全 文 ：植物生理学通讯 第 45卷 第 9期，2009年 9月878
收稿 2009-05-31 修定 　2009-08-25
资助 山东省实验教学示范中心建设项目。
* 通讯作者(E-mail: pxy7303@yahoo.com.cn; Tel: 0537-
4 4 5 6 4 1 5 )。
短时间亚高温对蓖麻叶中几个与抗逆性有关生理指标的影响
彭向永 *, 邱念伟, 高飞
曲阜师范大学生命科学学院, 山东曲阜 273165
提要: 检测了短时间亚高温胁迫下盆栽4~5片叶龄的蓖麻叶中几个与抗逆性有关生理指标变化的结果表明, 温度低于38 ℃
时, 蓖麻的叶绿素含量缓慢下降, 高于38 ℃时, 呈快速下降趋势; 随着温度的升高, 游离脯氨酸、丙二醛(MDA)含量和相对
膜透性呈上升趋势, 46 ℃下达到最大值; 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性在低于 43
℃时与温度变化呈正相关, 超过43 ℃则迅速下降。
关键词: 蓖麻; 亚高温胁迫; 抗逆性; 生理指标
Effects of Sub-High Temperature in Short Time on Physiological Indexes Re-
lated to Resistance of Castor-Oil Plant
PENG Xiang-Yong*, QIU Nian-Wei, GAO Fei
College of Life Sciences, Qufu Normal University, Qufu, Shandong 273165, China
Abstract: Effects of sub-high temperature in short time on physiological indexes related to resistance of castor-
oil plant at 4- to 5-leaf stage were measured in this study. The results showed that the content of chlorophyll
decreased slowly blow 38 ℃ and it decreased rapidly above 38 ℃. Free proline content, malonaldehyde (MDA)
content and relative membrane permeability were all increasing with the temperature elevated and those indexes
reached maximum value under 46 ℃. The activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and
catalase (CAT) had positive correlation with temperature changing below 43 ℃, and those indexes decreased
markedly above 43 ℃.
Key words: castor-oil plant; sub-high temperature stress; resistance; physiological index
随着全球 “温室效应 ”的加重, 有些地区的夏
季最高气温已达到甚至超过 40 ℃。因此, 揭示植
物对不同高温胁迫的响应机制是值得考虑的。在
一定时期内, 植物受到高温胁迫后体内叶绿素含量
快速下降, 热激蛋白(HSPs)积累, 植物可以得到一
种暂时的保护机制(Yamashita和 Butler 1968; 吴厚
雄等2003); 同时, 高温也可通过诱导植物体内清除
活性氧的酶系统超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化
物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性, 减轻膜质过
氧化的程度, 以保持膜系统的稳定性(Martineau等
1979)。如果高温胁迫打破了细胞活性氧的产生与
消除之间的平衡, 引起活性氧和丙二醛(MDA)的积
累, 导致膜质过氧化, 即会对植物造成高温伤害, 甚
至死亡, 以致作物减产(Lopez-Delgado等 1998; Dat
等 2000; Jiang和Huang 2001)。有研究表明, 辣椒
花期高温可引起大量花粉败育, 坐果和果实的品质
都会下降(Kaha和 Passam 1992); 小麦灌浆期间温
度超过 30 ℃后粒重和产量均下降, 并且对其品质
产生不利影响(Asana和Williams 1965)。但至今关
