， ， (唐山學院， 河北 唐山 063000)

高壓靜電場處理種子對小麥幼苗抗寒性的影響

黃洪云，杜寧，韓哲
(唐山學院， 河北 唐山 063000)

電場處理強度為EN=0.5×N(kV/cm)，N=0,1,2,…,12,對照組為E0(電場未處理)，處理時間T=10 min和T=5 min處理小麥干種子。處理組幼苗在4 ℃的條件下進行低溫脅迫處理，研究小麥幼苗各項抗寒性指標：相對電導率、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、丙二醛含量和3種保護酶(POD、SOD、CAT)活性的變化情況。結(jié)果表明，電場預處理小麥種子不但明顯提高了幼苗葉片的脯氨酸含量，而且提高幼苗的抗低溫脅迫能力。處理組幼苗在4 ℃的低溫脅迫條件下與對照組相比具有較高的過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性及可溶性蛋白質(zhì)含量。同時電場處理還降低了幼苗葉片的相對電導率及MDA含量，且小麥幼苗各個抗寒性指標變化的最大幅值均出現(xiàn)在處理條件4.5 kV/cm，10 min，由此得出高壓靜電場處理種子提高小麥幼苗的抗寒性的最佳處理條件。

靜電場； 小麥； 抗寒性指標

小麥是我國的主要糧食作物，而凍害和冷害是小麥生產(chǎn)上最大的自然災害。有文章報道了高壓靜電場對小麥種子的生物學效應研究[1]，不同靜電場處理對小麥幼苗的各種生物學指標有不同程度的影響，并從物理學方面進行了機理解釋。為此，本實驗在前文的研究基礎(chǔ)上，進一步研究高壓靜電場處理種子對小麥幼苗抗寒性的影響。

1 材料和方法

1.1 種子處理

材料為“京東8號”小麥品種，挑選大小均勻的小麥種子隨機分成13組，每組100粒種子，3次重復，其中1組為空白對照，其余用不同高壓靜電場處理。場強EN=0.5×N(kV/cm)，N=0,1,2,…,12,對照組為E0(電場未處理)，電場處理時間T=10 min和T=5 min。

將對照和電場處理的種子在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)芽，培養(yǎng)14 d，待小麥長到三葉期置于4 ℃低溫培養(yǎng)箱中進行72 h脅迫處理，測定處理組和對照組幼苗子葉相對電導率、可溶性蛋白質(zhì)含量、脯氨酸含量、丙二醛含量和酶活性的測定。

1.2 測試項目及方法

植物組織受到逆境傷害時，由于膜的功能受損或結(jié)構(gòu)破壞，而使其透性增大，細胞內(nèi)的鹽類或有機物將有不同程度生出，從而引起組織浸泡液電導率發(fā)生變化。通過測定外滲液電導率的變化，就可以反映出質(zhì)膜的傷害程度和所測材料抗逆性的大小，傷害越重，外滲越多，電導率的值也就越大，用電導法測定電導率[2]，脯氨酸含量測定采用磺基水楊酸提取比色法測定，可溶性蛋白含量的測定用考馬斯亮藍 G-250染色法[3]，MDA含量采用硫代巴比妥酸法[4]，SOD活性測定采用NBT光化還原法[5]，過氧化氫酶(CAT)活性采用碘量法測定[5]，過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[6]，以上實驗均取重復3次測量的平均值。

2 結(jié)果分析

2.1 電場處理對葉片相對電導率的影響

由圖1可知，在冷害脅迫條件下，不同電場處理條件對小麥幼苗葉片電導率影響不同。不同電場處理強度相同作用時間，相對電導率隨處理電場強度的變化呈非單調(diào)型變化曲線；相同電場強度下不同處理時間對相對電導率的影響也不相同。

圖1 不同電場對相對電導率的影響

電場處理種子5 min，小麥幼苗葉片的相對電導率大部分低于對照，降幅為1.4%～24.6%，場強6.0 kV/cm時降幅最大為24.6%，場強為0.5，1.0，1.5 kV/cm時，小麥幼苗葉片的相對電導率有一定提高，增幅為7.0%～11.6%。

