Ca2+对盐胁迫下白刺生理生化的影响
外源Ca2+对盐胁迫下白刺的生理生化影响
摘要：为探讨Ca2+与盐生植物耐盐性的关系，以唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bobr)为试验材料，研究不同浓度外源Ca2+对盐胁迫下白刺的生理生化影响，结果表明，盐浓度不高于300mmol/L时，施加一定浓度Ca2+（≤15mmol/L）可增加白刺叶片相对含水量，提高叶片水势与根系活力，降低电解质外渗率，减少丙二醛含量，增加脯氨酸的积累，同时提高SOD、POD保护酶活性，且均随Ca2+浓度的增加呈上升趋势。而高浓度Ca2+（≥15mmol/L）对白刺各生理生化指标均表现出不同程度的抑制作用，影响白刺的正常代谢活动。说明一定浓度的Ca2+（≤15mmol/L）能有效缓解盐胁迫（NaCl≤300mmol/L）对白刺造成的伤害，高盐胁迫下外施Ca2+缓解作用不明显，甚至表现为抑制作用。
关键词：盐胁迫；Ca2+；白刺；生理生化
Physiological and Biochemical Effects of Exogenous Ca2+ on Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
Abstract:
Key words:
钙是植物必需的一种矿质营养元素，它对维持细胞壁、细胞膜以及膜结合蛋白的稳定性，调节无机离子运输，且作为细胞内生理生化反应的第二信使偶联外信号，调控多种酶活性等都具有重要的作用[1-2]。外源钙对许多植物的盐害效应具有缓解作用，当植物受到盐胁迫时，植物能够通过提高细胞质游离Ca2+的浓度，抑制活性氧物质的生成，保护细胞质膜的结构，维持正常的光合作用，从而在作物对盐胁迫的感受、传递、响应和适应过程中发挥作用[3-5]。
朱晓军等研究表明，外源Ca2+能有效改善水稻的光合作用，降低丙二醛含量和细胞膜透性，增强保护酶活性[6]。NaCl 胁迫条件下，营养液中加施CaCl2可有效防护胁迫所致的氧化损伤，维持较高的SOD 活性，进而维持较高的光合效率、光系统Ⅱ的功能[7]。外加Ca2+能通过提高拟南芥对盐胁迫的适应而增加K+含量、脯氨酸含量并降低丙二醛的含量，增强植物抗离子、渗透和氧化等胁迫的能力，从而缓解盐对拟南芥幼苗的伤害，提高拟南芥的耐盐性[8]。Caba?ero等[9]研究认为，Ca2+能够很好地维持水通道蛋白的活性功能，进而保证盐胁迫下细胞水分代谢的平衡。可见外源钙是在离子选择吸收、膜系统的保护及光合功能的维护等多方面起到了对盐胁迫伤害的保护作用。
但外源钙的缓解作用也有一定的限制性, 即适宜的Ca2+浓度可以促进植物的生长，缓解盐害效应，但外源Ca2+浓度较高时，其促进作用减弱，甚至抑制植物的生长[10]。
目前对Ca2+对植物耐盐性的调控作用研究集中在作物及非盐生植物[11-14]，且主要集中在对植物的缓解效应上，对盐生植物的研究尚未见报道。本研究以盐生植物唐古特白刺（Nitraria tangutorum Bobr）一年生苗为试验材料，探究不同浓度外源Ca2+对盐胁迫下白刺的生理生化影响，探讨Ca2+对植物耐盐性的调控作用，以期为Ca2+与植物耐盐性相关研究奠定基础。
1.材料与方法
1.1材料
材料为唐古特白刺（Nitraria tangutorum Bobr）一年生实生苗，种子购自吉林省白城市林科院。
1.2试验材料培养与处理
1.2.1材料的培养
2012年3月将经温水浸种24h后的种子播种于装有纯净河沙的穴盘中育苗，待幼苗长出4-5片真叶时，定植到10cm×10cm的塑料花盆中，培养。2013年5月选取长势一致的一年生实生苗，用清水浸泡去除根际泥土，再用蒸馏水漂洗干净，并用去离子水冲洗后种植于15cm×15cm的塑料花盆中，栽培基质为纯净河沙，每盆3株，用1/2Hoagland全营养液浇灌培养，待充分缓苗后，进行盐胁迫处理。
1.2.2材料的处理
对白刺进行NaCl 盐胁迫处理，胁迫浓度设100,200,300,400mmol/L四个梯度，CaCl2分别设0,5,10,15,20mmol/L五个浓度，采用完全随机试验设计，共设20个处理，每1盆为一个处理，每个处理3个重复共60盆。将NaCl和CaCl2按设计浓度加入到Hoagland 营养液中，浇灌处理。为防止盐激效应，各处理都以1/2 Hoagland +50mmol/L NaCl 作起始浓度，每天递增50mmol/L[15]，达到预设浓度后，按各处理NaCl及CaCl2浓度连续处理7d，每天浇灌一次，浇灌量为细沙持水量的2倍(每盆约200ml)，约2/3的溶液流出，从而将以前累积于细沙中的盐冲洗掉，以保持盐浓度的恒定。在处理结束后的第2d取样测定相关指标。
1.2.3相关指标的测定
参照高俊凤[16]的方法，烘干称重法测定叶片相对含水量，阿贝折射仪（W AY-2WAJ型，上海）测定叶片水势，TTC还原法测定根系活力，电导仪（DDS-11A型，上海）测定质膜透性，硫代巴比脱酸法测定丙二醛含量，磺基水杨酸法测定脯氨酸含量，NBT法测定SOD 活性，愈创木酚法测定POD活性。
1.2.4数据处理
采用Excel 2010进行数据处理和绘图，SPSS 17.0进行显著性分析。
2.结果与分析
2.1外源Ca2+对盐胁迫下白刺叶片相对含水量的影响
图1外源Ca2+对盐胁迫下白刺叶片相对含水量的影响
Fig.1 Effects of exogenous Ca2+ on the leaf relative water content
of Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
由图1可以看出，随着外源Ca2+浓度升高，叶片相对含水量逐渐增加，这种变化随着NaCl浓度的增加而逐渐减弱，NaCl 浓度达400mmol/L 时，随外源Ca2+浓度的增加，叶片相对含水量逐渐降低，在Ca2+浓度为15mmol/L 时，降到最低为60.42%，后又略有增加，各处理间叶片相对含水量差异不显著，即外源Ca2+对盐胁迫下叶片相对含水量没有显著影响。
2.2外源Ca2+对盐胁迫下白刺叶片水势的影响
图2外源Ca2+对盐胁迫下白刺叶片水势的影响
Fig.2 Effects of exogenous Ca2+ on leaf water potential
of Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
由图2可以看出，随着Ca2+浓度的增加，不同盐处理下白刺叶片的水势均有不同程度的升高，这种趋势在盐浓度为300mmol/L 时最为明显，以浓度为15mmol/L 达到最高，比不添加Ca2+时增加193.75%，而在Ca2+浓度达到20mmol/L 时，不同浓度盐处理下叶片水势较15mmol/L使均下降，但仍高于不外施Ca2+时的水势，说明一定浓度的外源Ca2+能提高叶片水势，减轻盐胁迫带来的水分亏缺，提高植物抗性。
2.3外源Ca2+对盐胁迫下白刺根系活力的影响
图3外源Ca2+对盐胁迫下白刺根系活力的影响
Fig.3 Effects of exogenous Ca2+ on root activity
of Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
由图3可以看出，低盐(100mmol/L NaCl)胁迫下白刺根系活力随Ca2+浓度升高而升高。随盐浓度升高，根系活力均在Ca2+浓度为15mmol/L时最大，随后降低。说明盐胁迫下添加外源Ca2+能有效提高白刺根系活力，提高植物对不良环境的抗性。
2.4外源Ca2+对盐胁迫下白刺细胞膜透性的影响
图4外源Ca2+对盐胁迫下白刺细胞膜透性的影响
Fig.4 Effects of exogenous Ca2+ on cell membrane permeability
of Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
