全 文 ：第 41 卷　第 5 期 厦门大学学报(自然科学版) Vol.41　No.5
　2002 年 9 月 Journal of Xiamen University (Natural Science) Sep.2002　
文章编号:0438-0479(2002)05-0570-04
低温胁迫下加拿利海枣膜脂过氧化
及保护酶活性的变化
收稿日期:2002-05-20
基金项目:国家建设部和厦门市建委资助项目(无编
号)
作者简介:廖启 (1971-), 男 ,农艺师.
＊通讯作者 , Tel:0592-2184062
廖启 1 ,丁印龙1 ,杨盛昌2＊ ,谢潮添2 ,张　平2
(1.厦门市园林植物园 , 福建 厦门 361003;2.厦门大学生命科学学院 , 福建 厦门 361005)
摘要:在-5℃低温胁迫下 ,加拿利海枣(Phoenix canariensis Hor t.ex Chab.)幼苗叶片的 MDA 含量逐渐增加 ,膜脂
过氧化作用逐渐增强 ,含水量不断下降.细胞保护酶 SOD、POD和 CAT 酶活性均逐渐升高 , 60 h 后呈现下降趋势.冷
锻炼处理可以减缓膜脂过氧化作用的增强 、电解质渗出率的增加及含水量的降低 ,促进 SOD和 CAT 酶活性的提高 ,
同时抑制 POD 酶活性的变化 ,相应提高了加拿利海枣幼苗的抗寒性.
关键词:加拿利海枣;冷锻炼;膜脂过氧化;保护酶
中图分类号:Q 945;S 68 文献标识码:A　　　　　　　　　　　　　　　
　　加拿利海枣(Phoenix canariensis Hort.ex
Chab.),是一种栽培较为广泛的棕榈科(Palmae)观
赏植物.与其它棕榈科植物相比 ,加拿利海枣的抗寒
性较强 ,在云南昆明 、浙江温州等地区甚至有百年老
树生长.但在我国北方地区 ,加拿利海枣仍然会受到
低温的伤害 ,甚至难以存活 ,因此探讨加拿利海枣的
抗寒机制及提高抗寒性的措施 ,既能为加拿利海枣
的北移引种栽培服务 ,同时也丰富了对加拿利海枣
抗寒生理学的认识.目前有关加拿利海枣等棕榈植
物抗寒生理学研究的报道还很少 ,本文研究了低温
胁迫对加拿利海枣幼苗叶片膜脂过氧化作用 ,超氧
化物歧化酶 、过氧化氢酶和过氧化物酶等保护酶的
影响及冷锻炼处理的作用 ,为阐明加拿利海枣抗寒
机制及北移引种栽培提供依据.
1　材料和方法
1.1　材料及处理
材料为厦门市园林植物园苗圃培育的 1年龄盆
栽加拿利海枣幼苗 ,平均株高 35.6 cm ,生长状况良
好 ,土壤肥力中等 ,常规管理.2001年 7月 6 日 ,将
24盆加拿利海枣幼苗平均分为两组 ,一组进行冷锻
炼处理 ,将幼苗置于低温光照培养箱中逐步进行 20
℃/5 d 、15 ℃/5 d 及 10 ℃/10 d的冷处理 ,每日光
照 12 h ,平均光辐射强度约为 40 μmol/cm 2 s.另一
组置于室温作为对照.冷锻炼结束后 ,将两组材料置
于-5 ℃冰柜中进行 0 h 、12 h 、24 h 、36 h 、48 h 、60 h
和 72 h的低温胁迫处理.处理期间未加以光周期处
理.处理结束后移出幼苗 ,立即取样进行叶片各项生
理指标的测定.
1.2　测定方法
酶液制备:取 2 g 鲜重叶片 ,剪碎 ,加入 10 mL
62.5 mmol/ L 磷酸缓冲液(pH7.8)于冰浴研磨 ,
15 000 g ,4 ℃离心 20 min ,转移上清液用于超氧化
物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶
(CAT)酶活及可溶性蛋白质含量的测定.
丙二醛(MDA)含量的测定:取上述上清液 2
mL ,按刘祖祺和张石诚(1990)的方法[ 1]测定 MDA
含量 ,单位为μmol·g-1FW.
保护酶酶活的测定:按 Giannopolitis 和 Ries
(1977)的方法[ 2] 测定超氧化物歧化酶(SOD)酶活.
以每分钟内抑制光还原 50%的氮蓝四唑(NBT)作
为一个酶单位(U),酶活以 U·mg-1蛋白质表示.采
用愈创木酚显色法[ 1] 测定过氧化物酶(POD)酶活 ,
以■OD470·mg-1蛋白质·min-1表示.以硫代硫酸
钠滴定法[ 3] 测定过氧化氢酶(CAT)酶活 ,单位
t/ d
　图 1　低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶片丙二醛含量的
变化
　Fig.1　Changes of malondialdehyde(MDA)content in
leaves o f Phoenix canariensis seedling under low
temperature stress
t/d
　图 2　低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶片电解质渗出率
的变化
　Fig.2 　Changes of electroly te leakage rate in leaves o f
Phoenix canariensis seedling under low temper-
ature stress
以 mgH2O2·mg-1蛋白质·min-1表示.
