全 文 ：2004年 5月 内蒙古大学学报 (自然科学版 ) May 2004第 35卷第 3期 Acta Scientiarum Naturalium Univ ersi tati s NeiM ongol Vol. 35 No. 3
　　文章编号: 1000- 1638( 2004) 03-0308-04
电场处理无芒雀麦种子对其幼苗酶活性的影响
许月英 1 ,征　荣 1 ,杨体强 2 ,王　郑 1
( 1. 内蒙古大学生命科学学院 ; 2. 内蒙古大学理工学院 ,呼和浩特 010021)
摘要:用不同强度电场处理无芒雀麦种子 5 min,在正常水分和室温 ( 20～ 24℃ )条件下培养 ,
取幼苗测定其丙二醛 ( MDA)的含量以及超氧化物歧化酶 ( SOD )和过氧化物酶 ( POD)的活性 .
结果表明: 经不同电场处理后的无芒雀麦种子其幼苗中的 MDA含量、 SOD和 POD的活性发
生不同变化 ,变化幅度分别为 - 15. 4% ～ 36. 3% 、 12. 7% ～ - 25. 1%和 72. 5% ～ - 20. 0% .
关键词: 电场 ;无芒雀麦 ;酶活性
中图分类号: Q689; S129　　文献标识码: A
　　畜牧业在我国经济发展中占有重要地位 ,加强草场建设是发展畜牧业的战略方针 .无芒雀麦
(Bromus inermis )隶属于禾本科、早熟禾亚科、雀麦族的雀麦属 ,是一种优良牧草 .该牧草具有营养价
值高、产量高、适口性好、利用季节长、耐严寒、耐干旱、适应性强等特征 ,是建立人工草场和环保固沙
的主要草种 ,还是西北各地重要的草种之一〔1〕 .电场作为一种物理因素对生物体的影响已成为环境生
物物理和农业物理的重要研究内容 .大量实验表明 ,电场处理种子明显地影响植物的生理生化过
程〔 2, 3〕 ,而且不同处理条件 (电场强度 ,处理时间 )对种子的影响程度不同〔 4～ 6〕 .作者采用不同强度电场
处理无芒雀麦种子 ,测定其幼苗地上部丙二醛 ( MDA)含量以及过氧化物酶 ( PO D)和超氧化物歧化酶
( SO D)的活性 .以电场强度对应幼苗酶活性的变化 ,研究电场处理牧草种子的静电生物学效应及其机
理 ,为静电物理技术应用于牧草种植业提供理论依据 .
1　材料与方法
1. 1　实验材料
实验所用材料为无芒雀麦种子 ,由内蒙古蒙丰种业公司提供 .
1. 2　实验方法
1. 2. 1　种子处理　根据所设电场强度条件个数 N ,挑选饱满且外形差异较小的无芒雀麦种子 120
g ,随机分成 ( N+ 1)份 ,其中 N份分别单层置于平行板电极形成的电场中 ,用不同强度的电场处理一
定时间 .本实验所用电极电压波形为 50 Hz半波整流 ,电场强度共 11个 ,即: En= 0. 5×n ( kV /cm) ,n
= 1, 2, 3,… 11,处理时间为 T= 5 min, E0为对照 .
1. 2. 2　幼苗的培育　将电场处理后的种子用自来水浸泡 12 h,再经消毒后置于铺有三层湿滤纸的
培养皿中 ,室温 ( 20～ 24℃ )条件下培养 .待其发芽后 ,打开培养皿盖培养 ,每天保证其生长所需水分 ,
且每次每皿所给水量相同 .
1. 2. 3　酶液的提取　以 8 d龄幼苗地上部为植物材料 ,取 0. 5 g样品 (每个处理设三个重复 ) ,加含
1%聚乙烯吡咯烷酮 ( PV P)的 0. 05 mo l /L磷酸缓冲液 ( p H7. 0) 5 m l,在冰浴中研磨提取 .匀浆于 2～ 4
收稿日期: 2003-07-14
基金项目: 国家自然科学基金重点项目 ( 90102011)和内蒙古自治区教育厅重大项目 ( ZD0009)
作者简介: 许月英 ( 1952～ ) ,女 ,内蒙古察右中旗人 ,副教授 .
℃、 12000 rpm下离心 10 min,吸取上清液 ,然后定容至 10 ml ,所得溶液即为酶提取液 .
