全 文 ：第 21 卷 第 4期
2X() 3年 1 月
贵州师范大学学报 (自然科学版 )
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文章编号 : 10( 只一 55 70( 2 0 3) 以 一加 63 一 03
高温胁迫对鳞叶鲜失水量与可溶性糖含量变化的影响
罗在柒 , 张显强 ,唐金刚 ,卢文芸 , 乙 引
(贵州师范大学 生物技术与工程学院 ,贵州 贵阳 55〕叉) 1 )
摘要 :通过测定高温胁迫过程中鳞叶醉 ( Zb比加人刃Zo m axt iar me 阴m ( iM t . )几 ics h) 失水量与可溶性糖含量的变化。
结果表明 ,失水量随胁迫时间的进程呈饱和曲线 ,相关性分析得出高温胁迫过程中鳞叶醉失水量与蔗糖含量的
变化呈正相关 ( ; 二 0 . 545 ) ;其中在胁迫过程中的 0 . 5 一 4 . h0 阶段相关性极显著 ( r 二 0 . 9 6默 ) 。 根据热激响应理
论推理得到高温胁迫过程中石生苔醉水分亏缺能激活蔗糖关键酶 ,使其获得特定阶段的抗热性 。
关 健 词 : 高温胁迫 ; 失水量 ;蔗糖含量 ;鳞叶辞
中图分类号 :卿 4 5 文献标识码 : A
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c t o f h e at s t r e s s o n w a t e r 一 10 5 5 a n d t o at l s u g a r
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5 4 5 )
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9 9 6拟 ) .
A e e o dr i
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K e y w or ds : h e a t setr
s s ; w a t e r 一 fo s s ; s u gar an d s u e o s e 口h 劣 iP hyl l u m rax iar enz n u m ( M i t . ) lF e i s e h
0 前言
苔醉植物是植物界中从藻类到藏类的中间过
度类群 ,也是植物由水生到陆生的过度类群 , 在植
物系统演化过程中占有极其重要的作用 。 由于苔
醉植物分布广泛性 ,地球上几乎到处可见苔醉植物
的踪影 ,其中 , 生活在裸露岩石表面的苔鲜类群俗
称石生苔醉 , 由于石生苔鲜长期生活在干燥裸岩环
境中特化成对干燥环境的水分适应方式 , 即当环境
干燥时 ,苔醉植物会迅速失去水分干燥 ; 当环境再
变湿时 ,它们又可迅速吸收水分恢复正常的代谢活
动 [ ’ 〕。 长期生活在这种干燥的环境 , 导致了石生
苔鲜对干燥环境信息或多或少记录到生物体上 ,使
其获得对干燥环境抗逆性 , 以适应干燥环境 。 就这
样个体通过感受环境的信号 ,传导信号 , 最终获得
干燥环境抗逆性状并自身反馈 〔’ 〕 。
植物抗逆境性的获得与信息倡导物质的新陈
代谢和生长发育是一种网络信息 ,通过植物体内的
收稿 日期 : 2 0 3 一 o 一 03
基金项目 :贵州省自然科学基金 (9 73 0 8)
作者简介 :罗在柒 ( 19 78 . 6 一 ) ,男 ,在读硕士研究生 ,研究方向 :植物生理生态 。
DOI : 10. 16614 /j . cnki . i ssn1004 -5570. 2003. 04. 018
贵州师范大学学报 (自然科学版) 第1 2 卷
第二信使生物大分子进行特定基因表达和生理生
化反应 , 以及相关基因调控和表达 ,获得抗逆性适
应不良环境 。 其中 ,脱落酸 、钙离子 、水杨酸和茉莉
酸等作为高温胁迫信号传导增 强植物的抗热
性川 。 另一研究表明 , 高温胁迫诱导植物热激基
因使植物产生热激响应 ,参与热激信号转导并反作
用于热激基因的表达 ,诱导热激蛋白的合成使其产
生抗热性川 。
本文就喀斯特环境中的适生植物鳞叶醉这一
特定环境中特定种群进行高温胁迫处理 ,测定其高
温胁迫过程中失水量和可溶性糖含量的变化 , 为提
高植物对高温条件的适应能力和改造干早 、高温的
喀斯特石山生态环境提供基础的理论依据 。
7 6 m此 0% 稀硫酸 )试剂 ,置于沸水中加热 巧m in ,冷
却后测定 O D 6 2O 光密度 ,计算每克干物质可溶性
糖的含量 (每次进行 3 个重复 ) 。 标准曲线测定
e tg a 二 1
.
