小麦对高盐胁迫的耐受性研究

中央民族大学生命与环境科学学院 植物生理学综合性设计实验报告

小麦对高盐胁迫的耐受性研究

Study on Salt Tolerance of Wheat

姓 名： 覃亚 级：学 号： 1044004 年 2010 专 业： 生物技术 小组成员： 覃亚、牛淑岚、马福秀、刘磊 指导教师： 孙洪波 2010年5月28日

小麦对高盐胁迫的耐受性研究

覃亚 刘磊 牛淑岚 马福秀

（ 中央民族大学生命与环境科学学院,北京,100081）

摘要：目的 为了了解高盐胁迫对小麦的伤害以及小麦对盐胁迫逆境的生理适应状况。方法

用100、200、300、400、500mmol的NaCl溶液共5个水平对小麦幼苗进行为期七天的盐胁迫处理。结果 随着盐胁迫浓度的增加细胞膜透性、脯氨酸含量呈上升趋势,相对含水量则只在一定范围内呈现上升趋势。结论 小麦在受到盐胁迫时表现出较强的耐盐能力。 关键词：小麦；高盐胁迫；耐盐性 中图分类号：Q945

Study on Salt Tolerance of Wheat

Qin Ya, Liu Lei, Shulan Niu, Fuxiu Ma

(Minzu University of China, College of Life and Environmental Science, Bei Jin ,100081)

Abstract：Objective In order to understand how high salt stress on wheat damage and wheat to salt stress the

physiological adaptations in adversity. Methods In 100, 200, 300, 400, 500 mmol NaCl of the total solution 5 levels on wheat seedlings for seven days of salt stress processing. Results With the increasing of the concentration of salt stress cell membrane permeability, proline content is rising and the relative water content is only in a certain range showed a rising trend. Conclusions Wheat in salt stress by showing strong resistance to salt ability.

Keywords: Wheat; High Salt Stress; Salt Tolerance ClC Number: Q945

前言

土壤盐渍化是危害世界农业的一个重要的环境因素。土壤中高浓度的盐分会使离子失衡、氧化伤害、水分亏缺、营养缺乏，并导致生物大分子被破坏、生长迟缓、甚至植株死亡。关于植物耐盐性机理研究，以及耐盐作物品种的选育已经成为近年来植物研究领域和生物技术领域的研究热点[1]。本研究通过测量处在逆境下的小麦的多种生理指标来探究小麦的耐盐机制。

1. 材料和方法

1.1实验材料

小麦种子若干

1.2主要仪器

电导仪、电子分析天平、分光光度计、离心机、恒温水浴锅、研钵、容量瓶（50mL、200mL）、移液管、玻棒、小烧杯、普通试管、滤纸等。

1.3主要试剂

80%乙醇、酸性茚三酮试剂、冰醋酸、磷酸、脯氨酸标准母液、活性炭、石英砂等。

1.4实验方法

1.4.1 材料处理

播种小麦21盆，每盆20粒种。浇灌自来水让小麦发芽，萌发为小麦幼苗。每隔一天给相应的各小麦实验组滴灌盐水，每次浇透，盐胁迫7天。

小心拔出盆内的小麦，将小麦清洗干净尤其是植株的根系。做好标记，放在已做好标记的吸水纸上，吸干水分。 剪下每株小麦的根系，按处理的组别与组号放在对应的已洗净的小烧杯内，并用蒸馏水充分冲洗。留下的叶片放在原来的吸水纸上。 1.4.2 小麦叶片水分含量测定

取每个处理浓度的一部分小麦叶称量鲜重0.3g。接着分别浸泡在自来水中4h后，称量饱和鲜重后，分别用报纸包扎好后放于烘箱内，适当温度，24h后称量干重。记录鲜重。饱和鲜重、干重。按下述公式计算：

（1）

（2）

1.4.2小麦根系电导率含量测定

以每盆为单位，每盆称取小麦根系0.2g，放入已洗净并标记好的小烧杯中，加入20mL蒸馏水，室温下静置了1h40min，测量电导率R1。然后沸水浴下处理各组根系溶液15min冷至室温，测量电导率R2。按下述公式计算小麦根系的相对电导率

（3）相对电导率（%） ＝R1/R2×100%

1.4.2小麦叶片脯氨酸含量测定 1.脯氨酸标准曲线制作

吸取脯氨酸标准母液0.0mL、 0.5mL、 1.25mL、2.5mL、5.0mL、7.5mL、10.0mL、15.0mL分别加入8个50mL容量瓶中，分别加入蒸馏水定容至50mL，配成0.0μg/mL、 1.0μg/mL、 2.5μg/mL、 5.0μg/mL、 10.0μg/mL、 15.0μg/mL、20.0μg/mL、 30.0μg/mL的系列溶液。 分别吸取上述各标准溶液2mL、冰醋酸2mL、茚三酮试剂2mL， 加入到10mL带塞刻度试管中， 塞上塞子， 于沸水浴中加热15mL， 用分光光度计测定520nm的光密度值， 以零浓度为空白对照。将测定结果以脯氨酸浓度为横坐标, 以光密度值为纵坐标制作标准曲线。