電場處理小麥種子10 min，在2.0～4.5 kV/cm的場強范圍內(nèi)，小麥幼苗葉片的相對電導率高于對照組，增幅為4.5%～21.8%，其它處理電場強度下，小麥幼苗葉片的相對電導率均低于對照組，下降幅度為2.1%～19.5%。

2.2 電場處理對葉片可溶性蛋白含量的影響

不同電場處理條件對幼苗葉片可溶性蛋白含量影響不同。處理時間一定時，隨著處理電場強度的增加，可溶性蛋白含量呈非單調(diào)型變化。不同電場處理時間對可溶性蛋白含量的影響也不同。

電場處理5 min，場強為0.5，1.0，1.5 kV/cm時，小麥幼苗葉片的可溶性蛋白含量均提高，增幅為3.0%～11.5%，場強范圍2.0～6.0 kV/cm時，可溶性蛋白含量均下降，降幅為3.8%～30.4%。電場處理10 min，場強為2.0～5.0 kV/cm的范圍內(nèi)，幼苗葉片的可溶性蛋白含量高于對照，其中電場強度為4.0，4.5 kV/cm 2個電場強度下，增幅分別為13.4%和20.4%。其它各個電場強度下可溶性蛋白含量均降低，降幅為1.0%～19.8%。

圖2 不同電場對可溶性蛋白含量的影響

2.3 電場處理對葉片脯氨酸含量的影響

不同處理條件對幼苗葉片脯氨酸含量影響不同。一定處理時間條件下，脯氨酸含量隨著處理電場強度的變化呈非單調(diào)型變化；不同處理時間對脯氨酸含量的影響也不同。

電場處理5 min，小麥幼苗葉片的脯氨酸含量大部分低于對照，降幅為0.79%～100%，場強為6.0 kV/cm時降幅最大，為100%。電場處理10 min的小麥幼苗葉片的脯氨酸含量在場強為4.5 V/cm時增幅最大，為56.2%，其它各處理脯氨酸含量均降低，最大降幅為39.1%，處理場強為6.0 kV/cm。

圖3 不同電場對脯氨酸含量的影響

2.4 電場處理對葉片丙二醛含量的影響

由圖4可看出，不同處理電場強度對小麥幼苗葉片MDA含量的影響不同，處理時間不同對MDA含量的影響也有差異。處理時間一定條件下，隨著處理電場強度的增加，小麥幼苗MDA含量呈非單調(diào)型變化。不同處理時間對小麥幼苗MDA含量的影響也不同。電場處理10 min，多數(shù)處理條件下小麥幼苗MDA含量減少。

電場處理5 min，小麥幼苗葉片MDA含量在場強6.0 kV/cm時增幅最大，為37.2%，在電場強度為1.0 kV/cm時降幅最大，為6.5%。電場處理10 min，小麥幼苗葉片的MDA含量在場強4.5 kV/cm時降幅最大，為26.3%，這表明小麥幼苗的抗寒性指標有了明顯提高。

圖4 不同電場對MDA含量的影響

2.5 電場處理對葉片酶活性的影響

不同電場處理強度對小麥幼苗葉片酶的活性產(chǎn)生不同影響，一定處理時間條件下，隨著處理電場強度的增加，酶的活性呈非單調(diào)型變化；相同電場強度處理不同作用時間對小麥幼苗葉片酶的活性影響也不相同，不同處理時間對小麥幼苗POD活性的影響也不同。

圖5 不同電場對POD活性的影響

圖6 不同電場對SOD活性的影響

電場處理5 min，小麥幼苗葉片POD活性在場強0.5，1.0，1.5 kV/cm時有所增加外，其它處理組POD活性均減少。電場處理10 min，POD活性在2.0～4.5 kV/cm的場強范圍內(nèi)高于對照組，且在4.5 kV/cm時增幅最大，為58.7%。

電場處理5 min，小麥幼苗葉片的SOD活性在場強為1.0 kV/cm時增幅最大，為21.5%，電場強度為6.0 kV/cm時降幅為55.2%。處理10 min，SOD活性在場強為4.5 kV/cm時增幅最大，為39.2%。

圖7 不同電場對CAT活性的影響

電場處理5 min，小麥幼苗葉片的CAT活性在電場強度為1.0 kV/cm時增幅最大，為23.0%，場強為6.0 kV/cm時降幅最大，為56.3%。電場處理10 min，POD活性在電場強度為4.5 kV/cm時增幅最大，為45.0%。