可溶性蛋白质含量的测定:按 Bradford 法[ 4] 测
定 ,单位为 mg 蛋白质·g-1叶鲜重.
电解质渗出率的测定:参见文献[ 5] .
2　结果与分析
2.1　低温胁迫下 MDA 含量的变化
MDA是膜脂过氧化作用的终产物 ,也是反映细
胞膜系统受害的重要指标之一.低温胁迫下加拿利
海枣幼苗叶片 MDA含量的变化如图 1所示.从图 1
看出 ,冷锻炼和对照处理的加拿利海枣幼苗叶片
MDA含量在胁迫初期迅速上升 ,12 h以后 ,变化趋
缓 ,并出现略微波动.显然 ,在低温胁迫下 ,冷锻炼后
的加拿利海枣幼苗的叶片 MDA含量变化幅度低于
未经冷锻炼者.因此 ,低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶
片的细胞膜脂过氧化作用增强 ,细胞膜系统受害加
重 ,而冷锻炼可以增强细胞膜系统的稳定性 ,降低低
温胁迫的伤害影响.
2.2　低温胁迫下电解质渗出率的变化
低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶片电解质渗出率
的变化如图 2所示.很明显 ,随着低温胁迫时间的延
长 ,电解质渗出率逐渐增加 ,其中冷锻炼者的增幅小
于对照.电解质渗出率的变化可以反映细胞膜透性
的改变 ,因此冷锻炼对植物细胞膜系统的稳定性有
一定的增强作用 ,结果与前述一致.
2.3　低温胁迫下叶片含水量的变化
低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶片含水量的变化
如图 3所示.经过冷锻炼后 ,加拿利海枣幼苗的叶片
含水量小于对照者.在低温胁迫期间 ,冷锻炼者和对
照的叶片含水量逐渐降低 ,其中冷锻炼者的降幅小
于对照 ,有较好的稳定性.通常情况下 ,含水量的高
低可以反映细胞代谢活性的强弱[ 6] ,冷锻炼可以降
低细胞含水量 ,也降低了细胞代谢活性 ,相应增强了
细胞对低温胁迫的耐性.但是含水量发生较大的变
化 ,则易导致细胞代谢发生紊乱.
2.4　低温胁迫下细胞保护酶系统的变化
SOD酶活的变化:低温胁迫下加拿利海枣幼苗
SOD酶活的变化如图 4 所示.在低温胁迫下 ,加拿
利海枣幼苗叶片 SOD酶活逐渐上升 ,60 h后对照出
现下降.比较冷锻炼与对照间的 SOD酶活 ,显然冷
锻炼植株要大于对照植株 ,表明冷锻炼明显提高了
加拿利海枣幼苗叶片的 SOD酶活.
POD酶活的变化:在低温胁迫下 ,加拿利海枣
幼苗叶片 POD酶活的变化如图 5所示.冷锻炼明显
提高了 POD酶活 ,但在低温胁迫初期 ,冷锻炼者和
对照的叶片 POD酶活均趋于增高 ,不过增幅不同 ,
对照的叶片 POD 酶活在 24 h 以后已超过冷锻炼
者 ,此后 ,变化趋于缓和 ,并呈现下降趋势.因此 ,在
低温胁迫期间 ,冷锻炼植株的 POD酶活的变化幅度
小于对照植株 ,说明冷锻炼并不是通过提高加拿利
海枣幼苗叶片的 POD 酶活 ,而是通过增强 POD酶
活在低温胁迫下的稳定性来增加其抗寒性.
CAT 酶活的变化:与 SOD酶活的变化相似 ,在
低温胁迫下 ,CAT 酶活逐渐上升 , 60 h以后开始下
降(见图 6).比较冷锻炼与对照间的 CAT 酶活变
化 ,显然 ,在低温胁迫处理前及处理期间 ,冷锻炼植
株的 POD酶活均大于对照 ,因此冷锻炼也是通过提
·571·第 5 期　　　　　　　　　　廖启 等:低温胁迫下加拿利海枣膜脂过氧化及保护酶活性的变化
t/ d
　图 3　低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶片含水量的变化
　Fig.3　Changes o f w ater content in leaves of Phoenix
canariensis seedling under low temperature
stress
t/d
　图 4　低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶片 SOD酶活的
变化
　Fig.4　Changes of supero xide dismutase activity (SOD)
in leaves of Phoenix canariensis seedling under
low temperature stress
　　t/ d
　图 5　低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶片 POD 酶活的
变化
　Fig.5　Changes of pero xidase activity (POD)in leaves
of Phoeni x canariensis seedling under low tem-
perature stress
　　t/d
　图 6　低温胁迫下加拿利海枣幼苗叶片 CAT 酶活的
变化
　Fig.6　Changes of catalase activity (CAT)in leaves o f
Phoenix canariensis seedling under low tempera-
ture stress
高加拿利海枣幼苗叶片的 CAT 酶活来增加其抗寒
性.
