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1、植物大试验试验报告题目:学院:班级: 指导教师:长江玉米 8 号幼苗盐胁迫下的生理响应2023 年 11 月 26 日长江玉米 8 号幼苗盐胁迫下的生理响应摘要：本试验通过对盐处理与比照组玉米幼苗生长状况，组织含水量，脯氨酸含量， MDA 含量，荧光动力学参数以及显微构造的观看和测量，简洁初步的探究了盐胁迫对玉米幼苗生长状况的影响。结果说明，处理组植株生长上有明显萎蔫现象；地上局部和地下局部含水量较比照呈现下降趋势； MDA丙二醛含量较比照组要高；可变荧光率显著低于正常水平；脯氨酸含量有明显的上升。石蜡制片显微观看与测量显示处理组的叶片组织明显受到损伤，且有细胞萎缩现象。本试验从形态、生理、组
2、织构造三方面说明在盐胁迫条件下， 玉米的生长受到很大程度的抑制。关键词：盐胁迫；玉米；苗期生长；生理Physiological Responses of Changjiang-8 Maize Seedling under the Salt StressAbstract: With the observation and measurement of corn seedlings which were handled with saltas the treat and water as the control in physiology including the containment of
3、water, proline, MDA(malondialdehyde), variation offluorescence and the tissue construction,ourgroup fundamentally explored the effect to seedlings under the salt stress. In conclusion, the treated seedlings become extremely wilting and the water containment in the tissue obviously decreased either u
4、nder or on the ground. On the other hand, the increases to the content of MDA and proline have been discovered in controls, whereas the fluorescence variation significantly falls.In the micromanipulation aspect, seedlings treated with salt suffer the cell wilts and tissue hurts etc. Hence, with the
5、result of our research in morphology, physiology as well as tissue constructions of corn seedlings, the growth of it will be depressed distinctly.Keywords: Salt stress; Maize; Seedling growth; Physiology1. 引言:玉米是世界上最重要的非谷物农作物，是世界其次大农作物，在我国农业生产中占有很大比重。低温、干旱、盐碱以及外源 ABA 等非生物胁迫因子都是限制植物生长发育和作物产量的重要因素。而我国
6、各类盐碱地面积约 0. 346 亿 hm2, 是世界盐碱地大国之一,其中海涂土壤占海岸带土壤总面积的 17. 35%, 主要分布在河北、山东、江苏、浙江、辽宁、广东、福建、海南等省。因此，在我国玉米的种植受盐胁迫影响极大，不仅会影响到玉米的生长，还会导致产量下降，造成严峻的经济损失。所以，争论玉米盐胁迫下的生理响应在农业生产上具有重大意义。2. 材料与方法2.1 植物材料长江玉米 8 号2.2 种子处理选取足量大小全都、饱满的长江玉米 8 号种子放入 100ml 塑料烧杯中，蒸馏水彻底清洗。室内浸种 24 小时，后将种子转移至枯燥清洁的周转箱内，在种子上铺盖潮湿的薄纱布，28-30催芽 24
7、小时。2.3 培苗与盐胁迫处理取盆钵、盆垫假设干，预备适量石英砂，彻底洗净、平铺于搪瓷盘中晒干，置80烘箱内烘干后使用。在装有约 2/3 石英砂的盆钵中加等量蒸馏水后，将催好芽的种子均匀间隔移入每盆约 10-15 株，再均匀撒盖上剩余石英砂，置温和处生长。幼苗初露后，每隔一天喷水一次。幼苗长至 1 叶 1 心期植株具一片完全开放叶片和一片未展心叶后，开头用 1/4 Hoagland 养分液培育。选取生长状况相近的幼苗均匀间隔移植到一样的 6 组盛有 Hoagland 养分液的塑料杯中，平均每组 6 株幼苗。待幼苗长至 2 叶或 3 叶 1 心期后，取三组作为比照，另三组为 200mM NaCl
8、 处理并标记号。处理期间连续定期加养分液，0，3，6，9 天进展非损坏性生长观看。处理 9 天后每组植株地上和地下部取样做相应处理。2.4 生长期观看在 0，3，6，9 天 NaCl 处理后连续测量每组幼苗株高、叶长、叶宽、叶片数及根长。2.5 组织含水量的测定9 天 NaCl 处理后，取上述观看的完整植株，分别称量地上和地下部样品鲜重FW，作好记录。将调查过 FW 的材料，分别放进已用铅笔标记的组号，样品号信封中，70 烘箱中烘干至恒重约 24-40 h，称干重DW，分别计算地上部和地下部组织含水量%=FW-DW/DW x 1002.6 脯氨酸含量的测定准确称取 9 天盐处理后植株叶片 0.
