全 文 ：2002年　　 6月 河 南 农 业 大 学 学 报 Jun.　2002
第36卷　第 2期 Journal of Henan Agricultural University Vol.36No.2
收稿日期:2002-04-11
基金项目:河南省重大科技攻关资助项目(0122012200)
作者简介:滕开琼(1970-),男 ,河南光山人 ,河南省种子管理站农艺师 ,硕士 ,从事种子质量检测工作.
文章编号:1000-2340(2002)02-0151-04
低温胁迫对黑壳楠幼苗生理效应
及脂质过氧化作用的影响
滕开琼1 ,杨秋生2 ,戴　钢1 ,籍　越3
(1.河南省种子管理站 ,河南 郑州 450002;2.河南农业大学林学园艺学院 ,河南 郑州 450002;
3.河南农业大学农学院 ,河南 郑州 450002)
摘要:以黑壳楠幼苗为试验材料 , 研究了不同低温和处理时间对 O-·2 产生速率 , SOD, CAT 活性和 MDA含量的影响.结果表
明:较低温度胁迫下 , 黑壳楠幼苗 SOD , CAT活性分别升高 50%和 47%,膜脂过氧化性下降 , 抗寒能力增强;深度低温胁迫
下 , O-·2 生成速率逐渐增加 ,MDA含量升高 , 幼苗受到伤害 ,随之增强的脂质过氧化性进一步加速伤害的过程.
关键词:黑壳楠;低温胁迫;丙二醛;超氧自由基;超氧化物歧化酶;过氧化氢酶
中图分类号:S792.24;Q945.78　　　文献标识码:A
The effect of low temperature stress on physiological and
membrtine lipid peroxidatic reaction
of Lindera megaphylla seedling
TENG Kai-qiong1 , YANG Qiu-sheng2 , DAI Gang1 , JI Yue3
(1.The Seed Management Station of Henan Province , Zhengzhou 450002 , China;2.College of Forestry and Horticul-
ture , Henan Agriarltural Unviversity , Zhengzhou 450002 , China;3.College of Agronomy , Henan Agricultural Univer-
sity , Zhengzhou 450002 ,China)
Abstract:Based on the experiment on Linderh megaphglla seedlings , a study was conducted on the effect on the rate
of O
-·
2 production and the activity of SOD and CAT and the MDA content of the different treatment of low temperature
stress and different treating time under the same low temperature stress.The results showed that there was a 55%in-
crease of the activity of SOD and 47%increase of the activity of CAT and a decrease of membrane lipid peroxidatic re-
action and chilling resistance strengthening under low temperature stress in Lindera megaphylla.There was an increase
of the rate O
-·
2 of production and MDA content under lower temperature stress and Lindera meyaphylla seedlings were
injured , and membrane lipid peroridatic reaction strengthened the injured process of seedlings.
Key words:Lindera megaphylla;low temperature stress;MDA;O-·2 ;SOD;CAT
　　自MCCORD和 FRIDOVICH[ 1]提出自由基伤害学说以来 ,有关超氧自由基对细胞的伤害机理的研究越
来越深入.人们发现植物处于逆境条件下细胞内超氧自由基(O-·2 )产生和清除的平衡遭到破坏 ,O-·2 的增
加会导致细胞的伤害[ 2～ 4] .首先自由基造成膜脂过氧化导致丙二醛(MDA)的积累并对脂膜和细胞造成进
一步的伤害.超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)是膜保护系统的两种重要的酶 ,在植物伤害过程
中的作用及其与植物保护性反应的关系有不少报道[ 5 ～ 7] ,但结果差异较大.因此 ,进一步研究环境因子与
DOI :10.16445/j.cnki.1000-2340.2002.02.012
　　152 河　南　农　业　大　学　学　报 第36卷
植物膜脂过氧化的关系 ,对于探索人工控制植物器官伤害 ,提高植物抗逆能力和降低氧化损伤具有一定意
义.黑壳楠是一种重要的绿化树种 ,但对低温较敏感 ,能否使其到北方地区安全越冬 ,低温胁迫是制约因
子.作者以黑壳楠(Lindera megaphlla)幼苗为材料 ,对低温胁迫下其的生理效应及脂质过氧化作用进行了
初步研究.