由图4可以看出，随着Ca2+浓度的增加，电解质外渗率均有不同程度的降低，100、200、300mmol/L NaCl处理下均在Ca2+浓度为20mmol/L时分别比不添加Ca2+时显著降低19.69%、56.08%、16.41%，400mmol/L NaCl处理后，电解质外渗率则在Ca2+浓度为15mmol/L时降低至70.30%，说明外源Ca2+能缓解盐胁迫对细胞膜的伤害，降低电解质外渗率。
2.5外源Ca2+对盐胁迫下白刺叶片丙二醛含量的影响
图5外源Ca2+对盐胁迫下白刺丙二醛含量的影响
Fig.5 Effects of exogenous Ca2+ on MDA content
of Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
由图5可以看出，外源Ca2+明显降低了盐胁迫下MDA的含量，与不添加Ca2+相比，100、200、300mmol/L NaCl胁迫下MDA含量在Ca2+浓度为15mmol/L时降至最低，随后升高，400mmol/L NaCl下MDA含量则在Ca2+为10mmol/L时比不添加Ca2+降低了44.59%，随后逐渐上升。由此说明一定浓度的外源Ca2+能降低盐胁迫下膜质受伤害的程度，增强植物对盐环境的抗性。而Ca2+浓度过高时，也对植物造成一种胁迫，即离子毒害，膜脂过氧化程度增加，丙二醛含量增加。
2.6外源Ca2+对盐胁迫下白刺叶片脯氨酸含量的影响
图6外源Ca2+对盐胁迫下白刺脯氨酸含量的影响
Fig.6 Effects of exogenous Ca2+ on proline content
of Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
由图6可以看出，随着盐浓度的升高，脯氨酸含量显著增加，保证了白刺较强的耐盐性。随Ca2+浓度的升高，不同盐处理下的脯氨酸含量均有不同程度的升高，100、200mmol/L 盐处理下脯氨酸含量的积累速率大于300、400mmol/L 盐处理。由此说明，外源Ca2+能有效促进渗透调节物质脯氨酸的合成与积累，降低盐胁迫对植物的伤害。
2.7外源Ca2+对盐胁迫下白刺叶片SOD活性的影响
图7外源Ca2+对盐胁迫下白刺SOD活性的影响
Fig.7 Effects of exogenous Ca2+ on SOD activity
of Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
由图7可以看出，外源Ca2+浓度不高于15mmol/L 时，随着Ca2+浓度的升高，SOD活性均呈现不同程度的升高，且随盐浓度升高，SOD活性增加的幅度逐渐增大。100mmol/L NaCl处理下，SOD活性则随着Ca2+浓度的升高持续增加，其他盐处理下SOD活性则在Ca2+浓度为20mmol/L 时降低。由此说明，一定浓度的外源Ca2+能有效提高盐胁迫下植物体内SOD活性，有效清除植物体内的氧自由基，提高植物的抗盐性，以15mmol/L Ca2+效果为佳。
2.8外源Ca2+对盐胁迫下白刺叶片POD活性的影响
图8外源Ca2+对盐胁迫下白刺POD活性的影响
Fig.8 Effects of exogenous Ca2+ on POD activity
of Nitraria tangutorum Bobr under salt stress
由图8可以看出，随着Ca2+浓度增加，不同盐处理下白刺叶片的POD活性呈现先升高后降低的趋势。100、200mmol/L NaCl 处理下，POD活性在Ca2+浓度为15mmol/L时达到最大值，300、400mmol/L NaCl 处理下则在Ca2+浓度为10mmol/L 时均达到最大值，后又略有下降。由此说明，一定浓度的Ca2+能有效提高植物体内POD活性，以抑制膜内不饱和脂肪酸的过氧化作用，维持细胞质膜的稳定性和完整性，以Ca2+浓度为10、15mmol/L效果为佳。
2.9生理指标与NaCl浓度和Ca2+浓度间的方差分析
表1生理指标与NaCl浓度和Ca2+浓度间的方差分析
Tab.1 Effect of NaCl content, Ca2+ content and the interaction effects
on different physiological indexes of Nitratia tangutorum Bobr
胁变指标
NaCl浓度Ca2+浓度NaCl浓度*Ca2+浓度F P F P F P
叶片相对含水量 2.891 0.047NS 1.354 0.267NS 1.277 0.270NS 叶片水势21.709 0.000**51.172 0.000** 1.033 0.458NS
根系活力147.872 0.000**14.747 0.000** 3.551 0.001**
电解质外渗率22.085 0.000** 6.345 0.006** 5.173 0.000**
丙二醛含量33.692 0.000**55.200 0.000**7.506 0.000**
脯氨酸含量417.648 0.000**20.488 0.000** 1.350 0.230NS
SOD活性 6.127 0.002**9.933 0.000**0.808 0.641NS
14.409 0.000** 1.199 0.326NS0.592 0.835NS “NS”表示差异不显著，P>0.05（NS: not significant）
方差分析表明(表1)，不同NaCl浓度和Ca2+浓度以及两者间的交互作用对白刺根系活力、细胞膜的电解质外渗率、丙二醛含量的影响均达到极显著水平(p < 0.01)，对叶片相对含水量无显著影响; 不同盐浓度和Ca2+浓度对叶片水势、脯氨酸含量及SOD活性的影响均达到极显著水平(p < 0.01)，交互作用则没有显著影响。只有盐浓度对POD活性有显著影响，Ca2+浓度及交互作用对POD活性无显著影响。
3.讨论
Epstein (1987) 指出, 在非盐胁迫条件下植物体正常生长所需的钙, 在盐分胁迫条件下变得不足[17] , 这可能与盐离子抑制植物体对Ca2+的吸收和利用有关。盐胁迫对植物的伤害, 很大程度上是通过破坏质膜的完整性和钙信号系统正常发生和传递[18-19]。因而施加一定浓度的外源钙，可以缓解因钙不足造成的矿质营养胁迫，增加质膜的稳定性和钙信号系统的正常发生和传递, 从而维持细胞内离子平衡。
本研究结果表明，盐浓度不高于300mmol/L时，施加一定浓度Ca2+（≤15mmol/L）可增加叶片相对含水量，提高叶片水势，且随着Ca2+浓度的增加均呈上升趋势，减轻盐分胁迫导致的水分亏缺和由此带来的次生伤害。盐浓度达400mmol/L时，随Ca2+浓度升高，叶片相对含水量呈先升高后波动性变化的趋势，叶片水势则呈先上升后降低的趋势，这可能是因为过高的Ca2+与基质中过高的Na+相互竞争，形成离子毒害，影响了植物体对水分的吸收与利用。
丙二醛(MDA) 是膜脂过氧化作用的主要产物之一，其含量是判断膜脂过氧化程度的一个重要指标[20]。本研究表明，盐浓度不高于300mmol/L 时，外施15mmol/L Ca2+可以有效提高根系活力，降低电解质外渗率，抑制丙二醛的积累，即抑制膜脂过氧化作用, 从而减轻膜脂过氧化对细胞的伤害，促进脯氨酸的合成，减缓盐胁迫造成的渗透胁迫伤害，此结果与在非盐生植物番茄[4]、荞麦[11]、水稻[21]、小麦[22]上的研究结果一致。说明Ca2+对盐生、非盐生植物具有相同的调控作用，在一定浓度的范围内均能明显缓解盐胁迫对植物的伤害，提高植物的抗性。而Ca2+对脯氨酸的积累的调节可能与离子吸收有关，从而引起Ca2+信号系统反应，进一步调控了脯氨酸的合成与讲解过程[23]。
