全 文 ：山西农业科学 2011，39（12）：1277- 1280，1286 Journal of Shanxi Agricultural Sciences
SO2胁迫对大叶黄杨和贴梗海棠膜脂
过氧化及保护酶的影响
何 瑞，徐玉梅
（山西农业大学信息学院，山西太谷 030801）
摘 要：以贴梗海棠和大叶黄杨为试材，研究经 SO2胁迫后，其生理生化的变化，结果表明，SO2处理使贴梗
海棠和大叶黄杨 O2- 速率、MDA含量、细胞膜相对透性均增加，而且贴梗海棠的增加比率比大叶黄杨大，且
随 SO2质量浓度的增加，这 3个指标的增加比率均呈升高趋势；经 SO2处理后，贴梗海棠和大叶黄杨的 SOD
和 POD活性均上升，抗性植物的升高比率大于敏感植物，随 SO2质量浓度的增加，SOD和 POD活性的增加
比率升高，脱离熏气后，POD活性均经一个应激上升过程随后下降，且抗性植物大叶黄杨出现应激反应早于
贴梗海棠；经 SO2处理后，贴梗海棠和大叶黄杨的 CAT活性下降，且随 SO2质量浓度的增加下降比率增加。
关键词：大叶黄杨；贴梗海棠；SO2；膜脂过氧化；保护酶
中图分类号：X173；Q945 文献标识码：A 文章编号：1002- 2481（2011）12- 1277- 04
Effect of SO2 Stress to Membrane Lipidperoxidation and Protective
Enzyme in the Chaenomeles speciosa and Euonymus japonicus
HE Rui，XUYu- mei
（College of Information，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）
Abstract：The physiological and biochemical changes of the both plants under SO2 stress was: The O2－ velocity, MDA
content, cell membrane permeability and soluble protein content were increased in the Chaenomeles speciosa and Euonymus
japonicus treated with 0.1, 0.5, 1.0 mg/L SO2, but the increased ratio of the former was larger than the latter. And these four indices
were increased with the increase of sulfur dioxide concentration. The SOD and POD activity were increased in both plants treated
with sulfur dioxide, but the increased ratio of the susceptible plant was greater than the resistant one. And the increased ratio was
increased with the increased concentration sulfur dioxide. After fumigation, the POD activity had a stimulated ascent and then
descended, but the stimulated course was earlier in the Euonymus japonicus than in the Chaenomeles speciosa. The CAT activity
decreased in both plants and the descend ratio increased with the increase of sulfur dioxide concentration.
Key words：Chaenomeles speciosa; Euonymus japonicas; SO2; membrane lipidperoxidation; protective enzyme
收稿日期：2011- 11- 07
基金项目：山西省科技攻关项目（011018）
作者简介：何 瑞（1980-），女，山西襄垣人，助教，硕士，主要从事微生物学的教学及研究工作。
doi:10.3969/j.issn.1002-2481.2011.12.13
SO2是我国当前主要的大气污染物，其主要
来源于煤、石油等天然气的燃烧及含硫矿物的冶
炼等。随世界对能源及自然资源需求的不断增
