全 文 ：＊通讯作者
收稿日期:2008-04-30;修回日期:2008-06-25
基金项目:国家科技支撑计划专项(2006BAD01A19-4-2);黑龙
江省自然科学基金(C0207;C200619)
作者简介:陈雅君(1964-),女 ,内蒙古扎兰屯人 ,教授 , 博士生
导师 ,研究方向为园林植物资源与逆境生理生态 , E-mai l:chenya-
jun622@163.com.
文章编号:1673-5021(2008)05-0032-05
干旱对草地早熟禾膜质过氧化酶和保护酶活性的影响
陈雅君1 , 2 ,祖元刚2 , ＊ , 刘慧民1 , 何阳波1 , 高　阳1
(1.东北农业大学园艺学院园林系 , 黑龙江　哈尔滨　150030;
2.东北林业大学森林植物生态学实验室 , 黑龙江　哈尔滨　150040)
　　摘要:采用温室盆栽 、人工梯度控水干旱处理方法 , 分析了过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化
氢酶(CAT)及丙二醛(MDA)在 4个草地早熟禾品种中的变化规律。结果表明:POD 和 SOD 在整个干旱过程中 ,均
呈先增加后降低的趋势 ,而 CA T 呈下降趋势 ,MDA 含量呈上升趋势且品种间存在差异。各种保护酶的活性在品种
中表现不同 , SOD 活性在兰肯(Kenblue)和男爵(Baron)中表现最高 ,在蓝月(Bluemoon)中最低 , 黑石(Blackstone)居
中;POD活性最强的品种是兰肯 ,其次是男爵 、黑石和蓝月;CAT 的活性大小在 4个品种中依次为兰肯>男爵>黑
石>蓝月。
关键词:干旱胁迫;草地早熟禾;保护酶;丙二醛
中图分类号:Q945.78　　　文献标识码:A
　　草地早熟禾(Poa pratensis L.)是禾本科优良
的冷季型草坪草 ,其广泛分布于欧亚大陆温带和寒
带地区 ,在我国东北 、西北 、西南等省区冷凉湿润生
境均有分布 ,是典型的根茎—疏丛型草坪草 ,喜冷凉
湿润环境 。由于草地早熟禾具有叶色浓绿 、绿期长 、
生长迅速等诸多优点 ,在我国三北地区(东北 、西北
和华北)被广泛利用 ,尤其在黑龙江省的城市景观绿
化建设中 ,95%草坪绿地应用草地早熟禾。但是 ,近
年来我国现有的草地早熟禾品种均为引进种 ,由于
异地栽培和气候条件的差异 ,尤其我国北方多属干
旱 、半干旱地区 ,大部分地区缺乏灌溉条件 ,导致一
些品种生长不良而降低观赏性 。本试验针对我国北
方气候土壤条件下草地早熟禾的抗旱性问题 ,选择
4个不同品种对其干旱胁迫后细胞内保护酶活性及
其动态变化规律和膜质过氧化程度进行探讨 ,以期
为草地早熟禾的抗旱材料筛选及抗旱育种提供依
据。
1　材料与方法
1.1　试验材料
供试 4个草地早熟禾品种均来自北京中国农业
部克劳沃草业集团 ,分别为男爵(Baron ,丹麦)、黑石
(Blackstone ,美国)、兰肯(Kenblue , 美国)和蓝月
(Bluemoon ,美国)。
1.2　试验设计
试验于 2004 ～ 2005年在东北农业大学园艺实验
站温室进行。将每个品种播种于 70cm×30cm×10cm
苗箱内 ,播量为 15g/m2 。6周后 ,当苗长至 4片叶时 ,
移栽到苗盆中 ,每盆20株 ,苗盆直径24cm ,高 20cm ,内
装土壤 2.0kg ,土壤有机质含量为 4.72g/kg , pH7.0。
每品种重复4次 ,随机排列。正常管理 ,缓苗后生长 1
个月进行干旱胁迫处理 ,处理时间分别为 0d 、4d 、8d 、
12d 、16d ,土壤湿度采用土壤湿度计(WET Sensor Type
-1 ,Delta-T Devices Ltd))监测 ,处理后取地上部叶片
进行各项指标的测定。
1.3　试验方法
SOD的测定采用 Giannopoliti s 和 Ries 的方
法[ 1] ,在 560nm 波长下以每 min 内抑制光化还原
50%的氮蓝四唑(NBT)为 1个酶活性单位;POD活