1　材料与方法
1.1　供试材料与处理
研究在河南农业大学花房进行.1998-10采收的黑壳楠树种子 ,经低温沙藏后于翌年 3月上旬播种
于直径 8 cm ,高 12 cm的塑料营养钵中.在第 6片叶形成后 ,选取生长一致的苗木分别放于(0±1)℃,(-5
±1)℃,(-10±1)℃,(-15±1)℃低温条件下处理.处理后立即选用各苗木基部第 1 ～ 3叶片进行测定 ,
每一指标重复测定 3次.
1.2　测定方法
1.2.1　超氧自由基(O-·2 )产生速率的测定　O-·2 测定参照罗广华和 ELSTNEL 等报道的羟胺反应定量
法[ 8] .将反应后的显色液用固体乙醚相混 ,充分摇匀后用 1 500 r·min-1离心 10min ,吸出粉红色水相测
A530 ,以[N0-]浓度(μmolL-1)为横座标 ,用测得样品反应液的A530查标准曲线 ,换算出O-·2 量.
1.2.2　丙二醛(MDA)含量的测定　丙二醛(MDA)测定按林植芳等方法进行[ 9] .经处理样品提取液 1.5
mL ,加2.5 mL TBA显色液 ,混匀后于 10 000 r·min-1下离心 15 min ,以缓冲液代替酶液作为对照.所提取的
上清液在 534 nm及 600 nm 波长下比色.MDA含量用每 g鲜重样品中MDA微摩尔浓度表示.
1.2.3　超氧物歧化酶(SOD)活性测定　SOD活性检测根据 SOD抑制氮兰四唑在萤光下的还原作用进行
测定[ 10] .反应液总体积 3 mL ,其中含有 130 mmol甲硫氨酸 0.3 mL , 750μmol氮兰四唑 0.3 mL ,2000 μmol
EDTA-Na2 0.3 mL , 20 μmol核黄素 0.3 mL 和适量酶液 ,3 000 lx萤光下反应 20 min ,以缓冲液代替酶液作
为对照 ,在 560 nm波长下比色 ,以SOD抑制NBT 光还原 50%时所需酶液量为一个酶活力单位.
1.2.4　过氧化氢酶(CAT)活性的测定　过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法[ 10] .将提取的酶液(空
白用缓冲液代替)在 30℃恒温水溶中保温后加入 0.1 mol H2O2 2.5 mL ,水溶中反应 10 min ,加入体积分数
10%H2SO4 溶液 2.5 mL ,用 0.1 mol K2MnO4标准进行滴定.酶活性用每 g 鲜重样品在 10 min内分解 H2O2
的毫克数表示.
1.2.5　蛋白质的含量测定　按 Bradford方法测定[ 10]
2　结果与分析
2.1　低温胁迫对黑壳楠叶片 O-·2 产生速率和MDA含量的影响
不同低温处理 24h后 ,黑壳楠幼苗叶片产生速率和MDA的含量具有大致相同的变化趋势 ,在-5℃低
温下 ,O-·2 产生速率已开始上升 ,并随温度的进一步降低明显地呈现直线上升趋势(图 1).在 0℃和-15℃
下 ,随着温度降低 , MDA的含量同O-·2 产生速率一样 ,也呈上升趋势.O-·2 产生速率和MDA含量的变化表
明 ,低温胁迫下加速了O-·2 产生的速率 ,同时加速了其脂质过氧化作用 ,在-5 ～ -15℃条件并随温度降低
而加速 ,温度越低 ,膜脂过氧化的作用也越强烈.但在 -5℃时 ,轻度的低温胁迫虽然使 O-·2 产生速率和
MDA含量上升 ,而植物产生的应激反应的调节代谢过程能抵抗低温环境 ,以维护叶片的代谢功能.
在同一低温下(-5℃),持续处理时间不同时 ,O-·2 产生速率和 MDA的含量也表现出随低温胁迫加深
而呈上升的趋势(图 2),低温持续的时间越长 ,O-·2 产生速率和 MDA 的含量上升越快 ,说明对膜脂过氧化
促进作用越大.
