全 文 ：基金项目:国家 “十一五 ”科技支撑计划课题(2007BAD56B01)。
作者简介:方志红(1983-),女 ,内蒙古赤峰人 ,在读硕士研究生 ,研究方向:牧草抗逆性研究。 ＊通讯作者　　收稿日期:2010-04-02
Na2 SO4 胁迫对碱蒿叶绿素 、甜菜红素和 O-2 产生速率的影响
方志红　董宽虎＊
(山西农业大学动物科技学院 ,山西太谷　 030801)
摘　要:以碱蒿(Artemisiaanethifolia)为材料 ,研究不同浓度 Na
2
SO
4
胁迫下碱蒿幼苗的叶绿素含量 、甜菜红素含量和
O-2 产生速率与耐盐性之间的关系。结果表明:随着 Na2SO4处理浓度的增加 , 碱蒿幼苗叶绿素含量降低;O-2 产生速
率呈先升高后降低的趋势;甜菜红素含量的变化不明显。叶绿素和 O-2 产生速率可作为碱蒿的耐盐性鉴定指标。
关键词:碱蒿;Na2SO4胁迫;叶绿素;甜菜红素
中图分类号　S545　　　文献标识码　A　　　文章编号　1007-7731(2010)09-40-02
EfectsofNa2SO4 StressonChlorophylContents, BetacyaninContentsandO-2 ProductionRateof
ArtemisiaAnethifolia
FangZhihongetal.
(ColegeofAnimalScienceandTechnolgy, ShanxiAgriculturalUniversity, Taigu030801, China)
Abstract:ArtemisiaanethifoliawasemployedtostudytherelationshipofsalttolerancewiththeChlorophyllcontents, Betacy-
anincontentsandsuperoxideradical(O-2 )productionrateinseedlingofArtemisiaanethifolia.Theresultsshowedthat,
withtheincreaseofsaltconcentration, theseedlingChlorophylcontentshadatrendofdecrease;O-2 productionrateArtemi-
siaanethifoliahadlow-high-lowtrendandBetacyanincontentshadnotchangesignificantly.ItwasconcludedthatChloro-
phylandO-2 productionratecouldbeusedasimportantappraisalindexesforsalttoleranceinArtemisiaanethifolia.
Keywords:Artemisiaanethifolia;Na2SO4 stress;Chlorophyl;Betacyanin
　　土壤盐渍化是影响全球植物生长发育主要原因之
一 [ 1-2] ,据粮农组织(FAO)的不完全估计 ,全世界盐渍土
的面积约为 8亿 hm2[ 3] ,占全球陆地面积的 6%,而且大多
数的盐渍化土地分布于干旱和半干旱地区 。因此 ,研究盐
碱化土壤上植物的耐盐机理 ,是改良盐碱地的有效途径。
植物的抗盐性是一种综合性状的表现 ,同植物由于其耐盐
方式和耐盐机理的不同 ,其组织或细胞内的生理代谢和生
化变化也不同 ,所以对植物抗盐性生理指标的研究具有重
要意义 。
碱蒿(Artemisiaanethifolia)是蒿属 1a生或 2a生盐生
植物 ,在 pH值 8.5 ～ 9.5的碱土上生长良好 ,可忍耐 pH
值 10以上的生境。经常在盐碱斑的外围成圈生长 ,也是
其他盐生植物群落 ,如碱蓬 (Suaedaglauca)群落 、碱茅
(Puccineliadistans)和碱地肤(Kochiascopariavar.sieversi-
ana)群落中常见的伴生种 ,或与上述群落组成复合体 。
1　材料与方法
1.1　试验材料　碱蒿(Artemisiaanethifolia)种子 ,于 2008
年秋季采于山西右玉县威远镇后所堡的盐碱化草地中 ,海
拔 1329m, N39°59′26.2″, E112°19′19.8″。
1.2　试验设计　试验于 2009年 2 ～ 9月在山西农业大学
草业科学实验室进行 。将种子播入装有珍珠岩和蛭石(1
∶1)的塑料盆内 ,于日光能温室中培养 ,温室昼夜温度为
