全 文 ：第 44卷　第 1期 河 南 农 业 大 学 学 报 Vol.44　No.1
2010年　　 2月 JournalofHenanAgriculturalUniversity Feb.　 2010
收稿日期:2009-10-20
基金项目:河南省重点科技攻关计划项目(0624070035)
作者简介:夏鹏云 , 1982年生 ,男 ,河南济源人 ,硕士研究生 ,从事园林植物遗传育种研究.
通讯作者:苏金乐 , 1953年生 ,男 ,河南新郑人 ,教授 ,博士生导师.
文章编号:1000-2340(2010)01-0047-05
干旱胁迫对大叶冬青叶片生理特性的影响
夏鹏云 ,吴　军 ,乔俊鹏 ,苏金乐
(河南农业大学 ,河南 郑州 450002)
摘要:用 PEG-6000模拟土壤干旱胁迫 , 对 2年生大叶冬青叶片生理生化等指标进行研究.结果表明 , 随着胁迫
程度的加强和时间的延长 ,叶片中叶绿素含量变化并不呈现单一的上升和下降;叶片中丙二醛的含量增幅较缓;
保护酶的活性明显增强 , SOD活性表现为先升后降;POD活性的变化呈现先升后降再升再降;CAT活性呈现先
升后降再升的趋势.这 3种保护酶协同作用 ,有效清除自由基 , 减轻干旱胁迫对细胞膜的伤害 , 增加了大叶冬青
的抗旱性 , 试验说明了大叶冬青有较强的抗旱能力.
关键词:大叶冬青;PEG-6000;抗旱;生理特性
中图分类号:S761.1　　　　文献标志码:A
Physiologicalresponsesofbroadleafholyleavesunderdroughtstres
XIAPeng-yun, WUJun, QIAOJun-peng, SUJin-le
(HenanAgriculturalUniversity, Zhengzhou450002 , China)
Abstract:SimulatingsoilwaterstresswithPEG-6000, thispaperstudiedthedroughtresistanceindi-
cesofbroadleafholy, suchasphysiologicalandbiochemicalcharacteristics.Theresultsshowed:as
droughtstressintensifiedandtimeprolonged, thechangeofchlorophylcontentintheleavesdidnot
showasingletendency;MDAcontentincreaseedslowly;theactivityofprotectiveenzymeincreased
significantly;theactivityofSODfirstincreasedandthendecreased;theactivityofPODshowedare-
peatedrisingandfalingtendency;theactivityofCATshowedarising-faling-risingtendency.The
concertedreactionofthesethreeprotectiveenzymescouldeliminatefreeradicalsefectively, which
mightaleviatethedamagetoepicyteunderdroughtstress, andincreasethedroughtresistanceofbroa-
dleafholy.Theaboveresultsshowedbroadleafholyhadstrongdrought-resistance.
Keywords:broadleafholy;PEG-6000;droughtresistance;physiologicalcharacteristic
　　大叶冬青(Lexlatifolia)又名苦丁茶 ,冬青科 ,
冬青属.主要分布于长江中下游各省及福建等地 ,
株高可达 20 m,树形优美 ,枝叶浓荫 ,具有很高的
观赏价值和经济价值.目前国内外的科研工作者对
大叶冬青的研究主要集中在无性繁殖 、生化指标的
测定 、药物机理等方面 [ 1 ～ 5] ,在生理特性方面的研
究还未见报道 ,而探讨干旱胁迫下植物生理指标的
变化对于园林绿化具有重要意义.PEG是一种较
为理想的渗透调节剂 ,许多研究者认为用 PEG模
拟植物干旱逆境是可行的[ 6, 7] .因此 ,本试验采用
不同质量浓度的聚乙二醇(PEG-6000)对大叶冬
青进行人工模拟干旱胁迫 ,通过对大叶冬青的叶绿
素 、丙二醛及某些抗逆酶活性变化的测定及对比分
析 ,了解该树种的抗旱性及其抗旱机理 ,以期为大
叶冬青抗旱机理的研究和抗旱栽培提供理论参考
依据.