1. 2. 4　丙二醛 ( MDA)含量的测定　丙二醛 ( MDA)含量的测定参照文献〔7〕方法 .
1. 2. 5　超氧化物歧化酶 ( SOD)活性的测定　超氧化物歧化酶 ( SOD)活性的测定参照文献〔7〕方法 .
1. 2. 6　过氧化物酶 ( POD)活性的测定　过氧化物酶 ( PO D)活性的测定参照文献〔7〕的方法 .
2　结果与分析
　　表 1给出不同处理条件所对应的 MDA含量、 SOD和 PO D活性测定值 ,图 1表示处理组与对照
相比增加幅度的百分比 .实验结果表明 ,用不同场强的电场处理无芒雀麦种子 5 min,对幼苗地上部
的 MDA含量及 SOD和 PO D活性有明显的影响 ,场强不同其作用大小有差异 .
表 1　无芒雀麦幼苗的 MDA、 SOD、 POD的测定结果
Table 1　 The contents of MDA, SOD and POD of Bromus inermis in seeding stage
电场强度 测试项目
MDA(μmo l /L ) SOD( u /g . min) POD( u /g. min)
E0 0. 156 4463 80
E1 0. 212* 5029* 113*
E2 0. 183* 3938* 64*
E3 0. 164* 4316* 138*
E4 0. 156 3986* 103*
E5 0. 156 4024* 108*
E6 0. 213
* 3648* 112*
E7 0. 139
* 3785* 127*
E8 0. 134* 4774* 69*
E9 0. 132* 3342* 110*
E10 0. 146* 3838* 136*
E11 0. 142* 3570* 92*
　　* 0. 05> P> 0. 01
2. 1　电场处理对雀麦幼苗 MDA含量的影响
处理组与对照 E0 ( 0. 0 kV /cm)比 , M DA含量变化呈降低趋势 ,其幅度为 - 15. 4%～ 36. 3% .在
E1、 E2、 E3 ( 0. 5 kV /cm、 1. 0 kV /cm、 1. 5 kV /cm )低场强处理条件下 , M DA含量比对照高 ,随场强的
增强 MDA含量呈递减趋势 ( 35. 8% , 17. 3% , 5. 1% ); E4和 E5 ( 2. 0 kV /cm和 2. 5 kV /cm )两个处理
条件 , M DA含量与对照无差异 ,增加值为零 ;在 E7、E8、E9、E10、E11 ( 3. 5 kV /cm、 4. 0 kV /cm、 4. 5 kV /
cm、 5. 0 kV /cm、 5. 5 kV /cm )高电场强度下 , M DA含量明显低于对照 ,降低幅度随场强增强呈由低向
高再到低的下降趋势 ( - 10. 8% , - 14. 1% , - 15. 4% , - 6. 4% , - 8. 0% ). E6 ( 3. 0 kV /cm )对应的
MDA含量高于对照 ,是所有条件中之最高值 .结果经 t检验 ,处理组中除 E4、 E5两个处理条件外 ,其
余处理条件对应的 MDA含量与对照比差异显著 ( 0. 05> P> 0. 01) .
2. 2　电场处理对 SO D酶活性水平的影响
从表 1和图 1可以看出 ,场强不同其对应的 SOD的活性水平明显不同 .处理组与对照比 ,活性水
平降低 ,变化幅度在 12. 7%～ - 25. 1%之间 .处理组各处理条件中除 E1 ( 0. 5 kV /cm )和 E8 ( 4. 0 kV /
cm )外 ,其余处理条件对应的 SOD的活性水平均低于对照 ,随场强的增加 SOD的活性水平呈降低趋
势 .结果经 t检验达显著水平 ( 0. 05> P> 0. 01) .
2. 3　电场处理对 POD酶活性的影响
309第 3期 许月英等　电场处理无芒雀麦种子对其幼苗酶活性的影响
从表 1和图 1可知 ,处理组中各处理条件除 E2 ( 1. 0 kV /cm)和 E8 ( 4. 0 kV /cm )外 ,其余处理条件
对应的 PO D的酶活性明显高于对照 ,增加幅度为 15. 0% ～ 72. 5% .处理组中场强不同其 POD的酶
活性有差异 , PO D酶活性的增加不随场强的增加而增加 .结果表明 ,不同场强的电场均促进了幼苗中
POD酶活性的增加 ,场强不同其作用大小有差异 .经 t检验 ,结果差异显著 ( 0. 05> P> 0. 01) .