2.2　低温胁迫下黑壳楠叶片 SOD和 CAT活性的变化
作为植物体主要内源的酶系清除剂 ,SOD和CAT起着清除细胞内过多的活性氧 ,保护膜结构的作用.
经观测低温下二者活性变化过程(图 3)为 ,在-5℃和-10℃的低温胁迫下处理 24h ,SOD活性上升分别
47%和 55%,CAT 上升分别 25%和 48%,表明一定程度的低温诱导能够增强 SOD和 CAT 的活性.但在较
低温度和持续胁迫下 ,SOD和CAT活性都有不同程度下降;在-15℃下处理24 h , 与 0℃相比SOD和 CAT
第 2期 滕开琼等:低温胁迫对黑壳楠幼苗生理效应及脂质过氧化作用的影响 153　　
活性分别下降 31%和 40% .而低于-10℃下胁迫 24 h ,O-·2 产生和清除的平衡遭到了破坏 ,已不能有效地
清除细胞内的O-·2 ,并使 O-·2 和H2O2大量积累 ,但在-5℃低温下处理 24 h和 48 h(图 4),SOD活性和 CAT
活性也分别下降了 8%和 30%,表明黑壳楠对低温十分敏感 ,在低温下超过 24 h即可造成代谢功能紊乱.
图 1　不同低温处理黑壳楠叶片(FW)O-·2 产生速率
和MDA含量变化的影响
Fig.1　Process of change of Lindera megaphylla O-·2
and MDA under low temperatures
图 2　不同低温处理时间对黑壳楠叶片(FW)O-·2
产生速率和 MDA 含量变化的影响
Fig.2　Process of change of Lindera megaphylla O-·2
and MDA under low temperatures
图 3　不同低温处理对黑壳楠叶片(FW)SOD活性
和 CAT活性变化的影响
Fig.3　Process of change of Lindera megaphylla SOD
and CAT under low temperatures
图 4　不同低温处理时间对黑壳楠叶片(FW)SOD 活性
和 CAT活性变化的影响
Fig.4　Process of change of Lindera megaphylla SOD
and CAT under low temperatures of time
3　讨论
低温胁迫引起的伤害与自由基的产生及累积有关[ 11] ,它具有很强的氧化能力 ,对许多功能分子有破
坏作用[ 12] ,自由基的增加会导致植物细胞的伤害 ,如膜脂过氧化 ,膜的通透性丧失等 ,这一系列生理生化
变化 ,造成代谢紊乱[ 12] ,因此在低温胁迫下O-·2 产生的越少 ,MDA的含量越低 ,植物的抗性越强.
　　154 河　南　农　业　大　学　学　报 第36卷
　　在正常条件下 ,植物体内 SOD ,CAT 活性能有效清除体内的 O-·2 ,使植物体不致于受害 ,SOD活性能有
效地将O-·2 转变成H2O2 ,而 CAT 可以有效地将 H2O2 转变成O2 ,从而清除 O-·2 ,但在低温胁迫下 ,植物体内
的O-·2 产生超出了清除能力 ,植物不可避免地要受到伤害 ,本研究的实验恰恰反映出 O-·2 ,SOD ,CAT ,MDA
在低温胁迫下变化的一致性.在-5℃, -10℃低温胁迫初期 SOD的含量升高或与正常水平一致 ,MDA含
量与正常情况相比也没有明显增高 ,说明较高的SOD活性能抑制膜脂过氧化作用 ,使 MDA含量控制在正
常水平.随着温度的降低和持续及时间的延长 ,SOD活性开始大幅度减弱 ,氧自由基积累 ,从而引发膜系统
的脂质过氧化作用 ,导致MDA含量也随之增加.因此可以认为低温胁迫下 ,当 SOD活性降低后 ,黑壳楠细
胞对活性氧的清除能力下降 ,不断积累的活性氧对膜脂的氧化作用 ,使膜的结构和功能破坏 ,从而使黑壳
楠细胞受到伤害.黑壳楠的抗寒能力与体内能否维持较高的 SOD活性有密切关系 ,低温胁迫下活性氧代
谢失调是黑壳楠叶片受伤的重要原因之一.