DOI :10.16445/j.cnki.1000-2340.2010.01.021
48　 河　南　农　业　大　学　学　报 第 44卷
1　材料与方法
1.1　供试材料
选用 2年生大叶冬青作为试材 ,由安徽省六安
市太平镇苗圃场提供.
1.2　试验处理
2009-03下旬 ,将大叶冬青 2年生苗移栽至
河南农业大学实验场 ,直接入盆.基质用草炭与黄
土(体积比 1∶1),盆底部放置托盘.定期浇霍格兰
营养液 ,每 2周浇 1次 ,以浇透土壤为度.
试验于 2009-07在河南农业大学园林实验室
进行 ,试验开始时将大叶冬青苗置于 GXZ智能型
光照培养箱(宁波江南仪器厂),光照度 12 000 lx,
温度 28 ℃.设 4种协迫处理 ,采用 PEG-6000溶
于霍格兰营养液 ,设 3个处理 , S1:100g· L-1 , S2:
200g· L-1 , S3:300 g· L-1 ,以不添加 PEG-6000
的霍格兰营养液为对照(CK).
每 3天浇 1次处理液 ,以浇透土壤为度.每个
处理 4盆(1株 ·盆 -1), 3次重复.试验开始后每 3
天取样 1次 ,共采样 6次.取第 l片完全展开叶下
数的第 3 ～ 8片叶 ,在液氮中迅速冷冻后置于 -70
℃冰箱保存待测.
1.3　指标测定方法与数据分析
叶绿素含量采用丙酮法测定;丙二醛 (MDA)
含量采用硫代巴比妥酸法测定;超氧化物歧化酶
(SOD)活性的测定用抑制氮蓝四唑法(NBT);过氧
化物酶(POD)活性的测定用愈创木酚法;过氧化
氢酶(CAT)活性的测定采用紫外吸收法 [ 8] .
用 Ofice2003, SPSS17.0进行数据分析处理.
2　结果与分析
2.1　干旱胁迫对大叶冬青叶片叶绿素含量的影响
由表 1可知 ,与 CK比较 , S1, S2处理在第 3天
时叶绿素含量就有所上升 ,而 S3处理的叶绿素含
量有所降低 ,并且差异显著.从第 3 ～ 15天 ,各处理
均表现为先降后升的趋势 ,到第 18天时 , S1, S2处
理与对照的变化并不显著 , S3处理的叶绿素含量
显著降低 , 较对照降低了 51.43%.总体来说 ,在
S1, S2处理下随着干旱胁迫时间的延长 ,叶绿素含
量表现为先升后降 ,最后又缓慢回升的趋势.说明
干旱胁迫初期促进了大叶冬青的叶绿素合成 ,使叶
绿素含量维持在一个较高的水平上 ,水分亏缺没有
使叶绿体和线粒体受到伤害[ 9] .随着干旱胁迫时
间的延长 ,从第 9天到第 15天叶绿素含量与对照
差异并不显著 ,这是大叶冬青对干旱胁迫的一种适
应[ 10, 11] ,在干旱胁迫下 ,叶绿素含量表现出了较强
的稳定性 ,这是耐旱植物的生理特点之一[ 12] .在
S3处理下第 18天大叶冬青表现出叶片萎蔫 、卷
曲 ,叶绿素含量明显下降 ,说明大叶冬青不能忍耐
过分的 、长期的干旱胁迫.