盐浓度达400mmol/L时，随着Ca2+浓度升高，脯氨酸合成整体呈增加趋势，但差异不显著，说明外施Ca2+不能有效缓解高盐浓度引起的渗透胁迫，过高的Ca2+（≥15mmol/L）形成离子毒害，反而促进了丙二醛的积累，这可能是Ca2+浓度过高时，会同磷酸反应形成沉淀而扰乱以磷酸为基础的能量代谢，膜脂过氧化引起。根系活力则呈先增加后降低的趋势，但变化幅度较小，说明一定浓度的外源Ca2+能轻微缓解高盐胁迫对白刺根系造成的伤害，而高浓度Ca2+则与高盐浓度一起互作，降低了白刺的根系活力。
盐胁迫下白刺的保护酶SOD、POD活性随着Ca2+浓度的增加呈先上升后下降的趋势。保护酶活性的增加，可有效清除生物体内的氧自由基，降低膜脂过氧化，减少MDA的积累，维持植物体内的代谢平衡，减轻膜结构的损伤程度。随着Ca2+浓度的增加，SOD活性除100mmo/L NaCl 处理下呈持续增加趋势，其余处理均在Ca2+浓度≥15mmo/L 时降低，且Ca2+浓度对SOD活性有显著影响，POD活性则在Ca2+浓度≥10mmol/L 时呈不同趋势的降低，但各处理间差异不显著，这与Ca2+对水稻抗氧化保护酶活性的影响有所差异[24]，可能是白刺作为典型的盐生植物，盐胁迫下启动体内抗氧化保护酶系统，Ca2+在一定程度上促进了酶反应，提高了酶活性，但其对酶活性的影响幅度则小于对非盐生植物酶活性的影响。
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生化生理
2010年考研农学专业大纲解析之生物化学篇 1.20种氨基酸的基本结构和基本理化性质 复习时要重点把握：氨基酸的两性性质，等电点和光吸收性质，并熟悉在什么状态下氨基酸时酸性，什么状态下氨基酸是碱性。 2.蛋白质在生命活动中的重要作用。蛋白质的四种结构方式 掌握：蛋白质是生命的体现者 重要概念：一级结构，二级、三级、四级结构，并掌握这四种结构之间的关系 3.蛋白质的结构和功能的关系，蛋白质的主要性质 重点为：一级结构与功能的关系，高级结构与功能的关系， 重要概念：两性解离，等电点，光吸收，变性，复性，牢记概念，在选择题和大题中都会有所体现。 4.酶的概念，酶的结构与功能的关系，酶催化的机理 复习时重点掌握：酶的化学本质，酶催化反应的特点，同时熟悉同工酶的概念。记忆性的还有酶促反应动力学，即影响酶促反应速度的因素，重点是抑制剂对酶促反应的影响。 5.水溶性维生素在代谢中所起的作用，维生素C的生理作用，几种脂溶性维生素的重要作用 要点：维生素B1,B2,B6,PP和泛酸，它们发挥作用的活性形式 6.糖是动物体主要的供能方式，供能的化学过程，糖的分解供能过程 重要概念：糖酵解，柠檬酸循环 掌握糖酵解、柠檬酸循环，乙酰辅酶A的形成的具体过程 7.磷酸戊糖途径的反应和意义，糖异生作用的生物学意义及反应途径 复习时抓住：反应途径进行适当记忆，反应的意义和其他途径的意义作比较。 8.糖原的合成与分解 9.葡萄糖、脂肪、蛋白质三大物质的转换枢纽 几种代谢的连接点，容易出答题，需要关注。 10.生物氧化的概念和特点 记忆性内容，能灵活应用。 11.两种呼吸链的组成及其作用机理，胞液中NADH氧化时的穿梭作用和特点，ATP的重要作用，氧化磷酸化的概念及其抑制。
植物对盐胁迫的反应
植物对盐胁迫的反应 植物对盐胁迫的反应及其抗盐机理研究进展 杨晓慧1，2，蒋卫杰1*，魏珉2，余宏军1 （1.中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081；2.山东农业大学园艺科学与工程学院，山东泰安271018） REVIEW ON PLANT RESPONSE AND RESISTANCE MECHANISM TO SALT STRESS YANG Xiao-hui1，2,JIANG Wei-jie1*,WEI Min2,YU Hong-jun1（ 1.Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Science,Beijing100081，China；2.College of Horticulture Science and Engineering,Shandong Agriculture University，Taian 271018，China） Key words：Iron stress,Osmotic stress,Salt resistant mechanism,Plant 摘要：本文从植物形态发育、质膜透性、光合和呼吸作用以及能量代谢等方面概述了盐胁迫下植物的生理生化反应，分析了盐害条件下离子胁迫和渗透胁迫作用机理以及植物的耐盐机制：植物小分子物质的积累、离子摄入和区域化、基因表达和大分子蛋白质的合成等，并简要综述了植物抗盐的分子生物学研究进展。 关键词：离子胁迫；渗透胁迫；耐盐机制；植物 中图分类号：S601文献标识码：A文章编号：1000-2324（2006）
微生物生理生化反应
微生物生理生化反应
实验原理 通过测定微生物细胞内某些酶类的有无、对某些底物的利用能力、代谢产物的类型等来研究微生物代谢的多样性。某些细菌产生色氨酸酶，能分解培养基蛋白胨中的色氨酸，产生吲哚，当吲哚遇到含有对二甲基氨基苯甲醛试剂，形成红色的玫瑰红吲哚，为吲哚反应阳性。V-P反应也称乙酰甲基甲醇试验。微生物发酵葡萄糖产生丙酮酸，2分子丙酮酸脱羧形成乙酰乳酸，继续脱羧形成乙酰甲基甲醇，后者在碱性条件下与胍类、肌酸类物质反应，形成红色化合物，为V-P反应阳性。有些细菌发酵糖类产生乳酸，琥珀酸、醋酸和甲酸等大量酸性产物，使发酵液的pH下降到4.2以下，当加入甲基红试剂后，使发酵液变红色。某种微生物能以某种糖类为碳源，产酸产气，则判断为发酵这种糖。 实验材料和方法： 材料： 培养基：葡萄糖蛋白胨水培养基、蛋白胨水培养基、糖发酵培养基（葡萄糖、乳糖和蔗糖）、酚红半固体培养基、牛肉膏蛋白胨固体培养基； 菌种：大肠杆菌（E. coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus arueus）、产气肠杆菌（Enterobacter aerogenes）、变形杆菌（Proteus vulgaris）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）； 试剂：V-P试剂、甲基红试剂、吲哚试剂、乙醚、1.6%溴甲酚紫指示剂、抗生素； 仪器及用具：酒精灯、接种环、超净工作台、恒温培养箱、高压蒸汽灭菌锅、恒温水浴锅、试管、移液管、滴管、杜氏小管、记号笔等。 实验方法： 1.V-P反应 取5只装有葡萄糖蛋白胨水培养基的试管，以无菌操作分别接种大肠杆菌、产气肠杆菌、普通变形均、枯草芽孢杆菌菌液0.1mL至上述相应试管的培养基中，空白对照不接种。置于37℃恒温箱中培养48小时。取出培养物，分别从中取出2.5mL培养液，再加入等量V-P试剂，充分震荡后放置在37℃培养箱中温育30min。若培养液呈红色，记录为V-P试验阳性反应；无色者为V-P试验阴性反应；粉红色者为弱阳性。 2.甲基红试验 分别从V-P实验中的培养物中取出2.5mL培养液，分别加入2～3滴甲基红指示剂，立即观察培养液颜色变化。若培养液变成红色，即为阳性反应，橘色或黄色为阴性反应，橘红色为弱阳性。 3.吲哚试验 取5只装有蛋白胨水培养基的试管，以无菌操作分别接种大肠杆菌、产气肠杆菌、普通变形均、枯草芽孢杆菌菌液0.1mL至上述相应试管的培养基中，空白对照不接种。置于37℃恒温箱中培养48小时。在通风橱中向培养基中加入乙醚1～2mL，振荡使吲哚尽量被完全萃取至乙醚中，沿管壁缓慢加入5～10滴吲哚试剂，加入后不能摇动。若乙醚层呈现玫瑰红色，即为吲哚试验阳性反应，否则为阴性反应。 4.糖发酵试验 取分别装有葡萄糖、蔗糖和乳糖发酵培养液试管个4支，内装有倒置杜氏小管，杜氏小管内
植物盐胁迫及其抗性生理研究进展解读