9、5g 置于大管中，参加 3%的磺基水杨酸溶液 5ml， 沸水中提取 10min，冷却后过滤取滤液。吸取 2ml 提取液与另一干净的带玻璃塞试管中， 参加 2ml 冰醋酸和 2ml 酸性茚三酮试剂，沸水中加热 30min。冷却后参加 4ml 甲苯，摇荡30s，静置片刻，取上层液至10ml 离心管中，在 3000r/min 下离心 5min。吸取上层脯氨酸红色甲苯溶液于比色皿中，以甲苯为空白比照，测量 520nm 波长吸光度。依据标准曲线查出脯氨酸的含量X,ug/2ml，然后通过(XV )/(WV 106) 100 计算样品中脯氨酸TS含量的百分数。2.7 脂质过氧化分析即丙二醛MDA含量的测定，
10、每盆中取全展叶，剪去叶片基部和尖部，取 0.5 g 剪碎置于研钵中，分别参加 5%TCA 5ml，研磨成匀浆后，全部倒入 5ml 离心管中，3000 rpm 下离心 10 min，取上清液 2 ml，加 0.67% TBA 2 ml，混合后在 100 水浴上煮沸 30 min， 冷却后再离心一次，分别测定上清液在 450 nm、532 nm 和 600 nm 波长的消光度值，按 C( mol/L)=6.45(D532-D600)-0.56D450 算出单位体积的 MDA 含量。2.8 叶绿素荧光动力学参数测定从没有经受前期取样过程中人为机械损伤的植株上取上位开放叶片，每盆取 3 片，剪去叶尖和
11、叶基部后，平铺在铝箔纸上包起，暗适应 30min。暗中放入 Handy PEA 植物效率的暗适应夹中，连接PEA 主机翻开主菜单，直接测定叶绿素荧光。记录主机屏幕上显示的荧光参数 Fo,Fm,Fv/Fm。为了防止消灭对叶片一样部位的判段不标准，我们小组在每片叶片的一样区域的不同部位各取了三个点，分别测了三次。2.9 石蜡切片与观看取未经受前期取样过程中人为机械损伤植株的局部茎和叶片进展石蜡切片，包括固定 和抽气、脱水、透亮及浸蜡、包埋、修块、切片、烫片、烘片、脱蜡、染色、脱水、透亮、封片。通过与显微镜配套的 MIE 软件观看比照和处理叶片及茎显微构造的差异。3. 结果与分析3.1 盐处理对玉米
12、幼苗生长的影响通过植株整体外部形态观看，经过盐胁迫处理 9 天后，比照组的玉米幼苗生长格外旺盛，具体表现为植株高大强健，叶伸展，叶脉清楚，叶色浓绿，茎部粗大，根系长而兴旺。处理组幼苗则表现为植株矮小，叶缘变黄枯槁，局部叶片萎缩，茎秆瘦弱，根系细而短。图一可初步推断盐胁迫环境下植株根系吸取力量极度下降甚至被破坏，导致整株幼苗的生长受到抑制，即 200mM/L NaCl 胁迫下对玉米幼苗生长影响效果显著。ABC图一 NaCl 处理对玉米幼苗生长的影响A、B 图左侧为处理，右侧为比照；C 图左三盆为处理，右三盆为比照Fig.1 The effect to seedlings under the sa
13、lt stress(A&B: The treated one on the left and the controlled one on the right; C: The treated group of 3 on the left and the controlled group of 3 on the right in picture C)3.2 盐胁迫对玉米幼苗株高、叶长、叶宽、叶片数及根长的影响3.2.1 株高从柱形图中因数据中含有两个变量，选用组合内含有重复观看值的两向分组资料的方差分析，具体计算步骤参考原始文献，以下全部形态指标一样可以明显的观看处处理组株高呈现明显的增长态势，而
14、比照组株高几乎保持不变图二，CK 表示比照；T 表示处理。在差异显著性方面，无论在 0.05 或 0.01 水平，比照组每天的株高都存在显著差异， 而处理组每天的株高都差异不显著。更进一步说明白盐处理可明显抑制玉米幼苗株高的伸长。处理组合平均数差异显著性资料各组处理组合平均数的复极差检测0.050.01CK-9d37.51aACK-6d29.38bBCK-3d21.47cCT-3d15.63dDT-6d15.35dDT-9d15.14dDT-0d14.71dDCK-0d14.39dD45.00 株高/cm40.0035.0030.0025.0020.0015.0010.005.000.0003
