全 文 ：植物生理学通讯 第 45卷 第 5期，2009年 5月 487
收稿 2008-11-24 修定 　2009-04-20
资助 “ 十一五 ” 科技支撑计划 “ 粮食丰产科技工程 ”
(20 06 BAD 02 A0 9)、山东省农业重大应用技术创新和
山东省农业科技成果转化资金项目。
* 通讯作者(E-ma i l: songxy@qa u.edu .cn; Tel: 05 32 -
8 6 0 8 0 0 0 9 )。
低温胁迫下玉米幼苗的几种生理生化指标的变化
王小丽, 裴玉贺, 郭新梅, 张恩盈, 宋希云 *
青岛农业大学生命科学学院, 山东青岛 266109
提要: 胚芽期和三叶期的玉米自交系 ‘齐 319’幼苗经 0、2、4、6 ℃冷处理后, 测定过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)
和超氧化物歧化酶(SOD)活性以及可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量的结果表明: POD、CAT、SOD活性以及MDA和蛋白
质含量均增加, 0、2 ℃下胚芽期幼苗的抗寒性比三叶期的高, 4和6 ℃下三叶期幼苗的抗寒能力更强; 无论是胚芽期还是三
叶期, 温度越低, 幼苗受冷伤害越大。
关键词: 玉米幼苗; 低温胁迫; 生理生化指标
Effect of Low Temperature Stress on Some Physiological and Biochemical In-
dexes of Maize Seedlings
WANG Xiao-Li, PEI Yu-He, GUO Xin-Mei, ZHANG En-Ying, SONG Xi-Yun*
College of Life Sciences, Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109, China
Abstract: Maize inbred line ‘Qi319’ seedlings at germ stage and three-leaf stage were treated with 0, 2, 4, 6 ℃,
and the activities of peroxidase (POD), catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) and the contents of
soluble protein and malondiadehyde (MDA) were determinated. The results showed that the activities of POD,
CAT, SOD, and the contents of MDA and soluble protein increased. Under 0 ℃ and 2 ℃, seedlings at germ stage
displayed higher cold tolerance than those at three-leaf stage, but under 4 ℃ and 6 ℃, the cold tolerance of
three-leaf stage seedlings were stronger than those of germ stage; whether at germ stage or three-leaf stage, the
lower the temperature was, the greater seedlings were harmed.
Key words: maize seedlings; low temperature stress; physiological and biochemical indexes
玉米在整个生育期间, 其芽期、苗期和灌浆
期对低温的敏感性较大。据统计, 每 3~4年, 我国
北方地区玉米就发生 1次低温冷害, 减产 20%~
30%。低温是我国北方地区玉米产量提高的一个
重要限制因素, 因此, 研究玉米耐寒性是有实践意
义的, 已引起人们的关注(Xin和 Paul 1993; 朱祥春
等 2004; 高素华等 1999; 张国民等 2000; 张旭等
2002)。为此, 本文以玉米自交系 ‘齐 319’为材料
研究幼苗发育不同时期低温对几种生理生化指标的
影响, 以为玉米抗寒性育种提供参考。
材料与方法
玉米(Zea mays L.)自交系‘齐319’由本校玉米
研究室提供。挑选饱满发芽力强的种子, 经 0.1%
HgCl2消毒 10 min后, 用蒸馏水冲洗干净, 于 25 ℃
下吸胀 24 h, 转移到垫有 6层湿润滤纸的白磁盘中
于 28 ℃/25 ℃ (昼 /夜)下暗萌发 72 h。萌发后转
移至光照培养箱中继续培养, 培养条件为 28 ℃/25
℃ (昼 /夜), 光照强度为 200 μmol·m-2·s-1, 每天光照
时间 12 h, 湿度为 75%。分别在胚芽期和三叶期
取部分样品, 置于 0、2、4、6 ℃低温培养箱中
冷处理(除了温度外, 其他培养条件均相同), 每隔
12 h取样 1次, 共处理 36 h。以未经冷处理的样
品为对照(即温度为昼 28 ℃/夜 25 ℃), 测定各种
生理生化指标。
丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量测定采用
双组分分光光度法(赵世杰和李德全 1999)。超氧
化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性测定
按照Gisnnopolitis和Nries (1977)文中的方法。可
溶性蛋白质(soluble protein)含量测定采用考马斯亮
蓝法 G - 2 5 0 ( B r a dfor d 1 9 7 6 )。过氧化物酶
(peroxidase, POD)活性测定用愈创木酚法测定(郝再
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彬 2000a)。过氧化氢酶(catalase, CAT)活性测定用
紫外吸收法(郝再彬 2000b)。
结果与讨论
1 冷胁迫对胚芽期玉米生理生化指标的影响
从图 1可以看出: (1)随着冷胁迫时间的延长,
不同低温下的幼苗中MDA含量均明显升高, 增加
速度先快后慢。0、2和 4 ℃处理的MDA含量在
12 h左右达到最大值, 6 ℃处理 24 h左右达到最大
值。
(2)低温下的SOD活性基本上呈先升高后下降
的趋势; 而在 0 ℃下, SOD活性先下降后升高, 最
后高于不作低温处理的。4 ℃下 SOD活性变化幅
度最大, 0 ℃下 SOD活性的总体水平最低。
(3)低温下可溶性蛋白质含量除了 6 ℃处理的
先下降后上升以外, 均随着处理时间的延长先升高
后下降, 且下降后的含量仍高于不作低温处理的, 不
同温度下的差异较大。0、2 ℃下的蛋白质含量
增加速度先快后慢, 12 h的含量最大。4和 6 ℃
下的增加速度先慢后快, 24 h达到最大值。其中
6 ℃下的变化最不明显。
(4)正常温度下的 POD活性没有明显变化, 低
图 1 低温下胚芽期玉米幼苗的生理生化指标的变化
Fig.1 Changes in physiological and biochemical indexes of maize seedling at germ stage under cold stress
植物生理学通讯 第 45卷 第 5期，2009年 5月 489
温处理的幼苗叶中 POD 活性均有不同程度的增
加。0、2和 6 ℃下的 POD活性先升高后下降, 12
h达到最大值; 而 4 ℃处理 36 h的 POD活性一直
呈升高趋势。总体上讲, 温度越高, POD活性越
大。
(5)不同低温下, 幼苗叶中 CAT活性均呈先升
高后下降的趋势, 总体水平高于不作低温处理的, 随
着低温时间的延长, 活性逐渐低于正常温度下的。
在 2、4和 6 ℃下 CAT活性于 24 h达到最大值, 0
℃下的于 12 h达到最大值。从总体上讲 4和 2 ℃
下的 CAT活性较大, 6和 0 ℃下较小。
方差分析的结果表明, 不同温度下的胚芽期玉米
幼苗, 除处理 36 h的CAT活性没有显著差异外, 其
它处理的差异均达到显著或极显著水平。说明不同
温度对胚芽期玉米幼苗的生理生化指标是有影响的。
2 冷胁迫对三叶期玉米幼苗的几种生理生化指标
的影响
图 2显示: (1)经不同程度的低温处理后, 三叶
期幼苗叶片中MDA含量均随着时间进程而明显大
幅度增加, 0与 6 ℃处理的于 24 h达到最大值, 以
图 2 低温下三叶期玉米幼苗的生理生化指标的变化
Fig.2 Changes in physiological and biochemical indexes of maize seedling at three-leaf stage under cold stress
植物生理学通讯 第 45卷 第 5期，2009年 5月490
后增加速度减慢; 2和4 ℃下, MDA含量持续增加,
但增加幅度不如 0和 6 ℃处理的高, 于 36 h达到最
大值。
(2)经不同程度低温处理的SOD活性均比不作
低温处理的低。幼苗叶中SOD活性先降低后升高,
处理 12 h时其活性降到最低。SOD活性的总体水
平是 4 ℃>6 ℃>2 ℃>0 ℃。4 ℃低温处理 12~24 h
之内的SOD活性迅速增加, 明显高于不作低温处理
的, 在 24 h达到最大值, 24~36 h内 SOD活性又逐
渐下降。低温处理下 SOD活性降低, 处理温度越
低, SOD活性下降得越多。
(3)未作低温处理的幼苗叶内可溶性蛋白质含
量变化不大, 而在 0和 2 ℃下, 处理 36 h内, 叶中可
溶性蛋白质含量先下降后升高, 但其总体水平低于
不作低温处理的; 而 4和 6 ℃处理的可溶性蛋白质
含量为先升高后下降。
(4)不作低温处理的 POD活性变化不大, 经不
同程度的低温处理的POD活性均比不作低温处理
的有不同程度的增加。
(5) 2、4和 6 ℃下, 幼苗叶中的 CAT活性明
显增加, 即 0 ℃以上低温诱导 CAT活性增加。0
℃下的 CAT活性则低于不作低温处理的。
以上结果表明, 在不同低温处理时间内, 各种
温度处理之间的差异均达到显著或极显著水平。
总之, 适宜的低温锻炼可以提高玉米幼苗的抗
寒性, 减轻冷害的程度, 但如果温度太低和处理时
间太长, 幼苗也会受到生理伤害, 但温度太高, 冷处
理效应不明显。而且无论是胚芽期还是三叶期, 都
是温度越低幼苗遭受的冷害程度越大。
参考文献
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