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收稿日期：2013-10-24；修回日期：2013-11-18
基金项目：中国热带农业科学院院本级基本科研业务费专项“海南甘蔗野生资源收集与评价”(1630062013014)；热带生物技术
研究所基本科研业务费专项“甘蔗抗氧化系统关键酶基因的克隆与表达分析”(ITBB120504)
作者简介：姚艳丽(1983-)，女，山西临汾人，助理研究员，硕士，主要从事甘蔗栽培生理及分子生物学研究；Tel：15876398720，
E-mail：yaoyanli1983@163.com
*通讯作者：刘洋(1980-)，男，山西太原人，助理研究员，博士，主要从事甘蔗品种改良研究；Tel：0759-2393596，E-mail：lyfull@163.com
引文格式：姚艳丽，邢淑莲，徐磊，等. 水分胁迫对甘蔗、割手密和斑茅抗氧化酶活性的影响[J]. 甘蔗糖业，2013(6)：1-4.
甘蔗糖业 2013 年第 6 期，2013 年 12 月
Sugarcane and Canesugar No. 6, Dec. 2013
水分胁迫对甘蔗、割手密和斑茅抗氧化酶活性的影响
姚艳丽 1，邢淑莲 1，徐　磊 1，胡小文 1，刘　洋 1,2*
(1 中国热带农业科学院湛江实验站，广东湛江 524013；2 中国热带农业科学院热带生物技术研究所，海南海口 571101)
摘　要：水分胁迫条件下，研究甘蔗、割手密和斑茅超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧
化氢酶(CAT)的变化。结果表明，割手密 SOD、POD 和 CAT 活性随着水分胁迫时间的延长呈上升趋势，
分别在水分胁迫后 6 天和 7 天达到最大值；斑茅的 SOD 和 POD 活性整体也表现为上升趋势，但其波
动幅度较大；CAT 活性表现为先升后降的变化趋势。随着干旱胁迫时间的延长，甘蔗品种 ROC22 的 SOD
表现为先降后升的变化趋势，POD 和 CAT 均表现为下降的变化趋势。
关键词：甘蔗；割手密；斑茅；水分胁迫；抗氧化酶
中图分类号：S566.1 文献标识码：A 文章编号：1005-9695(2013)06-0001-04
The Effect of Water Stress on Activity of Antioxidant System in Saccharum L.，
S. spontaneum and E. arundinaceus (Retz.) Jeswiet
YAO Yan-li, XING Shu-lian, XU Lei, HU Xiao-wen, LIU Yang
(1Zhanjiang Experiment Station, CATAS, Zhanjiang, Guangdong 524013; 2Institute of Tropical Bioscience and
Biotechnology, CATAS, Haikou, Hainan 571101)
Abstract: The effects of water stress on SOD, POD, CAT activities of Saccharum L., S. spontaneum and E.
arundinaceus (Retz.) Jeswiet were studied. The results showed that the activity of SOD、POD and CAT in S.
spontaneum increased along with prolonging of water stress, reaching a maximum value at 6 day and 7 day after
water stress, respectively. SOD and POD activity in E. arundinaceus (Retz.) Jeswiet also showed a rising trend,
but with larger fluctuations; CAT activity was first increased and then decreased. With the prolonging of drought
stress time, ROC22’s SOD activity showed a trend of decreasing first and then rising, and its POD and CAT
activity showed a trend of decline.
