全 文 ：磁场对羊草过氧化物酶的激活效应及同工酶分析 3
夏丽华　郭继勋 3 3 　(东北师范大学国家草地生态工程实验室 ,长春 130024)
【摘要】　利用外磁场处理羊草种子 ,并将羊草进行盐 (NaCI)碱 (Na2CO3)混合胁迫处理 ,结果表明 ,磁场处理不仅
促进了羊草的生长 ,而且提高了羊草的抗盐碱性.磁场使羊草过氧化物酶 (POD)活性提高 ,并且诱发了一条新的同
工酶带.根据羊草的长势及 POD 活性分析 ,确定羊草最佳的磁处理参数是 300mT处理 ,其次是 200mT.
关键词　磁场处理　盐碱胁迫　过氧化物酶活性 (POD) 　同工酶
Effect of magnetic f ield on peroxidase activation and isozyme in Leymus chinensis . XIA Lihua and Guo Jixun ( National
L aboratory of Grassland Ecological Engineering , Northeast Normal University , Changchun 130024) . 2Chin. J . A ppl .
Ecol . ,2000 ,11 (5) :699～702.
This paper studied the effect of extra magnetic field and saline2alkali stress on the seedling growth of Leymus chinensis. The
results showed that magnetic field treatment not only improved the seedling growth of L . chinensis , but also enhanced its
saline2alkali tolerance. This treatment also increased its peroxidase(POD) activity , and induced an extra POD isozymic band
on electropherogram. According to a comprehensive analysis , 300mT and 200mT for 10 minutes were determined as the opti2
mum magnetic field intensity on L . chinensis seeds.
Key words　Magnetic treatment , Saline2alkali stress , Peroxidase(POD) , Isozyme.
　　3 吉林省科委重大资助项目(992012034) .
　　3 3 通讯联系人.
　　1999 - 12 - 27 收稿 ,2000 - 04 - 13 接受.
1 　引　　言
磁处理技术在农业生产中已广泛研究与应用 ,大量
试验及生产实践表明 ,磁场处理能促进种子萌发 ,增强
作物的抗逆性 ,并使产量提高[1 ,3 ,6 ,7 ,11 ,12 ,15 ] . 研究与应
用较多的是农作物种子 ,对草种研究较少.羊草 ( Leym us
chinensis)是东北羊草草原优势牧草 ,但由于过度放牧 ,
使羊草草原土壤盐碱化日益严重 ,严重影响了羊草的生
长. POD 广泛存在于植物体中 ,是活性较高的一种酶. 它
与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系.
POD 也是植物体的保护酶系统 ,可清除线粒体或胞浆中
产生的低浓度的 H2O2 . 外界环境的变化极易引起 POD
活性及其同工酶的变化[8 ,16 ] ,磁场处理种子可引起植物
POD及同工酶的变化已有过报导[2 ,4 ,13 ,14 ] ,结果表明 ,
磁处理不仅促进了新酶带的产生 ,而且使已有的 POD
活性增强. 本文进一步探讨了羊草在磁场作用下 POD
及同工酶的变化 ,为磁生物机制的研究提供一定理论依
据.
2 　材料与方法
211 　供试材料
羊草种子 1997 年秋采集于吉林省大安市江家甸轻度盐碱
化草场.
212 　研究方法
21211 磁场处理方法　选用颗粒饱满的羊草种子 ,浸泡 24h 后进
行磁场处理. 处理磁场强度分别为 0、100mT、200mT、300mT 和
500mT ,处理时间 10min.磁场为直流连续可调均匀磁场.
21212 盆栽试验及盐碱胁迫方法 　种子经磁场处理后播种于盛
洗净细沙的直径 17cm 的塑料花盆中 ,每盆播种 100 粒. 出苗后
每隔两天用全营养液透灌一次 (含 Ca (NO3 ) 2 、KNO3 、MgSO4.
7H2O、KH2 PO4 、微量元素及铁盐) ,其余时间用水补充失去的水
分 ,及时间苗 ,每盆定苗 20 株.整个实验于 1998 年 5 月 5 日至 7
月 8 日在室外进行.花盆置于距地面 70cm高台架上 ,人工遮雨.
苗龄 6 周时 ,将不同磁场处理的羊草苗分成 5 组 ,每组磁场
处理系列均为 0、100mT、200mT、300mT、500mT. 其中 1 组用于
测定处理起始时的生长指标 ,其余 4 组用于盐碱胁迫处理. 每个
处理均为 3 次重复.根据吉林省西部盐碱地既含有盐 ,又含有碱
的特点及羊草对盐碱的耐受能力 ,选择 NaCl 和 Na2CO3 混合胁
迫处理 ,pH为实测的含有盐碱的营养液的 pH 值 ,处理浓度及
pH如表 1.
