全 文 :第 16 卷 第 4 期 天 津 农 学 院 学 报 Vol.16,No.4
2009 年 12 月 Journal of Tianjin Agricultural University December,2009
* 收稿日期:2009-11-02
基金项目:天津市科技发展计划项目“耐盐、抗旱植物选育示范及应用技术研究”(043124211);天津市农委科技成果转化项目“耐
盐植物生物改良滨海盐渍地技术示范”(0802210)
作者简介:彭立新(1958-),女,辽宁丹东人,教授,博士,主要从事植物逆境生理和生物技术的教学和科研工作。联系电话:(022)
23781301。
文章编号:1008-5394(2009)04-0001-04
盐胁迫对沙枣幼苗抗氧化酶活性和膜脂过氧化的影响*
彭立新 1,周黎君 1,2,冯涛 1,李慧 1,阎国荣 1
(1. 天津农学院 园艺系,天津 300384;2. 安徽省农业科学研究院,合肥 230031)
摘 要:采用 NaCl 模拟盐胁迫处理沙枣幼苗,测定了超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、
过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明:在盐胁迫下,沙枣幼苗的 SOD
活性呈现出降—升—降的趋势,在 NaCl 浓度为 2.0%时,出现活性高峰;随着盐浓度的增加,SOD
活性下降;当 NaCl 浓度达到 4.0%时,其活性低于对照。POD 活性呈现出先上升后下降的趋势,
NaCl 浓度为 2.0%时,POD 活性达到最大值。CAT 活性的变化趋势与 POD 相似。随着 NaCl 浓度
的增加,MAD 的含量开始下降;当盐浓度为 0.4%时,MDA 含量最低;随后,MDA 含量上升。这
说明,在一定程度的盐胁迫下,沙枣幼苗通过提高抗氧化酶活性和降低膜脂过氧化来减轻活性氧对
植物细胞的损伤。
关键词:沙枣;盐胁迫;抗氧化酶活性
中图分类号:Q946 文献标识码:A
Effects of Salt Stress on Activities of Antioxidant Enzymes and
Membrane Lipid Peroxidation of Elaeagnus angustifolia L. Seedlings
PENG Li-xin1, ZHOU Li-jun1,2, FENG Tao1, LI Hui1, YAN Guo-rong1
(1. Department of Horticulture, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. Agriculture Science Institute of
Anhui Province, Hefei 230031, China)
Abstract:Elaeagnus angustifolia L. seedlings were treated by the salt stress using NaCl solution. The activities of SOD, POD,
CAT and the content of MDA were analyzed. The results show that the activity of SOD presented the tendency of first decreasing,
then increasing and decreasing again. The peak of the SOD activity emerged when treated with 2.0% NaCl. Along with the
concentration increase, the SOD activity decreased, and was lower than that of the control at the 4.0% NaCl concentration. The
activity of POD presented the tendency of first increasing and then decreasing, and the peak of the activity emerged when treated
with 2.0% NaCl. The tendency of CAT activity was similar to that of POD. The content of MDA decreased at the beginning of
the salt stress, and it was the lowest when treated with 0.4% NaCl. After that, the MDA content increased. The results indicate
that the injuries of active oxygen were alleviated through increasing the activity of antioxidant enzymes and decreasing the
membrane lipid peroxidation in the seedlings of E. angustifolia L. under certain salt stress.
