全 文 ：第 14卷 第 1期 天 津 农 学 院 学 报 Vol.14, No.1
2007年 3月 Journal of Tianjin Agricultural University March, 2007
文章编号：1008-5394（2007）01-0001-05

水分胁迫对沙枣幼苗抗氧化酶活性的影响*
彭立新 1，吴迪 2 ，李慧 1，阎国荣 1，通讯作者
（1. 天津农学院 园艺系，天津 300384；2. 中国农业科学院 农业资源与农业区划研究所，北京 100081）

摘 要：采用聚乙二醇（PEG-6000）溶液模拟干旱法，对沙枣（Elaeagnus angustifolia L.）幼苗进
行水分胁迫，测定其超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性及丙
二醛（MDA）含量的变化。结果表明：在水分胁迫下，沙枣幼苗叶片的 SOD活性开始上升，并在
PEG浓度为 10.0%时出现活性高峰。随着 PEG处理浓度的增加，SOD活性下降，经 15.0% PEG处
理后其活性低于对照值。在轻、中度水分胁迫下，叶片 CAT活性逐渐升高，当 PEG浓度达 20%时
出现峰值，为对照的 1.3倍，之后随着 PEG浓度的增加 CAT活性下降，经 30.0% PEG处理后 CAT
活性低于对照，其活性高峰的出现晚于 SOD。叶片 POD 的活性变化趋势与 SOD 活性相似，均为
先升高后降低的单峰曲线。与 SOD和 CAT活性相比，POD活性高峰同样晚于 SOD，与 CAT相同。
说明在水分胁迫下，沙枣幼苗叶片中的 SOD与 CAT和 POD对水分胁迫的调节有一定的互补性。
关键词：沙枣；水分胁迫；抗氧化酶
中图分类号：S665.1 文献标识码：A

Effects of Water Stress on Activities of Antioxidant Enzymes of
Elaeagnus angustifolia L. Seedlings
PENG Li-xin1, WU Di2, LI Hui1, YAN Guo-rong1，Communication Author
（1. Department of Horticulture，Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China；2. Institute of Agricultural Resources
and Regional Planning，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China）
Abstract：Elaeagnus angustifolia L. seedlings were treated by the method of simulating natural soil desiccation using PEG-6000
solution. The activities of SOD, POD, CAT and the content of MDA were analyzed. The results show that the activity of SOD
began to increase in seedings’ leaves of Elaeagnus angustifolia L. , and emerged the peak of activity when treated with 10.0%
PEG. Along with the concentration increase of the treatment, the activity of SOD decreased, and it was lower than that of the
control’s at 15.0% PEG. The activity of CAT in leaves increased under light or medium water stress. The peak of activity emerged
after treated with 20.0% PEG. It was 1.3 times the control’s. Then the activity of CAT decreased as the PEG concentration
increased, and it was lower than that of the control’s at 30.0% PEG, also, the emergence of the peak of the activity was later than
that of SOD’s. The tendency of POD activity change was similar to that of SOD’s, they all presented single peak curve that rose
firstly and then descended. Compared with the activity of SOD and CAT, the activity peak of POD was also later than that of
SOD’s and similar to that of CAT’s. These indicated that the regulation of SOD, CAT and POD to water stress appeared
complementary in some degree.
Key words：Elaeagnus angustifolia L.；water stress；antioxidant enzymes

沙枣（Elaeagnus angustifolia L．）为胡颓子科（Elaeagnaceae）胡颓子属（Elaeagnus）植物，常为
落叶灌木或落叶小乔木。主要分布在我国西部荒漠地区如西藏（拉萨）、新疆（喀什、叶城）、内蒙古、

