全 文 ：水分胁迫下南洋楹苗期不同种源叶片
SOD活性变化研究
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杨海燕1 郑永光2 陈红跃3
(1． 广东省林业科学研究院 广东广州 510520;2． 广东省林业厅;3． 华南农业大学林学院)
摘要 对 23 个南洋楹种源进行不同 PEG 浓度的水分胁迫处理，包括轻度(10% PEG)、中度(15%
PEG)和重度(25% PEG)的三个胁迫水平，测定超氧化物歧化酶(SOD)活性，以期筛选出单一指标下抗旱性
较强的种源。结果分析显示，在重度水分胁迫下，抗性强的有 y1、p11 种源，抗性弱的有 y4、n1、n3、s1 种源。
关键词 南洋楹 种源 水分胁迫 SOD活性
中图分类号:S718． 43 文献标识码:A 文章编号:1006 － 4427(2012)02 － 0026 － 06
Analyses of Superoxide Dismutase in Seedlings of Paraserianthes
falcataria under Water Stress
Yang Haiyan1 Zheng Yongguang2 Chen Hongyue3
(1． Guangdong Academy of Forestry，Guangzhou，Guangdong，510520;2． Guangdong Province Forestry Department;
3． College of Forestry，South China Agricultural University)
Abstract Superoxide Dismutase (SOD)content of Paraserianthes falcataria seedlings from different prove-
nance regions were respectively measured for outstanding the drought resistance ability of different strains． There are
23 P． falcataria from different provenance regions under water stress with polyethylene glycol concentration in the
control，low (10% PEG)，moderate (15% PEG)and severe (25% PEG)． The results showed that the strains
with strong resistance under severe water stress (25% PEG)were y1 and p11． At the same time，the provenance
y4，n1，n3 and s1 presented weak resistance．
Key words Paraserianthes falcataria，provenance，water stress，SOD activity
南洋楹(Paraserianthes falcataria)，隶属含羞草科、南洋楹属，为常绿大乔木。我国于 1940 年前后引种南
洋楹，但早期引进的南洋楹种源不清，生长上表现为枝下高较低、生长量较小、耐寒性较差、对立地适应性差
等。国内对于南洋楹的研究，多集中在栽培、育苗技术［1-6］和抗寒性［7］方面，尚未见有关优良种源抗旱性筛
选的研究。超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)是研究植物抗旱性的重要指标。SOD、过氧化物酶
(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)一样，都是酶促防御系统中的重要保护酶，由于
SOD是氧自由基代谢的第一个酶类，常被认为是关键酶［8］。在胁迫下，细胞内自由基代谢平衡失调而产生
过剩的活性氧自由基，会引发或加剧膜质过氧化，造成细胞膜系统损伤，膜透性增加［9］。作为植物内源的活
性氧清除剂，SOD能催化超氧化物阴离子自由基的歧化作用，维持活性氧代谢的平衡，保护膜结构，稳定膜
的透性，从而使逆境中的植物在一定程度上可以忍耐、减缓或抵抗水分胁迫［10］。在实际研究中因植物种类
不同或抗逆性强弱不同，其 SOD 活性变化也有差异。多数物种在水分胁迫下 SOD 活性下降，但有的物种
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* 基金 /项目:国家“948”引进项目“南洋楹优良种质资源及栽培技术引进”的部分内容(编号:98-4-10)。
SOD活性表现为先上升后下降的趋势［11］;也有一些物种相反，SOD 活性随渗透胁迫时间延长(或强度加大)
先下降后回升(出现反弹现象)［12］。杉木幼苗在渗透胁迫时，SOD活性随胁迫强度加大和时间延长而下降，
这与刺槐的结果一致［13］。
水分是限制南洋楹快速生长的重要因子，本研究通过比较 23 个南洋楹种源在水分胁迫下的 SOD活性，
为进一步筛选出抗旱性较好的种源提供依据，也为南洋楹的优良种源引进、培育以及育种工作提供非常有价
值的数据。
1 试验地概况
试验点设于广州市华南农业大学内的教学与科研苗圃，位于 23°0955． 7″N，113°2137． 6″E，年平均气温
21． 9℃，平均相对湿度 77%，年降雨量为 1 899． 8 mm，集中在 4 ～ 10 月。属亚热带季风气候，夏无酷暑，冬无
