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Na_2SO_4对桃叶卫矛幼苗抗氧化性的影响



全 文 :第29卷 第1期 浙 江 林 业 科 技 Vol. 29 No.1
2 0 0 9年 1月 JOUR. OF ZHEJIANG FOR. SCI. & TECH. Jan., 2 0 0 9

文章编号:1001-3776(2009)01-0040-02

Na2SO4对桃叶卫矛幼苗抗氧化性的影响

江 萍,宋于洋,王雪莲,牛攀新,王 再
(石河子大学农学院林学系,新疆 石河子 832000)

摘要:通过对桃叶卫矛幼苗进行 75、150、300、350、400 mmol/L 5种不同浓度的 Na2SO4处理,测定并分析了幼
苗体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)及过氧化物酶(POD)活性的变化。结果表明:(1)桃叶
卫矛幼苗体内活性氧的保护酶体系主要途径是 SOD-CAT+POD;(2)SOD和 POD在 Na2SO4浓度为 300 mmol/L
时活性最大;(3)CAT活性在 Na2SO4浓度为 150 mmol/L时最大,在 Na2SO4浓度为 300 mmol/L时略次之。据
此在实际生产中可以考虑用 300 mmol/L左右的 Na2SO4对桃叶卫矛幼苗进行抗盐锻炼。
关键词:桃叶卫矛;超氧化物歧化酶;过氧化物酶;过氧化氢酶
中图分类号:S792 文献标识码:A

Effect Na2SO4 Treatment on Anti-oxidation of Euonymus bungeanus Seedling

JIANG Ping,SONG Yu-yang,WANG Xue-lian,NIU Pan-xin,WANG Zai
(Agriculture School of Shihezi University, Shihezi 832000, China)

Abstract: Treatment was implemented on Euonymus bungeanus seedlings with different concentrations of Na2SO4, determination and analysis was
made on changes of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) activity in the seedlings. The results showed that SOD-CAT
was the main way of defense enzyme system in leaves of Eu.bungeanus. The activity of SOD and POD topped when Na2SO4 concentration of 300
mmol/L, that of CAT topped when Na2SO4 concentration of 150 mmol/L, then when concentration was 300 mmol/L. Based on the results, we could
treat seedlings of Eu. bungeanus with Na2SO4 concentration of 300 mmol /L for resistance.
Key words: Euonymus bungeanus; Superoxide Dismutase; Peroxidase; Catalase

桃叶卫矛(Euonymus bungeanus)属卫矛科卫矛属,又称丝绵木、明开夜合、白杜、白皂树、合欢卫矛、
华北卫矛,为暖温带树种,主产我国中部、北部及东部各省,是一种观赏价值很高的落叶小乔木,可作为城市
绿化的主要树种[1~2]。树冠圆形或卵形,树皮灰褐色,小枝绿色,近四棱形。叶对生,椭圆状卵形或宽卵形,边
缘有细锯齿。聚伞花序腋生,花 3 ~ 7朵,黄绿色。蒴果 4瓣裂,淡红色或带黄色。花期 5-6月,果熟期 9-
10月。喜光,稍耐荫,耐寒。根系发达,萌生能力强。秋季叶色变红,果实开裂露出桔红色假种皮,甚为美观。
土壤盐渍化严重影响农业生产和生态环境,成为阻碍农牧业快速发展的因素之一。我国干旱地区由于降水
少,气候干燥和成土母质及灌溉等原因形成了大面积的盐渍土,总面积约 130 多万 km2,盐渍土主要分布于东
北、山东、河北、新疆、甘肃等干旱和半干旱及沿海地区。新疆受干旱气候和封闭内陆盆地影响,气候干燥、
降水量少、蒸发量高,盐碱面积占全区耕地面积的 35%以上,具有面积大、积盐重等特点。
对树木耐盐性生理生化指标的研究,应当是多种指标的综合[3]。盐胁迫可使植物体内自由基积累量上升,
收稿日期:2008-08-15;修回日期:2008-11-27
基金项目:石河子大学高层次人才引进项目(5006-822017);石河子大学大学生训练计划项目(SRP0712159)
作者简介:江萍(1978-),女,山西临猗人,讲师,硕士,从事林木生理与生态研究。

