全 文 ：!#$%&%’()*#+,-.,*/-’0+#%$+%’1,--%.#$’23-45678349’566:’;%+%<=%*
..>?@@A$.=4+#$/B3,*$/-4$%.4+$
7C 7 7 7 7 7
芦笋抗旱生理生化特性研究初报
张玉霞 !!李志刚 !王艳树 !!谭巍巍 !!杜晓艳 !
#!内蒙古民族大学农学院!通辽 $%$&中国科学院现代化农业研究所!石家庄’
摘 要#用聚乙二醇#()*+,---’胁迫芦笋幼苗!检测幼苗的渗透调解物质含量$生物膜透性$抗氧化特
性!结果表明%脯氨酸$可溶性糖含量随着处理时间的延长显著增加!且以 -.的 ()* 浓度处理增加最
明显/01$(01$234 活性在 ()* 处理后也明显增强!但不同浓度处理之间差异不显著相对电导率
随着处理浓度的增大和时间的延长而增大513 含量随着处理时间的延长明显增加!且以 !-.和 -.
浓度处理增加显著& 由此说明!芦笋在干旱胁迫下通过增加渗透调解物质含量!降低水势!提高保水力
来提高其抗旱能力6通过增强抗氧化酶活性!提高抗氧化能力!是减轻干旱胁迫伤害机理之一&
关键词%芦笋()*胁迫抗旱机理
!#$#%&’() *&+,) -% &./ 0/1.’%23$ -4 5(-+6.& 7/323&’%1/ -4 !#$%$&’ ())*+*,*-
!#$% &’()#*+ ,) -)%.$%/+ 0.$% &.$1’*+ 2.$ 03)43)*+ 5’ 6).78.$*
DE!#$ %&’&()* +),-$.)/0 1&$ 2*/)&*()/)#.3 4’$)56(/6$- 7-8*$/9-/F7G3$)-#/3765H6:5I
75:./)/6/- &1 4’$)56(/6$-; <=)#.# >?*@-90 &1 A?)-?-. B=)C)DE=6D’J
893&(’1&: 23 1339:)$%1 7; >.8D$D’6. &11)?)(). <3)$% =3>=3.>39 4)> 9);;3=3$> ?7$?3$>=.>)7$ 7; @ABCDEEE
43=3 F3#1’=39 ?7$>3$> 7; 71F7>)?’F+ G3=F3#<):)>8 7; <)7F3F<=#$3 #$9 #$>)7(89)H.>)7$ ?.=.?>3=)1>)?1I 23
=31’:>1 )$9)?#>39 >#> >3 ?7$>3$>1 7; ;=33 @=7 #$9 17:’<:3 1’?=713 )$?=3#139 1)%$);)?#$>:8 4)> >3 )$?=3#13 7;
93#:)$% >)F3+ #$9 >=3#>F3$> 7; /EJ @ABCDEEE 4#1 >3 F71> 3;;3?>)K3L >3 #?>)K)>)31 7; MN2+ @O5 .$9 PO5
)$?=3.139 G=7F)$3$>:8 ’$93= >3 >=3.>F3$> 7; @AB >77+ <’> >3 3;;3?>1 7; >3 9);;3=3$> ?7$?3$>=.>)7$1 7;
@ABEQDEEE #9 :)>>:3 9);;3=3$?3L >3 =3:#>)K3 ?7$9’?>)K)>8 )FG=7K39 4)> >3 )$?=3#13 7; ?7$>3$>1 7; @AB
#$9 93#:)$% >)F3L ?7$>3$>1 7; R5N )$?=3#139 4)> >3 :7$%> 7; 93#:)$% >)F3 +#$9 ?7$>3$>1 7; R5N 1)%$);)!