参考文献:
[ 1] 　MCCORD JM , FRIDOVISH I.Superaxide disimatase:Anenzymic function for eryenrocuprein [ J] .Bial Chem , 1960 , 224:6049-
6055.
[ 2] 　籍越 ,滕开琼 , 杨芳绒 ,等.Na2CO3 胁迫对不同草坪品种产生及 SOD活性的影响[ J] .河南农业大学学报 , 2000 , 34(2):
177-179.
[ 3] 　王以柔 ,刘鸿先.在光照和黑暗条件下低温对水稻幼苗光合器官膜脂过氧化作用的影响[ J] .植物生理学报 , 1986 , 12
(3):244-251.
[ 4] 　陈贵 ,胡文玉.提取植物体内MDA 的溶剂及MDA 作为衰老指标的探讨[ J] .植物生理学通讯 , 1991 , 27(1):44-46.
[ 5] 　王宝山.生物自由基与植物膜伤害[ J] .植物生理学通讯 , 1988 , 24(2):12-15.
[ 6] 　陈少裕.膜脂过氧化对植物细膜的伤害[ J] .植物生理学通讯 , 1991 , 27(2):84-90.
[ 7] 　王建华 ,刘鸿先.超氧物歧化酶在植物逆境和衰老生理中的作用[ J] .植物生理学通讯 , 1989 , 25(1):1-7.
[ 8] 　王有国 ,罗广华.植物的超氧自由基与羟胺反应的定量关系[ J] .植物生理学通讯 , 1990 ,(6):55-51.
[ 9] 　林植芳.水稻叶片的衰老与超氧物歧化酶及脂质过氧化作用的关系[ J] .植物学报 , 1984 , 26:605-615.
[ 10] 邹琦.植物生理生化实验指导[ M] .北京:中国农业出版社 , 1998.
[ 11] KAILIR A , MAYBER A P.Changes in activity of malate dehydrogenase , catalase , peroxidase and superoxide dismutase in leaves of
Halimione partulocoides.Aellen exposed to high sodium choride concentrations [ J] .Ann Bat , 1981 , 47:75-79.
[ 12] ELSTNER E F.Oxygen Activation and oxygen Toxicity [ J] .Ann Rer Plant Physiol , 1982 , 33:73-96.
(上接第 142页)
[ 13] 　王建华 ,刘鸿先 , 徐同.超氧物歧化酶(SOD)在植物逆境和衰老生理中的作用[ J] .植物生理学通讯 , 1989(1):1-7.
[ 14] 　杨暹 ,关佩聪.干旱胁迫与菜心叶片活性氧代谢的研究[ J] .华南农业大学学报 , 1998 , 19(2):81-85.
[ 15] 　王邦锡 ,孙莉 , 黄久常.渗透胁迫引起的膜损伤与膜脂氧化和某些自由基的关系[ J] .中国科学 N辑 , 1992 , (4):364
-368.
[ 16] 　潘东明 ,潘良镇.水分胁迫对龙眼幼苗多胺等生理生化指标的影响[ J] .福建农业大学学报 , 1997 , 26(1):48-55.
[ 17] 　于同泉 ,秦岭 , 陈静 ,等.水分胁迫对板栗幼苗抗氧化酶及丙二醛的影响[ J] 北京农学院学报 , 1996 , 11(1):48-52.
[ 18] 　姚允聪 ,曲泽洲 , 李树仁.土壤干旱与柿树叶片膜脂及脂质过氧化的关系[ J] .林业科学 , 1993 , 29(6):485-491.
[ 19] 　陈志辉 ,张良诚 , 吴光林 ,等.水分胁迫对柑桔光合作用的影响[ J] .园艺学报 , 1992 , 19(2):60-66.
[ 20] 　阮勇凌 ,张良城 , 吴光林 ,等.水分胁迫对温州蜜柑光合特性的影响[ J] .园艺学报 , 1988 , 15(2):93-98.
[ 21] 　程来亮 ,罗新书.短期土壤干旱对苹果光合速率日变化的影响[ J] .果树科学 , 1990 , 7(4):193-200.