DPC对棉花叶片发育及活性氧代谢的影响

棉 花 掌 报 Ac：a Gossypii Sinica DPC对棉 段留生。何钟佩 — — ～ - — — 一 片发育及活性氧代谢的影响④ 业大学作物化控研究室，北京 】00094 摘要 以中韩所 18为 ，研究 了太田条件下 DPC(缩 节安)未缱化控对棉叶盅育和活性氧代谢的彰响， 螬果表明．DPC提 高1叶片中叶臻素、可溶性蛋 白的含量 ．降低和减轻 了雕脂迂氧化产物丙二醛 (MDA) 的积摹 提 高了超氧袖歧化酶 (SOD)活性 ．降低 j过氧化氢碡(cAT)、迁氧化糟碡(POD)活性，改善 了活 性氧代谢 DPC具有显著延疆叶片衰老的投应 ．可能与改变 了内潦激素 ．袁蛀、改善了活性氧代谢有关。 关键词 l主瞄L二强 兰兰墨丛世 衰老 中图分类号 s 62．01 棉花全嚎干物质的 9o 上谭亍叶片，叶片衰老过早和连晚都会对 棉花产量和 品质造成不利影响。 叶晕煮和 蛋白质含量的下埠是叶片衰老 中最常见的指标，活性氧积 累引起膜脂过 氧化可能是叶片衰老和 活性下耸的重要原蛋之一，与活性 氧代谢有关约超氧物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、芷氧化氢酶 (CAT)等尊活性的变化 及膜脂过氧化的最终产物丙二醛 (MDA)是 叶片衰老的重要标志．棉花叶片衰老 孛也是如此 。DPC(缩节安)是近年来我国棉花生产上应用最广逆的植物生长延缓剂 ．田问一次或多 次麓用，可以从多方面调节 叶片的生长发育受生理功能 ．延缓叶片衰 老“ ．从恬性 氧代谢 角度研 究 DPC对棉叶衰老的效 应国内外 尚未见报遭。 1 年芎祷 与方 注 1_1 田间试验 试验 于 ~992年 在北京 农业大 学 昌平 试验站进行 。试验地 为壤 土 ，肥力 中等．品种 为 中棉所 18 (Goj v础r州 hirsu埘m L．cv．CCRI 18)．密度为 7．5百{聿·hm～。5月 3日播种．小区面积 (18×5)m：．7 开至 系统也整处理：播前用 DPC0 2g，L’。幔种 8h．蕾期 0．08g·L～、韧花期 o．2g，L一、花铃期 o．3g ， L 3次叶面喷洒 ．3次用药量丹别为 l4．4、36．{5g·hm一．对照每次喷清水 ．3次重复。田问管理 同 常规．气象 资料分析无异常。 =_ 倒 把 * 嚆 叶龄 ／d Leaf ageld 固 1 DPC对棉叶叶缘素吉量的彤响 Fig．1 Effect of DPC On chloroghyll con~eGt in cotton leaf 1．2 取样方法 选生长一致棉株．7月 21日标 记中部主茎 叶(第 l4叶)．记叶片 平展之 日为 0日龄 ．以后按 叶龄定 期取样 ，直至叶片脱落． 1．3 测定方法 叶绿素测 定：Pxrnon法{可溶 性 蛋 白质 含量 ：考 马斯 亮兰 G一 250法 ；SOD活性 ：Giannoplitis的 方祛 ]，以光照 5000Lx．30"C下抑 制 NBT(氮兰 四唑)光化 还原 5O 为一十酶活单位；CAT活性 ：碘量 漓 定法“]；POD 活性 ：愈 剖 木酚 法 ；MDA 含 量：林 植 芳 的 方 法01． ① 收{葛日期 1996--07—09，农业部“八五 重点课题“85 g~-0z 资助项 目．@ 段留生是中国农业大学怍物化学 控制研究室植物生理学博士生， 维普资讯 http://www.cqvip.com s期 段留生等 ：DPC对棉花叶片发育及活性氧代谢 的影响 3l3 j 结果与分析 j．1 叶绿素含量的变化 棉叶发育中叶绿素 a、b、a+b 鲁量 的动态变化如图 1，叶片平展 看 10d，叶绿素迅速 积 累达高 峰， 叶功能期内相对稳定．叶龄45d后 叶绿 素开始下 降但趋 势平 缓，65d 转入迅速下降，这 2十阶段可以象 毂模水稻等叶片离体衰老过程中叶 绿 素变 化 一 样分 为 延 滞 期 (Lag Phase)和对数期 (Log Phase)．叶绿 素 b含 量 在叶 一生 中相对 稳 定。 DPC处理，未改变叶片叶绿素渭长 动态，主要在叶片功能期提高了叶 绿素含量 叶龄 3O～60d内差异均 达投显著 ，表明 DPc增强了 叶片 的活性 ，叶功能期有所延长。 2．2 可溶性蛋白含量的变化 如图 2，叶片展平 后 10d内蛋 白质含量下降 ．其后迅速增加 ，20d 时处于较高水平 ．蛋白质含量下降 也可分 为两十时期：40d后进入迟 滞期 ．58d后进入对 数期，叶中蛋 白质 含量 比叶孥 素 含 量 下 降早． DPC处理叶片 30日龄前可溶性蛋 白质 含量低于对照 ，但在叶片功能 期 ，叶中可溶性蛋 白质含量均 明显 高于对照。 2．3 膜脂过氧化程度 (MDA 含量)变化 如 图 3．叶片展开 时 MDA 就 已在一定水平 ．随叶扩展略降井维 持稳定。MDA快速积累有 2十时 期(40d、50d前后)，恰与 叶绿素和 蛋白质含量的下降对应 ，可艟膜脂 过氧化程度与 叶片中物质输 出和迅 速 撤 退有 美。