* 收稿日期：2006-10-24
基金项目：天津市科技发展计划项目“耐盐、抗旱植物的选育示范及应用技术研究”（043124211）
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分子生物学的教学和科研工作。联系电话：（022）
23781301。
天 津 农 学 院 学 报 第 14卷 ·2·
宁夏、甘肃等地[1]，为新疆特产。沙枣生长快，根系发达，具根瘤，耐盐、耐旱，经济价值高，素有“沙
漠之宝”的美称。其叶、花、树胶及果实都具有应用价值，又是生物固氮、防风固沙和水土保持的生态
保护树种。沙枣果实中含有丰富的有机酸、游离氨基酸、维生素和矿物质，不仅营养丰富，而且具有多
种防病保健功能。
已有研究表明水分胁迫对沙枣一年生实生苗的保护酶活性及膜脂过氧化有影响[2]，而关于沙枣幼苗
在水分胁迫下抗氧化能力的研究尚少见报道。本试验研究了水分胁迫对沙枣幼苗叶片超氧化物歧化酶
（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的影响，以探讨沙枣
耐旱的生理机制。
1 材料与方法
1.1 材料
沙枣幼苗，苗龄 1个月，株高 8～12 cm，具 8～10片幼叶。
1.2 处理
将沙枣幼苗根部用清水洗净，用 PEG-6000溶液进行根部干旱胁迫，Horgland溶液浸泡做对照。试
验分 2组处理，每个处理重复 3次。第一组为不同处理浓度、相同处理时间（4 h），浓度梯度分别为：
0（对照）、10.0%、15.0%、20.0%、25.0%、30.0%；第二组为相同处理浓度（20.0%）、不同处理时间，
时间梯度分别为：0（对照）、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、12.0、24.0 h。处理达到要求时立刻取出，分组
称取幼苗中部叶片，立即用液氮速冻处理，而后放-20 ℃冰箱中保存。
1.3 测定方法
每个样品各称 1 g，加入 10 mL pH 7.8的磷酸缓冲液，冰浴研磨，10 000 r/min，4 ℃离心 15 min，
取上清液立即放入 4 ℃冰箱，用于酶活性的测定。
SOD活性测定按 Del Longo等的方法[3]；CAT活性测定参照 Aebi的方法，连续记录 240 nm吸光值
的变化，以吸光值变化 0.001为一个酶单位；POD活性测定按 Rao的方法[4]，记录愈创木酚被氧化的速
率。MDA的测定参照赵世杰等改进的方法[5]，分别测定OD450、OD532、OD600，根据公式C（µmol·L-1）=
6.45（OD532-OD600）-0.56 OD450求得浓度。MDA含量（µmol·（gFW）-1）=MDA浓度（µmol·L-1）×
提取液体积（mL）/ 植物鲜重（g）。
2 结果与分析
2.1 水分胁迫对沙枣幼苗叶片 SOD活性的影响
SOD 的主要功能是清除氧自由基，是防止其对细胞膜系统伤害的一种很重要的抗氧化酶。从图 1
可以看出，两组处理的 SOD 活性都呈现先升后降的变化趋势，SOD 活性峰值分别比对照 CK1、CK2
增加了 1.40%和 3.30%。在不同 PEG处理浓度、相同处理时间（4 h）中（见图 1-A），沙枣幼苗受轻度
水分胁迫时 SOD活性开始上升，并在 PEG浓度为 10.0%时出现活性峰值（4.66 U·（gFW·min）-1）。
随着处理浓度的增加，SOD活性下降，经 15.0% PEG浓度处理后其活性（4.58 U·（gFW·min）-1）低
于对照值（4.59 U·（gFW·min）-1）。在相同 PEG处理浓度（20.0%）、不同处理时间中（见图 1-B），

