大气CO2 体积分数升高条件下玉米叶片抗氧化能力变化.docVIP

大气CO2体积分数升高条件下玉米叶片抗氧化能力的变化 付宇1，赵天宏1*，孙加伟1，胡莹莹1，徐玲1，赵艺欣1，史奕2 1. 沈阳农业大学农学院，辽宁 沈阳 110161；2. 中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁 沈阳 110016 摘要：近年来大气中CO2体积分数急剧上升，对植物的光合作用、呼吸作用、水分利用等产生重要的影响。文章利用开顶式气室（OTC）研究了大气CO2体积分数升高条件下玉米（Zea mays L.）叶片抗氧化能力的变化。结果表明，整个生长季内，与对照相比，在高体积分数CO2（550×10-6）条件下，玉米叶片的相对电导率和MDA含量下降，说明膜脂过氧化程度有所降低；O2产生速率和H2O2含量与对照相比呈下降趋势并在灌浆期呈显著性差异（P＜0.05），但是随着熏蒸时间的延长，高体积分数CO2处理的植株O2产生速率和H2O2含量都逐渐降低，这说明高体积分数CO2下活性氧产生减少；SOD、POD、CAT的活性与对照相比明显升高并达到显著（P＜0.05）或极显著水平（P＜0.01）；百粒质量、穗粒数和穗粒质量均高于对照，说明CO2体积分数升高有利于提高玉米的抗氧化能力，促进植物生长。 关键词：CO2体积分数升高；玉米；抗氧化能力；膜脂过氧化 中图分类号：Q948；X171.5 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2008）03-0957-05当今世界工农业生产迅速发展，对能源的消耗与日俱增，使得大气中CO2体积分数不断升高，这不仅加剧了全球的温室效应，也改变了全球生态系统中碳的平衡。目前大气CO2体积分数已从工业革命前的270×10-6增至360×10-6，并继续以每年大约1×10-6～1.5×10-6的速率上升。预计到本世纪末大气CO2体积分数将达到700×10-6 [1]。围绕全球CO2体积分数升高对植物的影响已经进行了许多研究，但主要是集中在光合反应等方面[2-6]。而关于CO2体积分数升高对植物抗氧化能力影响的研究结果也各不相同。彭长连等[7]的研究表明：CO2体积分数升高可以提高水稻叶绿体内的PCO2/PO2比值，增加CO2的同化，使植物体内产生的某些活性氧生成速率减少，SOD、POD、CAT 活性相应降低。而林久生[8]和胡莹莹[9]则认为CO2体积分数升高条件下小麦的几种主要抗氧化酶的活性在整个周期都比对照有显著的升高,这表明CO2体积分数升高条件下小麦氧化损伤减轻的主要原因可能不是因为活性氧含量的下降，而是在于细胞内抗氧化能力的加强。阮亚男等对银杏的研究也得到了相同的结论[10]。本试验主要利用开顶式气室（Open-top chamber，OTC）研究CO2体积分数升高条件下玉米膜脂过氧化程度及抗氧化能力的变化，以揭示CO2体积分数升高对作物深层次的作用机制。 1 材料与方法 1.1 试验材料与设计 以玉米（Zea mays L.）品种沈糯3号（沈阳农业大学特种玉米研究所提供）为试材。 利用开顶式气室（OTC）对玉米进行试验熏蒸。试验在中国科学院沈阳野外农田生态系统生态站（国家级试验站）进行，试验主要设备为4个完全相同的OTC（横截面为正八边形，边长1.15 m，高2.4 m，玻璃室壁）及与其配套的通气、通风控制设备，主要包括CO2红外传感器（森尔，瑞典）用于实时监控开顶箱内CO2体积分数，温湿度传感器采集开顶箱内温湿度数据，以及数据分析与自动控制充气系统。CO2来源为钢瓶装纯CO2。在整个试验期间，气室内实际CO2体积分数控制在（550±20）×10-6范围内。 试验设两个处理：CO2熏蒸[（550±20）×10-6]和对照（CK，OTC中自然大气下CO2体积分数）。2007年5月12日播种，室外盆栽。7月3日移栽于气室内，每个气室20株。7月9日开始通入CO2，每天熏蒸24 h。试验期间水分、肥料均匀一致，无病虫害及杂草等限制因素。分别于玉米雌穗小花分化期（7月17日）、抽雄期（7月27日）和灌浆期（8月10日）取样，选取玉米上部全展叶为试材，每个处理气室间重复2次，气室内重复3次。8月30日停止通气。 数据分析及作图采用Microsoft Excel和DPS软件。 1.2 测定方法 1.2.1 膜脂过氧化指标的测定 丙二醛（MDA）含量的测定参照郝建军等[11]165-166的硫代巴比妥酸（TBA）比色法；相对电导率用DDS-11A型电导率仪测定。 1.2.2 活性氧（ROS）的测定 超氧阴离子（O2）产生速率测定参照郝建军等[11]187-189的方法进行；过氧化氢（H2O2）含量参照邹琦[12]的方法测定。 1.2.3 抗氧化酶活性的测定 超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定参照郝建军[11]162-163的方法；过氧化氢酶（CAT）和过氧