1期 江萍,等:Na2SO4对桃叶卫矛幼苗抗氧化性的影响 41

产生大量活性氧化物。植物细胞在正常代谢过程中,细胞内活性氧的产生和清除处于动态平衡状态,活性氧水
平很低,不会伤害细胞。可是当植物受到胁迫时,活性氧累积过多,这个平衡就被打破。但植物体内同时也存
在活性氧消除系统,包括 SOD、CAT、POD 等,并以此来维持活性氧生成与清除的动态平衡。研究表明[4~5],
SOD 的生理功能主要是清除超氧自由基,在一定范围内随盐度的增加 SOD 活性也升高。POD 参与多种生理代
谢,也具有清除活性氧等作用。CAT 的作用是降解 H2O2,避免(·OH)对细胞膜的进一步损害。正是细胞中
这一系列的保护酶的存在,使植物具有一定的耐盐性。本文初步探索了桃叶卫矛在盐胁迫下生化指标的变化,
以期获得桃叶卫矛幼苗可以生长的土壤临界盐浓度,为该树种在新疆各农牧团场的推广种植提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
当年成熟的桃叶卫矛种子(采收地点为石河子大学实验站),低温(0 ~ 5℃)层积贮藏 3个月后播种,对
萌发出的幼苗进行实验研究。
1.2 实验方法
实验采用完全随机设计[6]。对桃叶卫矛幼苗进行 Na2SO4浓度分别为 75、150、300、350、400 mmol/L 5个
浇灌处理,以清水浇灌为对照,5次重复。
1.3 测定方法
超氧化物歧化酶活性的测定采用 NBT 反应介质法[7~8];过氧化物酶活性的测定采用愈创木酚法[9~10];CAT
活性测定采用 KMnO4滴定法[11]。
2 结果与分析
2.1 Na2SO4处理下桃叶卫矛 SOD 活性分析
Na2SO4胁迫对桃叶卫矛 SOD活性的影响见图 1。
由图 1可以看出,处理 3、处理 4和处理 5 处
理后的 SOD 活性较对照有明显增长,并在处理 3
处活性达到一个顶峰,在超过顶峰后,SOD活性随
着处理浓度的增高呈减小的趋势。经方差分析可知
F = 25.12>F0.01(5, 24)= 3.90,各处理 SOD活性
差异在 0.01水平上极显著。为了说明差异程度,进
一步进行多重比较,结果见表 1。
由表 1表明,各处理对桃叶卫矛幼苗 SOD活性
影响的大小顺序:处理 3≈处理 4≈处理 5>处理 2
≈对照≈处理 1。
当盐浓度低于 300 mmol/L时,SOD活性呈上
升趋势,幼苗生长正常没有出现明显的伤害。这表
明此浓度范围内桃叶卫矛的抗性表现较强。之后随
着盐浓度的增加,SOD的活性先升高后下降,说明
活性氧的积累水平已超出了树木本身所能调控的范
围,植物体内过多的活性氧自由基无法清除,导致
SOD本身活性下降[12]。综合分析可得:300 mmol/L
的 Na2SO4处理使幼苗 SOD活性增强,所以,处理 3是幼苗抗盐性锻炼的理想盐浓度,在实际生产中也可以考
表 1 不同处理下 SOD 的活性多重比较
Table 1 Multiple comparison of SOD activity under different treatments
Yi Yi-Yj Y3 Y4 Y5 Y2 Y0
Yj Y1 261.38** 158.74* 121.48* 119.44 111.76
Y0 169.44** 125.37* 101.76 99.04
Y2 131.94* 109.30 87.67
Y5 121.90 22.63
Y4 99.64
注:LSD0.05 = 122.28,LSD0.01 = 166.78。
Na2SO4浓度/mmol·L-1
图 1 Na2SO4胁迫对桃叶卫矛 SOD 活性的影响
Figure 1 Effect of Na2SO4 on SOD activities of Eu. bungeanus
SO
D


