全 文 ：中国农学通报 第22卷 第 12期 2006年 12月
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水分亏缺是限制干旱和半干旱地区小麦(Triticum
durumDesf)产量的的最重要因子之一。许多研究指
出，干旱胁迫破坏了植物体自由基的产生与清除间的
平衡，降低了自由基清除系统的清除能力；自由基在体
内积累，使蛋白质氧化和生物膜受到伤害，导致植物损
伤[1~3]。因此，如何降低水分亏缺引起的氧化胁迫成了
目前提高农作物抗旱性的重要问题。已有研究表明，乙
酰水杨酸(ASA)可抑制小麦叶片中超氧阴离子(O2-)增
加 [4]，并且大于150mg/LASA可完全清除体系内的
O2-[5]。进一步研究发现，ASA在植物中有类似于水杨酸
(SA)的作用，在植物体内可很快转化为SA，而SA可
明显提高超氧化物歧化酶(SOD)活性，进而提高了植
物抗逆性 [6]。除SOD外，植物中还存在过氧化氢酶
(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶
(GR)等抗氧化保护酶类，它们可将植物体内SOD歧化
O2-所生成的H2O2还原为水，降低体内的ROS，使植物
体内自由基的生成与清除处于平衡状态而得以维持正
常的生理功能[7]。先前的研究主要集中在SA对水分亏
缺引起的膜脂过氧化、SOD的活性和O2-的含量变化
方面，而SA对水分亏缺引起的H2O2含量及GR、CAT
水杨酸对节节麦根在水分亏缺下氧化
与抗氧化反应的影响
崔香环,郝福顺,赵瑞光
(河南大学生命科学院农业生物技术研究所，河南开封475001)
摘 要:研究分析了水杨酸(SA)对 20%聚乙二醇 6000(PEG6000)引起节节麦幼苗根中活性氧(ROS)水
平和抗氧化酶活性的影响,结果发现,PEG能够显著提高节节麦根中超氧阴离子 (O2-)、过氧化氢
(H2O2)和丙二醛(MDA)的含量,明显降低超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化
氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性;SA能明显抑制 PEG诱导的 MDA和 O2-的积累,缓解
PEG对SOD、GR和CAT活性的抑制作用,但对 APX的活性没有明显影响。这表明 SA可能主要通
过影响SOD、GR和CAT的活性缓解了水分亏缺对节节麦造成的伤害。
关键词:节节麦;PEG6000;水杨酸;活性氧;抗氧化酶
中图分类号:Q945.17 文献标识码:A
TheEfectofSalicylicAcidonOxidantiveandAntioxidativeResponseof
AegilopsTauschiRootsunderWaterDeficit
CuiXianghuan,HaoFushun,ZhaoRuiguang
(InstituteofAgriculturalBiotechnology,ColegeofLifeScience,HenanUniversity,Kaifeng475001)
Abstract:Theefectsofsalicylicacid(SA)onthelevelofreactiveoxygenspecies(ROS)andactivitiesof
antioxidativeenzymesinAegilopstauschirootsby20%PEG6000wereinvestigated.20% PEG6000re-
sultedinsignificantincreaseinthecontentsofO2,H2O2andMDAanddecreaseintheactivitiesofsuper-
oxidedismutase (SOD),glutathionereductase (GR),catalase (CAT)andascorbateperoxidase (APX)in
Aegilopstauschiroots.However,SAobviouslyinhibitedtheincreaseinthelevelofMDAandO2-induced
byPEG6000andrelievedtheefectsofPEG6000ontheactivitiesofSOD,GRandCAT.Theactivitiesof
APXwerenotobviouslychangedbySAaftertreatmentPEG.TheseresultssuggestthatSAmayrelieve
thedamagetoAegilopstauschibyalteringtheactivitiesofSOD,GRandCATunderwaterdeficit.