表 1　不同干旱胁迫处理下大叶冬青叶片叶绿素含量随时间的变化
Table1　Thevariationofchlorophylcontentwiththetimeinbroadleafholyleavesunderdifferent
droughtstresstreatment mg· g-1
处理
Treatment
处理时间 /d　Treatingtime
0 3 6 9 12　　 15　　 18　　　
CK 0.070a 0.074a 0.055a 0.064a 0.070a 0.066a 0.065a
S1 0.075a 0.099b 0.078b 0.056a 0.067a 0.074a 0.070a
S2 0.068a 0.082a 0.067ab 0.062a 0.070a 0.060a 0.060ab
S3 0.072a 0.060c 0.057a 0.055a 0.076a 0.058a 0.034c
注:表中不同字母表示差异显著(P<0.05),下同.
Note:Differentlettersindicatesignificance(P<0.05).Thesameasbelow.
2.2　干旱胁迫对大叶冬青叶片 MDA含量的影响
由表 2可以看出 ,从干旱胁迫开始至第 9天 ,
除 S3处理的叶片 MDA含量增幅稍大以外 ,其余处
理与 CK相差不大 ,并且在这段时间内都保持在一
个相对稳定的水平 ,这说明轻度的干旱胁迫尚未对
大叶冬青产生明显伤害.随着 PEG干旱胁迫质量
浓度的增加和时间的延长 ,大叶冬青叶片中 MDA
的含量基本呈逐渐增加的趋势.到第 15天时 ,各处
理的叶片中 MDA含量稍有下降 ,表明大叶冬青在
受到伤害后能积极地进行自我调整 ,显示出一定的
抗旱能力.第 18天的测定结果表明 ,与对照相比 ,
S1, S2, S3 处理较对照分别增加了 56.28%,
64.55%和119.40%,可能是因为干旱胁迫加重后 ,
叶片中保护酶的活性降低或没有相应的加强 ,使活
性氧大量积累 ,膜脂过氧化 ,致使 MDA质量浓度
剧增 ,对细胞膜产生了一定的损伤.
第 1期 夏鹏云等:干旱胁迫对大叶冬青叶片生理特性的影响 49　
表 2　不同干旱胁迫处理下大叶冬青叶片 MDA含量随时间的变化
Table2　ThevariationofMDAwiththetimeinbroadleafholyleavesunderdifferentdroughtstresstreatment
μmol· g-1
处理
Treatment
处理时间 /d　Treatingtime
0 3 6 9 12 15 18　 　
CK 5.11a 5.20a 4.98a 6.18a 5.35a 6.13a 7.00 a
S1 5.98a 6.28a 5.68a 6.39ab 8.28b 7.60bcd 9.83 a
S2 4.99a 5.92a 6.75a 6.58ab 8.12b 7.20ab 10.35b
S3 6.18a 6.03a 6.81a 7.82b 8.92b 8.90d 13.80c
2.3　干旱胁迫对大叶冬青叶片 SOD活性的影响
由表 3可以看出 ,各处理的 SOD活性峰值均
在第 3天出现 , 分别较对照增加了 23.53%,
47.06%, 94.12%,说明干旱胁迫激活了 SOD活性
的水平 ,使其清除自由基的能力加强 ,且随着胁迫
质量浓度的增加 ,其激活程度也较大.到第 6天时 ,
各处理的活性开始下降 ,表明随着干旱胁迫时间的
延长 ,自由基大量增加 ,致使 SOD活性下降.此后
9 ～ 12 d之间 , SOD活性与对照差异不显著 ,说明
大叶冬青进行有效地调节 ,适应了此质量浓度的胁
迫.随着干旱胁迫时间的延长 ,到第 15天 S2, S3处
理的 SOD活性均低于 CK,但到第 18天时 S2处理
又开始回升 ,说明大叶冬青已经通过自身的调节适
应了 S2处理.而 S3处理产生不可逆的下降 ,说明
SOD的防御和清除自由基的能力只在一定范围内
有效 ,一旦超出了其范围 , SOD就会失活.