图 1　电场处理对 MDA、 SOD、 POD的影响
Fig. 1　 Effect s o f elect ric tr eatment on M DA, SOD and POD
3　讨　论
3. 1　植物细胞中存在较多的不饱和脂肪酸 ,它们极易通过 O-2 自由基引发产生脂质过氧化作用 ,造
成膜系统的损伤 ,严重时会导致细胞死亡 . MDA是脂质过氧化作用的最终产物之一 ,它可与膜上的
蛋白质和酶蛋白结合失去其活性 ,从而破坏了生物膜的结构与功能 ,最终导致植物受伤害 ,甚至死
亡〔 8〕 .因此 , MDA含量通常作为衡量膜脂过氧化的指标 .电场处理无芒雀麦种子 5 min,其幼苗地上
部 MDA含量明显低于对照 ,说明膜脂的过氧化处理组明显低于对照 ,尤其较大场强作用更明显 .实
验结果表明电场对细胞膜系统的稳定性具有正效应 .
3. 2　植物体内存在清除 O·2 的保护系统 ,其中 SOD是最具保护膜系统稳定性的酶之一 . SOD催化
2O
·
2 + 2H
+
H2O2+ O2 ,产物 H2O2在过氧化氢酶 ( CAT)催化下 ,进一步分解形成 H2O〔 9, 10〕 .正常情
况下 ,细胞内自由基的产生和清除处于动态平衡状态 ,自由基水平很低 ,不会伤害细胞 .当植物受到胁
迫时 ,平衡被打破 ,自由基积累过多 ,对细胞产生伤害 .通常人们认为 SOD活性水平直接反映细胞中
O
·
2 产生与消除的平衡状态 ,间接影响 MDA水平 .我们的实验结果显示 , SO D活性水平处理组明显
低于对照 ,由此可推断 ,电场处理种子可使幼苗细胞中的 O·2 处于较低水平 ,从而保证了膜系统的稳
定性 .
3. 3　 POD是植物的各器官、组织中广泛存在的氧化酶之一 ,与体内许多生理代谢过程有关 ,与细胞
的生长与分化关系密切 ,进而影响到植物的生长和发育〔11〕 .我们认为 POD活性处理组明显高于对
照 ,说明电场处理种子对幼苗中 PO D活性的提高有促进作用 (场强不同作用大小有差异 ) ,对幼苗的
生长产生了正效应 .这一结果与“不同强度电场对雀麦种子萌发及幼苗生长的影响”一文的结果基本
一致〔12〕 .
目前静电生物效应机理研究尚处于初期阶段 ,研究牧草静电生物效应及机理的报道甚少 ,本文用
不同场强的电场处理无芒雀麦种子 5 min,实验结果表明电场对幼苗的生理生化过程有影响 ,表现出
明显的正效应 .但是 ,实验结果中仍有个别处理条件出现了负效应 ,这些问题有待于进一步深入研究 .
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(责任编委　王迎春 )
The Influence of Seeds Treated by Electric Field on Enzyme Vigo r
of Seedlings of Bromus inermis
XU Yue-ying1 , ZHEN G Rong1 , YAN G Ti-qiang2 ,W ANG Zheng1
( 1. College of L ife Science; 2.College of Sciences and Technology ,
N eiMongol University , Hohhot 010021, PRC )
　　 Abstract: Bromus inermis seeds had been treated wi th dif ferent intensi ties o f elect ric fields for
fiv e minutes, and then planted them in a po t at room temperature ( 20～ 24℃ ) , the seedling w ere
taken to analyse the contents of MDA ( malon-di-aldehyde ) and the v igo rs of SOD ( superox ide
dismutase) and PO D( peroxidase) . The results show tha t dif ferent intensi ties of elect ric fields have
di fferent ef fects on the content of MDA, and the v igo rs o f SOD and POD, the changing range of the
MDA is about - 15. 4% to 36. 3% , that o f SOD and POD is about 12. 7% to - 25. 1% and 72. 5%
to - 20. 0% respectiv ely.
Key words: elect ric field; Bromus inermis; enzyme vigo r
311第 3期 许月英等　电场处理无芒雀麦种子对其幼苗酶活性的影响