?#$>:8 )$?=3#139 ’$93= >=3#>F3$> 7; *EJ#$9 /EJ@ABI N:: >313 )$93(1 17439 >#> >.8D$D’6. &11)?)(). #1
#<):)>)31 >7 #9#G> 9=7’%> 1>=311 >7 17F3 3(>3$> <8 #9S’1>)$% 71F7>)? 1’<1>#$?3+ 93?=3#1)$% 4#>3= G7>3$>)#:
#$9 )FG=7K)$% 4#>3= F#)$>3$#$?3L T8 )FG=7K)$% G=7>3?>)K3 3$H8F31 #?>)K)>8+ >.8D$D’6. &11)?)(). )FG=7K39
#$>)7(89)H#>)7$ #<):)>8 >7 =39’?3 9#F#%31 7; 9=7’%> 1>=311I
;/) <-(,3: >.8D$D’6. &11)?)().+ @AB 1>=311+ 5=7’%>Q=31)1>#$?3
’’’’’’’’芦笋K>.8D$D’6. F11)?)().L!中文名石刁柏$又名龙
须菜!属百合科天门冬属多年生宿根草本植物&芦笋的
嫩茎可食用F纤维柔软F营养价值高&芦笋含有丰富的蛋
白质$不饱和脂肪酸$碳水化合物及维生素& 近十多年
来F随着芦笋嫩茎药用成分的确定F显示出其对癌症具
有特殊疗效F使芦笋身价倍增MEN& 芦笋在内蒙古通辽地
区引种种植!表现出耐干旱$耐瘠薄$抗寒等一些优良
特性& 目前关于芦笋抗旱机理报道尚少!为此!笔者通
过 OPQ胁迫芦笋幼苗!检测芦笋体内渗透调解物质含
量$生物膜伤害度$抗氧化特性F分析芦笋幼苗抗旱机
理!探讨芦笋适应干旱地区生理生化机制!为芦笋抗干
旱品种的筛选及干旱地区大面积推广种植提供理论依
据&
= 材料与方法
!7! 供试材料 供试芦笋品种为玛丽华盛顿&
!7 供试材料的培养和处理 于 566R 年 9 月在内蒙古
民族大学农学院试验田种植芦笋!566: 年 : 月 59 日
选取大小一致的芦笋幼苗!置于花盆中加入蛭石培养!
每隔 RS浇一次 T3/)-/$S 营养液! 其余时间视水分情
况补以水分& U 月 59 日取出芦笋幼苗! 分别用 6V$
E6W$56X$R6X的 OPQ 胁迫幼苗根系! 胁迫时间为
6$9$E5$5:$R9&
!78 测定方法
E4R4E’’脯氨酸含量的测定 参照邹奇M5N主编的’ 植物生
第一作者简介#张玉霞(女(EY9U 年出生(副教授(在读博士(主要从事植物抗性生理研究& 通信地址#内蒙古民族大学农学院(G%-#6:ZU[HRE:9HU(
P[园艺园林科学8,) )
中国农学通报 第 ! 卷 第 # 期 !$ 年 %! 月
!#$%%&’()*+,’-./01’-2)34)*3+ 5 3 3 3 6
理学实验指导! 采用茚三酮比色法#
7)8)9::可溶性糖的测定 参照邹奇 ;9<主编的$ 植物生理
学实验指导! 采用恩酮乙酸乙脂比色法%
7)8)8::电导率的测定 参照李合生 ;8<主编的& 植物生理
生化实验原理和技术! 采用电导仪法用相对电导率
表示%
7)8)=::丙二醛含量的测定 参照李合生 ;8<主编的& 植物
生理生化实验原理和技术! 采用硫代巴比妥酸显色
法%
7)8)>::?@A::活性测定 参照邹奇;9<主编的& 植物生理学
实验指导! B采用核黄素 CDEF 法G以抑制氯化硝基氮
蓝四唑HDEFI光化还原 >JK为一个酶活性单位%