植物盐胁迫及其抗性生理研究进展 李艺华1罗丽2 (1、漳州华安县科技局华安 363800 2、福建农林大学园艺学院福州 350002 摘要:盐胁迫是制约农作物产量的主要逆境因素之一。本文综合了几年来植物盐胁迫研究的报道,对盐胁迫下植物生理生化和生长发育变化、植物自身生理系统的响应以及增强植物抗盐胁迫的方法进行综述和讨论。 关键词:植物抗盐胁迫生理 中图分类号:Q945.7 文献标识码:A 文章编号:1006—2327—(200603—0046—04 盐胁迫是目前制约农作物产量的主要逆境因素之一[1],既有渗透胁迫又有离子胁迫[2]。随着土壤盐渍化面积的扩展,许多非盐生植物因受盐胁迫而导致产量和品质的快速下降,已成为中国西北部和沿海地区迫切解决的难题。迄今,植物盐胁迫这方面有较多的研究报道,多数侧重于某一植物或是植物某一生长阶段耐盐胁迫性与抗盐胁迫性的研究,缺少对植物抗盐胁迫有一个较为系统的综合阐述。鉴于植物抗盐胁迫的研究面的广泛性和分散性,本文综合了几年来抗盐胁迫研究报道,对植物抗盐胁迫的生理机制做一个综合阐述,为阐明植物对盐胁迫的反应机制提供一个较系统的理论依据。 1 盐胁迫对植物生理生化和生长发育的影响 盐胁迫对植物生理生化的影响可分为三方面:离子毒害、渗透胁迫和营养亏缺。离子毒害作用包括过量的有毒离子钠和氯对细胞膜系统的伤害,导致细胞膜透性的增大,电解质的外渗以及由此而引起的细胞代谢失调;渗透胁迫是由于根系环境中盐分浓度的提高、水势下降而引起的植物吸水困难;营养亏缺则是由于根系吸收过程中高浓度Na和Cl 离子存在,干扰了植物对营养元素K、Ca和N的吸收,造成植物体内营养元素的缺乏,影响植物生长发育[1]。大量试验结果表明,盐胁迫不同程度地影响植物的光合作用、呼吸作用和渗透作用,影响植物的同、异化功能[3],当盐
微生物的鉴定中常用地生理生化试验
一、实验目的 1.证明不同微生物对各种有极大分子物质的水解能力不同，从而说明不同微生物有着不同的酶系统。 2.掌握微生物大分子物质水解实验的原理和方法。 3.了解糖发酵的原理和在肠细菌鉴定中重要作用。 4.掌握通过糖发酵鉴别不同微生物的方法。 5.了解IMViC的原理。 二、实验原理 由于各种微生物具有不同的酶系统，所以他们能利用的底物不同，或虽利用相同的底物但产生的代谢产物却不同，因此可以利用各种生理生化反应来鉴别不同的细菌，尤其是在肠杆菌科细菌的鉴定中，生理生化试验占有重要的地位。具体的原理如下： 1.淀粉水解试验：在淀粉固体培养基上接种两种细菌（枯草杆菌，大肠杆菌），培养两天以后，再往培养基中加碘液染色，若该细菌能分泌胞外淀粉酶，则能利用其周围的淀粉，淡然在染色后，其菌落周围不呈蓝色，而是无色透明圈。 2.糖发酵试验：不同的细菌分解糖的能力不同，有些细菌能利用糖发酵产酸和产气，有些则不能。酸在加入溴甲酚指示剂后会使溶液呈黄色，且德汉氏小管中会收集到一部分气体。若细菌不能使糖产酸产气，则最后溶液为指示剂的紫色，且德汉氏小管中无气体。 3.IMVC实验主要用于快速鉴别大肠杆菌和产气肠杆菌。 （1）吲哚试验：在蛋白胨培养基中，若细菌能产生色氨酸酶，则可将蛋白胨中的色氨酸分解为丙酮酸和吲哚，吲哚与对二甲基苯甲醛反应生成玫瑰色的玫瑰吲哚。本次不做该试验。
（2）甲基红试验（MR）：某些细菌在糖代谢过程中分解葡萄糖生成丙酮酸，后者进而被分解产生甲酸，乙酸和乳酸等多种有机酸，是培养液PH值降至4.2以下，加入甲基红后溶液呈红色。 三、实验材料 1.菌种 大肠杆菌（Escherichia coli），金黄色葡萄球(Staphyloccocus aureus Rosenbach)，铜绿假单胞菌（P.Aeruginosa），枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis Cohn）， 产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)，普通变形杆菌（Proteus.vulgaris)。 2.培养基 固体油脂培养基，固体淀粉培养基，葡萄糖发酵培养基（5支，附德汉式小管），乳糖发酵培养基（5支，附德汉式小管），蛋白胨水培养基。 3.溶液和试剂 革兰氏染色用卢戈氏碘液，甲基红指示剂，乙醚和吲哚试剂，无菌水。 4.仪器和其他用品 平板，试管，接种环，试管架，电子天平，称量纸，玻璃棒，三角瓶，烧杯，药匙，标签纸，酒精灯，滴管。 四、实验步骤 1.淀粉水解实验 （1）培养基制备 将固体淀粉培养基熔化后冷却至50℃左右，无菌操作制成平板。
抗冷水稻的生理生化特性
?综述? 抗冷水稻的生理生化特性 周介雄1 蒋向辉2 余显权2 (1.贵州省种子总站 贵阳 550001;2.贵州大学农学院水稻研究所 贵阳花溪 550025) 摘要:根据杂交水稻抗冷性育种的需要,本文主要从细胞结构、细 胞内主要物质、酶的适应性变化、激素的调节、Ca 2+ 的调控等方面,综述了抗冷水稻和冷敏感水稻在耐冷特性方面的差异: 低温下耐冷性强的品种能保持较好的细胞膜完整性,保持更高的CA T 、SOD 和POD 等保护酶活性和更低的MDA 含量,并诱导产生更多的脯氨酸,同时ABA 水平增高。从多方面揭示了抗冷水稻的抗冷原因,并初步提出了今后抗冷水稻品种选育的努力方向。 关键词 抗冷水稻 生理生化特性 细胞膜 保护酶系统 激素 水稻作为重要的粮食作物,持续的高产、优质、抗逆一直是科学工作者的理想与追求。目前水稻从南纬34°的南美洲大西洋沿岸至北纬53°27′的黑龙江漠河、从平原到海拔2700m 范围内广泛栽培,而水稻生长所需的适宜温度为15～18℃至30～ 33℃[5] ,因此低温冷害发生比较普遍。我国每年因低温冷害使稻谷减产30～50亿kg [18]。尤其是贵州省从1999年以来,在中低海拔地区几乎年年都遭受低温危害,造成水稻不同程度的减产,个别地方甚至颗粒无收,特别是2002年全省遭受严重的低温阴雨危害,致使全省水稻减产21%,全省粮食减产6%。因此,培育抗冷性水稻品种应用于生产,保持水稻持续高产稳产,是当今贵州省水稻育种和水稻生产迫切需要解决的问题。 低温冷害是指零度以上低温对植物造成的伤害或死亡的现象[2]。水稻的冷害一般分为障害型和延迟型。障害型冷害中危害最大的是孕穗期的冷害引起的不结实,其次是开花期的低温引起的不结实。延迟型冷害,大致可区别为:因抽穗前各时期生育延迟而造成抽穗延迟,以致结实不良;以及成熟期本身的低温引起的不结实。延迟型换而言之,也可说是成熟不良型[1]。 低温对植物的危害是一个复杂的生理过程,而植物抵抗低温胁迫的能力又是一个多系统的综合生理反应,它受物种本身的遗传基因控制,也受环境的制约[15]。当水稻受到冷胁迫后,会表现一系列的不良症状,本文就水稻受低温胁迫后所表现的生理障碍和生理生化变化综述前人的研究结果,为选育和鉴定抗冷性水稻品种提供参考。 1 水稻在低温胁迫下的不良症状 水稻从种子发芽到成熟的整个生长发育期间都有可能遭受 低温冷害:(1)苗期:水稻苗期受低温冷害,主要导致出芽不良,分蘖少,苗弱,易感立枯病,从而影响后期丰产群体的建立,严重的还会发生烂秧死苗。(2)大田生长期:在这一时期低温对水稻的影响,主要表现在对叶片和根系的生长方面。遇低温时叶片极度凋萎至枯死,其原因是根系损伤无法恢复吸水能力。主要导致成活不良,分蘖少,幼穗形成晚等。(3)孕穗期:水稻属高温短日植物,需高温诱导才能由营养生长转入生殖生长期。此时遭受低 温,导致出穗延迟,且器官发生各种异常,尤其穗长变短,原因是枝梗及颖花的分化受到抑制并退化,颖花产生畸变。进而在低温下使性器官畸变,如雌雄蕊、鳞片等小穗器官的数目增加、生殖器官缺损等。(4)抽穗开花期:这个时期低温冷害主要导致抽穗延迟。水稻的雌雄性器官对温度反应敏感,且一般又以为雄性器官比雌性器官更敏感。同时,水稻开花期遇到低温,不仅影响正常开花受精,而且也能使初生胚受精后的合子早期停止发育而成秕粒,产量降低。(5)成熟期:主要导致成熟不良,子粒不饱满,米质差等。灌浆初期遇低温危害时米粒发育停止,米粒长度减少,甚至形成死米。灌浆中期遇低温危害时会产生乳白米和曝腰米。