在逆境条件下(旱、热、冷、冻),植物体内脯氨酸的含量显著增加,植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性,抗旱性强的品种积累的脯氨酸多。因此测定脯氨酸含量可以作为抗旱育种的生理指标。另外,由于脯氨酸亲水性极强,能稳定原生质胶体及组织内的代谢过程,因而能降低冰点,有防止细胞脱水的作用。在低温条件下,植物组织中脯氨酸增加,可提高植物的抗寒性,因此,亦可作为抗寒育种的生理指标。 二、原理
磺基水杨酸对脯氨酸有特定反应,当用磺基水杨酸提取植物样品时,脯氨酸便游离于磺基水杨酸溶液中。然后用酸性茚三酮加热处理后,茚三酮与脯氨酸反应,生成稳定的红色化合物,再用甲苯处理,则色素全部转移至甲苯中,色素的深浅即表示脯氨酸含量的高低。在520nm波长下测定吸光度,即可从标准曲线上查出脯氨酸的含量。 三、试剂
1.2.5﹪酸性茚三酮溶液配制:将1.25g茚三酮溶于30ml冰醋酸和20ml 6mol·L磷酸(37.7ml磷酸加入水定容至100ml)(浓度为85%的磷酸大约是14mol/l,如果要配置6M的磷酸大约稀释到原来体积的2.3倍即可)中,搅拌加热(70℃)溶解,贮于冰箱中,此液在4℃下2-3d有效。
2.3%磺基水杨酸配配制:3g磺基水杨酸加蒸馏水溶解后定容至100ml。
3.10μg·ml-1脯氨酸标准母液配制:精确称取20mg脯氨酸,倒入小烧杯内,用少量蒸馏水溶解,再倒入200ml容量瓶中,加蒸馏水定容至刻度(为100μg·ml脯氨酸母液),再吸取该溶液10ml, 加蒸馏水稀释定容至100ml, 即为10μg·ml脯氨酸标准液。 4.冰醋酸。 5.甲苯。 四、实验步骤
1. 脯氨酸标准曲线的制作
1.1取6支试管,编号,按下表配制每管含量为0~12μg的脯氨酸标准液。
加入表中试剂后,置于沸水浴中加热30min。取出冷却,各试管再加入4ml甲苯,振荡30秒钟,静置片刻,使色素全部转至甲苯溶液。
试 剂 10μg·ml-1脯氨酸标准液(ml) 蒸馏水(ml) 冰醋酸(ml) 2.5﹪酸性茚三酮(ml) 每管脯氨酸含量(μg) 管 号 0 0 2 2 1 0.2 1.8 2 2 0.4 1.6 2 2 4 3 0.6 1.4 2 2 6 4 0.8 1.2 2 2 8 5 1.0 1.0 2 2 10 -1
-1
-1
2or3or4 2 0 2
1.2用注射器轻轻吸取各管上层脯氨酸甲苯溶液至比色杯中,以甲苯溶液为空白对照,在520mm波长处测定吸光度(A)值。 1.3标准曲线的绘制
以1~5号管脯氨酸含量为横坐标,吸光度值为纵坐标,绘制标准曲线。 2. 样品的测定 2.1脯氨酸的提取
称取不同处理的植物叶片各0.5g,分别置大试管中,然后向各管分别加入5ml 3%的磺基水杨酸溶液,在沸水浴中提取10min(提取过程中要经常摇动),冷却后过滤于干净的试管中,滤液即为脯氨酸的提取液。 2.2测定
吸取2ml提取液于带玻塞试管中,加入2ml冰醋酸及2ml或3ml或4ml 2.5﹪酸性茚三酮试剂,在沸水浴中加热30min,溶液即呈红色。冷却后加入4ml甲苯,摇荡30秒钟,静置片刻,待分层(取上层液至10ml离心管中,在3000r/min离心5min),用吸管轻轻吸取上层脯氨酸红色甲苯溶液于比色杯中,以甲苯溶液为空白对照,在520mm波长处测定吸光度(A)值。 五、计算结果
从标准曲线上查出样品测定液中脯氨酸的含量,按下公式计算样品中脯氨酸含量:
X × 提取液总量(ml)
脯氨酸含量(μg·g1Fw)= ———————————————————