7)8)L::M@A 活性测定 参照张宪政;=<主编的& 植物生理
学实验技术! 采用愈创木酚比色法%
7)8)NO:PQF 活性的测定 参照邹奇;9<主编的& 植物生理
学实验指导! 采用紫外分光光度法%
! 结果分析
!# $%& 渗透胁迫对芦笋幼苗渗透调节物质的影响
不同逆境下植物代谢反应的总趋势是一致的即水解
作用增强合成作用减弱从而使得植物体内淀粉’蛋
白质等大分子化合物降解为可溶性糖’ 肽和氨基酸等
物质因此水分胁迫下植物体内的渗透调节物质会
增加渗透调节物质包括脯氨酸’可溶性糖和一些无机
离子等#可溶性糖的主动积累可以参与降低植物体内
渗透势 以利植物在干旱逆境下维持植物体正常生长
所需水分以提高抗逆适应性;><# 而脯氨酸是一种理想
的渗透调节物质 脯氨酸与其他有机溶质作为渗透调
节物质主要调节细胞中的渗透势同时对酶’蛋白质
和生物膜起保护作用;L<#
9)7)7:!脯氨酸含量的变化 在高等植物中干旱或渗透
胁迫能诱导植物体内游离脯氨酸大量积累 这是一个
比较普遍的现象 ;N<笔者对芦笋幼苗的研究符合这个
结论# 如图 7所示即使在 7JK的低浓度胁迫下芦笋
幼苗的脯氨酸含量与对照相比也有比较明显的增加
并随胁迫时间增长而更加显著(L+ 后增加了 LR)9SK
79+ 后增加了 98N)NRK9=+ 后增加了 >77)RRKG8L+ 后
增加了 7J7N)9=K% 三种程度胁迫 9=+ 后分别比对照
增加了 >77)RRK’N9=)RRK’NJ9)LLK%
9)7)9::可溶性糖含量的变化 可溶性糖作为植物在干
旱胁迫下渗透调节的重要物质 在渗透胁迫下会显著
增加以增加植物体组织的渗透势从而提高植物的抗
旱能力;S<% 不同胁迫强度下芦笋幼苗可溶性糖含量的
变化如图 9所示轻度胁迫下芦笋幼苗可溶性糖含量
变化与对照变化相似L+ 后增加了 >=)7SK9=+ 后增
加了 =8)R>KG8L+后增加了 8R)8LK% 而中度’高度胁迫
表现为随时间’浓度的增加而稳定增加%中度胁迫分别
增加了 87)==K’89)R8K’7JL)=RK’79>)RRK高度胁迫
分别增加了 S)S>K’7=)8LK’>9)7NK’=S)LLK%
!! $%&渗透胁迫对芦笋幼苗的伤害
9)9)7:!相对电导率的变化 植物细胞膜对维持细胞的
微环境和正常的代谢起着重要的作用%正常情况下细
胞膜具有选择透性%当植物受到逆境胁迫影响时如水
分和盐胁迫下细胞膜遭到破坏膜透性增大从而使
细胞内的电解质外渗 使植物细胞浸提液的电导率增
大%因此质膜透性的变化是植物细胞结构和功能完整
性的可靠指标;R<%
MTU 渗透胁迫下芦笋幼苗的相对电导率的变化
如图 8所示%芦笋幼苗在 MTU渗透胁迫下膜透性随着
MTU 浓度的增加和时间的延长而呈上升趋势其中高
浓度胁迫下L+ 前与对照相比无明显变化 甚至低于
对照说明芦笋具有较强的抗旱性%但 79+’9=+后分别
增加了 >7)78K’7J=)L8KG8L+后变化极其显著%说明在
MTU 渗透胁迫下 芦笋幼苗细胞受到了一定的伤害
而且渗透胁迫强度越大受到的伤害越重%
园艺园林科学 !’() *
!#$%&%’()*#+,-.,*/-’0+#%$+%’1,--%.#$’23-45678349’566:’;%+%<=%*
..>?@@A$.=4+#$/B3,*$/-4$%.4+$
7C 7 7 7 7 7
5454577D;C 含量的变化 丙二醛ED;CF是植物脂质过