15、69CKT天数/d图二 NaCl 处理对玉米幼苗株高的影响Fig.2 Effect to the length of seedlings under the salt stress3.2.2 根长柱形图中所示，比照组根长随着天数的推移也有较明显的伸长，但不如株超群显，而处理组的根长伸长不明显，甚至有缩短的现象图三。而通过复极差的检测可以觉察， 在 0.05 水平下，比照组每天的根长都存在显著差异，处理组每天的根长差异都不显著。但是在 0.01 水平下，比照组只有第 3 天和第 9 天有极显著差异，反映出地下生长速度相比地上生长速度要慢。说明盐胁迫能有效阻挡幼苗根短的伸长。处理组合平均数差异显著
16、性资料各组处理组合平均数的复极差检测0.050.01CK-9d25.02AACK-6d23.13BABCK-3d21.26CBCT-6d20.01CdCT-3d19.94CdCT-9d19.86CdCCK-0d19.39DCT-0d19.12DC25.0020.0015.0010.005.000.000369天数/d30.00 根长/cmCKT图三 NaCl 处理对玉米幼苗根长的影响Fig.3 Effect to the length of seedling roots under the salt stress3.2.3 叶片数从柱形图中可以明显的观看处处理组叶片数呈现明显的增长态势，而比照
17、组叶片数几乎保持不变图四。在差异显著性方面，无论在 0.05 或 0.01 水平，比照组每天的叶片数都存在显著差异，而处理组每天的叶片数都差异不显著。说明盐胁迫对叶片数有肯定的影响。处理组合平均数差异显著性资料各组处理组合平均数的复极差检测0.050.01CK-9d5.00AACK-6d4.00BBCK-3d3.06CCDT-6d2.88CdCDET-9d2.88CdCDET-3d2.63DeDEFT-0d2.56DeEFCK-0d2.31EF6.00叶片数5.004.003.002.001.000.000369CKT天数/d图四 NaCl 处理对玉米幼苗叶片数的影响Fig.4 Effect
18、to the number of leaves under the salt stress3.2.4 最长叶长通过柱形图或复极差检测都可以觉察处理组最长叶长在各天数间差异不显著，比照组第 3 和 6 天差异不显著，与第 9 天差异显著。这是由于试验中最长叶长取全部叶片中最长的叶片进展测量，第 3 和 6 天是其次片叶最长，此时第三片叶正在生长，也就意味着其次片叶已成熟，不再连续生长，所以产生了比照组第 3 和 6 天差异不显著的现象最宽叶宽一样。但通过比照，也可以说明盐胁迫对叶长有相应的影响。处理组合平均数差异显著性资料各组处理组合平均数的复极差检测0.050.01CK-9d25.48AACK
19、-6d14.94BBCK-3d14.78BBT-9d12.13CBCT-6d11.53CCT-3d10.97CCT-0d9.95CCCK-0d9.78CC最长叶长/cm35.0030.0025.0020.0015.00CKT10.005.000.000369天数/d图五 NaCl 处理对玉米幼苗最长叶长的影响Fig.5 Effect to length of the longest leaf under the salt stress3.2.5 最宽叶宽通过柱形图以及复极差检测可以觉察，盐胁迫对玉米最宽叶宽的影响相对不大，仅在比照组第 9 天存在极显著差异图六。这可能因幼苗叶相对较小，且存在与
20、最长叶长相像的其次与第三叶片测量的问题，所以差异显得相对较小。处理组合平均数差异显著性资料各组处理组合平均数的复极差检测0.050.01CK-9d1.56aAT-0d1.30bBCK-6d1.26bBT-3d1.26bBCK-0d1.23bBT-9d1.23bBCK-3d1.22bBT-6d1.20bB1.00CK0.80T0.600.400.200.000369天数/d最宽叶宽/cm1.801.601.401.20图六 NaCl 处理对玉米幼苗最宽叶宽的影响Fig.6 Effect to width of the widest leaf under the salt stress3.3 盐胁
21、迫对玉米幼苗地上部和地下部干重鲜重及含水量的影响由柱形图所示，地上和地下部无论干重、鲜重还是含水量都是处理组小于比照组。因此 200mmolNaCl 处理对玉米幼苗的地上部和地下部干重、鲜重及含水量造成显著影响图七。推想缘由为在盐胁迫条件下，根部的 Na+、Cl-含量明显高于地上部，玉米幼苗主要将 Na+、Cl-储存在根部，使地上局部盐分浓度保持在较低水平，从而削减盐分对地上部的损害作用。根部的高浓度离子使得水势降低，造成渗透胁迫，致使根细胞吸水困难甚至水分倒流，造成植物叶面积增长速率降低，叶片光合速率减小，以及根系不兴旺，从而导致地上地下部干重鲜重减小。根重/g10.008.006.004.