图 1 水分胁迫下沙枣幼苗叶片 SOD活性变化
第 1期 彭立新，等：水分胁迫对沙枣幼苗抗氧化酶活性的影响 ·3·
处理时间达 1.0 h时，沙枣幼苗叶片中的 SOD活性出现峰值（4.63 U·（gFW·min）-1）；此后 SOD活
性下降，直至处理 12 h时其活性与对照相同（4.36 U·（gFW·min）-1）；之后至处理 24 h，其活性迅
速下降。表明沙枣幼苗对水分胁迫很敏感，在轻微的水分胁迫下和短时间内就能诱导 SOD 活性达到
高峰。
2.2 水分胁迫对沙枣幼苗叶片 CAT活性的影响
CAT 能清除植物体内由光呼吸形成的 H2O2，以维持植物体内的 H2O2处于一个很低的浓度水平。
CAT和 SOD结合起来可以把有害的氧自由基和 H2O2转化成 H2O和 O2，由此防御对细胞的伤害，保护
膜的结构[6]。从图 2-A 可以看出，沙枣幼苗受到轻、中度水分胁迫时，叶片中 CAT 活性逐渐升高，当
PEG浓度达 20.0%时出现峰值（7.10 U·（gFW·min）-1），为对照的 1.3倍，之后随着 PEG浓度的增加
CAT活性下降，经30.0% PEG处理后CAT活性（3.27 U·（gFW·min）-1）低于对照（5.45 U·（gFW·min）-1）。
用 20.0% PEG处理沙枣幼苗不同时间时（见图 2-B），发现 CAT活性随处理时间的延长呈现出先增加后
降低的趋势，并在处理 4 h时出现峰值（6.30 U·（gFW·min）-1），为对照的 1.8倍；此后，CAT活性
呈下降趋势，但一直高于对照值（3.46 U·（gFW·min）-1）。测定结果表明，在 20.0% PEG浓度和 24 h
的处理范围内，沙枣幼苗叶片中 CAT保持很高的活性，其峰值出现的时间晚于 SOD峰值出现的时间，
说明这时 CAT是沙枣幼苗清除因水分胁迫所产生的活性氧的主要酶，CAT对水分胁迫有很强的调节作
用。

图 2 水分胁迫下沙枣幼苗叶片 CAT活性变化
2.3 水分胁迫对沙枣幼苗叶片 POD活性的影响
POD在植物体内具有广泛的作用，其主要作用之一是催化 H2O2降解。与对照相比，受到水分胁迫
的沙枣幼苗随 PEG胁迫浓度的升高、处理时间的延长，其叶片中 POD活性变化的趋势与 SOD活性相
似，均为先升高后降低的单峰曲线（如图 3-A和图 3-B），两组峰值均出现在 20.0% PEG处理 4 h时，
分别为对照值的 1.19倍和 2.02倍；随后下降，但是其活性并没有低于对照值。表明在中、重度水分胁
迫下，沙枣幼苗叶片中的 POD酶有很强的清除体内活性氧的能力。在水分胁迫后期，POD活性下降，
说明 POD活性增加可能存在一个阈值。与 SOD和 CAT活性相比，POD活性峰值出现的时间同样晚于
SOD，而与 CAT相同，表明在水分胁迫下沙枣幼苗叶片中 SOD与 CAT和 POD对水分胁迫的调节有一
定的互补性。

图 3 水分胁迫下沙枣幼苗叶片 POD活性变化
天 津 农 学 院 学 报 第 14卷 ·4·
2.4 水分胁迫对沙枣幼苗叶片MDA含量的影响
大量研究表明，水分胁迫是植物细胞膜系统损伤的重要原因[7-8]。在水分胁迫时，植物体内产生的
活性氧使膜脂过氧化，引起 MDA 的积累，且 MDA 的含量与膜脂过氧化有显著的相关性[9]。如图 4-A
所示，在 10.0% PEG胁迫下，沙枣幼苗叶片MDA含量呈上升趋势，之后随着 PEG处理浓度的升高，
MDA含量出现先下降后升高的趋势。当 PEG浓度达 20.0%时，MDA含量出现低谷（9.42 µmol·L-1）。
随着处理时间的延长，MDA含量呈现上升趋势，说明随着水分胁迫的加重，膜脂过氧化程度也在加重。
在相同 PEG浓度、不同胁迫时间情况下（见图 4-B），MDA含量同样呈现了升高→降低→升高的趋势，
其谷值恰是CAT和POD活性开始升高时，这说明沙枣幼苗叶片抗氧化酶对水分胁迫的调节具有反馈性，
在受到轻度水分胁迫或胁迫时间很短的情况下，抗氧化酶的活性并没有完全启动，所以引起体内MDA
的积累。同时，幼苗叶片中抗氧化酶活性峰值与MDA含量谷值的出现点基本相同，并且当保护酶活性
升高时，其MDA含量降低，而当保护酶活性降低时，MDA含量再升高，证明沙枣幼苗在水分胁迫时，
叶片内抗氧化酶对胁迫有很强的调节作用。