2. 样品中脯氨酸的提取及测定

(1) 提取脯氨酸。分别称取各处理组余下的两份小麦幼苗叶，每份材料分别称重0.3g，剪碎，加入适量80%乙醇、少量石英砂，于研钵中研磨成匀浆。匀浆液全部转移至10mL 刻度试管中， 用80%乙醇洗研钵， 将洗液移入相应的刻度试管中， 最后用80%乙醇定容至刻度， 混匀，80℃水浴中提取20min。

(2) 除去干扰的氨基酸。向提取液中加入少许活性炭， 强烈振荡5min，过滤滤液备用。 (3) 脯氨酸含量的测定。分别吸取上述提取液2mL于刻度试管中， 再取一支刻度试管， 加入2mL 80%乙醇作为参比，分别向上述各试管中加入2mL 冰醋酸和2mL 茚三酮试剂， 沸水浴中加热15min，冷却后在分光光度计测520nm处测量各样品的光密度， 从标准曲线上查出每毫升被测样品液中脯氨酸的含量。样品中脯氨酸含量用μg/g，FW表示。

2.结果

1. 不同盐浓度的盐分胁迫对小麦叶水含量的影响

由试验结果（见表1、图1）可知，在100 mmol/L、200 mmol/L、300 mmol/L NaCl下

小麦的相对含水量要稍稍高于对照组的相对含水量或是与对照组相差不大，而400 mmol/L NaCl、500mmol/L NaCl相对含水量较对照组要少很多。

表1 小麦叶片的含水量

项目 盐浓度 (mmol) 鲜重 （g） 饱和鲜重 （g） 干重 （g） 自然水量 相对含水量 0(ck组) 100 200 300 400 500

0.300 0.300 0.299 0.303 0.299 0.303 0.343 0.331 0.310 0.343 0.377 0.362 0.029 0.031 0.030 0.031 0.034 0.039 90.4% 89.7% 90.0% 89.8% 88.6% 87.1% 87.7% 89.2% 88.1% 87.2% 82.3% 77.3%

通过以上分析可得出结论：在0～300 mmol/L NaCl 浓度范围内相对于对照组植物体内的相对含水量要多一些，而400 mmol/L NaCl、500mmol/L NaCl会影响植物体内脯氨酸的积累，所以相对含水量较对照组少一些。

2. 不同盐浓度的盐分胁迫对小麦叶片脯氨酸含量的影响

通过配制一系列的标准浓度的脯氨酸溶液，测定其在520nm下的光密度值可得到脯氨酸含量标准曲线，见图2：

分别提取各个试验浓度下小麦叶片的氨基酸，测定其在520nm下的光密度值，对照图2可算的各个盐分浓度处理下的小麦叶片的脯氨酸浓度，见表4：

表2 小麦叶片脯氨酸浓度

盐分浓度 OD520 脯氨酸浓度均值 μg/mg 根据表2中的数据，可看到随着盐浓度的增加，小麦叶片中的脯氨酸含量也在增加。该趋势可通过图3看出来。

0 0.271 6.6 100 0.381 8.7 200 0.399 9.1 300 0.899 19.0 400 0.654 14.1 500 乙醇组 0.378 0.000 8.7 0.0

对表2中的数据做显著性检验，结果如表3：

表3 脯氨酸浓度的邓肯分析

盐浓度/mmolL-1 0 500 100 200 400 300 α=0.05 6.333a 8.300b 8.367b 9.067c 14.167d 18.767e 通过上述的分析，可看出随着盐分浓度的增加，在0-300mmol/L范围内脯氨酸浓度是增加的，超过300后脯氨酸浓度下降了，且500与100的处理组脯氨酸浓度已经没有了明显的差异。

3. 不同盐浓度的盐分胁迫对小麦根系细胞膜透性的影响

用不同浓度的盐分处理小麦，小麦因受到不同浓度盐分的胁迫， 细胞膜受到不同程度的破坏， 膜的透性增加。通过试验测得各个试验组组小麦的电导率如下表，（见表4）

表4 小麦根系电导率

项目 组别（mmol/L） R1均值 R2均值 相对电导率 100 200 300 400 500 对照组 19.9 24.4 25.7 28.0 39.3 16.7 114.0 116.7 120.6 122.7 161.8 98.0 17.5% 20.9% 21.3% 22.8% 24.3% 17.1% 根据表4中的数据，可看到随着盐浓度的增加，小麦根系的电导率也在增加。该趋势可通过图4看出来。