30±2℃/23±2℃,相对湿度为 60% ～ 80%,出苗后以 Ho-
agland营养液浇灌培养 ,每盆定苗 35株(中间间苗 2次)。
出苗 5周后 ,以 Na2SO4进行胁迫 ,设 6个浓度梯度 ,分别
为 0(CK)、25mmol/L、50mmol/L、100mmol/L、200mmol/L、
400mmol/L, 4个重复 。对照组使用 Hoagland营养液 ,各处
理组在营养液基础上添加不同浓度的 Na2SO4 溶液 ,每天
17∶00 ～ 19∶00浇灌 ,为保证盆内盐分浓度 ,每次浇营养液
均进行称重 。盐胁迫 7d后取样 ,将样品以去离子水冲洗
干净后 ,放于 -80℃冰箱保存备测 。
1.3　测定指标及方法 　叶绿素:采用 Lichtenhaler和
Welburn[ 4]的方法测定;甜菜红素:参照 Stintzing等 [ 5]的方
法测定 。O-2 的测定采用羟胺反应法 [ 6] 。
1.4　数据处理及方法　数据采用 SAS9.0软件进行方差
分析。
2　结果与分析
2.1　Na2SO4胁迫对碱蒿叶片叶绿素和甜菜红素含量的
40 安徽农学通报 , AnhuiAgri.Sci.Bul.2010, 16(9)
DOI :10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2010.09.012
影响　从表 1中可以看出 ,随着 Na2SO4浓度的增加 ,碱蒿
叶片中叶绿素含量有显著性差异(p<0.05)。在 Na2SO4
浓度为 25mmol/L时 ,叶片中的叶绿素含量迅速上升并达
到最大值 ,而后随 Na2SO4浓度的增加含量降低 ,这表明低
的 Na2 SO4浓度对叶绿素的积累有促进作用 ,高的 Na2SO4
浓度对叶绿素的影响严重 ,甚至抑制其在叶片中的积累;
甜菜红素的含量随 Na2 SO4浓度的增加变化不明显 ,差异
不显著(p>0.05)。
表 1　Na2SO4胁迫对碱蒿叶绿素 、甜菜红素和 O-2 产生速率的影响
Na2SO4 浓度
(mmol/L)
叶绿素含量
(mg/g)
甜菜红素含量
(nmol/gFW)
O-
2
产生速率
(OD
530
/gFW)
0 4.3475E 0.0126A 6.5974D
25 6.5282A 0.0119A 4.1410F
50 5.6106B 0.0131A 4.6699E
100 5.0118CD 0.0093A 10.5127A
200 5.1312C 0.0118A 7.6529C
400 4.8630D 0.0107A 8.7594B
　　注:同列不同大写字母表示差异性显著(p<0.05)。
2.2　Na2SO4胁迫对碱蒿叶片 O-2 产生速率的影响　活性
氧是指性质活泼 ,氧化能力很强的含氧物的总称 ,如 O-2 、
OH等 ,它具有很强的氧化能力 ,对许多生物功能分子具
有破坏作用 ,因此活性氧的积累必然导致对细胞的伤害。
Na2SO4胁迫对碱蒿叶片 O-2 产生速率的影响见表 1。随
Na2SO4浓度的增加 ,碱蒿叶片中 O-2 产生速率差异性显著
(p<0.05)。 O-2 产生速率在 Na2SO4 浓度为 100mmol/L
时达到最大值 ,是对照的 1.59倍 ,这表明此浓度的 Na2SO4
胁迫对碱蒿幼苗的伤害最大 ,影响其正常生长 。
3　讨论
植物在逆境条件下体内会发生一系列的生理生化变
化 ,以提高植株抵抗逆境胁迫的能力。叶绿素是植物抗逆
的主要生理特征指标之一 [ 7] ,是对盐胁迫最敏感的细胞
器 ,是重要的光合作用物质 ,盐胁迫打破了叶绿素代谢的
平衡过程 ,造成叶绿素含量发生变化。叶绿素含量的高低
在一定程度上可以反映植物利用光能及制造有机物的能
力 ,在环境胁迫下叶绿素的含量会发生一定变化 ,国内外
对逆境胁迫下植物体内叶绿素含量的变化做了大量研究。
翁森红 [ 8]研究了牧草叶片叶绿素含量与牧草耐盐性的关
系 ,发现叶绿素含量变化的总趋势是随土壤盐分的增加而
降低 ,且在同一盐分条件下 ,较耐盐品种比不耐盐品种的
叶绿素含量要高。杨晓英等 [ 9]对黑麦草的研究发现 ,盐胁
迫下随着盐浓度增加叶绿素总量呈下降趋势。很多研究
也表明 ,在盐胁迫下 ,植物细胞色素系统遭到破坏 ,导致也
叶绿素含量降低 [ 10-15] 。本实验表明 ,叶绿素含量随着浓
度的增加呈下降的变化趋势 ,这与裘丽珍等 [ 16]的研究结
果一致 。
氧作为植物体内相当重要的电子受体参与多项生命
活动 ,并提供能量 ,但是自身也会被活化 ,造成对细胞和组