DPC 处 理 后，叶 中 MDA 含量一直低干对照 ，叶片中 MDA积累的趋势和对照相同． 2．4 SOD活性变化 叶片中SOD活性变化见图4， 叶副晨平时 SOD活性迅速丹高， 随后下降．20d前后处于较低水平 ． 。 1O 。 8 二 e 啊 如 0 g ＼ u 0 苫 0 10 20 30 40 50 60 0 叶 曹}，d Lea{age／d 围 3 DPC对柿叶内 MDA善l累量的彤响 Fig 3 Effect of DPC on M DA cm tent in cotton leaf 40 50 6O O 叶薛／a Leaf age／d 围 4 DPC对摘叶内SOD蠢性的群峨 Fig．4 Effect of DPC On s0D activity iu cotton J uI山 ．}l_．_．‘1lu ＼ ：； o0∞ ul山 ．主 ．一∞： n／ 坦 cc∞ 维普资讯 http://www.cqvip.com 314 棉 花 学 报 8卷 s0d前后有一 SOD活性峰值 ．叶龄 38d前后 SOD活性 升高，叶脱落前有 SOD升高。SOD活性变化和 MDA积累动态紧密相关 ，SOD活性下降时 ，MDA迅速积累，SOD活性升高时 ，MDA 积累缓慢或略下 降．DPC处理没有改变叶中 SOD活性变化趋势，在叶片发育后期 SOD活性 明显提高 ．叶片展平后对 照 叶中 SOD活性迅速上升，而处理 叶中已处于高水平 ，说明其 SOD合成或激活在 叶片平展前 巳完成 ． 叶龄 ／d Leaf age／d 田 5 DPC对 棉叶 内 CAT活 性 的 螭 Fig j Effect of DPC oil CAT activity In~otto=leaf 2000 lS00 ● l000 5(10 JC／d Leaf age／d 田 6 DPC对棉叶内 POD活性的影响 Fig 6 Effect of DPC on POD activity in cotton I曲 f 2．6 POD 活性变化 如图 6所示 ，在叶片发 育过程 中 POD活性一直上升 。叶片 40日 蛉前 上 升缓 慢 ，后 期 迅 速 上 升． DPC系统化控条件下，叶片发育后 期 POD活性显著降低 ．43日龄后 差异均达显著。 3 讨论 本实验结果 中，叶片发育后期 MDA 两次快速 积累与 叶绿 素、蛋 白质含量下降转入迟滞期和对数期 吻合 ．幼叶中 MDA 就 已存 在，且 随叶片扩展下降 ，可能此 时叶片生 理代谢活跃 ，膜脂更新加快，而 叶 中活性 氧 的清 除 系统 尚未 完善 。 SOD活性在叶片平腱迅速增加 ，随 叶片扩展快速降低，与前人报道幼叶中SOD--mRNA含量很高，SOD合成活跃并随叶片扩展合成速度下 降一致 ．叶中 SOD两个峰值的 出现恰与 MDA快速积累的时间吻合 ．叶片 中CAT活性变化 落后 于 SOD活性的变化 ，同一时间的CAT活性和 SOD活性呈反相关。POD活性随叶龄增加一直上升 ，似与活 性氧清除无关 ．可能在棉花叶片发育过程中 SOD和 CAT是主要的活性氧捎除醇，POD通过消除活性 氧 以外的机{5j介于叶片发育。有研究表明，POD促进叶片 ETH合成 ，有降解 【AA 的作用，还和 H：O：协 同参与叶片衰老的某些反应“]． DPC处理显著提高了叶片中 SOD活性 ，使叶片膜脂过氧化水平(MDA吉量)显著降低，叶片发育后 期 POD活性也显著降低 ，延缓了叶片的衰老。这和 DPC延缓叶片光合速率的降低推迟叶缘素、蛋 白质的 降解一致．DPO处理的棉株叶片中POD、CAT活性均显著低于对照。可能超氧自由基的歧化不是H：O： 的唯一来源 ，光合作用、呼吸作用、生长过程 中的氧化等生理过程均可产生 H：0： 】，CAT活性 下降或许 是 H：O：总量下降 的缘故 E另外狳 CAT、POD外还存在其它清除 H：O：的机制[1 ，DPC可能是通过协调 叶片的生理活动，改善了叶片活性氧的代谢，延缓了叶片的衰老。 l Jl_冒．_q E＼掣坦 0 c—g ．；J1．-．¨ '0c司＼ l^llu_0c 曼l J1．∞。：。^一0寸＼ 坦 cc 维普资讯 http://www.cqvip.com 6期 段留生等：DPC对棉花叶片发育及活性氧代谢的影响 315 激素可以通过调节过氧化物水平和酶的活性来控{白I叶片活性氧代谢和膜脂过氧化：CTK可以清除氧 自由基并阻止 自由基 的产生、提高 SOD活性“ I氧 自由基与 IAA 的超 氧化及 ETH 的生物合成有 关 ；ABA与 CTKs相拮抗并引起SOD活性下 “】．作者研究表明，DPC引起叶片中内源激素吉量的变 化(另文发表)，叶片功能期内z+zR含量相对稳定，和MDA含量变化平缓一致，DPC处理提高了Z+ZR 水平与降低 MDA快速积累期合 。叶片衰亡时 ABA含量急剧上升，ETH释放量达到高峰 ．