3 小 結(jié)

當小麥葉片受到低溫脅迫后，細胞膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，細胞膜透性增大，使細胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲，從而小麥浸泡的電導率增大。電導率越大，植物葉片的抗寒性越弱，植物組織所受傷害越大；電導率越小，植物葉片的抗寒性越強，傷害越小[7]。合適的靜電場處理降低了小麥幼苗葉片浸出液的相對電導率，是因為電場作用使細胞膜功能受損或膜結(jié)構(gòu)破壞，使細胞膜透性增大，電解質(zhì)外滲增強， 從而浸出液電導率增大?？扇苄缘鞍缀颗c植物的抗寒能力之間存在密切的關(guān)系，低溫脅迫條件下，植物體內(nèi)的可溶性蛋白含量降低，而一定的電場處理能有效地提高葉片的可溶性蛋白含量，從而提高有機體的抗寒能力。靜電場處理種子可以提高代謝酶系及保護酶系的活力[8]。酶活性的提高使幼苗具有旺盛的生命力，同時也為幼苗對低溫的耐受性奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。酶的活性電場處理組高于對照組，在低溫脅迫條件下蛋白質(zhì)的合成減緩，而電場處理的小麥幼苗葉片的可溶性蛋白含量迅速升高，POD、SOD、CAT活性增加速率比對照組快，從而各處理組清除自由基的能力迅速提高，因此對照組的調(diào)節(jié)能力比電場處理組差，POD、SOD、CAT活性上升緩慢，所以對照組的MDA含量高于處理組。綜上表明，靜電場處理的小麥種子其幼苗的耐寒性一定高于對照組，綜合比較各個抗寒性指標的變化情況，以上各個電場強度和作用時間的組合，得到電場處理小麥種子提高幼苗抗寒性的最佳電場處理條件為4.5 kV/cm，作用時間為10 min，本研究為靜電場應用于生產(chǎn)實踐提供了實驗依據(jù)，靜電場對小麥的生物學效應的機理解釋提供了理論依據(jù)。

[1]黃洪云.高壓靜電場對小麥種子生物學效應的物理機理研究[J].種子,2015,34(6):99-101.

[2]郝再彬,蒼晶,徐仲.植物生理學實驗[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2004:111-113.

[3]Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein synthesis in tortulia turalis[J]. Plant Physical，1991,95：648.

[4]Heath R L，Packer L.Photoperoxidation in isolated chloroplasts. I. kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation[J]. Arch Biochem Biophys.1968,125:189-198.

[5]田廷亮,扶惠華. 植物生長物質(zhì)及其應用[M].北京:科學技術(shù)文獻出版社,1995:291-296.

[6]朱廣廉,鐘誨文,張愛琴.植物生理學實驗[M].北京:科學出版社,1990：252-253,37-39,175-178.

[7]張亞琳,衣瑩,林鳳,等.低溫脅迫對小麥族物種抗寒生理的影響[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學學報,2012,43(4):406-410．

[8]趙劍,馬福榮,楊文杰,等.高壓靜電場(HVEF)對大豆種子吸脹冷害的影響[J].生物物理學報,1995,11(4):595-598.

Effects of Wheat Seedling Cold Resistance Through Pretreatment of Seeds with High Voltage Electrostatic Field

HUANGHongyun，DUNing，HANZhe
(Department of tangshan college,Tangshan Hebei 063000，China)

The wheat seeds treated with high voltage electrostatic field which doses wereEN=0.5×N(kV/cm)，N=1, 2, …,12,E0(control)，and the times were 5 min，10 min.pretreatment groups seedlings at 4 ℃ temperature had much higher the relative conductivity,soluble protein content,proline content.The content of malondialdehyde and enzyme activities of POD,SOD,CAT were higher than those in control.The experiment results showed that the best processing condition was 4.5 kV/cm，10 min.

electrostatic field； wheat; cold resistance index

2016-04-11

2015年度唐山市科技計劃項目(編號:15130261 a)。

黃洪云(1979—)，女，河北唐山人;碩士，副教授，主要從事生物物理研究；E-mail：lzyhhy0922@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.08.024

S 512.1

A

1001-4705(2016)08-0024-04