全 文 ：水分胁迫对皱果苋幼苗保护酶活性及生理指标的影响
史冬燕　(菏泽学院生命科学系 ,山东菏泽 274015)
摘要　[目的 ]研究水分胁迫对皱果苋幼苗叶片脯氨酸、丙二醛含量和保护酶活性的影响 , 探讨皱果苋耐旱机制。 [方法 ]用浓度 5%、
10%和 20%聚乙二醇-6000(PEG-6000)模拟水分胁迫的方法 ,分别处理 0、1、3、5、7d,取叶片测定各项生理生化指标。 [结果]随水分胁
迫时间的延长 ,皱果苋幼苗叶片中的脯氨酸和丙二醛含量增加;而抗氧化酶 [超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)]的活性呈先
升后降趋势。在浓度 10%和 20%PEG-6000胁迫 1d处理下SOD酶活性达到最大 ,分别为 42.37U/(gFW·h)和 38.51U/(gFW·h);
而浓度 20%PEG-6000胁迫下 ,其 POD酶活性达到最大[ 14.9U/(gFW· min)]。 [结论 ]皱果苋叶片脯氨酸含量的增加和保护酶的变化
对皱果苋耐旱和保护其细胞膜的完整性有一定作用。
关键词　皱果苋;水分胁迫;保护酶;丙二醛
中图分类号　Q945　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)25-11931-02
EffectofWaterStressonPhysiologicalIndicatorsandActivityofDefenseEnzymesofAmaranthusviridis
SHIDong-yan　(DepartmentofLifeScience, HezeUniversity, Heze, Shandong274015)
Abstract　[ Objective] Theeffectsoncontentsofproline, MDAandanti-oxidativeenzymeactivitiesinleavesofAmaranthusviridisL.were
studiedunderwaterstressinordertodiscussdroughtresistancemechanism.[ Method] TheyoungplantsofAmaranthusviridisL.weretreated
byPEG-6000osmoticstresswithconcentrationsof5%, 10%and20%for0, 1, 3, 5, 7days, andthenleavesweretakenouttomeasurethe
physiologicalandbiologicalindices.[ Result] Alongwithtimeofwaterstress, thecontentsofprolineandMDAincreased.However, theactiv-
itiesofanti-oxidativeenzymes(SODandPOD)increasedatfirst, andthendecreased.In1d, theactivitiesofSODin10% and20%PEG-
6000respectivelywere42.37and38.51U/(gFW·h);theactivityofPODin20%PEG-6000 was14.9 U/(gFW· min);[ Conclusion]
TheprolineandtwodefenseenzymesofAmaranthusviridis leavesmightplayakeyroleinprotectingintegrityofmembraneunderwaterstress.
Keywords　AmaranthusviridisL.;Waterstress;Defenseenzyme;MDA
基金项目　山东省教育厅科技计划项目(J08LF53)。
作者简介　史冬燕(1973-),女 , 山东单县人 ,硕士 ,讲师 ,从事植物学
研究。
收稿日期　 2009-05-31
　　水是植物生长发育的重要生态因子之一。水分胁迫对
植物生长发育的各个阶段 ,如种子萌发 、营养生长和生殖生
长都存在影响 ,同时还影响植物各种生理代谢过程 ,如光合
作用 、呼吸代谢和有机物质的转化 、运输 、积累等。植物在逆
境过程中 ,细胞内自由基代谢的平衡被破坏而导致自由基的
产生 ,过剩自由基的毒害之一是引发或加剧膜脂过氧化 ,造
成细胞膜系统的损伤。研究表明 ,超氧化物歧化酶(Superox-
idedismuatse, SOD)和过氧化物酶(Peroxidase, POD)等能够
有效地清除这些自由基 ,是酶促防御系统的重要组成成