表 3　不同干旱胁迫处理下大叶冬青叶片 SOD活性随时间的变化
Table3　TheactivityvariationofSODwiththetimeinbroadleafholyleavesunderdifferentdroughtstresstreatment
U· g-1
处理
Treatment
处理时间 / dTreatingtime
0 3 6 9 12 　 15 18
CK 14a 13a 14a 13a 10a 　 14a 　13a
S1 13a 21a 16a 15a 13a 　 15a 　14a
S2 15a 25ab 20ab 12a 12a 　 9b 　12a
S3 14a 33b 24b 15a 12a 　 8b 　 7b
2.4　干旱胁迫对大叶冬青叶片 POD活性的影响
由表 4可以看出 ,随着干旱胁迫时间的延长 ,
S1, S2, S3处理的大叶冬青 POD活性呈现 “升—
降 —升 —降 ”的变化趋势 , 在干旱胁迫的第 3天 ,
各处理的 POD活性都有小幅上升 ,说明干旱胁迫
导致细胞内外过氧化物酶的积累 ,植物体内的保护
酶会同时启动来抵御不良环境 , POD活性会上升.
从第 9天开始 , POD活性迅速上升 ,到第 12天时 3
个处理均达到峰值 ,分别比 CK增加了 94.01%,
151.95%, 84.54%.说明随着干旱胁迫质量浓度的
增加 , POD清除能力也随之增加.此后 ,各处理的
活性均有所下降 ,说明在持续干旱胁迫条件下 ,大
叶冬青的细胞膜遭受到了一定的伤害 ,但 POD仍
有较强的自由基清除能力 ,对细胞膜结构具有一定
的保护作用.S3处理的活性在第 18天时低于 CK,
说明在长时间的重度干旱胁迫下 ,植物细胞忍耐活
性氧的水平可能存在一个阈值 ,超过了这个阈值 ,
就会导致植物受到极大的伤害 [ 13] .
表 4　不同干旱胁迫处理下大叶冬青叶片 POD活性随时间的变化
Table4　TheactivityvariationofPODwiththetimeinbroadleafholyleavesunderdifferentdroughtstresstreatment
U· g-1· min-1
处理
Treatment
处理时间 /dTreatingtime
0 3 6 　9 12 15 18
CK 717a 710a 629a 627a 600a 721a 798a
S1 703a 801a 594a 944ab 1 393b 842a 1 153b
S2 738a 909a 445a 878ab 1 809c 1 134b 1 169b
S3 798a 917a 601a 1 277bc 1 325b 1 086b 463c
50　 河　南　农　业　大　学　学　报 第 44卷
2.5　干旱胁迫对大叶冬青叶片 CAT活性的影响
由表 5可以看出 ,在各种 PEG干旱胁迫处理
下 ,大叶冬青叶片 CAT活性变化均呈现先升后降
再升的现象.前 3 dCAT活性均处于上升趋势 ,其
峰值规律为质量浓度越高出现拐点越早 , S1处理
峰值拐点出现在第 12天 , S2处理在第 6天 , S3处
理在第 3天.低值规律为浓度高出现低值拐点也
早 , S2 , S3处理的低值拐点在第 9 , 12天 ,而 S1处
理向后推迟 ,出现在第 12天.随后上升 ,到第 18
天 , S1和 S2的 CAT活性基本接近 ,而 S3仍处于较
低的水平.表明大叶冬青能够通过自身的调节作用
适应了 S1, S2质量浓度下的处理 ,这与 POD活性
在此时期的表现一致.S3处理下 ,在第 12天降到
最低点较 CK降低了 78.30%,此后趋于平稳 ,说明
S3处理下 CAT活性已经失去调节能力 ,活性氧对
大叶冬青的伤害加剧.S1, S2处理的 CAT活性在
第 15天时又开始回升 ,到第 18天时 ,分别较对照
增加了 53.82%, 44.55%.这种变化趋势可以在一
定程度上反映了 CAT活性在干旱胁迫下对植物体
内过氧化氢积累所造成的毒害发挥消除作用.