在同一穗内,下部的谷粒较上部的、出穗迟的谷粒较出穗早的、第二次枝梗上的谷粒较第一次枝梗上的灌浆能力弱,低温对它们的影响亦大。因此在所有的颖花中如果弱势颖花比例高的品种则易受到冷害。和抽穗开花期一样,灌浆期的稻株遇到低温时叶绿素会受到破坏,叶片变黄,叶片发黄时由基部老叶→顶部新叶、由叶尖→叶基顺次进行[7]。因此,叶片光合强度也受低温抑制而显著降低。 2 抗冷水稻的生理生化特性 抗冷水稻与冷敏感水稻相比具有对低温冷害的忍受和适应的优良特性,即水稻的抗冷性[2]。当它遭遇冷害时,细胞的结构和细胞内各物质将发生一系列形态及生理生化方面的适应性变化,以维持其稳定地生长。2.1 细胞结构的特性2.1.1 细胞膜 细胞膜的流动性和稳定性是细胞乃至整个植物体赖以生存的基础,它不仅调控一切营养物质的进出,而且是细胞反应外界不利因子的最先的重要屏障[3]。1973年,Lyons 根据细胞膜结构功能与抗冷性的关系,提出著名的“膜脂相变冷害”假说。认为温带植物遭受零上低温时,只要降到一定的温度,生物膜首先发生膜脂的物相变化,这时膜脂从液晶相变为凝胶相,膜脂的脂肪酸链由无序排列变为有序,膜的外形和厚度也发生变化,可能使膜发生收缩,出现孔道或龟裂,因而膜的透性增大,膜内可溶性物质、电解质大量向膜外渗漏,破坏了细胞内外的离子平衡,同时膜上结合酶的活力降低,酶促反应失调,表现出呼吸作用下降,能量供应减少,植物体内积累了有毒物质[4]。 膜脂相变转换温度与膜脂脂肪酸的不饱和程度密切相关。一般抗冷水稻膜脂脂肪酸的不饱和度较高,膜脂相变温度相应较低,使膜在低温下保持流动性和柔韧性,以利低温下正常功能的执行和避免膜脂固化造成膜伤害。苏维埃等用差示扫描量热计法(DSC )和荧光偏振法,杨福愉等用顺磁共振法,都证明水稻的抗冷品种膜脂流动性大[16];王洪春等[14]对206个水稻品种种子干胚膜脂脂肪酸组成所做的分析指出:抗冷品种含有较多的亚油酸(18∶2)和较少的油酸(18∶1)。致使其脂肪酸的不饱和指数高
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微生物鉴定的生理生化反应 各种细菌具有各自独特的酶系统，因而对底物的分解能力不同，其代谢产物也不同。用生物化学方法测定这些代谢产物，可用来区别和鉴定细菌的种类。利用生物化学方法来鉴别不同细菌，称为细菌的生物化学试验或称生化反应。生物化学试验的方法很多，主要有以下几类。 一、碳水化合物的代谢试验 1．糖（醇、苷）类发酵试验 （1）原理：不同种类细菌含有发酵不同糖（醇、苷）类的酶，因而对各种糖（醇、苷）类的代谢能力也有所不同，即使能分解某种糖（醇、苷）类，其代谢产物可因菌种而异。检查细菌对培养基中所含糖（醇、苷）降解后产酸或产酸产气的能力，可用以鉴定细菌种类。 (2)方法：在基础培养基中（如酚红肉汤基础培养基pH7.4）加入0.5~1.0％（w/v）的特定糖（醇、苷）类。所使用的糖（醇、苷）类有很多种，根据不同需要可选择单糖、多糖或低聚糖、多元醇和环醇等，见表6-4-1。将待鉴定的纯培养细菌接种入试验培养基中，置35℃孵育箱内孵育数小时到两周（视方法及菌种而定）后，观察结果。若用微量发酵管，或要求培养时间较长时，应注意保持其周围的湿度，以免培养基干燥。 (3)结果：能分解糖（醇、苷）产酸的细菌，培养基中的指示剂呈酸性反应（如酚红变为黄色），产气的细菌可在小倒管（Durham小管）中产生气泡，固体培养基则产生裂隙。不分解糖则无变化。 (4)应用：糖（醇、苷）类发酵试验，是鉴定细菌的生化反应试验中最主要的试验，不同细菌可发酵不同的糖（醇、苷）类，如沙门菌可发酵葡萄糖，但不能发酵乳糖，大肠埃希菌则可发酵葡萄糖和乳糖。即便是两种细菌均可发酵同一种糖类，其发酵结果也不尽相同，如志贺菌和大肠埃希菌均可发酵葡萄糖，但前者仅产酸，而后者则产酸、产气，故可利用此试验鉴别细菌。 表6-4-1 常用于细菌糖发酵试验的糖、醇类 单糖四碳糖：赤藓糖, 五碳糖：核糖核酮糖木糖阿拉伯糖, 六碳糖：葡萄糖果糖半乳糖甘露糖 双糖蔗糖（葡萄糖＋果糖）乳糖（葡萄糖＋半乳糖）麦芽糖（两分子葡萄糖）三糖棉子糖（葡萄糖＋果糖＋半乳糖） 多糖菊糖（多分子果糖）淀粉 醇类侧金盏花醇卫茅醇甘露醇山梨醇 非糖类肌醇 2．葡萄糖代谢类型鉴别试验 (1)原理：细菌在分解葡萄糖的过程中，必须有分子氧参加的，称为氧化型；能进行无氧降解的为发酵型；不分解葡萄糖的细菌为产碱型。发酵型细菌无论在有氧或无氧环境中都能分解葡萄糖，而氧化型细菌在无氧环境中则不能分解葡萄糖。本试验又称氧化发酵（O/F或Hugh－Leifson，HL）试验，可用于区别细菌的代谢类型。 (2)方法：挑取少许纯培养物（不要从选择性平板中挑取）接种2支HL培养管中，在其中一管加入高度至少为0.5cm的无菌液体石蜡以隔绝空气（作为密封管），另一管不加（作为开放管）。置35℃孵箱孵育48h以上。。 (3)结果：两管培养基均不产酸（颜色不变）为阴性；两管都产酸（变黄）为发酵型；加液体石蜡管不产酸，不加液体石蜡管产酸为氧化型。
重金属对植物生理生化的影响
重金属对植物生理生化特性的影响（综述） 摘要 随着工农业的迅速发展，环境污染日益严重，特别是重金属在环境中的释放严重污染了土壤、水体和大气，并且可通过食物链进人生物体，危害人类健康，因此，重金属污染已成为世界性的重大环境问题。重金属的来源有多种途径，除采矿区的尾矿、矿渣、冶炼、有毒气体的排放之外，还有城市垃圾、金属电镀、汽车尾气排放、工业企业向环境排放的“三废”、化工产品在农业中的不合理使用、农田的污水灌溉等等，这些途径都将导致环境的重金属污染。通常植物在受到重金属污染时都会出现生长迟缓、植株矮小、根系伸长受抑制直至停止、叶片褪绿、出现褐斑等症状，严重时甚至导致作物产量降低和植物死亡[1，2]。多年来，人们就重金属对植物的毒害作用做了大量的研究工作，特别是近年来有关重金属对植物毒害的分子机理也有较多报道，本文就重金属对植物生理生化的影响的研究现状作一综述。 关键字：重金属，植物，生理生化。 1.影响植物根系对土壤营养元素的吸收 重金属污染能影响植物根系对土壤中营养元素的吸收，其主要原因是影响了土壤微生物的活性，影响了酶活性。重金属与某些元素之间有拮抗作用，也可能会影响植物对某些元素的吸收。沈阳农业大学张宁、唐咏[3]的研究表明，Cr能明显降低水生植物凤眼莲的根系活力，影响植株生长。 2.引起植物细胞超微结构的改变 当植物受到重金属毒害未出现可见症状之前，实际上在细胞内部已有
亚细胞结构的变化，从而导致这些细胞器参与的生理生化功能抑制或丧失。据彭鸣、王焕校等人[2]的研究表明，当重金属污染较轻时，细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器没有明显变化，这时植株外部形态也不会表现出很明显的受害症状。而污染严重时，细胞核、线粒体、叶绿体等细胞器的结构均被破坏，此时植株外部形态会表现出叶片褪绿、萎蔫，根生长受抑制，乃至植株死亡。 3.影响细胞膜透性 重金属能影响植物细胞膜透性。王正秋[4]等对Pb2+，Cr3+，Zn2+对芦苇幼苗质膜的影响进行了研究，结果表明Pb2+，Cr3+，Zn2+对芦苇幼苗根系和叶片的电解质渗漏影响显著，且随处理浓度的增加和处理时间的延长而加剧，其中Cr3+和Zn2+的作用更明显。张宁、唐咏[3]的研究表明，Cr3+污染可增加凤眼莲膜脂过氧化，并使其细胞膜透性增加，且伤害程度与Cr3+浓度呈正相关，而且膜脂过氧化的发生要早于膜透性的改变。目前，细胞膜透性被广泛地用作评定植物对重金属反应的方法之一。 4.影响植物光合作用和呼吸作用 对于重金属对植物光合作用的影响研究比较广泛，结果表明，对光合作用的影响是植物受害的主要原因。许多研究[3]说明，重金属Cr3+可使高等植物的叶绿素含量明显降低，原因是重金属离子直接干扰了叶绿素的生物合成。在大麦幼苗中，Cr3+通过影响原叶绿素酸酯还原酶的活性抑制叶绿素的合成。据王泽港[5]等报道，重金属离子对叶绿素的影响不是由于取代叶绿素卟啉环中的Mg，而是通过影响叶绿素合成酶以及抑制一些参与光合作用的酶的活性等其他途径而产生的。张宁、唐咏[3]就Cr3+对凤眼莲光合作用的影响进行了研究，结果表明，较低浓度Cr3+时(Cr≤0．025mmol/L)，凤眼莲叶绿素含量有所增加，而较高浓度Cr3+时