加，SO2对生物和环境造成的危害日趋严重。近年
来，SO2对植物的危害逐年增加，主要对植物细胞
产生氧化伤害，而膜脂过氧化（lipid peroxidation，
LP）被认为是测定氧化伤害程度的可靠指标[1]。
植物体内的抗氧化系统是决定植物细胞对
SO2 胁迫抗性的关键因素，超氧化物歧化酶
（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）是
抗氧化系统中重要的保护酶，这些抗氧化酶能清
除机体内的活性氧，有利于植物维持体内活性氧
产生与猝灭的动态平衡，从而阻止膜脂过氧化的
进程，减轻其对细胞的伤害[2]。
近年来，国内外关于 SO2对植物生理生化影
响的报道很多[3]，但对园林绿化树种的研究相对
较少。在研究 SO2对园林植物敏感性研究的基础
上，确定了大叶黄杨为抗性树种，贴梗海棠为敏
感树种[4]。本试验主要对在不同的 SO2胁迫浓度
和持续时间条件下，大叶黄杨和贴梗海棠的
SOD，POD，CAT等保护酶活性以及膜质过氧化
产物MDA含量、质膜透性的变化进行了测定[5- 6]，
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研究这些指标的动态变化及其对 SO2抗性的相
互联系，旨在为探讨这些指标作为评价树种对
SO2抗性的可行性提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 试验材料
贴梗海棠和大叶黄杨均采自山西农业大学
校园。选取生长势均匀一致、无病虫斑的树种，剪
下 20 cm长的枝条，经适当疏剪后，立即插入盛
有 knop营养液的三角瓶中待用。
1.2 SO2熏气处理方法
在体积为 0.474 m3密闭容器中，用 0.10，0.50，
1.00 mg/L 3个 SO2质量浓度对 2种植物进行 4 h
熏气处理。每个处理 3次重复，对照放入同样条
件而无 SO2的熏气装置中。分别在熏气结束后
0，20，30，44，54 h采样测定其生理生化指标。
1.3 生理生化指标测定方法
超氧化物阴离子自由基（O2－）测定参照王爱
国等[7]的方法进行；细胞膜透性的测定采用电导
仪法；MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸比色
法；SOD酶活性的测定采用 NBT光还原法；POD
酶活性测定采用愈创木酚法[8]；CAT酶活性测定
采用高锰酸钾滴定法[9]。
2 结果与分析
2.1 SO2对 O2-产生速率的影响
试验结果（图 1，2）表明，经过 0.10，0.50 和
1.00 mg/L的 SO2处理 4 h后，贴梗海棠和大叶黄
杨的 O2－产生速率均增加，贴梗海棠 O2－产生速
率的增加比率远大于大叶黄杨，且随 SO2质量浓
度的增加，O2－产生速率的增加比率呈增加趋势。
在处理初期，2种植物的 O2－产生速率都急剧增
加，即产生了氧爆现象；贴梗海棠的 O2－产生速率
在后期下降；大叶黄杨中的 O2－产生速率在中期
略有下降，后期又略有回升，出现了双峰现象。
2.2 SO2对细胞膜相对透性的影响
试验结果（图 3，4）表明，贴梗海棠和大叶黄
杨经 SO2处理后，2种植物的细胞膜透性均增加，
而且贴梗海棠细胞膜相对透性增加比率大于大
叶黄杨。不同质量浓度的 SO2处理对叶片细胞膜
相对透性的增加比率不同，基本上细胞膜相对透
性的增加比率随 SO2质量浓度的增加呈上升趋
势。0.10，0.50，1.00 mg/L这 3种质量浓度对大叶
黄杨处理 4 h后细胞膜相对透性的增加比率依
次为 3.944%，10.772%和 16.811%。3种质量浓度
处理贴梗海棠后，其细胞膜相对透性的增加比率
依次为 6.475%，17.818%和 24.086%。
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2.3 SO2对叶片 MDA含量的影响
试验结果（图 5，6）表明，贴梗海棠和大叶黄
杨，经 SO2处理 4 h后，叶片的 MDA含量均比对
照增加，且贴梗海棠的MDA含量的增加比率大
于大叶黄杨。分析不同质量浓度 SO2对植物的影
响可看出，无论是贴梗海棠还是大叶黄杨，MDA
含量的增加比率均随 SO2质量浓度的增加呈升
高趋势。这表明贴梗海棠和大叶黄杨在 SO2胁迫
时产生了膜脂过氧化作用，贴梗海棠及高质量浓
度的 SO2对植物脂质过氧化作用的程度更高。
2.4 SO2对保护酶活性的影响
试验结果（图 7，8）表明，贴梗海棠和大叶黄
杨经 SO2处理 4 h后，叶片体内的 POD活性均上
升，抗性植物大叶黄杨增加比率较敏感植物贴梗
海棠大。脱离处理后，POD活性均出现一个应激
上升的过程，随后下降，但是抗性植物大叶黄杨
出现应激的时间要比贴梗海棠早。