3　讨　论
在-5 ℃低温胁迫下 ,加拿利海枣幼苗叶片
MDA含量随胁迫时间延长而上升 ,表明细胞的膜脂
过氧化作用增强 ,细胞膜受害加剧 ,这与其它植物在
低温胁迫下的变化趋势相似[ 7～ 9] .经冷锻炼后 ,加
拿利海枣幼苗叶片 MDA 含量略大于对照 ,但在低
温胁迫期间 ,MDA 含量的增加幅度小于对照植株 ,
表明冷锻炼可以降低加拿利海枣幼苗对低温的敏感
性 ,提高植物抗寒性.另外 ,从电解质渗出率(细胞膜
透性)的变化动态来看 ,冷锻炼也可以增强细胞膜的
稳定性 ,以提高植物抗寒性.
SOD 、POD和 CAT 是植物对膜脂过氧化的酶
促防御系统中重要的保护酶.SOD在细胞保护酶系
统中的作用是清除超氧自由基 O2-. ,同时产生歧化
产物 H2O2 ,避免超氧自由基对膜的伤害.POD 和
CAT 在保护酶系统中主要是起到酶促降解 H2O2 的
作用 ,避免细胞膜的过氧化伤害.因为 H2O2 的过量
积累会导致毒性更大的 OH-含量增加 ,进而对细胞
膜产生伤害.一般情况下 ,细胞内的活性氧与防御系
统之间保持着平衡[ 9] .在低温胁迫初期 ,加拿利海
枣幼苗叶片的 SOD 、POD和 CAT 酶活的上升可能
是植物细胞对低温胁迫因子的一种保护性应激反
应.但随着低温胁迫时间延长 , 3种保护酶的酶活呈
现下降趋势 ,表明低温胁迫对 3种保护酶产生伤害 ,
从而加剧了膜脂过氧化作用.
冷锻炼可以降低植物叶片的含水量 ,相应地降
低了植物叶片细胞的代谢活性.但冷锻炼对 3种保
护酶的影响有所不同.在低温胁迫处理之前 ,冷锻炼
植株的 SOD 、CAT 和 POD酶活均大于对照植株 ,但
在低温胁迫处理期间 ,冷锻炼植株的 SOD 和 CAT
酶活仍大于对照植株 ,而 POD酶活逐渐变成小于对
·572· 厦门大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　　　2002 年
照植株 ,说明冷锻炼可以提高加拿利海枣叶片的
SOD和 CAT 酶活 ,降低 POD在低温胁迫处理期间
的活性变化 ,即增加了 POD酶活的稳定性.稳定性
高有利于保持活性氧与防御系统之间的平衡 ,防止
因代谢紊乱造成的膜伤害[ 9] .此外 ,在低温胁迫期
间 ,冷锻炼植株的高 SOD和 CAT 酶活及低 POD酶
活也有利于维持植物细胞的低代谢活性 ,降低细胞
内的贮存物质及能量的消耗 ,进而提高植株的抗寒
性.
综上所述 ,在低温胁迫下 ,加拿利海枣幼苗叶片
的膜脂过氧化作用增强.冷锻炼可以通过提高 SOD
和CAT 酶活 、降低低温胁迫间的 POD酶活变化 ,增
加 POD的稳定性来提高保护功能 ,降低膜脂过氧化
作用对膜系统的伤害 ,相应地提高了植物的抗寒性.
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Change of Membrane Lipid Peroxidation and Activities of
Cell Defense Enzyme in Leaves of Phoenix canariensis
Seedling under Low Temperature Stress
LIAO Qi-liao1 , DING Yin-long1 , YANG Sheng-chang2 ,
XIE Chao-tian2 , ZHANG Ping2
(1.Xiamen Bo tanical Garden , Xiamen 361003 , China;
2.School of Life Sciences , Xiamen Universi ty , Xiamen 361005 , China)
Abstract:Under -5 ℃ low temperature st ress , malondialdehyde (MDA)content in leaves of Phoenix ca-
nariensis Hort.ex Chab.seedling g radually increased , reflecting that membrane liquid pero xidation agg ravated.
Cell defense enzymes SOD , POD and CAT activity raised at early stage , and then lowered af ter 60 h.Cold
hardening could lessen the increase of membrane liquid peroxidation , promo ted SOD and CA T activity , and in-
hibited the change of POD activi ty and w ater content under low temperature st ress , so enhanced cold resistance
of P.canariensis seedling .
Key words:Phoenix canariensis seedling;cold hardening ;membrane lipid pero xidat ion;cell defense enzyme
·573·第 5 期　　　　　　　　　　廖启 等:低温胁迫下加拿利海枣膜脂过氧化及保护酶活性的变化