全 文 ：植　　　物　　　研　　　究
BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH
第 19 卷　第 2 期 1999 年　4 月
Vol.19　No.2 April , 　1999
盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中氮代谢的初步研究
李艳波1　陈月艳2　孙国荣2　阎秀峰3
(1.哈尔滨师范专科学院生物系 ,哈尔滨　150086)　(2.哈尔滨师范大学生物系 , 哈尔滨　150080)
(3.东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室 , 哈尔滨　150040)
摘　要　对不同浓度 Na2CO3 胁迫下星星草种子萌发过程中可溶性蛋白质 、游离氨
基酸及游离脯氨酸含量的变化进行了研究 。结果表明:无盐胁迫下 ,伴随种子的萌
发过程 ,可溶性蛋白质 、游离氨基酸含量不断增加 ,脯氨酸含量在种子萌发前期增加
较快 ,随后趋于稳定;Na2CO3 胁迫下 ,星星草种子萌发过程中 ,与无盐胁迫相比 ,可
溶性蛋白质与游离氨基酸含量降低 ,并与 Na3CO3 浓度呈极显著的负相关关系。脯
氨酸含量与总游离氨基酸含量呈现不同的变化趋势 。种子萌发后期 , 不同浓度
Na2CO3胁迫下无盐胁迫相比 ,脯氨酸含量均有不同程度的增加 。
关键词　星星草;萌发;可溶性蛋白质;游离氨基酸;脯氨酸
PRELIMINARY STUDY ON NITROGENOUS
METABOLISMOF GERMINATING PUCCINELLIA
TENUIFLORA SEEDS UNDER ALKALINE SALT STRESS
Li Yan-bo1　Chen Yue-yan2　Sun Guo-rong 2　Yan Xiu-feng3
(1.Departemnt of Biology , Harbin Teachers , School , Harbin 150086)
(2.Department of Biology , Harbin Normal University , Harbin 150080)
(3.Open Research Labo rato ry of Forest Plant Ecology , Northeast Forestry University , Harbin 150040)
Abstract　Soluble protein , f ree animo acid and free proline content of germinating
Puccinellia tenui f lora seeds under different concentration of Na2CO3 st ress w as stud-
ied.The results indicates:in the salt f ree condit ion , soluble pro tein and free amino
acid content increased g radually along with the germination process , proline content in-
creased rapidly in earlier period and then keep stable;soluble protein and free amino
acid content decreased under Na2CO3 stress compared w ith that in Na2CO3 f ree condi-
收稿日期:1997-7-14
tion and had significant negative correlation w ith Na2CO3 concentrat ion.Proline con-
tent showed a different tendency wi th to tal free amino and increased on different level
under different concentration of Na2CO3 st ress compared w ith that in Na2CO3 free con-
di tion.
Key words　Puccinellia tenuif lora;Germination;Soluble protein;Free amino acid;
Proline
星星草(Puccinel lia tenui f lora)属禾本科碱矛属多年生 中生盐生草本植物 ,具有很强的
耐盐碱能力 ,能在 pH9—10的盐碱地上正常生长发育 ,是一种很有前途的改良盐碱草地的
优良牧草〔1〕。有关星星草苗期的抗盐碱生理研究较多〔2 ～ 5〕 ,但对盐碱胁迫下种子萌发生理
的研究则较少。植物能在盐碱条件下萌发成苗是植物在盐碱条件下生长发育的前提 。一定