性按 Jasdanw ala 的方法[ 2]测定 ,在470nm 波长下以
每 min 内变化 0.01 为 1个酶活性单位;CA T 活性
按 Chance 和 Maehly 的方法[ 3] 测定 ,在 240nm 波长
下每隔 20s记录读数 ,共读取 4次 ,以每 min 酶与
H 2O 2 作用的吸收值变化 0.01为 1个 POD 活力单
位。每一种酶活性都以蛋白质为基数表示 ,地上部
叶片蛋白的提取采用 Bradfo rd 的方法[ 4] 。MDA 含
量的测定参照郝再彬的方法[ 5] 。样品处理后取上清
—32—
第 30 卷　第 5 期　　　　　　　　　　中　国　草　地　学　报　　　　　　　　　　2008 年 9 月
　　Vo l.30　No.5　　　　　　　　　　Chine se Journal o f Grassland 　　　　　　　 　　 Sept.2008 　　
液 ,用 722 型光栅分光光度计在 532nm 、600nm 和
450nm 波长下测定消光度值。
MDA 浓度(μmo l/L)=6.45(D532-D600)-
0.56D450
式中 D532 、D600 、D450分别为样品处理后上清液
在532nm 、600nm 、450nm波长下测得的消光度值。
MDA含量(μmol/g)=C·N·W-1
式中 N为提取液体积;W 为植物组织鲜重;C为
MDA浓度。
1.4　数据处理
数据采用 Excel(2003)软件处理 ,多重比较采
用邓肯氏新复极差法(SSR法)。
2　结果与分析
2.1　丙二醛(MDA)含量及其变化动态
从图 1可看出 ,干旱胁迫下 ,各品种 MDA 含量
变化呈上升趋势 ,轻度干旱时期(1 ～ 4d)MDA 积累
的速度较缓慢 ,随着干旱时间的延长和干旱程度的
加重 ,积累的速度也增加 ,尤其在 8 ～ 12d干旱期间
图 1　草地早熟禾不同品种干旱胁迫下 MDA 含量的变化
Fig.1　Changes of MDA content of different
Kentucky blueg rasses under drought stre ss
增加的最快。品种间在 MDA 积累上有差异 , Ken-
blue积累的速度和含量显著低于其它 3个品种 ,而
Baron和 Blackstone积累的速度和含量相近 ,Blue-
moon积累的速度最快 ,而且含量也最高 ,方差分析
结果见表 1。
表 1　草地早熟禾不同品种干旱胁迫下MDA含量(μmol/ g FW)SSR方差分析
Table 1　SSR variance analysis of MDA(μmol/ g FW)of 4 Kentucky bluegrasses under drought stress
品种
Cul tivars
干旱处理时间 Drou ght st res s period(d)
0 4 8 12 16
男爵　Baron 13.04 a A 14.35 a A 14.66 a A 17.47 b B 19.18 b B
黑石　Black stone 12.96 a A 14.18 a A 15.28 a A 17.22 b B 19.02 b B
兰肯　Kenblue 12.25 b B 13.09 b B 13.37 b B 15.83 c C 16.87 c C
蓝月　Blu emoon 13.27 a A 14.83 a A 15.95 a A 18.69 a A 20.09 a A
　　注:小写字母为各品种间在 0.05水平差异显著 ,大写字母为各品种间在 0.01水平差异显著 ,以下表格相同。
Note:Different lit t le w ords means dif fer significan tly (P<0.05), dif ferent capi tal w ords m eans dif fer very signifi cant ly (P<0.01), the
sam e is in th e fol low.