微生物的生理生化反应
实验六微生物的生理生化反应 一、实验目的 掌握细菌鉴定中主要生理生化反应的常规实验法。 二、实验原理 由于各种微生物具有不同的酶系统，所以他们能利用的底物不同，或虽利用相同的底物但产生的代谢产物却不同，因此可以利用各种生理生化反应来鉴别不同的细菌，尤其是在肠杆菌科细菌的鉴定中，生理生化试验占有重要的地位。具体个原理如下： 1、淀粉水解试验：在淀粉固体培养基上接种两种细菌（1—枯草杆菌，5—大肠杆菌），培养两天以后，再往培养基中加碘液染色，若该细菌能分泌胞外淀粉酶，则能利用其周围的淀粉，淡然在染色后，其菌落周围不呈蓝色，而是无色透明圈。 2、明胶水解试验：穿刺接种于明胶培养基中的细菌，若能产生明胶酶利用明胶，则该培养基在4摄氏度条件下会处于液体状态，从而区别于正常条件下4摄氏度时固态的明胶培养基。 3、糖发酵试验：不同的细菌分解糖的能力不同，有些细菌能利用糖发酵产酸和产气，有些则不能。酸在加入溴甲酚指示剂后会使溶液呈黄色，且德汉氏小管中会收集到一部分气体。若细菌不能使糖产酸产气，则最后溶液为指示剂的紫色，且德汉氏小管中无气体。 4、IMVC实验包括四个试验，主要用于快速鉴别大肠杆菌和产气肠杆菌，多用于水环境的细胞血检查。 ①吲哚试验：在蛋白胨培养基中，若细菌能产生色氨酸酶，则可将蛋白胨中的色氨酸分解为丙酮酸和吲哚，吲哚与对二甲基苯甲醛反应生成玫瑰色的玫瑰吲哚。本次不做该试验。 ②甲基红试验（MR）：某些细菌在糖代谢过程中分解葡萄糖生成丙酮酸，后者进而被分解产生甲酸，乙算和乳酸等多种有机酸，是培养液PH值降至4.2以下，加入甲基红后溶液呈红色。 ③柠檬酸盐利用试验：有些细菌能利用柠檬酸盐作为唯一的碳源，而有些细菌则不能利用。由于细菌不断地利用柠檬酸盐并生成碳酸盐，使培养基PH由中性变为碱性，培养基中的指示剂有浅绿色变为蓝色。 ④伏-普试验（乙酰甲基甲醇试验 VP）：某些细菌在代谢过程中，能分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸在羧化酶的催化下脱羧后形成活性乙醛，后者与丙酮酸缩合，脱羧形成乙酰甲基甲醇，或者乙醛化合生成乙酰甲基甲醇。乙酰甲基甲醇在碱性条件下被空气中的氧气氧化成二乙酰，二乙酰与培养基中含有胍基的化合物起作用生成红色化合物，即为VP试验阳性。 三、材料和器皿 ⑴ 菌种：1号—枯草杆菌，5号—大肠杆菌，7号—产气杆菌； ⑵培养基：淀粉培养基平板（1个），明胶培养基（2个），葡萄糖培养基（2个），葡萄糖蛋白胨水培基（4个），柠檬酸盐培养基斜面（2个）； ⑶试剂：卢氏碘液，溴甲酚紫指示剂，甲基红指示剂，溴麝香草酚兰指示剂，氢氧化钾，α—萘酚。 四、实验步骤
最新种子萌发的生理生化变化
精品文档种子萌发的生理生化变化 种子萌发是种子的胚从相对静止状态变为生理活跃状态，并长成营自养生活的幼苗的过程。生产上往往以幼苗出土为结束。种子萌发的主要过程是胚恢复生长和形成一株独立生活的幼苗，所有有生命力的种子，当它已经完全后熟，脱离休眠状态之后，在适宜条件下，都能开始它的萌发过程，继之以营养生长。种子萌发的前提是种子具有生活力，解除了休眠，部分植物的种子还需完成后熟过程。对于无休眠期的种子或者已解除休眠的种子来说，在足够的水分、适宜的温度和充足的氧气等条件下，就可以进行种子的萌发过程。 种子萌发过程基本上包括种子吸水，贮存组织内物质水解和运输到生长部位合成细胞组分，细胞分裂，胚根、胚芽出现等过程。同时萌发中的种子呼吸作用会逐渐加快，酶的活性逐渐加强，代谢活动逐渐旺盛，种子开始萌发，最终发育成幼苗。种子在萌发的过程中，内部会发生复杂的生理变化。 l．胚乳和胚中的物质变化 胚乳以物质分解为主，其重量不断减少。而在胚中，物质转化以合成为主，其重量不断增加，胚由小变大，胚乳由大变小。从整个种子来看，则是分解作用大于合成作用。发芽的种子，虽然体积和鲜重都在增加，但干重却显著减轻，直到幼苗由异养(由胚乳或子叶提供养料)转为自养(子叶进行光合作用制造有机物)后，干重才能增加。干重的减少主要是由于呼吸作用消耗了一部分干物质。 2.吸水过程的变化 在种子萌发期间，整个吸水过程表现为三个阶段：第一阶段为急剧吸水阶段，主要是由种子内亲水胶体的吸胀作用引起的，即由衬质势引起的吸水过程，这是一种物理过程，吸水迅速，无论种子是死的或是活的，也无论种子休眠与否均能进行。这一阶段的吸水量决定于种子的成分，通常是豆类种子>淀粉种子>油料种子。 吸水速率与种皮的结构和组成成分有关，种皮致密而富含蜡质、脂质的种子吸水速率慢，反之则快。第二阶段是滞缓吸水阶段，种子鲜重增加趋于稳定，但是种子内部一些酶开始形成或活化，并进行着剧烈的物质转化，为萌发
高级植物生理学04盐胁迫及其它
盐胁迫 全世界约有1/3的盐渍化土壤，我国约有250 多万公顷的各种盐渍土壤，主要分布在沿海地区或内陆新疆、甘肃等西北干旱、半干旱地区。随着工业污染加剧、灌溉农业的发展和化肥使用不当等原因, 次生盐碱化土壤面积有不断加剧的趋势。这些地区由于土壤中含有较多的盐类植物常受盐害而不能正常生长和存活，给农业生产造成重大损失。植物耐盐机理和耐盐作物品种的培育已成为当前的研究热点之一。综合治理盐渍土、提高植物的耐盐性、开发利用盐水资源已成为未来农业发展及环境治理所亟待解决的问题。 钠盐是形成盐分过多的主要盐类，NaCl和Na2SO4含量较多称为盐土，Na2CO3与NaHCO3含量过多称为碱土。自然界这两种情况常常同时出现统称为盐碱土。 一、盐胁迫对植物的伤害机理 盐害包括原初盐害和次生盐害。原初盐害是指盐离子的直接作用，对细胞膜的伤害极大；次生盐害是指盐离子的间接作用导致渗透胁迫，从而造成水分和营养的亏缺。 1、生理干旱。土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低，植物要吸收水分必须形成一个比土壤溶液更低的水势，否则植物将受到与水分胁迫相类似的危害，处于生理干旱状态。如一般植物在土壤盐分超过0. 2 %～0.5 %时出现吸水困难，盐分高于0. 4 %时植物体内水分易外渗，生长速率显著下降,甚至导致植物死亡。 2、直接盐害。（1）细胞内许多酶只能在很窄的离子浓度范围内才有活性，从而导致酶的变性和失活，以致于影响了植物正常的生理功能和代谢。高浓度盐分影响原生质膜，改变其透性，盐分胁迫对植物的伤害作用，在很大程度上是通过破坏生物膜的生理功能引起的。盐胁迫还可影响膜的组分用NaCl 和NaCO3溶液处理玉米幼苗发现膜脂中不饱和脂肪酸指数降低，饱和脂肪酸指数相对增多，这也证明了盐离子能影响膜脂成分的组成。（2）植物吸收某种盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收，导致不平衡吸收，产生单盐毒害作用，还造成营养胁迫。如Na+浓度过高时，减少对K+的吸收，同时也易发生PO43-和Ca2+的缺乏症，盐胁迫下造成养分不平衡的另一方面在于Cl-抑制植物对NO3-及H2PO4 -的吸收。 3、光合作用。众多实验证明，盐分胁迫对盐生植物和非盐生植物的光合作用都是抑制的，并且降低程度与盐浓度呈正相关。 （1）盐胁迫使叶绿体中类囊体膜成分与超微结构发生改变 （2）盐胁迫对光能吸收和转换的影响 （3）盐胁迫对电子传递的影响随着盐浓度的提高PSⅡ电子传递速度明显下降能与盐胁迫损害了PSⅡ氧化侧的放氧复合物的功能，使它向PSⅡ反应中心提供的电子数量减少，阻断了PSⅡ还原侧从QA 向QB 的电子传递。 （4）盐胁迫对光合碳同化的影响光合作用碳同化过程中最重要的酶1，5—二磷酸核酮糖羧化酶（RUBPCase），在盐胁迫下会使RUBPCase 的活性和含量降低，结果酶的羧化效率下降，导致植物固定CO2 的能力减弱，与此同时，RUBPCase 还限制RUBP 和无机磷（Pi）的再生，而这两种物质再生能力的大小对C3 循环至关重要。此外，盐胁迫还会降低磷酸甘油酸、磷酸三糖和磷酸甘油醛的含量。这些物质均是C3循环的中间产物，其含量减少不利于碳同化的正常