氧化的产物G是检测植物膜伤害的一个重要的指标!其
含量可以表示脂膜过氧化的程度 从图 :看出! 在低
度#中度胁迫下!D;C 含量即有明显的变化!并随着
HIJ 浓度的增加和时间的延长而呈上升趋势!低度胁
迫分别增加了 KLL4K:M#5KN46LM和 5LO4L9M 而高度
胁迫下! 除 9 后急剧增加外!K5 和 5: 后的变化较
低度#中度胁迫小从 D;C含量随时间的变化可以看
出!芦笋幼苗在遭到突然的胁迫时!起初表现为对于胁
迫产生强烈的反应!而后通过积极调节作用!D;C 增
多的速率逐渐减缓!但始终保持增加
54LP’HIJ 渗透胁迫对芦笋幼苗抗氧化物质的影响 正
常情况下! 由于植物体内存在着活性氧清除系统细胞
内活性氧含量处于动态平衡的状态! 因此不会引起对
植物的伤害 植物细胞中活性氧的清除主要是通过有
关酶和一些抗氧化物质 细胞的保护酶主要有超氧化
物歧化酶Q0R;F#过氧化物酶QHR;F#过氧化氢酶Q!CSF
等!其中以 0R;最为重要非酶类的活性氧清除剂!即
抗氧剂!包括类胡萝卜素#2+#2%等TK6U
54L4K’’0R; 活性变化 0R; 作为植物的一种抗氧化保
护酶!能够减少氧自由基对植物的伤害从图 V看出在
HIJ 渗透胁迫下! 芦笋幼苗的 0R; 活性变化不十分
剧烈! 但可以看出芦笋幼苗体内的 0R; 活性随着
HIJ浓度的增加和时间的延长而呈上升趋势9后三
种胁迫浓度 0R; 活性分别增加了 W4::M#KV45LM和
5V46:M K5 后为 K54VM#554KOM#5L4KOM!5: 后为
594O5M#LK49LM#5W4VOM! 可以看出变化不是很明显
芦笋幼苗在短时间胁迫时 0R; 活性的增加可以有效
地消除自由基!使植物免受过度的伤害
54L4577HR; 活性变化 HR;主要与 !CS 共同作用以消
除 0R; 产生的过量的过氧化氢!过氧化氢对植物的毒
害作用虽然没有超氧自由基#羟基自由基等大!但它的
园艺园林科学!#$ $
中国农学通报 第 ! 卷 第 # 期 !$ 年 %! 月
!#$%%&’()*+,’-./01’-2)34)*3+ 5 3 3 3 6
性! 本试验结果表明 酚类物质在分光光度计下测
定#最大吸收峰位于 78893: 处$但从 ;<89’: 变化已
极为缓慢=因此选择 ;<89’: 作为测定波长%
>)?)?99蛋白质的去除 由于蛋白质中含有带酚酚基的
酪氨酸同样能与试剂发生成色反应$干扰样品测定!
因此在样品的提取过程中应设法除去! 本实验采取
酸化乙醇提取$双缩脲法鉴定样品中无蛋白! @<9A乙
醇加少量三氯乙酸提取液的光密度值大于蒸缩水提
取液$ 这意味着在用蒸溜水提取过程中的确要发生
酚类物质的氧化$因而用酸化乙醇提取是必要的! 乙
醇加三氯乙酸提取液的光密度值最小是去除了蛋白
质的缘故!
>)?)>99反应产物的稳定性 在 <8B保湿的条件下$反
应液的光密度在 @9:,’ 左右可达到最大值$继续保湿
>89:,’ 未出现显著变化! 这表明反应产物的稳定性
能是非常好的!
>)?)C9!用分光光法测定 被测物质与显色剂成色后的
溶液必须澄清$否则给测定结果带来较大的误差! 由
于酚类物质与 D/2,’EF4’,G 显色剂成色时需加入过量
的饱和碳酸钠溶液$ 随着温度的变化可有少量析出
物产生$使待测溶液变浊! 因此$在比色之前$应认真
察看显色溶液是否透明$如有混浊现象$需离心或过
滤$以此减少测定误差!