2.2　超氧化物歧化酶(SOD)活性及其动态变化
不同草地早熟禾品种 SOD活性和动态变化的
趋势基本相同 ,均呈现出先增加后降低的趋势(图
2),在干旱处理的 4 ～ 12d 变化最大。蓝月的 SOD
活性低于其它 3个品种。在干旱处理的前 8d ,各品
种都有不同程度增加 ,除蓝月的 SOD在干旱第 4d
达到高峰外 ,其他 3个品种均在干旱第 8d达到高
峰 ,然后缓慢下降 ,在整个动态变化过程中 ,蓝月的
SOD活性一直低于其它 3个品种 。在干旱的第 8d ,
兰肯和男爵 SOD活性与干旱第 4d 相比 ,分别增加
了 1.89和 1.38。在 SOD活性下降过程中 ,兰肯下
降的较慢 ,与干旱第 12d 相比活力下降了 1.44 ,而
男爵却下降了 2.0 ,方差分析结果见表 2。
图 2　草地早熟禾不同品种 SOD活性及其变化
Fig.2　Changes o f Supero xide dismutase(SOD)activities in
Kentucky blueg ra ss cultiv ars
—33—
陈雅君　祖元刚　刘慧民　何阳波　高　阳　　干旱对草地早熟禾膜质过氧化酶和保护酶活性的影响
表 2　草地早熟禾不同品种干旱胁迫下 SOD SSR方差分析
Table 2　SSR variance analysis of SOD in Kentucky bluegrasses cultivars under drought stress
品种
Cul tivars
干旱处理时间 Drou ght st res s period(d)
0 4 8 12 16
男爵　Baron 4.03 a A 4.86 a A 6.24 a A 4.24 b B 4.06 a A
黑石　Black stone 4.27 a A 4.76 a A 5.85 b B 4.18 b B 4.08 a A
兰肯　Kenblue 4.09 a A 4.43 b B 6.32 a A 4.88 a A 4.29 a A
蓝月　Blu emoon 3.47 a A 4.45 b B 4.32 c B 4.02 b B 3.79 b B
2.3　过氧化物酶(POD)活性及其动态变化
在整个干旱进程中 ,各品种细胞内 POD的变
化呈现出先增加后降低的趋势(图 3)。在干旱胁
迫初期 ,活性增加的较慢 ,品种间差异较小 。在
干旱 4d后 , POD活性显著增强 ,随着干旱强度的
增加各品种都表现出持续增加的趋势 ,除蓝月在
干旱第 4d的 POD活性达到最高点外 , 其余品种
的 POD均在干旱第 8d达到高峰 。男爵和黑石两
个品种活性增加的幅度很相近 ,兰肯增加的幅度
最大 ,说明干旱胁迫下其 POD 对干旱的反应较
其他品种活力强 。随着干旱强度的加重 ,各品种
细胞内 POD 活性均低于未进行干旱处理的组
合 ,方差分析结果见表 3。
图 3　草地早熟禾不同品种干旱胁迫下 POD活性及其变化
Fig.3　Changes Pero xidase activities in
Kentucky blueg ra ss cultiv ars
表 3　草地早熟禾不同品种干旱处理 POD活性方差分析
Table 3　SSR variance analysis of POD in Kentucky bluegrasses cultivars under drought stress
品种
Cul tivars
干旱处理时间 Drou ght st res s period(d)
0 4 8 12 16
男爵　Baron 3.24 b B 3.86 b B 5.26 b B 4.62 b B 2.12 a A
黑石　Black stone 3.83 a A 4.06 b B 5.03 b B 4.75 b B 1.88 a A
兰肯　Kenblue 3.42 b B 4.38 a A 5.92 a A 4.94 a A 2.32 a A
蓝月　Blu emoon 3.33 b B 4.46 a A 4.36 c C 4.02 c C 1.94 a A
2.4　过氧化氢酶(CAT)活性及其动态变化
不同草地早熟禾品种细胞内 CAT 的基础活
性不同 ,在干旱胁迫初期活性变化不明显 。在整
个干旱进程中 ,总体趋势都在下降(图 4)。在干旱
胁迫的前 8d ,各品种细胞内 CA T 活性下降的较平
缓 ,随着干旱强度的增加 ,CA T 活性下降的幅度除
兰肯表现的平缓外 ,其他 3 个品种下降的幅度都
较大 ,说明兰肯在保护膜系统免受自由基伤害上
强于其他品种 。而随着干旱强度的增加 ,男爵的
活力大于黑石 ,黑石的活力又强于蓝月 ,到干旱第