于亚高温影响蓖麻生长的报道还少见。本文就蓖
麻对短时间内亚高温胁迫的生理响应作了初步研
究。
材料与方法
选成熟饱满的蓖麻(Ricinus communis L.)籽粒,
用 10%NaClO消毒 10 min后, 以自来水冲洗干净,
放在温水中浸泡过夜, 次日植于花盆中(内含干净河
沙:腐殖质＝ 1:1), 每盆6~7株, 于25 ℃的培养室中
培养, 光照强度为 200 μmol·m-2·s-1, 湿度为 60%, 待
长出 4~5片叶开始试验。高温胁迫处理时, 随机选
取生长一致的植株放于光照培养箱中进行不同温
度(30、35、38、40、43和 46 ℃)处理 10 h, 以
在 25 ℃培养室中生长的植株作对照, 每个温度处
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理均为 3盆(3个重复)。
叶绿素和游离脯氨酸含量的测定参考高俊凤
(2000)书中的方法。
超氧物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性
的测定分别采用抑制NBT光化还原法和紫外吸收
法(高俊凤 2000); 过氧化物酶(POD)活性和相对膜
透性的测定分采用愈创木酚法和电导法(陈建勋和
王晓峰 2002); 丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴
比妥酸(TBA)比色法(Heath和 Parker 1968)。
结果与讨论
1 不同温度对蓖麻叶中叶绿素、游离脯氨酸和
MDA含量以及膜透性的影响
从图1可以看出: (1)各处理的叶绿素含量在整
体上呈下降趋势, 与 25 ℃的温度相比, 38 ℃以下
温度的叶绿素含量变化不大, 但处理温度大于38 ℃
时, 叶绿素含量下降幅度增大, 46 ℃下达到显著水
平(P<0.05)。这与马德华等(1999)以 4个不同耐热
性的黄瓜在不同温度逆境下叶绿素含量变化的结果
一致。
(2)各游离脯氨酸含量的变化呈递增趋势, 温度
越高叶片中脯氨酸积累量也相应增加, 除 30 ℃处
理的以外, 其余均达到极显著水平(P<0.01)。Kuo
等(1986)以番茄为材料, 研究果菜类生殖器官中脯
氨酸含量的变化也得出了相同的结论。
(3)随着温度的升高, 蓖麻叶片中MDA含量变
化呈现先快速上升趋势, 进而趋于平稳, 再快速升
高。35 ℃以上均明显高于 25 ℃下的MDA含量,
LSR分析均达到极显著水平(P<0.01)。
(4)随着温度的升高, 细胞相对膜透性呈加大趋
势, 温度在 40 ℃以下时的变化较缓慢, 超过 40 ℃
时, 呈直线上升, 其变化与丙二醛含量的变化相似。
2 不同温度对蓖麻叶中 SOD、POD和CAT活性
的影响
图 2显示: (1)随着温度的升高, 蓖麻叶中SOD
和 POD活性均上升, 超过 43 ℃时均下降。LSR分
图 1 不同亚高温胁迫下蓖麻叶绿素、游离脯氨酸、MDA含量及膜透性的变化
Fig.1 Changes in chlorophyll content, free proline content, malondialdehyde content and membrane
permeability in castor under different sub-high temperature stresses
图 2 不同亚高温胁迫下蓖麻叶片 SOD、POD和CAT活性的变化
Fig.2 Changes in activities of SOD, POD and CAT in castor under different sub-high temperature stresses
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析显示, 30 ℃时 SOD和 POD活性变化不大, 但其
他温度的变化显示均达到极显著水平(P<0.01)。(2)
温度低于 35 ℃时, POD与 SOD活性变化一致, 高
于 38 ℃时, POD活性变化较小, 43 ℃下的活性最
大, 超过 43 ℃时, POD活性快速下降。(3) CAT与
SOD、POD均属于生物体活性氧清除系统, 随着
温度的上升, 蓖麻叶中的 CAT活性呈迅速上升趋
势, 43 ℃时最高达到 24.5 U·mg-1 (蛋白)·min-1, 是25
℃下的 3倍, 超过 43 ℃时略微下降, 但变化不大。
LSR分析均达到极显著水平(P<0.01)。
总之, 短时间亚高温胁迫可以诱导蓖麻叶片中
几个与抗逆性有关生理指标的活性显著变化, 但如
果温度过低(<30 ℃), 则变化不明显, 温度过高(>43
℃), 则导致蓖麻生长受抑制, 甚至死亡。
参考文献
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