Keywords: Saccharum L; S. spontaneum; E. arundinaceus; Water stress; Antioxidant system enzyme
0 引言
干旱胁迫是目前对作物生产力最具普遍影响的
环境胁迫，所造成的产量损失超过其它各种胁迫因
素造成损失的总和[1]。植物受到水分胁迫时会产生
活性氧，对细胞造成损伤。大量的研究实验表明，
植物体内广泛存在的抗氧化酶系统(超氧化物歧化
酶 SOD、过氧化物酶 POD、过氧化氢酶 CAT 等)
能有效清除活性氧，保证细胞正常的生理功能，维
持其对干旱胁迫的抗性。有研究表明，耐旱植物在
逆境条件下能使保护酶活力维持在一个较高水平，
有利于清除自由基，降低膜脂过氧化水平，从而减
轻膜伤害程度[2]。
干旱条件下甘蔗的生理响应和抗旱性评价以及
甘蔗种质资源的抗旱性评价等方面已经有了大量的
甘蔗糖业 2013 年第 6 期 Sugarcane and Canesugar-2-
研究 [3-6]，但对从海南收集的甘蔗野生资源割手密
和斑茅的 SOD、POD、CAT 活性的变化趋势及与
甘蔗的相关酶活性变化的比较等干旱胁迫研究还未
见报道。本研究通过测定分析水分胁迫不同时间割
手密、斑茅及对照甘蔗的 SOD、POD、CAT 活性
的变化趋势，旨在讨论其膜伤害机理。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为割手密和斑茅，2011 年 8 月采自
海南省，均为本课题组收集保存的资源。
1.2 实验方法
供试材料于 2012 年 2 月在中国热带农业科学
院湛江实验站温室大棚内种植。将盆内装入质量均
匀的沙土，每盆种植 3 个茎种(每个茎种至少含有 1
个有效芽)，每个材料种 6 盆，正常供水。2012 年
6 月开始干旱胁迫，分别在干旱胁迫后的 1、2、3、
4、5、6、7 天取样，测定 SOD、POD、CAT 活性。
1.3 测定方法
SOD 活性测定采用氮蓝四唑法测定，POD 活
性采用愈创木酚法测定，CAT 活性采用紫外分光光
度法测定[7]。
1.4 数据分析
用 EXCEL、SAS 等软件对数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫对割手密和斑茅 SOD 活性的影响
图 1 为不同材料在干旱胁迫不同时间的 SOD
变化趋势。割手密在干旱胁迫条件下，SOD 活性
表现为先升后降的变化趋势。在干旱胁迫 6 天时，
SOD 活性达到最大，为 211.4 u/(gFW·min)，之后
略有下降，说明，在干旱胁迫条件下，割手密有一
个自身适应调节阶段。随着胁迫时间的延长，膜脂
过氧化作用加强，膜透性增大，细胞受损伤。斑茅
的 SOD 活性表现为升降升的变化趋势，即在干旱
胁迫初期(1～2 天)，SOD 活性呈增加趋势，2～5
天期间，SOD 活性下降到 66.0 U/(gFW·min)左右保
持稳定，5～7 天期间 SOD 活性迅速提高。ROC22
在干旱胁迫条件下，SOD 活性的变化趋势与割手
密的刚好相反，表现为先将后升的变化趋势，即在
干旱胁迫 1～6 天，SOD 活性表现为缓慢的下降趋
势，干旱胁迫 6 天时，SOD 活性最小，为 64.9
U/(gFW·min)，随后 SOD 活性迅速提高，达到 117.4
U/(gFW·min)。其机理还有待于进一步的研究。综
合分析可知，割手密和斑茅的 SOD 活性均高于
ROC22。
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
1 2 3 4 5 6 7
胁迫时间（天）
SO
D活
性
u/
(g
FW
•m
in
)
割手密 斑茅 ROC22
图 1　甘蔗、割手密和斑茅不同胁迫时间 SOD 活性变化
2.2 干旱胁迫对割手密和斑茅 POD 活性的影响
POD 能催化过氧化氢及某些酚类的分解，有
助于缓解因干旱胁迫而造成的负氧离子和过氧化物
对细胞膜的伤害。图 2 为干旱胁迫不同时间割手
密、斑茅和甘蔗 ROC22 的 POD 活性变化趋势。整
体来看，干旱胁迫条件下，割手密和斑茅的 POD
活性显著高于 ROC22，其中以斑茅的 POD 活性最
高。由图 2 还可以看出，随着干旱胁迫时间的延长，
割手密与 ROC22 的 POD 活性基本保持稳定。割手
密 POD 活性整体趋势表现为上升，ROC22 的 POD
活性整体趋势表现为下降，但变化幅度较小。干旱
胁迫条件下，斑茅的 POD 活性波动幅度较大。
2.3 干旱胁迫对割手密和斑茅 CAT 活性的影响
图 3 反映了干旱胁迫条件下割手密和斑茅与对
SO
D
活
性
(U
/(g
FW
·m
in
))
姚艳丽等：水分胁迫对甘蔗、割手密和斑茅抗氧化酶活性的影响 -3-
照 CAT 活性的变化趋势。割手密随着干旱胁迫
时间的延长，CAT 活性呈缓慢增加的趋势。斑茅
的 CAT 活性则表现为先升高后降低的变化趋势，
即在干旱胁迫第 3 天，CAT 活性达到最大，为 57.5
0.01⊿OD/(gFW·min)。ROC22 的 CAT 活性随着干
旱胁迫时间的延长表现为下降的变化趋势。干旱胁
迫 1～6 天。ROC22 的 CAT 活性明显高于割手密和
斑茅 2 个材料，干旱胁迫 7 天，2 材料的 CAT 活性
均高于 ROC22。
0.0
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
600.0
1 2 3 4 5 6 7
胁迫时间（天）
PO
D活
性
0.