16d时 ,蓝月细胞内的 CAT 活力已不存在 ,方差分
析结果见表 4 。
图 4　草地早熟禾不同品种干旱胁迫下 CAT 活性变化
Fig.4　Changes of CAT activities of differ ent Kentucky
bluegr asses under drought stress
—34—
中国草地学报　2008年　第 30 卷　第 5 期
表 4　草地早熟禾不同品种干旱处理 CAT SSR方差分析
Table 4　SSR variance analysis of CAT of Kentucky bluegrasses cultivars under drought stress
品种
Cul tivars
干旱处理时间 Drou ght st res s period(d)
0 4 8 12 16
男爵　Baron 43.60 c C 42.98 a A 36.32 c C 30.93 b B 18.30 b B
黑石　Black stone 47.67 a A 43.45 a A 44.62 a A 28.33 c C 12.02 c C
兰肯　Kenblue 40.42 d D 39.33 b B 39.22 b B 38.58 a A 23.90 a A
蓝月　Blu emoon 45.72 b B 44.13 a A 34.23 d D 20.88 d D 0.00 d D
3　讨论
在生物进化过程中 ,细胞内形成了防御活性氧
毒害的保护酶系统 , SOD 、CAT 和 POD等是细胞
抵御活性氧伤害的重要保护酶类 ,它们在清除超氧
自由基 、过氧化氢和过氧化物以及阻止或减少羟基
自由基形成等方面起着重要作用[ 6 , 7] 。植物在正常
生长条件下 , SOD 、CA T 和 POD三者彼此协调 ,使
生物体内活性氧自由基维持在一个较低的平衡状
态 ,不会引起植物伤害 ,当处于水分胁迫时 ,植物体
内活性氧产生和清除的平衡遭到破坏 ,从而加速活
性氧的积累 ,对细胞间和膜上的许多重要组成物质
起氧化破坏作用 ,产生膜质过氧化产物 MDA ,因此
活性氧清除能力是决定细胞对胁迫抗性的关键因
素[ 8] 。在本研究中 , 各品种在干旱胁迫下细胞内
SOD 、POD和 CAT 活性的变化趋势基本一致 ,同时
MDA 积累在干旱期间逐渐增加 ,各指标在品种间
存在一定的差异 。兰肯 、男爵 、黑石品种在干旱处
理的前 8d SOD和 POD活性都显著增加 ,在干旱第
8d达到最大值 ,然后迅速下降 ,表明在干旱来临时 ,
SOD和 POD能及时适应干旱胁迫 ,使酶活力维持
在一个较高水平 ,有利于清除自由基 ,降低质膜过氧
化水平 ,增强细胞的抗氧化能力 ,从而减轻膜的伤
害;而蓝月的 SOD和 POD的活力在干旱前 4d时达
到最大值 ,然后下降 ,表明蓝月品种细胞的抗氧化能
力相对较弱。细胞内 CA T 活性变化在干旱胁迫初
期几乎没有差异 ,但干旱胁迫 8d以后品种间 CA T
的活力表现是兰肯>男爵 >黑石>蓝月。干旱到
16d ,蓝月的 CAT 活力已不存在 ,而兰肯的 CA T 活
性仍然较高 ,但 MDA 的积累少于其它 3个品种 ,表
明其细胞有较强清除活性氧的能力 ,同时具有较强
的抗旱性 。从研究结果还可看出 ,不同品种细胞对
活性氧的清除很可能存在一个阈值 ,在这个阈值之
内植株能够提高保护酶活性 ,有效清除自由基伤害 ,
当超过这个阈值时保护酶活性就会下降 。
4　小结
4.1　干旱胁迫下细胞内各种保护酶活性及其变化
在品种间存在差异 。SOD活力最强阶段发生在干
旱胁迫的 4 ～ 8d ,兰肯 、男爵和黑石品种的 SOD 活
力强于蓝月;在干旱第 8d时 ,兰肯的 POD活性表现
最强;蓝月的 CA T 活性在几个品种中丧失的最快。
不同品种细胞对活性氧的清除很可能存在一个阈
值 ,在这个阈值之内植株能够提高保护酶活性 ,有效
清除自由基伤害 ,当超过这个阈值时保护酶活性就
会下降。
4.2　在干旱胁迫下 , MDA 的积累程度在不同品种
中存在差异 ,积累量的高低标志着对细胞膜损伤程
度的大小和抗氧化能力的强弱 ,兰肯的积累量和积
累速度最小 ,其细胞膜损伤程度较小 ,有较强的膜质
抗氧化能力 ,男爵和黑石表现中等 ,而蓝月表现最
差。
参考文献(References):
[ 1] 　Giann op oli ti s C N , Ries. Superoxide dismu tase I.Occurrence
in higher plan ts[ J].P lant Phy siol , 1977 ,59:309-314.