分 [ 1] 。皱果苋(AmaranthusviridisL.)是苋科苋属的一年生草
本植物 ,其分布广 ,具有较强的耐旱 、耐贫瘠性 [ 2] 。笔者通过
聚乙二醇-6000(PEG-6000)模拟水分胁迫处理皱果苋幼苗 ,
测定了幼苗叶中丙二醛(Malondialdehyde, MDA)、脯氨酸的
含量及 SOD酶 、POD酶的活性 ,探讨水分胁迫对皱果苋幼苗
保护酶的影响 ,旨在为皱果苋耐旱机理的研究提供一定的理
论依据。
1　材料与方法
1.1　材料　挑取饱满 、生长均匀一致的皱果苋种子进行盆
栽 。幼苗长至 5叶期时 ,选择生长一致的皱果苋幼苗 ,分为 3
组 ,用浓度 5%、10%和 20%PEG-6000分别进行渗透胁迫处
理 ,于 0、1、3、5、7d取第一片叶以上的第 3 ～ 4片叶进行各项
生理生化指标的测定。每个参数测定 3次 ,取平均值。各处
理设 3个重复。
1.2　方法
1.2.1　酶液的制备。准确称取 1.00g皱果苋幼苗叶片 ,剪
碎 ,加入 5 mlpH值 7.8的磷酸缓冲液 ,冰浴研磨匀浆 ,于
4 000 r/min, 4 ℃高速离心 20 min。取上清液 ,即为 SOD、
POD酶粗提液。
1.2.2　各指标测定方法 。MDA含量测定用硫代巴比妥酸
法 [ 3] ,以每克鲜重微摩尔表示;脯氨酸含量的测定采用酸性
茚三酮法 [ 4] ;SOD酶活性测定按氮蓝四唑(NBT)方法 ,以抑
制光还原 NBT50%为一个酶活性单位;POD酶活性测定用
愈创木酚法 [ 5] 。以上方法测定均重复 3次。
2　结果与分析
2.1　水分胁迫对皱果苋幼苗叶片 MDA含量的影响　植物
在逆境或衰老过程中 ,细胞内自由基代谢的平衡被破坏 ,过
剩的自由基将引发或加剧膜脂过氧化 ,造成细胞膜系统的损
伤。MDA是膜脂过氧化的最终产物 ,其含量多少表示细胞
膜的膜脂过氧化作用及膜系统受伤害的程度。由图 1可知 ,
随着胁迫时间的延长 , MDA含量逐渐累积 ,并且随着水分胁
迫强度的加大 , MDA含量也随之增加。浓度 5%、10%和
20%PEG-6000胁迫 5 d的皱果苋幼苗叶片 MDA含量分别是
对照的 2.26、2.73和 2.82倍 。
2.2　水分胁迫对皱果苋幼苗叶片脯氨酸含量的影响　随
着胁迫处理时间的延长 ,皱果苋幼苗叶片脯氨酸含量呈增加
趋势;并且随胁迫强度的加大 ,脯氨酸含量增加的幅度加大
(图 2)。与对照相比 ,浓度 20%PEG-6000胁迫下 ,幼苗叶片
内脯氨酸增加显著(P<0.05), 5 ～ 7d增加幅度降低 ,可能在
强胁迫下 ,植物失水严重 ,使其生理代谢过程受到限制。浓
度 5%和 10%PEG-6000处理在胁迫 3 d后 ,脯氨酸含量上升
变化幅度明显。
2.3　水分胁迫对皱果苋幼苗叶片 SOD酶活性的影响　SOD
酶是生物体内极为重要的保护酶 , SOD能以 O2-为基质进行
歧化反应 ,生成 H2 O2。由图 3可知 ,随着胁迫时间的延长 ,皱
果苋幼苗叶片 SOD活性呈现先升高后下降的趋势。浓度
10%、20%PEG-6000胁迫 1d处理样的 SOD活性达到最大 ,
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(25):11931-11932, 11944 责任编辑　张杨林　责任校对　卢瑶
分别为 42.37、38.51 U/(gFW·h)是对照的 1.93、1.75倍 。
而浓度 5%PEG-6000胁迫 3d, SOD活性达到最高 ,为 40.10
U/(gFW·h),是对照的 1.82倍。
2.4　水分胁迫对皱果苋幼苗叶片 POD活性的影响　 POD
是植物体内担负清除 H2 O2的主要酶类之一 ,它能催化 H2O2
氧化其他底物后产生 H2 O。由图 4可知 ,随着胁迫时间的延
长 ,皱果苋幼苗叶片 POD活性也呈现先升高后下降的趋势 。
浓度 5%和 10%PEG-6000胁迫处理 3d材料 的 POD活性达
到最大值;而浓度 20%PEG-6000则在胁迫 1 d使材料 POD
活性达到最大值 ,为 14.9 U/(gFW· min)。在胁迫后期 ,随
着胁迫程度和强度的增加 , POD活性迅速下降 ,说明在高浓
度 PEG-6000和长时间水分胁迫下皆对植物产生严重伤害 。
图 1　水分胁迫对皱果苋幼苗 MDA含量的影响
Fig.1　EfectofwaterstressonthecontentofMDAinAmaran-
thusviridisL.
图 2　水分胁迫对皱果苋幼苗脯氨酸含量的影响
Fig.2　EffectofwaterstressonprolinecontentinAmaranthus
viridisL.