参考文献
H9999鞠志国)酚类物质与梨果实品质的研究进展)莱阳农学院学报=HI@@=<
999999J>K$
999999H?>LH?<
>9999蒋玉琴 )菜籽粕中多种酚类物质的分析 )江苏农业学报 =HII@=HCJ?K$
999999H?>LH?<
C9999张志华=王文江=高仪=等)核桃果实成熟过程中呼吸速率与内源激素
的变化)园艺学报=?888=?7J>K$H;7LH78
<9999F4(41M+9NOP=9Q4-R9N9S)9T,*1U#-M-,U3)9V3$9V::41:-39Q9W)9F4(41M+5*=
999999T,*1U51U-M-,U3)9X60Y419Z*-R4:,*9N0(6,G+41G=9HIIH)HHLH>
;9999[+439[9Q= 9\+-U9]9D= 9]-3M9^O_) OT4*+-3,G:O/‘O 4-O 5/6a5+43U6GO U3O
OOOOOO51U4*,b4O-*,U3OU‘O(,UE:-*1U:U64*064O-M-,3GO‘144O1-R,*-6G)OcO\+4.,-3MO
OOOOOOZM1,*06001-6Od3,b4G,a=HII<=?HJCK$>;HL>;<
积累可以使 Pe?的固定效率降低$ 特别是 W?e?可以
与&f?g相互作用产生更有毒害的自由基$因此必须使
W?e? 维持在一个低水平 hH8i% 从图 ; 看出$低度’中度
胁迫时开始时有明显变化$到 H?+后变化趋于缓和$而
高度胁迫下$开始时无明显变化$而 H?+后发生剧烈变
化$而后又趋于缓和!所以轻度短期胁迫能促进酶活性
增高$但随着胁迫强度的增大和胁迫时间的延长$酶活
性变化趋于缓和$但与对照相比$差异仍十分显著!
?)>)>OOPZj 活性变化 从图 7 中可以看出三种浓度处
理 PZj活性变化的高峰晚于 [eF$NeF$ 在最初时均
低于对照$分别低于对照 H8)8HA’?;)
H8C)>
H<)77A!而 ?C+后$中度胁迫低于对照 7)C;A$而低度’
高度胁迫分别高于对照 @>)HCA’
PZj的活性均明显下降$但仍高于对照!
从 [eF’NeF 和 PZj 三种酶活性的变化可以看
出$ 随着胁迫时间的延长三种酶活性的都有增加的趋
势!由此说明芦笋幼苗在 NSk渗透胁迫下能提高保护
酶活性从而有效消除自由基和活性氧$ 从而减轻其受
伤害程度!
! 结论与讨论
试验结果表明$芦笋在 NSk 胁迫下通过提高脯氨
酸’可溶性糖等渗透调解物质含量$降低水势$提高保
水力$ 增强抗旱能力! 芦笋抗氧化能力较强$[eF’
NeF’PZj三种酶配合较好$能有效的保护芦笋幼苗$
免受过于强烈的伤害!
通过研究发现$ 芦笋幼苗体内与抗旱性有关的一
些生理指标$如脯氨酸’可溶性糖含量比一些沙生植物
高很多$这两种物质属于植物体内的渗透调节物质!试
验结果表明=NSk 胁迫后的芦笋幼苗的脯氨酸的含量
显著增加! 由此说明$当植物受干旱胁迫时=脯氨酸的
累积是一种保护作用$ 芦笋主要是通过渗透调节来提
高抗旱性!
参考文献
HOOOO张文萍)芦笋化学成分及药理研究进展)中草药=HII;=?7JH?K$7C;L7C7
?OOOO邹奇 )植物生理学实验指导 )北京 $中国农业出版社 =?888)H;HLH;?=
OOOOOOHH8LHH>
>OOOO李合生 )植物生理生化实验原理和技术 )北京 $高等教育出版社 =
OOOOOO?888)?;8L?;H
COOOO张宪政 )植物生理学实验技术 )沈阳 $辽宁科学技术出版社 =
OOOOOOHIIC)IILH88
;OOOO王邦锡=黄久常=王辉)不同植物在不同水分条件胁迫下脯氨酸 1 积累
与抗性的关系)植物生理学报=HII?=H
关系=武汉植物学研究=HII;=HCJCK$>>CL>C8
@OOOO王霞 =O候平 )植物对干旱胁迫的适应机理 )干旱区研究 =?88H=H@J?K$
OOOOOOC?LC;
IOOO王荣华=石雷 =汤庚国=等)渗透胁迫对蒙古冰草幼苗保护酶系统的影
响)植物学通报=?88>=?8J>K$>>8L>><
H8OO姚允聪=曲泽洲=李树仁)不同浇水处理过程中柿幼树 [eF’PZj 和脂
质过氧化作用的变化)北京农学院学报=HIIC=IJHK$??L?7
园艺园林科学
(上接第 !#页)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!#& &