/u
·
g-
1
0
100
200
300
400
500
600
700
75 150 300 350 400
处理 对照

42 浙 江 林 业 科 技 29卷

虑使用处理 4、处理 5进行抗性锻炼。
2.2 Na2SO4处理下桃叶卫矛 POD 活性分析
Na2SO4胁迫对桃叶卫矛 POD活性的影响见图 2。
由图 2可看出,处理 2和处理 3处理后的 POD活
性较对照有明显增长,并在处理 3时活性达到一个顶
峰,在超过顶峰后,POD活性随着处理浓度的增高而
呈减小的趋势,处理 5略大于处理 4的 POD活性,但
小于对照。方差分析知 F = 10.25 > F0.01(5, 24)= 3.90,
各处理 POD 活性在 0.01 水平达到极显著水平。进行
多重比较,结果见表 2。
由表 2 可看出:处理 3与处理 4、处理 5有极显
著差异;处理 4、处理 5与处理 2,处理 4与对照,处
理 1与处理 3之间均有显著差异。各处理对桃叶卫矛
幼苗 POD 活性影响的大小顺序为:处理 3≈处理 2>
对照≈处理 1≈处理 5≈处理 4。
桃叶卫矛幼苗在一定的盐浓度范围内,Na2SO4的
刺激能够诱导 POD活性的升高,但随着处理浓度的增
高,其酶活性逐渐下降。低浓度的 Na2SO4处理对 POD
的活性有促进作用,但是超过一定浓度后就会对 POD
活性产生抑制,浓度越高抑制作用越明显。综合分析
得:300 mmol/L 的 Na2SO4 是其临界浓度,而 150
mmol/L 处理后的酶活性已经非常接近临界浓度的酶
活性。
2.3 Na2SO4处理下桃叶卫矛 CAT 活性分析
Na2SO4胁迫对桃叶卫矛 CAT活性的影响见图 3。
由图 3可以看出,处理 2和处理 3的 CAT活性较
对照有明显增长,并在处理 2处活性达到一个顶峰,在
超过顶峰后,CAT 活性随着处理浓度的增高呈减小的
趋势。方差分析可知 F = 3.68 > F0.05(5, 24)=2.62,小
于 F0.01(5, 24)= 3.90,故可知各处理 CAT活性在 0.05
水平上差异显著。进行多重比较,结果见表 3。
由表 3 可看出:处理 2与处理 4、处理 5有极显
著差异;处理 3、对照与处理 5,处理 4与对照,处理
3 与处理,处理 2 与处理 1 均有显著差异。各处理对
桃叶卫矛幼苗 CAT活性影响的大小顺序:处理 2≈处
理 3>对照≈处理 1≈处理 4≈处理 5。
综合分析可得:在不同浓度 Na2SO4处理下,桃叶
卫矛幼苗内CAT活性在处理 1到处理 2之间呈上升趋
势,并在处理 2处的活性值达到最大值,在处理 2到处理 5之间呈下降趋势,但上升和下降的幅度都比较小。
CAT 在植物体内主要清除植物叶片中的过氧化氢对细胞的氧化作用,因此,植物叶片中存在 CAT 是其保护自
身免受-OH毒害的关键。

Na2SO4浓度/mmol·L-1
图 2 Na2SO4胁迫对桃叶卫矛 POD 活性的影响
Figure2 Effect of Na2SO4 on POD activities of Eu.bungeanus
PO
D


/u
·
g-
1
0
50
100
150
200
250
300
350
75 150 300 350 400
处理 对照
表 2 不同处理下 POD 活性多重比较
Table 2 Multiple comparison of POD activity under
different treatments
Yi Yi-Yj Y3 Y2 Y0 Y1 Y5
Y4 100.50** 88.86* 96.35* 90.50 87.46
Y5 95.75** 89.25* 72.64 69.56
Y1 88.74* 77.65 65.32
Y0 71.88 56.46
Y
j
Y2 16.39
注:LSD0.05 = 70.11,LSD0.01 = 95.62。
Na2SO4浓度/mmol·L-1
图 3 Na2SO4 胁迫对桃叶卫矛 CAT 活性的影响
C
AT


/u
·
g-
1
0
50
100
150
200
250
300
350
75 150 300 350 400
处理 对照
Figure3 Effect of Na2SO4 on CAT activities of Eu.bungeanus
表 3 不同处理下 CAT 活性多重比较
Table 3 Multiple comparison of CAT activity under
different treatments
Yi-Yj Y2 Y3 Y0 Y1 Y4
Y5 136.38** 113.31* 96.80* 75.76 73.04
Y4 125.58** 106.51* 75.84 72.98
Y1 112.74* 74.67 70.63
Y0 69.07 22.63
Yj
Y3 65.32
说明:LSD0.05(5,24)=76.68;LSD0.01(5,24)= 114.15。