试验结果（图 9，10）表明，贴梗海棠和大叶
黄杨经 SO2处理 4 h后，叶片内的 SOD活性均
升高，但是大叶黄杨的增加比率比贴梗海棠大。
随 SO2质量浓度的增加，SOD活性的增减比率
增加；用 0.1，0.5，1.0 mg/L SO2 处理后，大叶黄
杨 SOD 增加比率依次为 17.620%，25.303%，
30.392%；贴梗海棠 SOD 的增加比率依次为
5.515%，11.184%和 14.858%。2种植物在处理后
20 h，SOD活性均出现一个增加峰值，其中，敏感
植物贴梗海棠的 SOD活性的增幅在后期下降。
而抗性植物大叶黄杨的 SOD活性在后期则呈上
升趋势。
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试验表明（图 11，12），贴梗海棠和大叶黄杨
经 SO2处理 4 h后，叶片体内的 CAT活性均下降，
且贴梗海棠的下降幅度大于大叶黄杨。CAT活性
的下降比率随 SO2质量浓度的增加而增加。
3 结论与讨论
植物在逆境条件下会产生大量的活性氧
（O2－，H2O2，·OH和 1O2等），体内 POD，SOD等保
护酶难以清除，从而使植物细胞内膜发生过氧化
作用或脱脂作用，使质膜受到损害，透性改变，损
伤膜系统，植物受到伤害[10- 12]。丙二醛（MDA）是细
胞内膜脂过氧化或脱脂的产物，会严重损伤细胞
的生物膜，降低膜中不饱和脂肪酸的含量，使膜
的流动性降低。质膜是细胞与环境之间物质交换
的界面，它能调节和控制细胞内外物质的运输和
交换。当植物处于逆境胁迫时，其选择透过机能
受损，透性增大，使细胞内一些可溶性物质外渗，
破坏了酶及代谢作用原有的区域性，这是植物受
害的原因之一。MDA含量和细胞膜相对透性是
反映细胞质膜透性的 2个重要生理指标[13]。
本试验结果表明，SO2处理使贴梗海棠和大
叶黄杨产生 O2－的速率、MDA含量和细胞膜相对
透性均增加，而且贴梗海棠的增加比率比大叶黄
杨大，这可能与大叶黄杨对 SO2的抗性强有关。
随 SO2质量浓度的增加，这 3个指标的增加比率
均呈升高趋势。说明用这 3个指标作为监测 SO2
污染程度具有一定的实际意义。
自由基伤害学说[14- 15]认为，在正常情况下，植
物细胞中存在着活性氧的产生和清除 2个过程。
逆境胁迫会促进活性氧产生，损伤膜系统[10]。有
些酶如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶
（POD）和过氧化氢酶（CAT）等可清除活性氧自
由基，从而防止自由基的毒害，为此将它们称为
保护酶系统[16]。作为酶系统的重要组成成分，硫
过多会直接或间接地对自由基清除系统酶的活
性产生影响；又由于硫参与作物的呼吸作用和光
合作用的电子传递以及次生代谢物的产生等过
程，其含量的增减必然会影响到植物体内活性氧
的产生和清除[17]。超氧化物歧化酶（SOD）是一种
重要的自由基清除酶。一些学者认为，SOD同植
物的抗污性密切相关，SOD含量高的叶片，抗性
强，较晚出现伤害症状[18- 19]。
本研究结果表明，经 SO2处理后，贴梗海棠
和大叶黄杨的 SOD和 POD活性均上升，抗性植
物大叶黄杨的增加比率大于敏感植物贴梗海棠，
随 SO2质量浓度的增加，SOD和 POD活性的增
加比率升高。脱离处理后，POD活性均出现一个
应激上升的过程，随后下降，抗性植物大叶黄杨
出现应激反应早于贴梗海棠。SOD作为主要的抗
氧化酶之一，在保护细胞膜免受氧化损伤中具有
特殊重要的意义，在 SO2胁迫下，O2－产生速率增
加，SOD酶活性升高，使植物体内活性氧的清除
达到平衡，从而防止活性氧的积累对细胞膜造成
的损伤。贴梗海棠和大叶黄杨经 SO2处理后，
CAT活性下降，且随 SO2质量浓度的增加下降比
率增加。
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2.3 杏品种枝条的 LT50与花器官耐霜性的相关
性分析
通过对杏枝条 LT50与杏平均冻花率进行相
关性分析，发现二者之间呈显著正相关，相关系
数 r＝0.96**（**表示 1.0%显著水平）。结果表明，
可以通过测定枝条的 LT50来预测杏花器官的耐
霜性。枝条 LT50越低，表明杏品种的耐霜性越强；
反之，耐霜性越弱。
3 小结
枝条的 LT50作为鉴定杏花器官耐霜性的一
项生理指标，与以往测定杏花器官耐霜性的生理
生化指标相比有更大的可操作性，不必仅局限在
花期进行，研究的采样时间自由度更大，而且测
定技术简便，试验仪器操作简单，对杏耐霜性育
种的早期预选及生产中杏品种的耐霜性鉴定具
有较大的意义。
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