Keywords:Aegilopstauschi,PEG6000,SA,Reactiveoxygenspecies,Antioxidases
第一作者简介：崔香环，女，1970年出生，河南濮阳人，博士，副教授。主要从事植物逆境信号转导机制的研究。通信地址：475001河南省开封市明伦街85号
河南大学生命科学学院，Tel：0378-2865799，E-mail：cuixh01@126.com。
收稿日期:2006-09-05，修回日期：2006-09-26。
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和APX活性变化研究较少。
根系是小麦吸收水分和养分的主要器官，也是最
早感受土壤干旱的器官。因此为了详细了解SA缓解
水分亏缺危害作物的生理和生化机制以及提高作物的
抗旱性，笔者以节节麦幼苗的根为材料，分析了SA对
水分亏缺引起的ROS水平和抗氧化酶活性的影响，结
果发现，SA可能主要通过影响SOD、GR和CAT的活
性缓解水分亏缺对节节麦造成的伤害。
1材料和方法
1.1实验材料
节节麦(Aegilopstauschi)种子由河南大学李锁平
教授提供。用2%次氯酸钠将节节麦种子消毒15min
后，去离子水冲洗干净，30℃催芽约24h，将种子播于
放在浅盘上钢丝网中的湿纱布上，用1/10Hoagland溶
液培养，培养液中通气并每d更换培养液。培养条件：
自然光照，温度25℃。
1.2实验方法
1.2.1试剂处理 分别用PEG6000和PEG6000(20%)
+SA(500μmol/l)处理生长2周的节节麦幼苗0、6、12、
24h，处理后将根剪下，立即用于其后的研究；用同样体
积的1/10Hoagland溶液处理作对照。
1.2.2丙二醛(MDA)、ROS和抗氧化酶活性的测定
MDA含量按照Du和Bramlage的方法[8]测定。
H2O2含量按照Brennan和Frenkel的方法[9]测定。
O2-含量按照Elster和Heupel的方法[10]测定。
按 Jiang和 Zhang的方法[11]制备粗酶液，并测定
SOD、CAT、APX、GR的活性。
所有操作均在 4℃下进行.蛋白质含量根据
Bradford的方法[12]测定。
1.3统计分析
以上实验至少重复 3次，用 Student’st检验在
0.05概率水平计算处理和对照的显著性差异。
2结果与分析
2.1SA对PEG诱导节节麦根中H2O2和O2-含量的影
响
研究发现，PEG单独处理6h时，O2-在节节麦根中
快速积累，与对照相比，增加了23倍，而加入SA后，
6h的O2-含量仅为对照的3.7倍(图1A)，这表明SA显
著降低了PEG诱导节节麦根中O2-含量；对H2O2来
说，PEG处理12h时根中H2O2积累虽达到最大，但与
对照相比，增加的不足3倍，而加入SA6h后，H2O2开
始快速积累，12h时达到最大，此时H2O2含量增加为
对照的8.8倍(图1B)，这表明SA显著增加了PEG诱
导节节麦根中H2O2的含量。
2.2SA对PEG诱导节节麦根中MDA含量的影响
图2显示，PEG单独处理后，MDA含量在节节麦
根中快速积累，至12h时，MDA含量增加为对照的14
倍；而加入SA后，12h的MDA含量仅为对照的2.7
倍(图2)，这表明SA基本逆转了 PEG诱导节节麦根
中MDA含量的增加。
2.3SA对PEG诱导节节麦根中抗氧化酶活性的影响
研究发现，PEG单独处理6h就能显著降低节节
麦根中SOD、GR、CAT和APX的活性(图3)。与对照
相比，SOD的活性降低了4.79倍 (图3A)，GR降低了
2.75倍(图3B)，CAT降低了6.15倍(图3C)，APX降低
了4.6倍(图3D)。加入SA后，基本逆转了PEG引起
的的SOD、GR和CAT活性的降低，并且SA处理6h
后，SOD活性呈上升趋势，至24h时，SOD活性增加为
对照的1.52倍，而PEG单独处理的仅为对照的0.69