0 10
。
1
.
3
.
5 蔗糖的测定
分别取预处理液 0 . Zm L , 进行沸水浴加热
10 m in
,加人 0 . 1m 3I O% K o H 溶液 , 再进行沸水浴
加热 10m i n ,后冰浴 s m i n ,加人 3m L 蕙酮溶液 , 置
于 6 0℃ 的恒温箱中加热 10 m in ,冷却后测定 o D 620
光密度 ,计算每 g 干物质蔗糖的含量 (每次进行 3
个重复 ) 。 标准曲线测定 c gt a 二 1 . 2 8 3 。
1 材料和方法
1
.
1 材料
鳞 叶 鲜 ( axT iPhyl lu m ro iar enz n u m ( M i t
.
)
lF e is hc )采自贵阳市森林公园的碳酸盐岩石上 , 在
培养箱中经水培养 2 周 (温度为 25 ℃ 、 光周期为
1 2 h
、光照强度为 8 00() xL ) 。
L Z 失水实验 s1[
将培养材料吸水至饱和 ,用吸水纸吸去毛管系
统持水力的外吸水 ,称量 巧 g ,分别置于 50 ℃ 、 70 ℃
的恒温箱中进行高温胁迫处理 , 定时 ( t = 0 . 5 、 1、
l
·
5
、
2
、
2
·
5
、
3
、
3
.
5
、
4
、
8
、
12
、
Zo h )测定其鲜重 (每次
进行 3 个重复 ) 。
1
.
3 可溶性糖的测定 e1[
1
.
3
.
1 含水量的测定
分别取各时间段胁迫处理材料约 3 9装人称量
瓶中 ,称量后置于 l or ℃恒温箱至恒重 , 再次称量 ,
测定其含水量 。
1
.
3
.
2 材料的预处理
分别取胁迫相应时 间段的材料约 0 . 19 , 加
80% 乙醇进行匀浆 , 转液到 25 m L 的试管中 ,置于
80℃ 的恒温水浴中提取 0 . s h ,转移上清液 ,重复提
取 3 次 ,合并上清液定容 l o m L ,离心备用 。
1
.
3
.
3 失水量的测定
分别定时 ( t = 0 . 5 、 l 、 1 . 5 、 2 、 2 . 5 、 3 、 3 . 5 、 4 、 s 、
12
、
20 h) 测定 50 ℃ 、 70 ℃ 高温胁迫处理苔醉鲜重
(每次进行 3 个重复 ) 。
1
.
3
.
4 可溶性糖的测定
分别取预处理液 Zm L 于比色试管中 , 进行冰
浴冷却 s m i n , 加人 4m L 葱酮 ( 15 0 m g 蕙酮溶于
64
2 结果与讨论
2
.
1 失水实验
通过测定高温胁迫过程中 : 二 0 . 5 、 1 、 1 . 5 、 2 、
2
.
5
、
3
、
3
.
5
、
4
、
8
、
12
、
20 h 等时间点鳞叶鲜的总失水
率 ,结果如表 1 :
表 1 不同温度胁迫过程中鳞叶醉平均失水率 岁h
仓5 1 1. 5 2 2 5 3 3. 5 4 8 12 20
50℃ 1.劝 1. 40 1.印 1. 43 0. 46 1. 10 1. 16 1.加 1. 13 5. 93 .0 43
刃℃ 2 .如 1. 6 1 .肠 1. 53 1. 43 .0 87 0 40 .0 86 .0 10 .0 10 .0 加
-刊卜 - 7 0摄氏度
一门卜一 5 0摄氏度
0 64妙关斌喇
时间爪
0 4 8 12 1 6 2 0
图 1 鳞叶醉高温胁迫过程中失水且
从表 1 、 图 1 的结果可以看出 , 鳞叶醉在高温
胁迫过程中其失水量具有饱和现象 , 胁迫时间从 t
= 0 一 h4
,鳞叶醉失水量是不断增加的 ,但胁迫处理
时间超过 4 h 后 ,其失水量基本上没有变化 ,趋近饱
和 。 并随着胁迫温度的增高 ,其达到饱和时的失水
量增加 。
2
.