Key words:Elaeagnus angustifolia L.;salt stress;activities of antioxidant enzymes
沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)是胡颓子科
(Elaeagnaceae)胡颓子属(Elaeagnus)的植物,
又名桂香柳、银柳、七里香,常为落叶灌木或小
乔木。沙枣以西北地区的荒漠、半荒漠地区为分
布中心,大致分布于北纬34°以北的西北各省和
内蒙古及华北西北部。
沙枣喜光、耐寒、耐旱、耐水湿,病虫害少;
喜通透性好的土壤,在粘重土壤上生长不良;对
风沙、盐碱的抗性强;生长快,用途广,经济价
值高。其中:根具根瘤,可改良土壤;叶片是优
质的饲料;果肉粉可用于各种副食品加工,代替
粮食;果实粉碎后,是营养丰富的饲料;花是蜜
天 津 农 学 院 学 报 第 16 卷
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源;花、果、枝、叶、树皮均可入药。在我国西
北荒漠、半荒漠地区,被誉为沙荒盐碱地的“宝
树”,是北方盐碱地区绿化的首选树种之一[1,2],
是一种集生态效益与经济效益与一体的资源植
物,是西北地区具有开发利用前景的重要资源。
在植物体内,许多生理代谢过程都会产生活
性氧(reactive oxygen series,ROS)。正常情况下,
植物体内的超氧化歧化酶(SOD)、过氧化物酶
(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶与其他
一些非酶类抗氧化剂一起清除ROS,维持ROS的
代谢平衡。但盐胁迫通常会导致植物体内ROS的
产生和清除间失去平衡,从而造成氧伤害[3]。抗
逆能力较强的植物一般也具有较强的调整能力,
在遭受胁迫时,体内ROS清除系统的活性也会提
高,以维持ROS平衡[4]。
丙二醛(MDA)是植物细胞膜不饱和脂肪酸
发生过氧化作用的终产物,其含量的高低可作为
细胞膜质损伤程度的参数。
本文旨在通过研究沙枣幼苗在不同浓度的
NaCl溶液处理下其叶片中SOD、POD、CAT活性
和MDA含量的变化及其之间的相关性,以探讨沙
枣耐盐的生理机制,为沙枣在盐碱地种植和利用
提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
沙枣(Elaeagnus angustifolia L.),引自我国
新疆。
1.2 处理
将沙枣果实去果肉、留核,用清水洗净,放
入温度为25 ℃、相对湿度为60%的恒温培养箱内
催芽。将沙土、蛭石、草炭土按1︰1︰1的比例混
合作为培养基质,放入塑料筐,置于温室中,将
处理好的种子分播于塑料筐中,按时浇水,观察
幼苗的生长状况。待幼苗长至6~8片真叶、株高
8~10 cm时,将幼苗从基质中取出,清洗干净。
用NaCl溶液处理幼苗。处理1:用0.2%、0.4%、
1.0%、2.0%和4.0%的NaCl溶液分别处理4 h;处理
2:用4%的NaCl溶液分别处理0.5、1.0、2.0、4.0、
8.0、12.0、24.0 h。两组均以不加NaCl的蒸馏水处
理幼苗为对照。
按设定时间取叶片,并用吸水纸吸去沾在叶
片上的处理液,用电子天平称重。每次所用叶片
分别为1.0 g,称重后,将叶片装入保鲜袋中,迅
速放入液氮中冷冻5~10 min,然后放入-20 ℃冰
箱中保存,用于酶活性的测定。
1.3 酶活性及 MDA 含量的测定方法
参照文献5~文献9的方法进行。
2 结果与分析
2.1 盐胁迫对沙枣幼苗 SOD 活性的影响
正常条件下,植物体内活性氧的产生是有限
的,并且活性氧的产生与清除处于动态平衡。而
在盐胁迫下,活性氧的产生增多。为保证机体正
常的生理代谢活动,植物体内抗氧化酶的活性也
反应出相应的变化。
从图1A可以看出,沙枣幼苗在不同盐浓度下
处理相同时间,SOD的活性在开始时下降;之后,
随着盐浓度的增加而增强;当盐浓度为2.0%时,
达到最大值(4.486 9 U•g/FW);之后,活性随着
盐浓度的升高而下降;当盐浓度为4.0%时,SOD
的活性(4.324 6 U•g/FW)低于对照(4.492 1
U•g/FW)。由图1B可以看出,不同时间相同盐浓
度胁迫下,处理0.5 h时,SOD的活性最大(4.698 7
U•g/FW);之后,SOD的活性随处理时间的延长
而降低;盐胁迫1~12 h时,SOD的活性变化平缓;
而处理24 h时,SOD的活性达最低值(4.341 5
U•g/FW)。由此可以认为:轻、中度盐胁迫可诱
导沙枣幼苗合成SOD,且SOD在一定范围内随盐
浓度的增加、处理时间的延长而表现出活性增加,
但超过这一阈值后,如重度胁迫(盐浓度4.0%、
处理24 h),SOD的活性将明显下降。
A
B
图 1 盐胁迫对沙枣幼苗叶片 SOD 活性的影响
第 4 期 彭立新,等:盐胁迫对沙枣幼苗抗氧化酶活性和膜脂过氧化的影响
·3·
2.2 盐胁迫对沙枣幼苗 POD 活性的影响
沙枣幼苗经过不同浓度的盐胁迫处理后,
POD活性呈现先上升后下降的趋势。盐浓度为
2.0%时,POD活性达到最大值(0.303 5 U/(g•