22、00ckt2.000.00鲜重干重含水量2.004.00A地上部重/g14.0012.0010.008.006.004.00ckt2.000.002.00鲜重干重含水量4.00B图七 NaCl 处理对玉米幼苗鲜重、干重和含水量的影响A 图为地下部重量；B 图为地上部重量Fig.7 Effect to weight of fresh, dry seedlings and water containment under the salt stress (A: Weight of seedling under the ground; B: Weight of seedling on the grou
23、nd)3.4 盐胁迫对玉米幼苗脯氨酸含量的影响样品脯氨酸含量ug/g从柱形图中可明显看出盐胁迫后幼苗内脯氨酸含量明显上升图八。由此可以反映出此玉米品种有肯定的抗盐性。这是由于脯氨酸亲水性极强，能够稳定原生质胶体及组织内的代谢过程，因而能够降低凝固点，有防止因植株体内盐分过多而导致的细胞脱水作用。70.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.00ckt图八 NaCl 处理对玉米幼苗脯氨酸含量的影响Fig.8 Effect to the content of proline in seedlings under the salt stress3.5 盐胁迫对玉米幼苗 M
24、DA 含量的影响/umol/Lckt比照和试验组叶片的MDA含量差异显著，而且处理组的含量都高于比照组图九。这就足以说明当玉米处于盐胁迫环境下，会发生膜脂过氧化作用， MDA是膜脂过氧化作用最终分解产物，在200mM浓度的NaCl胁迫下，玉米没有马上枯萎，但生长缓慢，渐渐地变黄萎缩，说明此浓度下MDA已经起作用了，高浓度的MDA其会与蛋白质、核酸等大分子反响， 转变这些大分子构型，或与大分子发生交联反响，使其丧失功能；还会抑制蛋白质合成， 造成对膜和细胞的损害，降低酶的活性，光合作用受到抑制从而打乱玉米的生理功能。0.25 MDA含量0.20.150.10.050叶根图九 NaCl 处理对玉米
25、幼苗MDA 含量的影响Fig.9 Effect to the content of MDA in seedlings under the salt stress3.6 盐胁迫对玉米幼苗叶绿素荧光动力学参数的影响暗处理下，盐处理 F0 值比比照组大，即初始荧光产量大于比照组，而经过 30 min 暗处理，最大可变荧光 Fm 比照组明显大于处理组，可变荧光强度比照组也相应大于处理组图十，Fo 为初始荧光强度，Fm 为最大荧光强度，Fv 为荧光强度变化量。同时，我们对处理组与比照组的可变荧光率进展 F 测验见原始数据，在 0.05 水平下，二者存在显著差异。可说明当玉米幼苗受到盐胁迫时，光化学最大产
26、量降低。在稳定光照下，PS的构造和功能保持正常，具有潜在的最大光化学效率，而环境胁迫就对叶子内部构造产生了限制和破坏作用。ckt荧光强度25002023150010005000F0FMFV500A可变荧光率5.0004.5004.0003.5003.0002.5002.0001.5001.0000.5000.000CKTB图十 NaCl 处理对玉米幼苗荧光动力学参数的影响A 图为处理组与比照组Fo,Fm,Fv；B 图为比照组与处理组的可变荧光率Fig.10 Effect in fluorescence dynamics under the salt stress(A: The data of
27、Fo, Fm and Fv; B: The rate of fluorescence variation)3.7 盐胁迫对玉米叶鞘显微形态的影响通过以下不同倍数的显微照片图十一至十三的观看以及柱形图图十四的比照可以直观的看出，在整体上比照组叶鞘明显饱满，充实，有更多的幼叶相互包裹，而处理组的幼叶较离散，局部消灭严峻脱水现象；在显微构造上，比照组叶肉细胞完整且更大更圆，维管束、木质部和韧皮部区清楚显，而处理组叶肉细胞萎缩甚至裂开，维管束、木质部和韧皮部面积严峻缩小。由此可得结论：盐胁迫下处理组幼苗叶鞘整体构造呈萎缩趋势。AB图十一 4 倍物镜下玉米幼苗叶鞘石蜡制片图A 为CK；B 为TFig.1
28、1 Pictures of leaf sheath with 4multiple(A: CK; B: T)AB图十二 10 倍物镜下玉米幼苗叶鞘石蜡制片图A 为CK；B 为TFig.12 Pictures of leaf sheath with 10multiple(A: CK; B: T)AB图十三 40 倍物镜下玉米幼苗叶鞘石蜡制片图A 为CK；B 为TFig.13 Pictures of leaf sheath with 40multiple450.00长度/um400.00350.00300.00250.00200.00150.00ckt100.0050.000.00(50.00)维管