织有伤害的包括超氧自由基(O-2 ),羟自由基(OH),过氧
化氢(H2O2)等活性物质 [ 17-18] 。活性氧时指由氧形成 、化
学性质活泼 、氧化能力很强的几种含氧物质总称 [ 19] 。 O-2
是活性氧中的一种 ,在植物体内可以驱动 Fenton反应和
Haber-weis反应 ,产生破坏性极强的 · OH,导致生物膜
中脂质的过氧化 ,膜的孔隙变大 ,通透性增加 ,代谢紊乱 ,
致使植物受伤害 [ 20] ,而胁迫会导致植物组织内超氧自由
基的产生 ,其产生速率和含量受胁迫程度的和时间的影
响 ,且具有产生和消失的速率都较快的特点 [ 21] 。它对植
物体的伤害可以在很短的时间里发生 ,一旦植物体发生伤
害 ,受伤害的组织不容易恢复。本试验中 ,随盐处理浓度
的增加 ,其含量先升高后降低 (表 1),表明在高浓度的
Na2 SO4胁迫下 , O-2 积累引发活性氧的一系列伤害效应 ,
使得碱蒿受到的伤害最大。
5　结论
在 Na2SO4胁迫下 ,随着浓度的增加 ,碱蒿幼苗中叶绿
素含量和 O-2 产生速率变化趋势比较明显 ,而甜菜红素含
量的变化不显著 ,因此 ,可以将叶绿素含量和 O-2 产生速
率作为碱蒿的耐盐性鉴定指标。
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41　 16卷 09期 方志红等　 Na2SO4 胁迫对碱蒿叶绿素 、甜菜红素和 O-2 产生速率的影响
学理论知识得到充分的学习和理解 ,引入最新的科研成果
和科研动态是十分必要的 。
3　科研型教学模式的应用
3.1　科研成果的渗透 ,丰富教学内容　优秀的教材是实
现高质量教学的基本保证。目前我院采用的是潘瑞炽主
编的《植物生理学 》(第六版),该版教材内容有了很大的
扩展和更新 ,如细胞信号转导 、光形态建成等。但由于学
时有限 ,对教材内容进行了选择 、归纳 、删减 ,同时适当增
补了一些具体的最新科研成果 。例如 ,将植物呼吸作用与
生物化学交叉重复的内容删除 ,着重讲解植物和动物呼吸
作用的异同点;细胞生长和分化的生理与细胞生物学的内
容重复 ,将其删除等 。而讲授气孔运动机理时 ,增加最新
的研究进展 ,即气孔运动对蓝光的反应;又如有关植物的
逆境生理一章与当今环境污染的研究紧密相连 ,可增补这
方面的研究状况和进展等 。如此有效地节省了课时 、避免
知识的重复 、丰富了教材内容 ,也使得学生在掌握基本理
论和技能的同时了解了学科的发展和前沿动态 ,实现理论
与实际的有机结合 ,有利于培养学生的科学思维方式和创
新精神 。
3.2　结合课题让学生参与科学研究　本科毕业论文是高
校本科教学活动中的一个重要环节 ,一般是在大 4完成。
我院植物生理学的教学是在大 3进行 ,因此教师在教学过
程中可根据教学内容和教师的科研项目拟定几个研究课
题 ,在教师的指导下让学生亲自进行资料的查阅 、实验方
案设计 、实验材料的准备 、实验操作和科研论文的撰写等
工作。比如铜胁迫对小麦生理代谢的影响 ,针对安徽铜陵
市的重金属污染严重设计此实验 ,使得学生在完成科研论
文的同时对环境污染的现状和危害有了亲身体会。而且
像这样的科研训练 ,一方面加深和巩固了课堂知识的学
习 ,另一方面有利于提高学生独立思考及科研工作能力 ,
为今后进一步的学习和工作打下良好基础。
3.3　专题报告的开展 ,增强学生的科研兴趣　由于植物
生理内容涉及广泛 ,而针对有些老师自身素质的不足 ,可
充分利用高校的科研资源 ,请相关学科的科研人员或教师
有针对性的开展一些学术报告。象现有教材中有关植物
开花调控的分子机制方面的内容越来越多 ,一般非分子学
专业的教师很难将这部分内容讲解透彻 。因此 ,可请分子
生物学专业的老师进行一次专题学术讲座 ,以此使学生深
入理解理论知识 ,并激发学生的科研兴趣。
总之 ,在植物生理学的教学过程中 ,我们深刻地感受
到科研活动在教学中的重要性和必要性。通过科研教学
法的具体实施 ,我们发现它不仅全方位地对学生进行了锻
炼 ,培养了学生的思维能力 、操作能力 、自学能力和创新能
力 ,并且对植物生理学的发展也有一定的推动作用。当
然 ,在具体的教学过程中尚存在一些问题。因此 ,在今后
的教学中我们将继续探索 ,继续完善该教学法 ,以期达到
理想的教学效果 。
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(责编:张琪琪)
215　 16卷 09期 李　影　浅谈科研型教学在植物生理学教学中的应用