乳酸菌的生理生化特性
1.形态和培养特征观察 采用牛肉膏蛋白胨培养基,将已纯化后的甘油菌种活化后于37℃下培养20～24h ,并进行革兰氏染色及菌体形态和菌落特征的观察。染色方法参照微生物鉴定实验指导 2.生长条件试验 (1)耐盐性试验(NaCl 浓度:0. 85 、1. 20 和1. 71) (mol/ L) ; (2)耐酸碱试验(p H :4. 3 、5. 7 、6. 8 、8. 4 、8. 6 和8. 7) ; (3)温度梯度试验(温度: 10℃、30℃、40℃、50℃、55℃、60℃和65℃) 。 分别将参试菌接种于以上处理的液体培养基中培养48 h ,记录生长状况。 3.生理生化试验 ⑴过氧化氢酶测定 将实验菌接种于PGY培养基斜面上,37℃培养20h—24h,取一环接种的培养物,涂于干净的载玻片上,然后在其上滴加3%－—15%的过氧化氢,有气泡则为阳性反应,无气泡为阴性反应。 ⑵葡萄糖产酸产气实验 在PY基础培养基内加入30g葡萄糖和5%吐温-80,1.6g/100mL的溴甲酚紫1.4mL作指示剂, 在培养基内放置一小倒管,分装试管置37℃培养24h, 经培养后,指示剂变黄表示产酸,倒管内出现气泡,表示产气。 ⑶淀粉水解实验 接种新鲜的菌种于含有0.5g可溶性淀粉的PY基础培养基中,取少许培养液于比色盘内,同时取未接种的培养液作对照,分别在其中加入卢哥氏碘液.不显色表示淀粉水解,显蓝黑色或蓝紫色时,表示淀粉未水解或水解不完全。 ⑷明胶液化实验 将实验菌接种于明胶基础培养基中,置37℃培养,以一支未接种的试管作为对照。将接种的和未接种的对照管置于冰箱或冷水中,等待对照管凝固后记录实验结果,反复观察对比多次。如对照管凝固时,接种管液化为阳性反应,凝固为阴性反应 ⑸甲基红（M.R）试验 接种实验细菌于PYG培养基，于37℃培养2天后，于培养物中加入几滴甲基红酒精溶液，如呈红色，表示阳性。 ⑹乙酰甲基甲醇V-P实验 接种新鲜的实验菌种于培养基中, 37℃培养2天后,取培养液1mL在其中 加入1ml 10％的NaOH，混匀，再加入3－4滴2%氯化铁溶液。数小时后，培养基表面的下层出现红色者，为阳性 ⑺柠檬酸盐 取幼龄菌种接种于柠檬酸盐斜面培养基上，适温培养3－7天，培养基呈碱性（蓝色）者为阳性反应，不变者则为阴性 ⑻酪素水解试验 牛奶平板的制备：取5g脱脂奶粉加入50mL蒸馏水中（或用50mL脱脂牛奶），另称1.5g琼脂溶于50mL蒸馏水中，将两液分开灭菌。待冷至45－50℃时，将两液混匀倒平板，即成牛奶平板。将平板倒置过夜，使表面水分干燥，然后将菌种点接在平板上，每皿可点接3－5株菌。适温培养1、3、5天，记录菌落周围和下面酪素是否已被分解而呈透明。配制该培养基时，切勿将牛奶和琼脂混合灭菌，以防牛奶凝固 ⑼厌氧生长测定 将菌种接入营养肉汤平板后,用密封带包好放入CO2培养箱37℃培养2天后,观察生长情况,生长则为阳性(10)厌氧硝酸盐产气 接种封油：以斜面菌种用接种环接种后，用凡士林油（凡士林和液体石蜡为1:1）封管，封油的高度约1厘米。必须同时接种不含有硝酸钾的肉汁胨培养液作对照。 观察结果：培养2－7d，观察在含有硝酸钾的培养基中有否生长和产生气泡。如有气泡产生，表示反硝化作用产生氮气，为阳性反应。但如不含硝酸钾的对照培养基也可产生气泡，则只能按可疑或阴性处理。 (11)石蕊牛奶的反应
微生物生理生化反应实验报告
山东大学实验报告2012年 12 月 4日 姓名系年级 2011级生科2班组别四 科目微生物学实验题目微生物的生理生化反应 微生物的生理生化反应 一、【实验目的】 1. 证明不同微生物对各种有机大分子物质的水解能力不同，从而说明不同微生物有着不同的酶系统。 2.掌握进行微生物大分子物质水解试验的原理和方法。 3.了解糖发酵的原理和在肠细菌坚定中的重要作用。 4.掌握通过糖发酵鉴别不同微生物的方法。 5. 了解吲哚和甲基红试验的原理以及其在肠道细菌鉴定中的意义和方法。 二、【实验仪器与试剂】 菌种：枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、普通变形杆菌、产气肠杆菌培养基：培养基：固体淀粉培养基、固体油脂培养基（大分子水解试验）；葡萄糖发酵培养基、乳糖发酵培养基（内装有倒置的德汉氏小管）（糖发酵试验）；蛋白胨水培养基（吲哚试验）；葡萄 糖蛋白胨水培养基； 试剂：卢戈氏碘液、乙醚、吲哚试剂、甲基红试剂、蒸馏水、 仪器：酒精灯、接种针、培养皿、试管、试管架、烧杯、量筒、德汉氏小管 三、【实验原理】 1.在所有生活细胞中存在的全部生物化学反应称之为代谢，代谢过程主要是酶促反应过程，由于各种 微生物具有不同的酶系统，所以他们能利用的底物不同，或虽利用相同的底物但产生的代谢产物却不同，因此可以利用各种生理生化反应来鉴别不同的细菌，尤其是在肠杆菌科细菌的鉴定中，生理生化试验占有重要的地位。 2.淀粉的水解：由于微生物对淀粉这种大分子物质不能直接利用，必须靠产生的胞外酶将大分子物质 分解才能被微生物吸收利用.胞外酶主要为水解酶,通过加水裂解大的物质为较小的化合物,使其能被运输至细胞内.如淀粉酶水解淀粉为小分子的糊精,双糖和单糖；而淀粉遇碘液会产生蓝色，因此能分泌胞外淀粉酶的微生物，则能利用其周围的淀粉，在淀粉培养基上培养用碘处理其菌落周围不呈蓝色，而是无色透明圈，据此可分辨微生物能否产生淀粉酶。 3.油脂的水解：在油脂培养基上接种细菌，培养一段时间后观察菌苔的颜色，若出现红色斑点，则说 明此中菌可产生分解油脂的酶。 4.糖发酵试验：糖发酵试验是常用的鉴别微生物的生化反应,在肠道细菌的鉴定上尤为重要.绝大多数 细菌都能利用糖类作为碳源和能源,但是它们在分解糖类物质的能力上有很大的差异.有些细菌能分解某种糖产生有机酸(如乳酸,醋酸,丙酸等)和气体(如氢气,甲烷,二氧化碳等);有些细菌只产酸不产气. 例如大肠杆菌能分解乳糖和葡萄糖产酸并产气。产酸后再加入溴甲酚指示剂后会使溶液呈黄色，且德汉氏小管中会收集到一部分气体。若细菌不能使糖产酸产气，则最后溶液为指示剂的紫色，且德汉氏小管中无气体。 5.IMVC实验主要用于快速鉴别大肠杆菌和产气肠杆菌。 （1）吲哚试验：是用来检测吲哚的产生，在蛋白胨培养基中，若细菌能产生色氨酸酶，则可将蛋白胨中的色氨酸分解为丙酮酸和吲哚，吲哚与对二甲基苯甲醛反应生成玫瑰色的玫瑰吲哚。但并 非所有的微生物都具有分解色氨酸产生吲哚的能力，所以吲哚实验可以作为一个生物化学检测
生理生化实验
(第10章肠杆菌科 一、教学大纲要求 （1）肠杆菌科分类 （2）肠杆菌科细菌共同特性 （3）肠杆菌科各菌属特性 （4）肠杆菌科细菌临床意义 （5）肠杆菌科各菌属鉴别 （6）肠杆菌科实验室检查 二、教材内容精要 （一）肠杆菌科概述 1．分类 肠杆菌科是一大类生物学性状相似的革兰阴性杆菌。与临床医学密切相关的肠杆菌科细菌主要有14个菌属：埃希菌属、志贺菌属、爱德华菌属、沙门菌属、枸橼酸菌属、克雷伯菌属、肠杆菌属、哈夫尼亚菌属、多源菌属、沙雷菌属、变形杆菌属、摩根菌属、普罗威登斯菌属、耶尔森菌属。 2．肠杆菌科共同特性 （1）生物学特性：革兰阴性杆菌，无芽胞，有菌毛，多数有周身鞭毛。需氧或兼性厌氧，营养要求不高，生化反应活跃，氧化酶－，发酵葡萄糖产酸、产气或不产气，触酶＋，能还原硝酸盐为亚硝酸盐。 （2）抗原构造：肠杆菌科抗原构成主要有菌体抗原（O抗原）、鞭毛抗原（H抗原）、表面抗原、菌毛抗原等。O抗原与H抗原为肠杆菌科血清学分群与分型的依据，但是O抗原与相应抗体之间的反应可被表面抗原和菌毛抗原阻断。 （3）毒力因子：主要有菌毛或菌毛样结构、荚膜或微荚膜、外膜蛋白、内毒素及外毒素等。3．临床意义 肠杆菌科细菌多为肠道正常菌群，除沙门菌属、志贺菌属、埃希菌属部分菌种、耶尔森菌属有致病作用外，其余均为条件致病菌，可导致医院感染。 4．鉴定与鉴别 （1）科间鉴别：氧化酶阴性基本可将肠杆菌科与弧菌科、非发酵菌、巴斯德菌科区别开来。后3类菌均为阳性(表10-1)。 表10-1 肠杆菌科与其它革兰阴性杆菌区别 试验肠杆菌科弧菌科发酵菌巴斯德菌科 葡萄糖氧化、发酵发酵发酵氧化或不分解发酵氧化酶－＋＋* ＋ 形态杆状弧状、杆状杆状球杆状 鞭毛周鞭毛或无单鞭毛单、丛、周鞭毛或无无鞭毛注：*不动杆菌、嗜麦芽窄食单胞菌除外 （2）分类鉴别：用苯丙氨酸脱氨酶试验和葡萄糖酸盐试验可将肠杆菌科分为三大类(表10-2)。 表10-2 肠杆菌科初步分类