[ 2] 　Jasdanw ala R T , Sin gh Y D , Chiony J J.Auxin metaboli sm in
developing cot ton hai rs[ J] . J. E xp. Bot , 1997 , 28:1111-
1116.
[ 3] 　Chance B , Maehly A C.A ssay of catalase and peroxidase[ J].
Meth.Enzynol , 1955 ,(2):764-775.
[ 4] 　Bradford M M.A rapid and sensi tive method for the quant ita-
ti on of microgram quan ti ties of p rotein ut ilizing the prin ciple of
protein-dye binding[ J].Ana l.Biochem , 1976 , 72:248-254.
[ 5] 　郝再彬.植物生理学实验技术[ M].哈尔滨:哈尔滨出版社 ,
2002.
Hao Zaibin.Experimental techniques of plant physiology[ M].H ar-
bin:P ub li sh ing house o f H arbin , 2002.
[ 6] 　H uang B R , Liu X Z , Xu Q Z.Sup raopt imal soil t emperatu res
indu ced oxidative st ress in leaves of creeping b entgrass cul ti-
vars dif f ering in heat tolerance[ J].Crop S ci., 2001 , 41:430-
435.
[ 7] 　李明 , 王根轩.干旱胁迫对甘草幼苗保护酶活性及脂质过氧
化作用的影响[ J].生态学报 , 2002 , 22(4):503-507.
—35—
陈雅君　祖元刚　刘慧民　何阳波　高　阳　　干旱对草地早熟禾膜质过氧化酶和保护酶活性的影响
Li Ming , Wang Genxuan.Effect of d rou ght st ress on activi ties
of cel l defen se enzym es an d lipid peroxidation in Glycy rrh iza
ura lensi s seedlings[ J] . Acta Eco logica S inica , 2002 , 22(4):
503-507.
[ 8] 　刘建新 , 王鑫 , 王凤琴.水分胁迫对苜蓿幼苗渗透调节物质
积累和保护酶活性的影响[ J].草业科学 , 2005 , 22(3):18-21.
Liu Jianxin , Wang Xin , Wang Fengqin.Effect of w ater s tress
on osm otic adjus tment and act ivity of p rotect ive enzym es in al-
falf a seedlings[ J].Pratacul tural S ci., 2005 , 22(3):18-21.
Effect of Drought on Membrane Lipid Peroxidation and
Protective Enzymes Activities in Cells of Different Kentucky
Bluegrass(Poa pratensis L.)Cultivars
CHEN Ya-jun1 , 2 , , ZU Yuan-gang2 , LIU Hui-min1 , HE Yang-bo1 , GAO Yang 1
(1.Horticul ture Col lege , Northeast Agricultural Universi ty , Harbin 150030 ,China;
2.Forest P lant Ecology Laboratory , Northeast Forestry University , Harbin 150030 , China)
Abstract:Seeds of 4 Kentucky bluegrass cult ivars w ere planted in po ts in a g reenhouse and the atmospheric
humidi ty w as artificially controlled.The change s MDA and the activi ties of POD , SOD and CA T of the 4
cultiv ars were analyzed in the labo rato ry.The results indicated that the activi ties of POD and SOD in-
creased f irst then decreased during the w hole drought period , but that of CA T decreased and MDA in-
creased all the time during the same pe riod.T here w ere significant difference in content o f MDA and the
activi ties of protective enzymes among the cultiv ars.The activi ty of SOD in Kenblue and Baron w as the
highest , Bluemoon the lowest and Blackstone the middle.The activity of POD in Kenblue w as the highest ,
then Ba ron and Blackstone , and Bluemoon the low est.The activity of CA T in Kenblue w as highest , then
Baron and Blackstone , Bluemoon the lowest.
Key words:Drought st ress;Kentucky blueg rass;Pro tective enzymes;MDA
《植物遗传资源学报》征订启事
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收集 、保存 、评价 、利用 、创新 ,信息学 、管理学等;起源 、演化 、分类等系统学;基因发掘 、鉴定 、克隆 、基因文库
建立 、遗传多样性研究。
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中国草地学报　2008年　第 30 卷　第 5 期