表 1 　各处理所含盐碱浓度
Table 1 Saline2alkali concentration of various treatments
处理组
Treatment group
NaCl
(mmol·L - 1)
Na2CO3
(mmol·L - 1)
pH
Ⅰ 0 0 6. 8
Ⅱ 85. 5 2. 5 7. 7
Ⅲ 171. 1 5 8. 9
Ⅴ 342. 2 10 9. 8
　　其中Ⅰ组为对照 ,其它 3 组盐碱含量及 pH值逐渐增大. 以含
有相应浓度混合盐碱的营养液为处理液每盆 400ml 分 3 次透灌
花盆 ,Ⅰ组只灌全营养液 ,胁迫第 5 天再浇灌一次 ,其它时间用蒸
应 用 生 态 学 报　2000 年 10 月　第 11 卷　第 5 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHINESE JOURNAL OF APPL IED ECOLOGY,Oct. 2000 ,11 (5)∶699～702
馏水补充每盆失水量.
21213 生长指标测定　7 月 8 日终止盆栽试验 ,测定各处理羊草
的生长状况.测定时小心取出每盆中所有植株 ,先用自来水冲洗
后再用蒸馏水冲洗 ,吸干水份.选取每盆中长势均匀的 10 株苗 ,
分别测定苗高、根长、鲜重与干重. 其中苗高与根长为 10 株苗的
平均值 ,鲜重与干重为 5 株苗的总重量. 其余 5 株苗用于酶活性
的测定.
21214 酶液的制备　取 5 株苗的叶片剪碎 ,并将 3 个重复充分混
合 ,称取 0. 5g于研钵中 ,用 5 ×10 - 2 mol·L - 1磷酸缓冲液在冰浴
中研磨 ,并定容至 5ml ,在 4 ℃下以 13000g ,离心 20min ,取上部清
液即为酶提取液.
21215 POD 活性的测定 　利用愈创木酚与 H2O2 反应 ,在 H2O2
存在时 ,过氧化物酶可将愈创木酚氧化成红棕色的 42邻甲氧基
苯酚.利用分光光度计测定 470nm 处的消光值. 酶活单位为
OD470nm·min - 1 .
21216 同工酶的测定　利用聚丙烯酰胺凝胶电泳法分析过氧化
物同工酶 ,电泳及染色方法参照文献 [ 17 ]. 对染色后的酶谱绘
图、照相 ,并用 Ultra Scan Laser densitometer 扫描仪扫描.
3 　结果与分析
311 　盐碱胁迫对羊草生长的影响
羊草是具有一定抗盐碱性的多年生草本植物 ,但高
浓度的盐碱环境会对其生长产生不利影响[9 ,10 ] .本文选
择 3 个自然界中普遍存在的盐碱浓度对羊草进行胁迫
处理 ,观测羊草对不同盐碱浓度的适应性. 在羊草生长
苗期选择苗高、根长、鲜重、干重 4 个指标反映盐碱胁迫
及磁场处理对羊草生长的影响.不同浓度的盐碱胁迫对
羊草生长产生了明显的影响 (图 1 与图 2) . 随着胁迫浓
度的加大 ,各项指标均明显下降 ,Ⅱ组由于胁迫浓度较
小 ,表现不明显 ,Ⅲ组已明显地产生了抑制作用 ,叶片开
始发黄 ,根长、鲜重、干重明显降低. Ⅳ组已接近枯死 ,说
明 Na +浓度在 171. 1mmol·L - 1 ,pH 达到8. 9时 ,已经对
羊草生长产生了影响 ,而当 Na + 浓度在342. 2 mmol·
L - 1 ,pH达到 9. 8 时 ,羊草已接近不能成活.
312 　磁场处理对羊草生长及抗盐碱性的影响
磁场处理明显提高了羊草的长势 ,而且提高了羊草
的抗盐碱性 (图 1 与图 2) . Ⅰ组没有盐碱胁迫处理 ,
不同磁场强度处理使羊草的苗高、根长、鲜重、干重
明显提高 ,经磁场处理的羊草长势明显好于对照. Ⅱ组由
于胁迫浓度较小 ,在磁场作用下其长势好于Ⅰ组 ,苗高、
鲜重均好于Ⅰ组 ,根长、干重与Ⅰ组持平. Ⅲ组没有磁场处
理的羊草 ,其生长已经受到了抑制 , 但经过不同
磁场处理的羊草 ,其长势明显增强 ,其苗高、根长、鲜
重、干重等指标已接近对照组Ⅰ组的水平. Ⅳ组未经磁场
处理的羊草已接近枯死 ,但经磁场处理的羊草 ,长势
仍然较好 ,不但苗高、根长、鲜重、干重明显提高 ,而且
图 1 　磁场处理对羊草苗高及根长的影响
Fig. 1 Effect of magnetic field on shoot height and root length of L . chinensis .