29、束直径/um 叶肉细胞直径/um导管直径/um叶片厚度/um(100.00)(A: CK; B: T)A导管面积/um21200.001000.00800.00600.00400.00200.000.00CKT(200.00)B图十四 盐胁迫对玉米幼苗叶鞘显微形态的影响(A 图为处理组比照组维管束直径、叶肉细胞直径、导管直径和叶片厚度的比较；B 图为处理组比照组导管面积的比较)Fig14. Effect to seedlings morphology under the salt stress in microscopic level(A: The comparisons of vascula
30、r bundle diameter, cells diameter, catheters diameter and leaves thickness between the treats and controls; B:The comparisons of vascular bundle area between the treats and controls)4. 争论本试验进展顺当，但有局部试验细节处理仍不完善，可能造成肯定的试验误差，在这里一一描述。试验中我们打算对组玉米幼苗实行三天一次一共五次外部形态观看及测量，但事实上仅测量了四次。由于在 200mM 的盐浓度下玉米幼苗在第九天萎蔫格
31、外严峻，局部幼苗叶片已完全变黄甚至脱落，为避开材料的缺失，只能提前完毕外部形态测量。事实上四次的测量显得略微较少，数据在柱形图中不能呈现一种渐渐变化的趋势，因此建议盐处理玉米幼苗时可将浓度适当降低。同时，在进展幼苗叶长叶宽的测量时，也不能完全准确。玉米苗在生长时叶片逐一伸开放，但往往后生长的叶片会渐渐长于老叶片，这样在测量时可能在第三天测的是其次片叶的最长和最宽，但在第六天测的却是第三片叶的最长和最宽，这同样会带来肯定的误差。在生理生化指标测定方面，由于处理组幼苗枯萎比较严峻，导致材料缺乏，所做的重复数不够。重复数的缺乏会使差异显著性分析产生问题。如在植物含水量测定时只有三组重复，这导致在进展
32、差异显著性分析时自由度只有 2，使得即使能明显的看出比照和处理有差异时，F 测验结果却为差异不显著。这点应当值得我们留意，材料充分，重复数足够是试验结果能令人信服的根本。其次，在进展切片时理论上应当取玉米幼苗的茎进展包埋与切片，而事实上由于幼苗还未完全成熟，我们的取材在显微镜观看下为叶鞘构造。幸运的是，叶鞘的显微构造格外明显。在维管束和细胞的观看上比照组与处理组的差异也格外明显，对试验结果的影响不太大。虽然多少存在一些误差，然而试验本身有着格外重要的意义。首先现阶段绝大多数试验室都着眼于对生物分子层面的争论，很少有人情愿对简洁的形态生理学进展试验。然而形态生理学其实是胁迫对植株影响的最直观表达
33、，且不需大量的人力物力和时间便可短时间内得出结论。其次，作为马上毕业的学生，此次试验可以更好的为我们将来在试验室的工作打下根底，使我们在试验设计，操作，分析和论文写作方面都有了显著的提高。最终，通过试验我们可以得出，200mM/L NaCl 处理长江 8 号玉米的生长有着明显的抑制作用。其具体表现为形态发育萎蔫，含水量与可变荧光率明显下降，脯氨酸与MDA 含量显著上升等。通过其他文献资料查阅可知，NaCl 仅为一种触发幼苗生长状态下降的起始因素。盐胁迫条件下，根部的Na+、Cl-含量明显高于地上部，可见玉米幼苗主要将Na+、Cl- 储存在根部，使地上局部盐分浓度保持在较低水平，从而削减盐分对地
34、上部的损害作用。根部的高浓度离子使得水势降低，造成渗透胁迫，导致根细胞吸水困难甚至水分倒流，进而影响养分物质如矿质元素的猎取，最终影响整株植株的陈代谢。至于由此所引发的一系列有关生理生化指标的变化，还需进一步的试验进展证明。5. 致谢本试验得到植物生理学试验室的帮助，在A 和 B 两位教授的悉心指导以及 C 教师的帮助下得以顺当开展，在此我们表示诚意的感谢!参考文献：1 张培培,杜锦,向春阳,李炎.NaCl 胁迫对玉米种子活力及幼苗性状的影响 J. 中国农学通报 . 2023(30)2 段显德,周波,杨国会,陆静梅.玉米耐盐性争论J. 通化师范学院学报. 2023(02)3 胡宝忱,艾军,郭守
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