倍 (图3A)；而从CAT的活性来说，SA在加入6h之
内，基本与对照无明显差别，随后活性降低，至12h
时，活性达到最小，此时为对照的0.32倍，然后活性开
图1 SA对PEG诱导节节麦根中活性氧 O2-(A)和 H2O2(B)含量的影响
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始增加，至24h时，恢复为对照的1.47倍(图3C)；而加
入SA后，APX的活性与PEG单独处理的无显著差异
(图3D)。上述结果表明，SA影响了PEG引起的SOD、
GR和CAT活性的变化，而对APX基本没有影响。
3讨论
许多研究表明，水分亏缺可引起植物体内SOD活
性的下降[2,3]、ROS增加[2,3,13,14]、膜脂过氧化加强和膜透
性增加[2,3]。在笔者的研究中也观察到PEG处理后引起
节节麦根中O2-和H2O2水平的上升，其中O2-积累更
快，MDA的含量也快速增加，而且四种清除ROS的抗
氧化酶(SOD、GR、CAT和APX)的活性也都受到明显
的抑制。笔者的结果进一步证明胁迫降低了ROS清除
系统的清除能力，导致了节节麦根中O2-和H2O2水平
上升，加剧了膜脂过氧化作用。这与以前用其它材料报
道的过多的 O2-可导致膜脂过氧化作用的结果类
似[2,3,13,15]。此外，还发现除APX外，SOD、GR和CAT的
活性在处理6h后都开始回升，至12h时基本恢复到对
照水平，这可能是水分亏缺激活了这些酶的基因表达，
增加了酶的含量或(和)活性，进而提高了ROS的清除
图2 SA对PEG诱导节节麦根中 MDA含量的影响
图 3 SA对PEG诱导节节麦根中 SOD(A)、GR(B)、CAT(C)和APX(D)活性的影响
能力，最终导致O2-、H2O2和MDA水平下降(图1，2)。
水杨酸是一种植物内源激素，它可通过提高SOD
活性，加速O2-歧化为H2O2，提高植物的抗逆性[6]，在减
弱或消除胁迫引起的氧自由基及脂质过氧化的过程中
起着重要作用[16,17]。笔者的研究发现，500μmol/lSA基
本逆转了水分亏缺引起节节麦根中的 O2-的积累、
SOD活性的降低和膜脂过氧化作用的增加。这些结果
表明SA可通过减少水分亏缺引起的O2-积累来降低
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膜脂过氧化作用，最终使节节麦免受伤害，这与姜晶和
张宪政以小麦为材料报道的乙酰水杨酸可直接清除小
麦叶片中的O2-，同时还可提高SOD活性间接清除O2-
的结果是一致的 [5]。研究还发现H2O2水平却在加入
SA6h后明显上升，这可能主要是由于SA提高了超氧
化物歧化酶(superoxidedismutase，SOD)的活性，导致
H2O2浓度升高[18]；此外SA可以与CAT(catalase，CAT)
特异结合，抑制其活性，也使H2O2积累[19]，因此减弱或
消除了 O2-启动的脂质过氧化对植物体造成的伤
害[16,17]。SA的加入虽然清除了O2-，但是却使节节麦根
中H2O2大量积累。植物体内的CAT、APX和GR可将
H2O2还原为水，降低体内的ROS[7]。在这几种清除
H2O2的酶中，SA分别在6h和12h之内明显逆转了水
分亏缺引起的CAT和GR酶活的降低；而SA对APX
活性无显著影响。上述结果说明，SA在缓解水分亏缺
过程中，一方面可直接清除体内积累的O2-，另一方面
可通过提高SOD活性间接清除O2-，同时通过提高GR
和CAT活性来清除由O2-歧化生成的H2O2，来降低节
节麦根中的ROS水平，最终减少胁迫带来的伤害；而
APX可能没有参与SA对此过程的调节。
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（责任编辑：张铁锋）
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