110mT ,21100mT ,31200mT ,41300mT ,51500mT.
大写字母 Large letterα= 0101 ,小写字母 Small letterα= 0105. 下同 The
same below.
图 2 　磁场处理对羊草鲜重与干重的影响
Fig. 2 Effect of magnetic field on fresh and dry weights of L . chinensis .
提高幅度高于 Ⅲ组、Ⅱ组与 Ⅰ组. 由此可看出 ,磁场处
理不仅促进了羊草的生长 ,而且增强了羊草对盐碱的
抗性 ,在以上 3 个胁迫范围内 ,胁迫浓度愈高 ,其磁效
应愈明显. 在几个处理场强中 ,效果最好的是 300mT
007 应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷
处理 ,其次是 200mT 处理.
313 　磁场对羊草 POD 的激活作用
外界环境胁迫及物理因子的作用会引起 POD 活
性及同工酶的变化 ,图 3 为盐碱胁迫及磁场作用对羊
草 POD 活性的影响. 由图 3 可见 ,盐碱胁迫和磁场处
理对 POD 均具有一定的激活作用 ,随着胁迫浓度的增
加 ,POD 活性具有增强的趋势 ,而磁场处理使这种作
用强度增大. 各种磁场处理酶活性均比对照提高 ,从
100mT 到 300mT ,随着磁场强度的加大 ,酶活性逐渐
增强 ,500mT 略有降低. 提高最明显的是 Ⅳ组 ,其次是
Ⅲ组 ,其原因可能是环境胁迫和外界物理因子双重作
用加大了对 POD 的激活作用 ,也说明磁场处理增强了
逆境下 POD 的活性 ,提高了植物的抗性 ,所以使羊草
由于磁场作用 ,在高浓度盐碱胁迫下也能生长较好.
图 3 　磁场对羊草过氧化物酶活性的影响
Fig. 3 Effect of magnetic field on POD activity of L . chinensis .
314 　外磁场对羊草过氧化物同工酶的影响
同工酶分析是现代遗传、生理生长研究的重要手
段之一 ,大量研究已证实过氧化物同工酶作为一种适
应性酶 ,能反映植物生长发育的特点、体内代谢状况以
图 4 　磁场处理羊草过氧化物同工酶酶谱
Fig. 4 Peroxidase isozymorgam in L . chinensis with magnetic field treat2
ment .
图 5 　磁场处理羊草过氧化物同工酶谱扫描图
Fig. 5 Scanning of peroxidase isozymogram in L . chinensis with magnetic
field treatment .
及对外界环境的适应性 . 外磁场及辐射等物理因子作
用可引起过氧化物同工酶的变化 ,习岗等[14 ]和慎玫
等[8 ]对小麦及大麦做过同工酶分析 ,均证实物理因子
不但激活了 POD 活性 ,而且使过氧化物同工酶的活性
增强. 本文分析了羊草经磁场处理后其过氧化物同工
酶的变化 ,图 4～6 分别为不同磁场处理羊草的同工酶
酶谱、扫描图及电泳图. 同工酶分析表明 ,磁场处理使
过氧化物同工酶在迁移率 0. 09 处增加了一条新酶带 ,
同时磁场处理使同工酶染色加深 ,尤其是 300mT 处理
和 200mT 处理 ,进一步证明了磁场对过氧化物酶的激
活作用.
4 　结 　　论
4 . 1 　磁场处理不仅促进了羊草的生长 ,而且提高了羊
1075 期 　　　　　　　　　　　　夏丽华等 :磁场对羊草过氧化物酶的激活效应及同工酶分析 　　　　　　　　　
图 6 　磁场处理羊草过氧化物同工酶电泳图
Fig. 6 Electropherogxam of peroxidase isozymogram in L . chinensis with
magnetic field treatment .
草的抗盐碱性 ,提高了羊草在重度盐碱化土壤上的成
活率 ,对于盐碱化土壤的改良及羊草草原的恢复非常
有利. 试验分析表明 ,不同场强处理的磁效应不同 ,对
羊草促进作用最强的是 300mT 处理 ,其次是 200mT.
4 . 2 　POD 活性及同工酶分析表明 ,磁场处理不但激
活了植物 POD 活性 ,而且诱发了新酶带的产生. 酶活
性提高幅度较大及同工酶染色较深的是 300mT 磁场
处理 ,其次是 200mT 磁场处理 ,说明羊草磁效应与酶
的激活作用有关 ,但对磁效应的作用机制还需进一步
研究.
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作者简介 　夏丽华 ,女 ,1964 年生 ,博士 ,副教授 ,从事土壤改
良、土壤物理及土壤生态学研究 ,发表论文 20 余篇. E2mail : xi2
alh @nenu. edu. cn
207 应　用　生　态　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