最新种子萌发的生理生化变化
种子萌发的生理生化变化 种子萌发是种子的胚从相对静止状态变为生理活跃状态，并长成营自养生活的幼苗的过程。生产上往往以幼苗出土为结束。种子萌发的主要过程是胚恢复生长和形成一株独立生活的幼苗，所有有生命力的种子，当它已经完全后熟，脱离休眠状态之后，在适宜条件下，都能开始它的萌发过程，继之以营养生长。种子萌发的前提是种子具有生活力，解除了休眠，部分植物的种子还需完成后熟过程。对于无休眠期的种子或者已解除休眠的种子来说，在足够的水分、适宜的温度和充足的氧气等条件下，就可以进行种子的萌发过程。 种子萌发过程基本上包括种子吸水，贮存组织内物质水解和运输到生长部位合成细胞组分，细胞分裂，胚根、胚芽出现等过程。同时萌发中的种子呼吸作用会逐渐加快，酶的活性逐渐加强，代谢活动逐渐旺盛，种子开始萌发，最终发育成幼苗。种子在萌发的过程中，内部会发生复杂的生理变化。 l．胚乳和胚中的物质变化 胚乳以物质分解为主，其重量不断减少。而在胚中，物质转化以合成为主，其重量不断增加，胚由小变大，胚乳由大变小。从整个种子来看，则是分解作用大于合成作用。发芽的种子，虽然体积和鲜重都在增加，但干重却显著减轻，直到幼苗由异养(由胚乳或子叶提供养料)转为自养(子叶进行光合作用制造有机物)后，干重才能增加。干重的减少主要是由于呼吸作用消耗了一部分干物质。 2. 吸水过程的变化 在种子萌发期间，整个吸水过程表现为三个阶段：第一阶段为急剧吸水阶段，主要是由种子内亲水胶体的吸胀作用引起的，即由衬质势引起的吸水过程，这是一种物理过程，吸水迅速，无论种子是死的或是活的，也无论种子休眠与否均能进行。这一阶段的吸水量决定于种子的成分，通常是豆类种子>淀粉种子>油料种子。吸水速率与种皮的结构和组成成分有关，种皮致密而富含蜡质、脂质的种子吸水速率慢，反之则快。第二阶段是滞缓吸水阶段，种子鲜重增加趋于稳定，但是种子内部一些酶开始形成或活化，并进行着剧烈的物质转化，为萌发的形态变化做好准备。第二阶段时间的长短取决于种子的种类(如菜豆只需要4h，豌豆需要ld)，并与温度密切相关。第三阶段为重新迅速吸水阶段，这主要是由于胚的生长引起的渗透性吸水，这一阶段由于生理、生化变化及生长的需要，种子吸水再度上升，鲜重又明显升高，但干重实际是在不断下降。 3．呼吸作用的变化 种子萌发时的呼吸过程可分为4个时期，即急剧上升——滞缓——再急剧上升——显著下降。干种子的呼吸速率很低，几乎测不出CO2的释放和02的吸收。随着种子吸水膨胀，气体交换加速进行，即种子吸涨后，呼吸迅速上升，可能与三羧酸循环及电子传递的线粒体酶的活性有关，此过程为第一阶段。在种子吸水的第二阶段，即吸水滞缓阶段，种子呼吸作用产生的CO2大大超过02的消耗，这表明初期的呼吸是以无氧呼吸为主；当胚根
盐胁迫对植物的影响
盐胁迫对植物影响 摘要：土壤盐渍化是现代农业生产所面临的主要问题之一。植物为了抵御盐分胁迫，它们积极地适应生存环境，产生了一系列生理生化的改变以调节水分及离子平衡，维持正常的光合作用。本文主要从盐胁迫对植物细胞生理生化的影响、植物对盐的适应性及抗盐机理和盐对种子萌发的影响，在Nacl胁迫下，对种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数等问题进行分析，探讨植物种子在不同盐分浓度下的耐盐性和提高植物的耐盐性，减轻土壤盐渍化危害。 关键词：Nacl胁迫；发芽率；发芽势；土壤盐渍化 To Summarize on Salt Stress on Plants Abstract：Soil salinization is one of the main problems facing in a modern agricultural production ．Plants to resist salt stress， they actively adapt to the living environment，a series of physiological and biochemical changes in order to regulate water and ion balance and maintain normal photosynthesis． This article from the salt stress on plant cell physiology and biochemistry of plant adaptation to salt and salt tolerance mechanisms and the influence of salt on seed germination in Nacl stress on seed germination potential，germination rate，germination index，vigor index Problems are analyzed to explore the seeds under different salinity tolerance and improve the salt tolerance of plants to reduce soil salinity hazards． Key words：Nacl stress；germination rate ；ermination energy；soil salinization 土壤盐渍化是人类面临的生态危机之一，土壤的盐碱化问题日益威胁着人类赖以生 存的有限的土地资源。全国有各种盐渍土地1亿hm2，其中现代盐渍土约0．373亿hm2，残余盐渍土约0．446亿hm2，其它潜在盐渍土约0．173亿hm2。盐碱地2．7×107hm2，其中7×107hm2为农田。土壤次生盐渍化面积在逐年增加，盐胁迫己成为世界范围内影响农业生产最重要的环境胁迫因子。如何提高植物的耐盐性、盐渍土的生物治理和综合开发是未来农业的重大课题。因此，了解盐胁迫的发生机理，盐胁迫下植物的生理生化变化，探讨盐胁迫作用机理及提高植物抗盐性的途径具有重要的理论意义[1]。中国的盐渍化土壤主要分布在东北、华北和西北地区。近年来，随着温室、大棚生产的发展，设施内土壤次生盐渍化程度不断加重，产量逐年下降，已成为国内外设施栽培中普遍存在的问题。提高植物的耐盐性是减轻土壤盐渍化危害的重要措施[2]。 1．盐胁迫对细胞生理生化特性的影响 1．1对细胞膜透性的影响在盐逆境中，植物细胞的质膜透性增加。耐盐性较强的植物细胞膜稳定性较强，质膜透性增加较少，伤害率低；而耐盐性弱的植物则相反。盐胁迫使葡萄愈伤组织和叶片的细胞膜透性增加，用Nacl溶液处理葡萄2d，当Nacl的浓度≤100mmol/L时，叶片细胞膜透性变化小；当Nacl的浓度>100mmol/L时，叶片细胞膜透性增加显著；当Nacl 浓度在75～200mmol/L时，叶片细胞膜透性随处理时间的延长明显增大。盐处理能使无花果叶片质膜透性增加，且增加幅度与品种耐盐性呈负相关。 1．2对细胞渗透调节物质的影响在盐胁迫下，果树体内常合成和积累一些渗透调节物质，主要有甘氨酸甜菜碱和脯氨酸等少数几种，以降低细胞渗透势，适应盐渍环境。甜