浓度盐胁迫下 ,星星草种子萌发受抑制 ,但较高浓度 Na2CO3 胁迫对星星草种子没有致死的
影响〔6〕。本文试图通过对 Na2CO3 胁迫下星星草种子萌发过程中可溶性蛋白 、游离氨基酸
及脯氨酸含量的变化的研究 ,进一步探讨 Na2CO3 抑制星星草种子萌发的生理机制及星星
草种子的抗盐碱性能 。
1　材料和方法
1.1　材料:供试星星草种子由黑龙江省肇州县草原实验场提供 。
1.2　研究方法
盐溶液配制:用蒸馏水配制盐浓度分别为 0 ,0.25%, 0.50%,0.75%, 1.00%,1.25%,
1.50%,1.75%,2.00%, 2.25%,2.50%,2.75%, 3.00%,4.00%,5.00%, 6.00%的 Na2CO3
溶液 。
种子培养:在洁净的培养皿中放入滤纸 ,分别加入上述不同浓度的 Na2CO3 的溶液 ,准
确称取 0.3g 星星草种子 ,播种于上述溶液中 ,于播种后 1 ～ 10d分别取出 ,用蒸馏水冲洗干
净后 ,进行各项指标测定 。
可溶性蛋白质含量的测定:按文献〔7〕进行。
游离氨基酸含量的测定:用茚三酮比色法〔8〕 。
脯氨酸含量的测定:采用酸性茚三酮法〔9〕。
2　结果分析
2.1　Na2CO3胁迫下星星草种子萌发过程中可溶性蛋白质含量的变化
星星草种子播种后前 5d可溶性蛋白质含量缓慢增加 ,并且盐浓度越大 ,可溶性蛋白质
含量越高;5d后 ,无盐和较低盐浓度(小于 1.0%)胁迫下 ,星星草种子可溶性蛋白质含量迅
速上升 ,但随着盐浓度的增加 ,可溶性蛋白质含量上升幅度越来越小(图 1),播种后第七天
的可溶性蛋白质含量与 Na2CO3 浓度负相关关系极其显著(图 2 , r=-0.9949＊＊ , ＊＊表示
0.01水平显著)。7d后 ,无盐及 0.25%盐胁迫下 ,可溶性蛋白质含量缓慢增加 ,说明部分可
溶性蛋白质被利用水解成氨基酸 ,9d后 ,又急速上升 ,可能与新的蛋白质合成有关 。盐浓度
大于 0.5%小于 2.0%时 ,可溶性蛋白质含量未出现再一次的急速上升阶段 。在整个种子萌
发过程中 ,大于 2.0%的 Na2CO3胁迫下 ,星星草种子可溶性蛋白质含量仅略有升高(图 1)。
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图 1　Na2CO3 胁迫对星星草种子萌发过程中可溶性蛋白含量的影响
Fig.1　Effects of Na2CO 3 stress on soluble protein content of germina ting Puccinellia tenuiflora seeds
图 2　星星草种子萌发过程中可溶性蛋白质含量与 Na2CO3 浓度的关系
Fig.2 　Co rrelation betw een soluble pro tein content of germinating Puccinellia tenuiflora seeds and
Na2CO 3 concentration
2.2　Na2CO3胁迫下星星草种子萌发过程中游离氨基酸含量的变化
种子萌发过程中 ,储藏蛋白质从储藏部位运到利用部位 ,以及由一种蛋白质转化为另一
种蛋白质都必须先经过蛋白质的分解过程 ,在蛋白酶作用下 ,蛋白质被水解成氨基酸 。
1552 期　　　　　　　　　李艳波等:盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中氮代谢的初步研究
无盐胁迫下 ,星星草种子萌发的前 5d ,游离氨基酸含量略有上升 ,变化幅度较小 ,5d后 ,
游离氨基酸含量迅速上升 ,到第十天 ,为萌发第一天的 8.78倍。种子内游离氨基酸的来源
一方面是由蛋白质水解而来 ,另一方面是由可溶性糖或其他物质转化而来。游离氨基酸含
量的迅速增加与可溶性糖含量的变化(研究结果另文报导)基本同步 。Na2CO3 胁迫下 ,游离
氨基酸随着盐浓度的增大而降低 , Na2CO3 浓度大于 2.5%时 ,种子萌发过程中游离氨基酸
含量几乎没有变化 ,萌发第十天 2.5%Na2CO3 胁迫下游离氨基酸含量仅为第一天的 1.17
倍(图 3),萌发第七天 ,Na2CO3浓度与游离氨基酸含量的负相关关系极其显著(图 4 , r=-
0.834＊＊)。
图 3　Na2CO3 胁迫对星星草种子萌发过程中游离氨基酸含量的影响
Fig.3　Effects of Na2CO 3 stress on free amino acid of germinating Puccinellia tenuif lora seeds
2.3　Na2CO3胁迫下星星草种子萌发过程中脯氨酸含量的变化
表 1　萌发第十天不同浓度 Na2CO3 胁迫下种子脯氨酸含量占总氨基酸含量的百分比
Table 1　Prol ine/ total amino acid % of the seeds on 10d under different concentration
of Na2CO3 stress
浓度(%)