1⊿
OD
/(
gF
W•
mi
n)
割手密 斑茅 ROC22
图 2　甘蔗、割手密和斑茅不同胁迫时间 POD 活性变化
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
1 2 3 4 5 6 7
胁迫时间（天）
CA
T活
性
0.
01
⊿
OD
/(
gF
W•
mi
n)
割手密 斑茅 ROC22
图 3　甘蔗、割手密和斑茅不同胁迫时间 CAT 活性变化
3 小结与讨论
甘蔗抗旱育种中，亲本选配很重要，亲本是否
带有抗旱性的优良基因，是成败的关键。因此，在
抗旱育种过程中要重视对亲本尤其是还未开发的野
生资源的抗旱性的评价，积极研究探索这些资源的
抗旱性，从而为今后利用优良抗旱亲本及亲本间的
配合力，选育抗旱性强的甘蔗品种提供依据。本研
究通过测定干旱胁迫下甘蔗、割手密和斑茅的抗氧
化系统相关酶活性，对这些材料的抗旱性进行了初
步的分析，从而提出了一些今后抗旱育种的策略。
水分胁迫下植物体内活性氧的积累是导致干旱
胁迫的主要原因之一。在正常生长情况下，植物细
胞内活性氧的产生和清除处于动态平衡，不会伤害
细胞，而多种逆境胁迫都引发细胞内活性氧的过量
生产、积累而打破平衡，活性氧导致膜过氧化和脱
脂化从而使细胞结构和功能都受到破坏[8]。植物对
胁迫的响应之一就是这些保护酶活性的变化，如小
麦[9]、玉米[10]、花生[11]、甜橙[12]等在干旱胁迫下均
表现出保护酶活性不同程度的增加。本实验结果表
明，干旱胁迫下割手密和斑茅的 SOD 和 POD 上升
C
AT
活
性
(0
.0
1 ⊿
O
D
/(g
FW
·m
in
))
PO
D
活
性
(0
.1
⊿
O
D
/(g
FW
·m
in
))
甘蔗糖业 2013 年第 6 期 Sugarcane and Canesugar-4-
的幅度比较大，表明此时的质膜相对透性上升的幅
度最小，细胞内容物外渗较少，细胞膜所受的损伤
较轻，表明在轻度、中度干旱胁迫下，较高活性的
保护酶系统能够有效地清除体内过多的活性氧，维
持活性氧产生与清除之间的动态平衡。由于试验结
束时仍处于中度胁迫，所以尚需进一步的试验来确
认这 3 种材料的 SOD、POD 活性在重度干旱胁迫
下的变化趋势。割手密和斑茅的 CAT 活性低于甘
蔗 CAT 活性，这是因为在生物体内 O2-是通过 SOD
歧化分解的，H2O2 是通过 POD 和 CAT 分解的，3
者协同作用，才能使自由基维持在一个低水平。割
手密和斑茅的 POD 活性高了，所以 CAT 活性相对
地低一些。进一步说明，在甘蔗中 H2O2 分解 CAT
起主要作用，而割手密和斑茅的 H2O2 分解 POD 起
主要作用。综合分析可知，割手密和斑茅的抗旱性
高于甘蔗 ROC22。
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(本篇责任编校：李金玉)