图 4 水分胁迫下沙枣幼苗叶片MDA含量变化
3 讨论
当植物受到水分胁迫时，体内发生氧化反应，破坏了活性氧代谢系统的平衡。活性氧水平提高，从
而发生膜脂过氧化作用，使细胞膜系统变性，进而导致细胞的损伤甚至死亡。膜脂过氧化产物MDA含
量的升高为其具体表现之一。同时，植物体内清除活性氧的酶类如 SOD、POD、CAT 等也积极参加反
应以清除或减少活性氧对细胞的伤害 [10-12]。本研究采用聚乙二醇溶液模拟干旱的方法对沙枣幼苗进行
水分胁迫，研究结果表明：在水分胁迫条件下，沙枣幼苗体内 SOD、POD、CAT抗氧化酶随 PEG处理
浓度的升高、处理时间的增长，均呈现先升高后降低的变化趋势。SOD活性峰值出现在 10.0% PEG处
理 1.0 h（见图 1-A），CAT、POD活性峰值均出现在 20.0% PEG处理 4.0 h处（见图 2和图 3），说明在
水分胁迫下，3 种抗氧化酶对植物抗氧化能力的调节具有明显的互补性，同时也说明了 SOD 对水分胁
迫很敏感，调节能力有限；在中、重度水分胁迫下，CAT和 POD是幼苗叶片清除活性氧的主要酶。
水分胁迫下，沙枣幼苗叶片中 3种抗氧化酶活性、MDA含量的变化大致反映出沙枣幼苗的耐旱机
理，表明沙枣幼苗具有一定的耐旱能力。然而，对沙枣的耐旱机理尚需从形态解剖、光合、水分利用效
率以及分子生物学等方面进行全面的研究。

参考文献：
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我院 2007 年科研立项喜获丰收
2007年，我院有 9项科研项目被列入天津市科技计划（第一批），日前，各项目均已签订任务书。
其中，科技支撑重点项目 4项：园艺系杨静慧教授主持承担的“重盐碱地、荒旱地改良植物品种选育”、
动物科学系洪中山博士主持承担的“鹿健康养殖技术的开发”、园艺系任志雨博士参与承担的“彩色尖
椒优质新品种的选育技术研究及生产示范”和食品科学系马俪珍教授参与承担的“利用碎猪皮生产重组
猪皮技术研究和应用”。应用基础及前沿技术研究计划重点项目 4项：食品科学系郭梅博士主持承担的
“杂色云芝漆酶基因在甲醇毕赤酵中的异源表达及应用研究”、园艺系任志雨博士主持承担的“丛枝菌
根对设施有机栽培蔬菜生长发育和抗病性的影响”、园艺系高梅秀教授主持承担的“枣树毁灭性害虫‘绿
盲蝽’的防治技术研究”和农学系田秀平教授主持承担的“富营养化池塘底泥氮、磷变化机制及其调控
的研究”。 基础研究面上项目 1项：水产科学系杨广教授主持承担的“鲤鱼口服免疫应答规律的研究”。
在我院申报的 2006年度天津市教委项目中，有 6项被批准立项，分别为：“减轻韭蛆发生与危害的
韭菜基质无土栽培研究”、“凡纳滨对虾中草药免疫促进剂的研制”、“微生物修复池塘底泥中氮、磷变化
规律的研究”、“地下水位变动条件下农田水盐变化动态模拟研究”、“APP 菌影载体猪巴氏杆菌基因疫
苗的研究”和“创新天津农业科技服务体系的研究”。
而在 2006年度天津市教育科学“十一五”规划课题中，我院有 5个项目被批准立项，分别为：“运
用元认知理论培养文科大学生数学自主学习能力的教学实验研究”（重点规划）、“高等农业院校数学实
验课程的研究与教学实践”、“新形势下农业应用化学本科专业特色建设的研究与实践”、“人力资源管理
专业学生素质结构及培养模式的研究”和“高等农业教育为建设新农村提供人才保障与智力支持对策
研究”。
另外，天津市“十一五”社科研究规划课题经评审会评议、市社科规划领导小组办公室研究审定，
批准我院 2项课题立项，分别为于战平教授主持的“天津市建设社会主义新农村目标、重点和对策研究”
和李广教授主持的“完善农业补贴政策研究——基于天津市农业补贴政策的实证研究”。
（科技处）