对表4中的数据做显著性检验，结果如表5

表5 小麦根系电导率的分析

盐浓度/mmolL-1 0 100 200 300 400 500 α=0.05 0.179a 0.182a 0.211ab 0.213ab 0.229b 0.243b 通过上述分析，可以得出结论：随着盐浓度的增加小麦根系的电导率在增加，但0-300mmol/L的处理浓度下，彼此之间的电导率并无明显的差异，而200-500mmol/L的处理浓度之间也无明显差异。

3.结论

生长过程对盐胁迫非常敏感，盐胁迫抑制了植物的正常生长发育，使干物质积累降低。本研究通过胁迫症状指标反映小麦受害轻重。研究结果显示，盐胁迫抑制了脯氨酸在小麦细胞适应环境胁迫过程中起着重要作用。有学者认为逆境下脯氨酸积累的多少可以作为植物抗逆性强弱的生理指标[2]。但另外一些研究结果正好与此相反，认为盐胁迫下脯氨酸含量不是限制其耐盐性因子，而更适合作为一个胁迫伤害指标。本试验认为，在一定盐浓度范围内的胁迫下小麦的脯氨酸含量是增加的而随着盐浓度的升高脯氨酸含量又降低了，因此作者认为

在一定盐浓度范围内，脯氨酸含量积累的多少可以作为植物抗盐性强弱的生理指标，但超过这个范围之后脯氨酸积累的量就不具备这个意义了。

同时，由于脯氨酸是水溶性最大的氨基酸， 具有很强的水合能力， 其水溶液具有很高的水势。蛋白质可借助脯氨酸束缚更多的水， 从而防止渗透胁迫下蛋白质的脱水变性[3]。因此，我们可知脯氨酸在植物的渗透调节中起重要作用，即使在含水量很低的细胞内脯氨酸溶液仍能提供足够的自由水，以维持正常的生命活动。正常情况下， 植物体内脯氨酸含量并不高， 但遭受水分、盐分等胁迫时体内的脯氨酸含量往往增加， 它在一定程度上反映植物受环境水分和盐度胁迫的情况， 以及植物对水分和盐分胁迫的忍耐及抵抗能力。本实验通过测定小麦叶片的相对含水量得知，在100-300mmol/L的盐浓度处理下植株的相对含水量与对照组差异并不明显，100、200的处理组反而比对照组的高，查阅相关文献知[4]，脯氨酸具有偶极性，其疏水端与蛋白质联结，亲水端与水分子结合，这样细胞通过脯氨酸就会束缚更多的水分，也防止了蛋白质的脱水引发酶和蛋白质的变性。因此刚受到盐分胁迫时，小麦的相对含水量是增加的。

植物细胞膜起调节控制细胞内外物质交换的作用， 它的选择透性是其最重要的功能之一。当植物遭受逆境伤害时， 细胞膜受到不同程度的破坏， 膜的透性增加， 选择透性丧失， 细胞内部分电解质外渗。因此， 质膜透性的测定常可作为逆境伤害的一个生理指标， 广泛应用在植物抗性生理研究中[5]。当质膜的选择透性被破坏时，细胞内电解质外渗， 其中包括盐类、有机酸等， 这些物质进入环境介质中，植物受伤害越严重， 外渗的物质越多， 介质导电性也就越强， 测得的电导率就越高（不同抗性品种就会显示出抗性上的差异）。本实验采用电导率法测定电解质的相对外渗率， 了解到了随着盐浓度的增加小麦的电导率虽然增加，但相对电导率的差异并不显著，说明了小麦受到盐分胁迫时，细胞受到了一定的迫害，但植株采取了一定的机制来避免盐分的迫害或是修复受到的创伤。

参考文献

[1] 冯蕾, 白志英, 等. 氯化钠胁迫对枳椇和皂荚生长、叶绿素荧光及活性氧代谢的影响[J].应用生态学报, 2008, 19(11): 2503-2508.

[2] 罗秋香, 管清杰, 等. 植物耐盐性分子生物学研究进展[J]. 2006, 4(5): 57-64.

[3] 王仁蕾, 华春, 等. 盐胁迫下不同耐盐性水稻幼苗叶绿素荧光差异性研究[J]. 江苏农业科学, 2008,(4): 34-36.

[4] 赵福庚, 刘友良, 等. 大麦幼苗叶片脯氨酸代谢及其与耐盐性的关系[J]. 南京农业大学学报, 2002, 25(2): 7-10.

[5] 袁琳, 伊力, 等. NaCl胁迫对小麦苗活性氧代谢与细胞膜稳定性的影响[J]. 植物生态学报, 2005, 29(6): 985-991.