-
样品鲜重(g)× 测定时提取液用量(ml)
公式中:X -从标准曲线中查得的脯氨酸含量(μg)
六、文献
王晶英,敖红,张杰,曲桂琴.植物生理生化实验技术与原理M .哈尔滨:东北林业大学出版社,2003.7
十二抗坏血酸(ASA)
一、原理
维生素C(抗坏血酸)具有较强的还原力,可以把铁离子(Fe3+)还原成亚铁离子(Fe2+),亚铁离子与红菲啰啉(4,7-二苯基-1,10-菲啰啉,BP)反应形成红色螯合物。此化合物在波长534nm(有的指导525nm)处具有强的吸收峰,且吸光度与反应液中抗坏血酸含量呈正相
关。因此,可用比色法来测定抗坏血酸含量。 二、试剂
1.100μg/ml标准抗坏血酸溶液:称取1mg抗坏血酸(应为洁白色,如变为黄色则不能用),用5%偏磷酸溶液溶解,定容至10ml,即1ml溶液含100μg抗坏血酸。现用现配,保存于棕色瓶中,低温冷藏。
2. 无水乙醇
3. 5% TCA(50g/L TCA):称取5g三氯乙酸,用蒸馏水定容于100ml容量瓶中。 4.0.4%磷酸-乙醇溶液:量取0.47ml 85%磷酸溶液加入到无水乙醇中,并用无水乙醇稀释至100ml。
5.0.5%BP-乙醇:称取0.5g红菲罗啉(BP,纯度>97%),用无水乙醇定容于100ml容量瓶中。
6.0.3g/L 0.03tCl3-乙醇溶液:称取0.03g FeCl3加入到100ml无水乙醇中,摇匀。 7. 5% 偏磷酸:称取5g偏磷酸(HPO3),定容于100ml蒸馏水(需加热溶解,温度在50-60℃)偏磷酸有剧毒。(或者偏磷酸难溶解,先得用研钵提前研碎,后用磁力搅拌器溶解一到两天后再定容) 三、步骤
1. 制作标准曲线配制浓度为2mg/L(0.02ml标准液+0.98ml 5%偏磷酸),4mg/L(0.04ml标准液+0.96ml 5%偏磷酸),6mg/L(0.06ml标准液+0.94ml 5%偏磷酸),8mg/L(0.08ml标准液+0.92ml 5%偏磷酸),10mg/L(0.10ml标准液+0.90ml 5%偏磷酸),12mg/L(0.12ml标准液+0.88ml 5%偏磷酸),14mg/L(0.14ml标准液+0.86ml 5%偏磷酸)的AsA系列标准液。取各浓度标准液1.0ml于试管中,加入1.0ml 5%TCA、1.0ml乙醇,摇匀。再依次加入0.5ml 0.4%H3PO4-乙醇、1.0ml 0.5%BP-乙醇、0.5ml 0.03tCl3-乙醇,总体积5.0ml。将溶液置于30℃下反应90min,然后测定OD525。以AsA浓度为横坐标,以OD525为纵坐标绘制标准曲线,求出线性方程。
2. 提取取植物叶片1.0g,加5ml的5%偏磷酸溶液,在4℃下研磨,20000r/min离心15min,上清液供测定,5℃保存。(偏磷酸可显著沉淀蛋白质和保护ASA) 3. 测定
AsA测定取1.0ml样品提取液于试管中,按上述相同的方法进行测定,并根据标准曲线计算AsA含量。 4. 计算
根据吸光度值,在标准曲线上查出响应的混合液中抗坏血酸质量,按下式计算植物组织中抗坏血酸含量。植物组织中抗坏血酸含量以100g样品(鲜重)中含有的抗坏血酸的质量表示,即mg/100g。
V×m
抗坏血酸含量= ×100 (mg/100g) Vs×M×1000
式中,m为由标准曲线求得的抗坏血酸的质量(μg);Vs为滴定时所用样品中提取液体积(ml);
V为样品提取液总体积(ml);M为样品质量(g)。
公式二
AsA(ug?gFW-1)=C×VT/(Vt×W)