1期 江萍,等:Na2SO4对桃叶卫矛幼苗抗氧化性的影响 43

3 结论与讨论
3.1 讨论
SOD、POD 和 CAT 都是细胞膜系统的保护酶[13],在植物受到盐胁迫时,对保持体内代谢平衡起着重要的
作用。胁迫初期 SOD能够岐化超氧化物阴离子自由基,生成 H2O2和 O2,而 POD和 CAT则催化 H2O2形成 H2O,
从而避免或减轻了自由基对生物大分子如核酸、蛋白质等的降解破坏及对生物膜的损害。植物体中生成的 H2O2
的清除需要依赖 CAT和 POD 2种保护酶的协同作用,组织中高浓度的 H2O2主要通过 CAT清除,从而使 H2O2
控制在较低水平;而低浓度的 H2O2主要靠 POD在氧化相应基质时被消化。只有 SOD、POD、CAT三者协调一
致,才能使植物体内活性氧自由基维持在较低的水平,使植物进行正常的生长和代谢。
本实验中,比较这些保护酶的相对活性可以看出,在 Na2SO4胁迫下,桃叶卫矛体内 SOD、CAT和 POD这
3种自由基清除酶活性均随着 Na2SO4浓度的升高先上升再下降,清除了部分活性氧,其中 SOD活性相对较高,
SOD 和 POD 酶活性的峰值均出现在 Na2SO4浓度为 300 mmol/L 时,CAT 酶活性的峰值出现在 Na2SO4浓度为
150 mmol/L时,在 Na2SO4浓度为 300 mmol/L时活性略次之。说明在 Na2SO4浓度低于 300 mmol/L时桃叶卫矛
幼苗还能较好地维持膜系统,具有一定的耐盐性,因此经过适宜浓度的 Na2SO4处理的桃叶卫矛幼苗清除活性氧
的能力增强,这有助于维持桃叶卫矛幼苗细胞膜的稳定性,也有利于植物抵抗病菌的入侵。但是,高浓度下保
护酶活性急剧降低,这说明在盐胁迫下虽然保护酶活性加强,但其调节能力也是有限的[14]。
3.2 结论
(1)桃叶卫矛 SOD、POD和 CAT酶活性保持基本一致的变化。SOD和 POD在 Na2SO4浓度为 300 mmol/L
时活性最大;CAT在 Na2SO4浓度为 150 mmol/L时活性最大,在 Na2SO4浓度为 300 mmol/L时活性略次之。
(2)SOD与 POD、CAT活性基本保持一致性的变化;桃叶卫矛幼苗体内活性氧的保护酶体系主要途径是
SOD-CAT+POD。
(3)300 mmol/L是临界浓度可作为桃叶卫矛的抗盐锻炼浓度。在实际生产中可以考虑使用 300 mmol/L左
右的盐浓度进行抗性锻炼。
由于桃叶卫矛是一种阳性树种,适应性强,耐干旱,抗风蚀,喜沙埋,根系发达,具有深根性和很强的萌
蘖力,侧根也很发达,能充分利用土壤水分,在沙地常形成灌丛状,它的这些特性有利于抵抗干旱和防风固沙。
因此,在新疆各农牧团场推广种植桃叶卫矛,一方面丰富了防护林树种的选择,另一方面也丰富了特色观果园
林树种。

参考文献:
[1] 卓丽环,陈龙清. 园林树木学[M]. 北京:中国农业出版社,2004. 86.
[2] 尹黎燕,王彩云,叶要妹,等. 观赏树木种子休眠研究方法综述[J]. 种子,2002(1):45-47.
[3] 肖雯,贾恢先,蒲陆梅. 几种盐生植物抗盐生理指标的研究[J]. 西北植物学报,2000,20(5):818-825.
[4] 王建华,刘鸿先,戴若兰,等. 超氧化物歧化酶(SOD)在植物逆境和衰老生理中的作用[J]. 植物生理学通讯,1989(1):1-7.
[5] 廖祥儒,朱新产. 活性氧代谢和植物抗盐性[J]. 生命的化学,1996,16(6):19-23.
[6] 盖钧镒. 试验统计方法[M]. 北京:中国农业出版社,2000,6. 99-106.
[7] 乔富廉. 植物生理学试验分析测定技术[M]. 北京:中国农业科学技术出版社,2002. 107-108.
[8] 张志良,瞿伟菁. 植物生理学实验指导[M]. 北京:高等教育出版社,2003.
[9] 李合生. 现代植物生理学[M]. 北京:高等教育出版社,2002.
[10] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 高等教育出版社,2000,164-165.
[11] 王金胜,郭春绒,刘桂林,等. 实用生物化学技术[M]. 太原:山西高校联合出版社,1994. 218-219.
[12] 孙兰菊,岳国峰,王金霞,等. 植物耐盐机制的研究进展[J]. 海洋科学,2001,2(54):28-31.
[13] 习岗. 植物抗逆性研究的物理学方法[J]. 物理,1997(3):162-166.
[14] 杨素欣,王振镒. 盐胁迫下小麦愈伤组织生理生化特性的变化[J]. 西北农业大学学报,1999,27(2):48-51.