FW·min));而4.0%NaCl胁迫处理下,POD的活
性下降至0.264 0 U/(g• FW·min),但仍高于对
照处理(0.204 5 U/(g• FW·min))(如图2A所示)。
图2B表明,用相同浓度的盐胁迫处理不同时间时,
短时间内,沙枣幼苗叶片的POD活性呈缓慢上升
的趋势;当处理8 h时,POD的酶活性达到最大值
(0.294 0 U/(g• FW·min));此后,随着处理时
间的延长,POD活性下降;盐胁迫处理24 h时,
POD活性为0.246 5 U/(g• FW·min),但同样高
于对照(0.168 5 U/(g• FW·min))。这一结果与
SOD的活性相似。沙枣幼苗经胁迫处理后,POD
的活性也存在一个阈值,在这个阈值范围内,随
着盐胁迫处理时间的延长和浓度的增加,POD活
性增强;超过这一阈值,POD活性就会下降。
A
B
图 2 盐胁迫对沙枣幼苗叶片 POD 活性的影响
2.3 盐胁迫对沙枣幼苗 CAT 活性的影响
从图3A可以看出,沙枣幼苗叶片中CAT的活
性随着盐浓度的增加而增强,而且变化比较平缓。
在2.0%的NaCl溶液胁迫下,CAT的活性达到最
大值(0.167 0 U/(g• FW·min));之后,CAT活
性随着盐浓度的增加而下降;处理24 h时,CAT
活性降为0.141 0 U/(g• FW·min),但仍高于对
照(0.122 5 U/(g• FW·min))。
图3B显示,沙枣幼苗叶片中CAT的活性在开
始胁迫时下降,在盐胁迫0.5 h时,活性开始上升;
1 h时,活性达到最大值(0.147 0 U/(g• FW·min));
之后,在8 h内,变化一直比较缓慢,但基本呈现
下降趋势;8 h后,CAT活性急剧下降;胁迫处理
24 h时,CAT活性为0.072 0 U/(g• FW·min),明
显低于对照(0.139 0 U/(g• FW·min))。由此可
知,CAT活性也同样存在阈值。在阈值范围内,
随着盐胁迫处理时间和浓度的增加,CAT活性增
强;超过这一阈值,CAT活性就会下降。
A
B
图 3 盐胁迫对沙枣幼苗叶片 CAT 活性的影响
2.4 盐胁迫对沙枣幼苗膜脂过氧化的影响
叶片中丙二醛(MDA)的含量是细胞膜脂质
过氧化程度的指标。MDA含量增加,说明膜脂过
氧化作用增强。图4A显示,随着NaCl浓度的增加,
沙枣幼苗叶片中的MAD含量下降;当盐浓度为
0.4%时,MDA的含量最低( 0.805 7 U•mol/
(g•FW));随后,MDA的含量上升。图4B显示,
MDA含量随胁迫时间的延长而下降,盐胁迫处理
24 h时,达到最低值(0.646 3 U•mol/(g•FW)),
这与此时膜抗氧化酶系统活性的强弱有关。
3 讨论
本研究用NaCl模拟盐胁迫处理沙枣幼苗后,
SOD、POD、CAT的活性基本都呈单峰曲线变化
趋势,活性先升高,后下降。这表明,植物细胞
在盐胁迫下所能忍受的活性氧水平存在一个阈
天 津 农 学 院 学 报 第 16 卷
·4·
A
B
图 4 盐胁迫对沙枣幼苗叶片 MDA 含量的影响
值。在此阈值内,植株能提高抗氧化酶的活性,
有效消除活性氧自由基所带来的伤害;当超过这
个阈值时,抗氧化酶活性就会下降,活性氧的积
累量将超过其被清除的量,植株受到损害。所以,
一定浓度、一定时间的NaCl预处理可以提高植株
SOD、POD、CAT的活性。当超过这个浓度以后,
抗氧化酶的活性就会下降。图1、图3显示,轻度
盐胁迫下,SOD、CAT的活性先下降,后上升。
由这一现象可以推测,沙枣幼苗对盐胁迫可能有
一个适应的过程,要先在特定的环境下激发酶的
活性,待其稳定后才起作用。
在用NaCl处理不同浓度、相同时间时,抗氧
化酶活性的峰值均出现在2.0%的盐浓度处;大于
2.0%浓度时,酶活性降低。用相同浓度的NaCl溶
液处理时,抗氧化酶活性的峰值出现的时间却不
相同,SOD、POD和CAT分别出现在0.5、8 和1 h
处。这可能是由于抗氧化酶的活性具有互补性,
整个抗氧化酶系统的防御能力的变化是这几种酶
彼此协调作用的结果的缘故。沙枣在盐胁迫下抗
氧化酶活性提高,是其耐盐生理机制之一。
自由基学说认为:盐胁迫能影响植物体活性
氧代谢系统的平衡,增加活性氧的产量,加强膜
的过氧化作用,促进MDA的积累,影响膜的组成、
流动性和结构,破坏膜的完整性与稳定性,最终
导致细胞死亡。这种破坏程度以MDA含量的高低
和细胞质膜透性的变化为指标[10]。本研究中,
MDA含量随盐胁迫时间的延长而呈现出下降趋
势,随盐胁迫浓度的增加先下降,后上升。这表
明:在一定浓度的盐分预处理下,由于抗氧化酶
活性的提高,细胞抗性增强,有效地保护了细胞
的结构,保持了细胞膜的完整与稳定,减少了膜
的透性。但是,盐胁迫处理存在一个限度,当超
过这个值时,预处理的保护作用就会下降,细胞
的渗透作用也随之加强。这说明,抗氧化酶与膜
脂过氧化作用间存在密切的相关性。实验结果显
示:1.0%的盐浓度和24 h处理时,膜脂氧化程度
均低,这与对小麦[11]和玉米[12]的研究结果一致。
综合本研究的结果可以看出,预先对沙枣幼苗
进行一定浓度和时间的盐胁迫处理,可以加强细胞
的自我保护作用,使抗氧化酶的活性升高。这对盐
碱地区沙枣的引种工作具有实践指导意义。
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