VT、Vt分别代表提取液的总体积和参与反应中样液的体积;W为样品质量。 四、参考文献
中国科学院上海植物生理研究所,上海市植物生理学会. 现代植物生理学实验指南[M]. 北京:科学出版社, 2004. 315-316
十三二硫代硝基苯甲酸法测定谷胱甘肽(GSH)
一、原理
谷胱甘肽是有谷氨酸(Glu)、半胱氨酸(Gly)组成的天然三肽,是一种含巯基(—SH)的化合物,广泛存在于动物组织、植物组织、微生物和酵母中。谷胱甘肽能和5,5’-二硫代-双-(2-硝基苯甲酸)(5,5’-dithiobis-2-nitrobenoic acid,DTNB)反应产生2-硝基-5-巯基苯甲酸和谷胱甘肽二硫化物(GSSG)。2-硝基-5-巯基苯甲酸为一黄色产物,在波长412nm处具有最大光吸收。因此,利用分光光度计法可测定样品中谷胱甘肽的含量。
二、试剂 1. 5% 偏磷酸:称取5g偏磷酸(HPO3),定容于100ml蒸馏水(需加热溶解,温度在50-60℃)偏磷酸有剧毒。(或者偏磷酸难溶解,先得用研钵提前研碎,后用磁力搅拌器溶解一到两天后再定容)
2. DTNB(二硫代硝基苯甲酸):25.1mg DTNB用pH6.8的磷酸缓冲液定容至10ml(用具塞刻度试管即可),现用现配,4℃保存。
3. NaH2PO4 (150m mol/L)(PH7.7)→称23.41g NaH2PO4 ·2H2O定容至1L(或称5.85定容至250ml)或者0.3mol/L Na2HPO4:称取Na2HPO4·12H2O 10.75g,溶于蒸馏水中,稀释至100ml。
4.100ml 100mM 磷酸缓冲液(PBS, pH=6.8):B液0.1mol/l:1.78g Na2HPO4 定容至100ml蒸馏水。A液0.1mol/l:0.6805g KH2PO4 1.361g定容至100ml蒸馏水。A、B液各取50ml即可。
5. 1000μg/ml还原型谷胱甘肽标准溶液:称取100mg GSH分析纯,以5%偏磷酸定容至100ml,成1mg/ml即1000ug/ml的标准液。
三、步骤 1.提取。取植物叶片1.0g,加5ml的5%偏磷酸溶液,在4℃下研磨,20000r/min离心15min,上清液供测定,5℃保存。(偏磷酸可显著沉淀蛋白质和保护ASA) 2.取样品母液0.2ml,加入150 mmol/L NaH2PO4溶液(pH7.7)2.6ml 。 3.混匀再加入0.2ml DTNB溶液。
4. 在30℃保温10分钟,测定412nm波长下的光吸收值,调零管中的DTNB用0.2ml pH6.8的磷酸缓冲液代替参与上述过程。
标准曲线制作:取8支试管,编号,按照表1加入各种试剂,混匀,30℃保温反应10min。以0号管为参比调零,测定显色液在412nm处的吸光度。以吸光度为纵坐标,还原型谷胱甘肽浓度为横坐标,绘制标准曲线。
4.计算结果
显色反应后,分别记录样品管混合液的吸光度(ODs)和空白对照管反应混合液的吸光度(ODc)。根据吸光度差值,从标准曲线上查出相应的还原型谷胱甘肽量,计算还原型谷
胱甘肽含量(μmol/g)。 还原型谷胱甘肽含量(μmol/g)= 式中,n为由
标准曲线查的的溶液中还原型谷胱甘肽物质的量(μmol);V为样品提取液总体积(ml);Vs为吸取样品液体积(ml);m为样品质量(g)。
公式二
GSH(mg?gFW-1)=C×VT/(Vt×W)
VT、Vt分别代表提取液的总体积和参与反应中样液的体积;W为样品质量。
李玲.植物生理学模块实验指导M .北京:科学出版社,2009
高俊凤.植物生理学实验指导M.高等教育出版社,2006:223~224