SOD活性 出现 高蟑后患剧下降 ，DPC处理延缓 了 ABA、ETH 的升高，提高了 SOD活性 ，降低 了 MDA含量 ．减缓了叶片 的衰老 ，延长了叶片功能期 。虽然各种激素在调控活性氧代谢 中的确切作用尚不清楚 ，可以肯定在 DPC调 控叶片中活性氧代谢过程中激素系统的改变起着重要的作用，也表明通过化学控制手段调节叶片生理代 谢和功能是可行的 。 参考文 献 l 何钟佩等．檀约生长廷疆剂 DPC对拂叶生理动能的调节作用 北京农业大学学报 ，199l，1 f增刊)t 21～26 2 姜埔云等．不同短季拂品种离体子叶衰老过程中的生理变化 1毫花学报，1993，5(1)r∞～38 3 林檀芳等 水稻叶片衰老与超氧化物酶活性豆脂质过氧化作用的关薹．檀物生理学报，1984，26(6)：605~615 4 邱竟等 1毫花叶片 自然衰老和瘸害时 SOD、POD活性与光台特性变化 棉花学报 ，1992，4(1)：57~60 j 工沛融编 基础生物化学实验指导 西安 ：陕西科学拄术出版牡 ，1986 6 伍泽常等 ABA CTK和 MDA对 SOD活性的 响 檀物生理通讯，199O，26(4)r 3O～82 7 裹朗兴等 水分胁迫对拂花叶片中 I从 言-量，IA^氧化酶 ，过氧化物酶 活性 的影响 檀物生理学报 1990．16(2)t l79～ l84 8 G[annopo[kls C N ㈨ at Sup~oxMe dismut~ e。purification and quandtqve reiatlonsh[p L【h er soluble protein n seedling，Plam PhysSo[ ，1977，59 I 3l5～ n S 9 Leshem Y Y tt a1．Processes and coRtro[ol plaat senesenc~，PlsevJer press．北京：科拄出版社，1993 10 Nooden Ln ABA ，Auxin and ather regulators。f帅 5cence，inNooden L．D． (ed)，SenDiego ，DP，1988，241 ～ 365 11 Perrreves R H at The tama~o Ca．Zn superoxlde dismuetase genes are developmentally regulated and respoad tO light tO light$tff~$8．Plant btolecular Biology 1991，17f4)r 745～ 76O 12 Stein E R e c a1．Influe~ e口f M epiquat ch[ord Oil modifled co~on (G州 ’， hirsutum．L) leaf nces．Plant Grow~h Regu[aton Bullefion．1983，11(3)f 5～ 7 Effects of DPC on Leaf Development and Active Oxygen M etablism in Cotton Leaf Duan Liusheng t Zhongpei Laboratary qf Cr@ Chemical Control qf China Agricultur— al Um'versity，Beijing 100094 Abstract Effects of DPC(N，N—dimethyl piperidinium chloride)on physiologlcal changes during development of[eaves were studied under field condition using Gossypium hirsutum L CV CCRI 18 as materia1．indicating that all the contents of Chlorophyll a，a b and water— soluble protein 、 ere increased apparently．and activity of SOD were stimulated while those of CAT，P0D were inhibited and the action oxygen metablism were ameliorat- ed (the MDA content in lear were decreased)．The senescence of Ieaf were delayed and the changes mentioned above may be resulted from the regulation of DPC on leaf endogenious hormons， Key words cotton (Gossyplum hirsiutum L．) lear active oxygen matablism senescence ● 维普资讯 http://www.cqvip.com