3　结论与讨论
(1)植物在逆境条件下的膜脂过氧化反应和保护酶系统
已广泛用于植物对逆境的反应机理研究 。目前研究表明 ,当
植物处在逆境条件下都会导致细胞内自由基的产生和清除
的平衡受到破坏。因此对活性氧清除的能力是决定细胞对
胁迫抗性的关键因素 ,植物体内的清除系统在逆境中维持较
高的水平 ,才可清除活性氧自由基 ,使之保持较低水平 ,从而
防止其对生物膜结构和功能的破坏 ,活性氧主要加剧细胞膜
的膜脂过氧化 ,使膜的透性增加 , MDA是膜脂过氧化的最终
产物 ,是膜系统受伤害的重要标志之一。该试验结果显示 ,
随着胁迫时间的延长 ,皱果苋叶片的 MDA含量增加 ,同时水
分胁迫程度增加 , MDA的含量也增加 ,即 MDA的积累与水
图 3　水分胁迫对皱果苋幼苗SOD活性的影响
Fig.3　EffectofwaterstressonactivityofSODinAmaranthus
viridisL.
图 4　水分胁迫对皱果苋幼苗POD活性的影响
Fig.4　EffectofwaterstressonactivityofPODinAmaranthus
viridisL.
分胁迫程度呈正相关。这与前人在玉米 、苜蓿等试验材料上
所得的研究结果相同 [ 6-7] 。在胁迫后期 , MDA增幅明显 ,具
有持续 、累加的效应 ,与韩蕊莲等的研究结果相同 [ 8] 。但
MDA含量变化趋势与阎秀峰 [ 9]等研究结果存在一定差异 ,
表明不同植物对水分胁迫的抗性能力存在一定的差别。在
PEG-6000胁迫下 ,皱果苋通过提高脯氨酸的含量来增加保
水力。在浓度 5%、10%PEG-6000胁迫下 ,皱果苋叶中的脯
氨酸含量随胁迫时间的延长稳定上升 ,这说明脯氨酸对皱果
苋耐旱性有一定作用。
(2)该试验中随水分胁迫时间的延长 , SOD和 POD活性
呈现先升后降的变化趋势 ,说明在胁迫初期 , 2种保护酶能有
效地清除活性氧 ,降低了对细胞膜的膜脂过氧化水平 ,所以
初期时 MDA含量增幅不大 ,但胁迫后期 ,由于保护酶活性降
低 ,导致 MDA含量大幅度增加 。由此推论在水分胁迫初期 ,
皱果苋幼苗的保护酶系统具有积极的防御性反应 ,清除过多
的自由基及活性氧 ,当水分胁迫超出皱果苋耐受程度 ,保护
酶活性下降 ,而导致活性氧代谢失调 ,膜的膜脂过氧化作用
加剧 ,使膜受到损伤。所得试验数据对皱果苋的耐旱机制研
究有一定的借鉴意义 ,但今后还应从形态解剖 、光合效应和
内源激素变化等各方面进行综合分析 ,进一步认识了解皱果
苋的耐旱性及其机制。
(下转第 11944页)
11932 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年
贮性好。 9月份将 L2-3扩繁。 2002年 6月收获种子。 2002
年 8月将中选品系除在试验田继续种植观察外 ,在 2个乡分
别进行大田生产试验和高产栽培试验 ,在试验田中生长整齐
一致 、长势好 、早期抽薹极少 、成熟期比对照提前 15 d。黄皮
洋葱大田生产高产试验于 2003年 5月 13日通过了实地验
收 ,采用随机抽样 2片计产 ,折合产量达 176 437.5 kg/hm2 。
经四川省科技成果查新咨询中心农业分中心 2005年 3月 20
日科技查新报告(报告编号 GA2005016):该产量属我国黄皮
洋葱经专家正式验收的最高产量 。 2004、2005、2006年进行
L3代中选品系的同田对比试验及品种比较试验和繁种;2007
年 8月暂命名为 “昌激 07-9”并开始在西昌等地大面积推广。
洋葱新品种 “昌激 07-9”的激光诱变选育过程见图 1。
图 1　洋葱新品种“昌激 07-9”的激光诱变选育过程
Fig.1　 Thelaserinducedmutationbreedingprocessofnewonionvariety“Changji07-9”
2　品种特征特性
原品种日本黄皮洋葱 “96203”的主要特征特性:黄皮 ,圆
球形 ,生长势强 ,辛辣味淡 ,肉质好 ,早期抽薹率为 29.6%,鳞
茎较大 ,产量较高 ,不易分球 ,抗病性强 ,生育期为 212 d,
耐贮。
“昌激 07-9”的主要特征特性:黄皮 ,圆球形 ,生长势强 ,
辛辣味淡 ,肉质好 ,早期抽薹率为 8.9%,鳞茎较大 ,产量较
高 ,不易分球 ,抗病性强 ,生育期为 197 d,耐贮 。
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