Concent ration(%) 0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.50 3.00 4.00 6.00
脯氨酸含量(%)
Proline content(%)1.5 2.5 4.4 5.0 6.5 9.0 11.9 14.3 16.7 17.4 15.8 9.9 9.55
植物在逆境条件下积累脯氨酸是一种较为普遍的现象。星星草种子萌发过程中 ,脯氨
酸含量的变化与总游离氨基酸含量的变化呈现不同的趋势。无盐胁迫下 ,星星草种子萌发
过程中 ,脯氨酸含量逐渐提高 ,前期增长较快 ,后期增长比较缓慢并趋于稳定(图 5);Na2CO3
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图 4　星星草种子萌发过程中游离氨基酸与 Na2CO3 浓度的关系
Fig.4 　Co rrelation between free amino acid content of germinating Puccinellia tenuif lora seeds and
Na2CO3 concentration
图 5　Na2CO3 胁迫对星星草种子萌发过程中脯氨酸含量的影响
F ig.5　Effects of Na2CO3 stress on pro line content of g erminating Puccinellia tenui flora seeds
胁迫下 ,脯氨酸含量在前期缓慢增加 ,增加速度随着盐浓度的增加而降低 , 但第六天后 ,
Na2CO3胁迫下的星星草种子脯氨酸含量迅速提高 ,脯氨酸含量随着 Na2CO3浓度的增加而
增加 ,至 1.75%时达到高峰值 ,Na2CO3浓度大于 1.75%时 ,随着盐浓度的增高 ,脯氨酸含量
下降(图 5)。6.0%Na2CO3 胁迫下 ,种子萌发第十天时脯氨酸含量为对照的 83%。而总氨
基酸含量为对照的 12.92%,说明即使在较高浓度 Na2CO3 胁迫下 ,星星草种子内脯氨酸含
量也有较大积累 。萌发第十天 ,不同浓度 Na2CO3 胁迫下脯氨酸含量占氨基酸含量的百分
1572 期　　　　　　　　　李艳波等:盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中氮代谢的初步研究
比见表 1。
3　讨　　论
种子萌发过程中 ,随着种子不断吸水 ,种子内所含的蛋白质不断由凝胶态转化成溶胶
态 ,不溶性蛋白质含量减少 ,可溶性蛋白质含量增多 ,可溶性蛋白质进一步水解成氨基酸 ,氨
基酸被利用合成各种不同蛋白质 ,为种子萌发过程中幼苗的形态建成提供原料 。Na2CO3 胁
迫下 ,种子体内游离氨基酸含量增加较少或基本不增加 ,其可能的原因有二:一是蛋白质水
解受抑制 ,二是种子主要储藏物质淀粉水解受抑制 ,可溶性糖含量降低(研究结果另文报
导),不能转化为氨基酸 ,Na2CO3胁迫下 ,氨基酸含量较低 ,蛋白质合成缺少原料 ,新的物质
不能合成 ,是种子萌发受阻的重要原因之一。
尽管 Na2CO3 胁迫下 ,种子萌发过程中 ,总氨基酸含量增加减少或基本不增加 ,但脯氨
酸含量却与总氨基酸含量呈现出不同的变化的趋势。种子萌发后期 ,不同浓度 Na2CO3 的
胁迫下 ,脯氨酸含量占总氨基酸含量的百分比跟对照相比都有不同程度的增加 。关于盐胁
迫下植物体内积累脯氨酸已有较多报导 ,吕之香等〔10〕对在海水和淡水中萌发的大米草种子
中脯氨酸含量的研究结果与本文一致 ,即随着盐浓度的升高 ,脯氨酸含量升高 。盐胁迫下 ,
脯氨酸积累有三个原因:一是脯氨酸合成加强;二是脯氨酸氧化分解受抑制;三是蛋白质合
成受阻〔11〕 , Na2CO3胁迫下 ,星星草种子萌发过程中 ,总游离氨基酸含量随 Na2CO3 浓度的
增加而明显下降 , 而脯氨酸含量却上升 ,很可能是脯氨酸合成作用加强的结果。由于
Na2CO3胁迫下 ,种子吸水受阻(待发表),因此脯氨酸含量的增加对种子在盐碱胁迫下 ,进行
渗透调节具有一定的意义 。
参　　考　　文　　献
1.李景信等.松嫩盐碱草地植物生理生态学研究.哈尔滨:东北林业大学出版社 , 1996
2.孙国荣等.Na2CO 3 胁迫对几种牧草苗期乙醇酸氧化酶和硝酸还原酶活性的影响.植物研究 , 1992 , 12(生态地理专
刊):19～ 23
3.孙国荣等.碳酸钠逐级驯化对星星草幼苗抗碱性的影响.武汉植物学研究 , 1996a , 14(1):67～ 40
4.孙国荣等.盐胁迫对星星草幼苗光合特性的影响.植物研究 , 1996b , 16(3):346～ 350
5.阎秀峰等.盐胁迫下星星草幼苗的生理反应.Ⅰ .盐胁迫对星星草幼苗生长的影响.黑龙江畜牧兽医 ,1994 ,(3):1～ 3
6.陈月艳等.Na2CO 3 胁迫对星星草种子萌发的影响.黑龙江畜牧科技 , 1997, (1):4～ 7
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