2 可溶性糖和蔗糖的测定
2
.
2
.
1 石生苔鲜含水量的测定
通过测定高温胁迫过程中 t = 0 . 5 、 l 、 2 、 4 、 s 、
12
、
ZOh 等时间点鳞叶醉的含水量 ,其结果如图 2 :
鳞叶醉高温胁迫过程中含水量随胁迫过程递
第 4期 罗在柒 ,等 :高温胁迫对鳞叶辞失水量与可溶性糖含量变化的影响
高温胁迫时间小
全二= 匕二斗
1 2 16 2 0
604280
承、训如嗽冲
图 2 鳞叶醉高温胁迫过程中含水 t 变化
-刊卜- 可溶性糖
~ 」卜 - 蔗搪
时间爪
0
Qé642的、日、喇如粗蟾
1 2 1 6 2 0
图 3 鳞叶醉高温胁迫过程中
可溶性糖和蔗糖含 t 的变化
减 , 当 t = 4 h( t 二 4 h 含水量为 6 . 40 % )前递减速率
较大 , 以后趋向平缓 ( t = 2 0h 含水量为 2 . 4% ) 。
2
.
2
.
2 可溶性糖和蔗搪含量的测定
通过测定高温胁迫过程中 t = 0 . 5 、 1 、 2 、 4 、 8 、
12
、
20 h 等可溶性糖和蔗糖的含量 , 其结果鳞叶鲜
干物质中可溶性糖和蔗糖含量为图 3 : 即可溶性糖
含量不成 明显线性 , 当 : 二 h4 时 出现最 高值
6 7
.
3 67 m岁 g ;当 r 二 0 . s h 时现最低值为 24 . 0 3 8m岁
g 。 蔗糖含量伴随可溶性糖含量变化而变化 ,其值
始终为可溶性糖含量的 60 % 左右 。
2
.
3 失水最与蔗糖含且的相关性分析
高温胁迫过程中鳞叶醉失水量与蔗糖含量的
相关性分析表明 ,其失水量与蔗糖含量的相关性成
正相关 , 即 ; 二 0 . 545 。 其中在 t 二 0 . 5 一 4 h 时 ,失水
量与蔗糖含量的相关性极显著 , 即 ; 二 0 . 9%徽 , 由
此说明了石生苔鲜在高温胁迫过程中水分亏缺能
使植物获得抗热性 , 而且水分的适当亏缺能够激活
蔗糖代谢的关键酶 ,使蔗糖含量发生变化 。 高温胁
迫鳞叶醉失水是表象的高温适应 ,变为热激因子激
发可溶性糖合成催化酶作用 ,是可溶性糖阶段性积
累 ,尤其是蔗糖的阶段性积累才是石生苔鲜获得抗
热性的真正根源 t[] 。
3 结论
高温胁迫条件下植物失水成为必然 ,植物在高
温胁迫过程中体内发生复杂的生理生化反应 , 以适
应环境的变化 。 鳞叶鲜在高温胁迫过程中失水量
呈一条饱和曲线 ,且当 t = h4 时失水量趋向饱和阂
值 ,体内在水分亏缺的情况下能够进行生理生化的
代谢 ,适应高温胁迫的环境 。 可溶性糖 ,尤其蔗糖
在高温胁迫过程中含量的变化 ,在 t 二 0 . 5 一 4 h 时
呈线性的积累 ,激活了蔗糖代谢的合成酶 , 达到了
提高鳞叶醉获得抵抗高温胁迫的能力 。 而整个过
程的其它阶段 ,仅可能是其它生理生化反应的中间
代谢产物 ,起到物质和能量载体的作用 。 另外 ,在 t
= O 一 0
.
5 阶段时 ,或许鳞叶鲜在高含水量条件下
根本没有影响体内的正常代谢 。
总之 ,鳞叶醉高温胁迫过程中随着胁迫进程的
推移 ,激活多种物质的合成酶 ,使其在体内积累而
具有调节特定胁迫的范围内的生理生化反应 ,获得
对高温胁迫环境的抗逆性 。
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