表 5　不同干旱胁迫处理下大叶冬青叶片 CAT活性随时间的变化
Table5　TheactivityvariationofCATwiththetimeinbroadleafholyleavesunderdifferentdroughtstresstreatment
U· g-1· min-1
处理
Treatment
处理时间 / dTreatingtime
0　　　 3 6 9 12 15 18
CK 10.4a 8.8a 9.9a 10.4a 10.6a 11.8 a 11.0a
10 11.2a 11.4a 13.3a 14.2a 21.5b 14.2 a 16.9b
20 10.3a 15.1a 14.8a 2.0b 2.8c 7.6b 15.9b
30 11.3a 15.6a 13.3a 10.3a 2.3c 3.3b 5.3c
3　小结与讨论
植物对干旱胁迫的适应性反应是一个非常复
杂的生理生态学问题.干旱胁迫下植物体内发生氧
化胁迫 ,细胞内活性氧水平增高 ,从而使细胞膜发
生膜质过氧化作用和膜蛋白的变性 ,使细胞膜系统
变性 ,最终导致细胞损伤甚至死亡[ 14] .
试验结果显示 ,在干旱胁迫胁迫初期 ,叶绿素
含量在 S1, S2处理下要高于 CK,而 S3处理低于对
照 ,这与黄颜梅 [ 15]对藏柏的研究 ,孔艳菊等[ 16]对
黄栌幼苗的研究结果相似 ,这说明干旱胁迫初期 ,
大叶冬青通过提高叶绿素含量保证对光能的充分
利用 ,以提高转化率以保证碳同化 ,增强体内的代
谢活动 ,这种生理反应 ,是树种抗旱能力的表现.而
高浓度的处理 ,对叶绿素的合成有破坏作用 ,抑制
了叶绿素的合成.因此 ,叶绿素含量的变化并非呈
现单一的上升或下降趋势.李俊庆 [ 17]对花生苗期
抗旱的研究也表明 ,干旱胁迫使花生叶片中叶绿素
含量逐渐升高.随着干旱胁迫程度的加剧 ,叶绿素
含量明显下降 ,表明在严重干旱胁迫才抑制了大叶
冬青叶片叶绿素的生物合成.
MDA作为植物细胞膜不饱和脂肪酸发生过氧
化作用的最终产物 ,含量高低最终反映了细胞膜受
伤害的程度.MDA含量愈高 ,膜被伤害程度愈重.
本试验表明 ,在干旱胁迫下 ,大叶冬青 MDA含量
随胁迫程度的加剧而上升 ,这说明干旱胁迫下大叶
冬青叶片膜脂过氧化作用加强 ,膜系统受到破坏 ,
膜透性增加 ,这与前人研究结果相一致 [ 18] .
SOD, POD和 CAT等被认为是清除活性氧最重
要的保护酶类 ,在逆境条件下 ,各种保护酶维持较高
活力有着重要意义.本试验中 ,不同保护酶在不同程
度干旱胁迫下的活性变化有所不同 ,但在干旱胁迫
处理达到一定程度时 ,活性较对照都有明显增加的
趋势.SOD, POD, CAT的活性随着干旱胁迫程度的
加剧和时间的延长都经历了先升后降的变化 ,说明
大叶冬青经干旱胁迫后叶片内保护酶具有协同性 ,
同时增多 ,清除自由基的能力同时增强 ,这与香樟在
低温条件下 3种酶活性变化 [ 19] ,豌豆的干旱胁迫试
验中叶片中的 SOD, POD活性变化[ 20]相似.
通过以上 5个生理指标的测定 ,得出 S3干旱
胁迫在第 18天时达到了大叶冬青的耐旱性的极
限 ,说明大叶冬青有较强的抗旱能力 ,这需要在自
然环境下进一步试验验证 ,以期为大叶冬青的抗旱
性建立更全面的评价体系.
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(责任编辑:曾玲玲)