
素 a 荧光。 F R 表示叶绿素 a 荧光上升最大值。
35 4 0 4 5 50
温度 ( C) T e m p e r a t u r e
图 1 不同温度预处理 l( o 分钟) 对满江红和
威状满江红的叶绿素 a 荧光 F R 。的影响 ( 27 ℃
时为对照 )
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f i了云c “ l o ij e s 盛及匆
结 果
受低于 40 ℃的温度 ,满江红表现较强的耐热性 。
3
. 低温对固氮能力的影响
经不同时间的低温预处理 , 满江红和荻状满
江红的乙炔还原和放氢活性均有明显变化 。 低温
l( ℃ ) 下预处理 2 4 小时 ,满江红的乙炔还原和放
1402
(Ioó叼ou。响饮)才
1
. 高温对固氮能力的影响
满江红和旅状满江 红 分 别 经 25 ℃ 、 35 ℃ 、
4 。℃ 、 朽℃ 、 50 ℃ 预处理 10 分钟后 , 其乙炔还原
和放氢活性变化如下 : 在温度为 35 ℃ 时 ,藤伏满
江红的放氢活性相当于对照 25 ℃时的 湘% ,乙炔
还原活性并无变化 , 而满江红的乙炔还原和放氢
活性均未发生变化 。 当温度增高至 40 ℃ ,两种红
萍的乙炔还原和放氢活性都有明显的下降 , 其中
以藤状满江红为显著 ,在 40 ℃ 仅保持原有活性的
1 5肠 和 35 % , 而满江红则维持活性的 68 % 和
62 %
。 当温度增高至 4 ,℃ , 蔽状满江红仅保持原
有乙炔还原和放氢活性的 4 % 和 14 % ,而满江红
仍保持 9 %和 15 肠 。 当温度升至 50 ℃ ,两种红萍
的固氮和放氢活性都接近零 。
2
. 高温对叶绿素 a 荧光 凡 值的影响
经高温预处理后 , 满江红和威状满江红的叶
绿素 a 荧光 F ; 的变化如图 1 。 当温度从 27 ℃
增高至 45 ℃ ,蔗状满江红的叶绿素 a 荧光下降至
对照的 27 % ,而满江红仍维持在对照的 40 % 左
右 。 若以保持 凡 为对照的 50 % 为标准 ,满江红
可以忍受 40 ℃ 以上的高温 ,而旅状满江红仅能忍
。` 今淤` 址奈一小时 (l: 少
图 2 低温 ( 1 ℃ ) 预处理满江红和旅伏满江红
叶绿素 a 荧光 F R 的变化 ( 28 ℃ 时为对照 )
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9 6 水 生 生 物 学 报 13 卷
氢活性几乎完全丧失 , 而藤状满江红仍能分别保
持原有乙炔还原和放氢活性的 3 4 . 3 %和 5 1 · 6肠 。
低温下预处理 48 小时 , 孩伏满江红仍保持原有乙
炔还原活性的 1 % 。 这些结果表明了旅状满江红
具有较强的耐寒性 。
4
. 低温对叶绿素 a 荧光 F R 的影响
图 2 表明低温对叶绿素 a 荧光 F R 的影响 。
在低温下预处理 24 小时 , 满江红的叶绿素 a 荧光
F R 下降比藤状满江红快 , 预处理时间延长至 4 8
小时 ,满江红的 F R 降低更为明显 。
讨 论
从实验结果可知 ,耐热性较强的满江红 ,较高
的温度对其固氮能力及叶绿素 a 荧光的影响较耐
热性较弱的碳状满江红小 。 低温对耐寒性较强的
藤状满江红的固氮能力和叶绿素 a 荧光的影响较
耐寒性较弱的满江红的小 。 这说明了满江红和旅
状满江红的耐热性和耐寒性与固氮能力之间存在
一定的关系。 萍体的耐热性较强 , 较高温度对其
固氮能力的影响就较小 ;萍体的耐寒性较强 ,低温
对固氮能力的影响也就较小 。 红萍是一种蔽和鱼
腥藻的共生体 , 萍体的固氮和氢代谢的活性可能
与藤体和鱼腥藻的光合作用有关 。 叶绿素 a 荧光
F二 反映光系统光化活性和电子在 sP l 上传递的
能力〔 , , , 高温或低温处理后 , 叶绿素 a 荧光 F R 下
降 ,就说明高温或低温引起光系统的光活性降低 ,
可能这种变化将使光合作用过程降低 , 减少光合
产物的积累 , 从而间接地影响共生体中鱼腥藻的
固氮和放氢作用。 当 3 ,℃ 预处理 10 分钟后 , 两
种红萍的叶绿素 二 荧光 aF 明显下降 , 可能表明
红萍的蔽体或鱼腥藻的光系统对于较高温度的反
应较为敏感 , 但乙炔还原活性则没有明显变化 ,可
能表明在短期内 , 共生体内鱼腥藻仍能利用体内
积存的还原势和 AT P 。 当温度超过 3 ,℃ , 如
初℃ 、 朽 ℃ 、 50 ℃ 预处理 10 分钟 , 可能由于温度
比较高 ,蔗体和鱼腥藻光系统的完整性受破坏 ,固
氮和放氢的酶系统也受影响 , 因而固氮和放氢活
性就随着迅速下降。 至于在 35 ℃ 预处理 10 分钟
后 , 玻伏满江红的乙炔还原活性没有影响而放氢
活性却明显下降 , 尚有待进一步的研究 。 s m il 记
等 L , , ` 」和 H e t h e r jn 义 t o n 等 〔 4 ,通过对马铃薯和玉米
等进行试验 , 认为利用叶绿素 a 荧光测定植物的
耐热性和耐寒性 , F R 下降越大 , 植物的抗逆性就
越小 。 孙谷畴 〔 , J曾经利用叶绿素 a 荧光测定了满
江红鱼腥藻的相对耐热性。 本实验在红萍中证实
叶绿素 a 荧光 F : 的变化可作为红萍耐热性和耐
寒性的指标。
参 考 文 献
[ 1 〕
[ 2 〕
[ 3 〕
工4 J
[ 乡」
[ 6 ]
孙谷畴 , 19 8 7。 满江红鱼腥藻的相对耐热性 。 武
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