严寒，雨量充沛，四季常春。
2 试验材料及水分胁迫处理
2． 1 试验材料
由广东省林业科学研究院提供种子，参试种源共 23 个，其中 22 个是引进种源，1 个是广东饶平的次生
种源(c8)，作为试验对照(CK)。各种源代号所指如下:n 代表巴布新几内亚种源，y 代表印度尼西亚种源，s
代表所罗门群岛种源，p 代表菲律宾种源。育苗均在塑料薄膜大棚中进行，2005 年 8 月底播种，沙质育苗 2
个月后转水培，采用塑料泡沫、海绵和规格长 60 cm、宽 37 cm、深 17 cm的塑料盆作水培器材，营养液为华南
农业大学果菜配方［14］，营养液的更换频率根据苗生长情况、天气和工作量等因素而定，一般为每 10 天一次，
气温高于 32℃时或生长旺盛时改为每周一次。2005 年 12 月中下旬开始 SOD活性的测定，实验苗木平均高
为 32． 4 cm，平均地径为 0． 41 cm。
2． 2 水分胁迫处理
在新鲜营养液里加入 PEG-6000 配制成不同浓度的胁迫溶液:轻度胁迫的浓度为 10% (100 g·L －1
PEG)、中度胁迫的为 15%(150 g·L －1PEG)、重度胁迫的为 25%(250 g·L －1PEG)，把苗的根部浸入胁迫溶
液处理 24 h，以不加 PEG-6000 的营养液做对照。每个种源、每个指标、每种胁迫浓度为一个处理，一个处理
用 3 株苗木采样。早上 8:30 时采样，从顶芽往下数取第二片完全展开叶上的小叶片混合制样，每株苗制一
个样，进行指标分析测定，设 3 个重复，结果取平均值。
2． 3 SOD测定
测定方法为氮蓝四唑(NBT)法［15］，利用 SOD 抑制 NBT 的光化还原的原理进行测定。称取 0． 5 g 叶片
放入预冷研钵中，加入 50 mmol·L －1磷酸缓冲溶液(PBS，pH值为 7． 8)，在冰浴下研磨成匀浆。4℃下 3 900
rpm离心 15 min，取上清液定容至 6 mL。在 3 mL的显色反应体系中含 13 mmol·L －1甲硫氨酸、75 μmol·
L －1的 NBT、10 μmol·L －1的 Ethylene Diaminetetra-acetic Acid-Na2(EDTA-Na2)溶液、2 μmol·L
－1核黄素、1． 5
mL浓度为 50 mmol·L －1的 PBS(pH值为 7． 8)，0． 25 mL蒸馏水和 0． 05 mL酶液，2 支对照管以缓冲液代替
酶液。将各显色反应体系在 4 000 lux日光灯下反应 20 min(各管受光一致)。反应结束后，以不照光的对照
管做空白，在 752N紫外可见分光光度计上 560 nm处分别测定其它各管的吸光度值，以抑制 NBT 光还原的
50%为一个酶活性单位。
试验数据采用 Excel和 SAS软件进行方差分析和多重比较等统计分析。
3 结果与分析
3． 1 不同种源在不同胁迫水平下的 SOD活性变化
从图 1 可以看出，整体上南洋楹 SOD活性随着 PEG浓度的加大而呈逐渐上升的趋势。与对照种源 c相
比，只有种源 n和对照种源的曲线相似，即在 PEG浓度 10%水平胁迫时 SOD活性下降明显。这与 Regan 的
研究结果相近，即 SOD活性随渗透胁迫时间延长(或强度加大)先下降后回升(出现反弹现象)［12］。
72杨海燕等: 水分胁迫下南洋楹苗期不同种源叶片 SOD活性变化研究
图 1 不同产地种源在不同胁迫水平下 SOD活性差异
从表 1 方差分析可以看出，经水分胁迫后，南洋楹叶片 SOD活性在不同水分胁迫浓度间差异极显著(P
＜ 0． 000 1)。进一步对不同水分胁迫浓度间 SOD活性差异进行多重比较分析，在 PEG 浓度为 15%和 25%
时，其叶片中的 SOD活性值与无水分胁迫和 PEG浓度在 10% 时存在显著差异(表 2)。
表 1 不同胁迫水平不同种源 SOD活性方差分析
变差来源 自由度 离差平方和 均方 F值 P
种源 22 49712． 902 2259． 67 1． 06 0． 4097
PEG浓度 3 185667． 29 61889． 09 29． 06 ＜ 0． 0001
表 2 不同胁迫水平下 SOD活性多重比较
PEG浓度(%) 样本数 SOD活性平均值(U·g －1 FW) Duncan差异显著性
0 23 268． 47 A
10 23 262． 43 A
15 23 340． 31 B
25 23 366． 28 B
3． 2 不同种源在重度胁迫水平下的 SOD活性变化
25%胁迫浓度下的各种源间 SOD活性差异极显著(P ＜ 0． 000 1)。由图 2 可知，各种源在浓度为 25%的
PEG溶液与对照溶液中 SOD活性的差值明显不同，SOD 活性差值最高的是种源 p11，其次是 y1，最低的是
n1、n2 和 n4，其中 p11 与除 y1 以外的所有其他种源间存在显著差异(P ＜ 0． 05);作为对照的种源 c8 仅与种
源 p11 之间 SOD活性存在显著差异(P ＜ 0． 05)。
为了更直接地比较重度胁迫下各种源差异，将 23 个种源 SOD 活性在水分胁迫下的变化进行动态聚类
分析，结果见图 3。从图 3 可以看出，23 个种源共划分为六类:第一类包括 y2、y3、y5、y7、y8、y9、s3、p13、p14
(图 3-a);第二类包括 n2、n4、n5、p15、p16(图 3-b);第三类仅有 n3(图 3-c);第四类包括 y6、c8、p12(图 3-d);
第五类包括 y4、n1、s1(图 3-e);第六类包括 y1、p11(图 3-f)。由图 3 显示，第二类、第三类和第四类 SOD 活
性在轻度胁迫水平就开始下降，说明其对水分胁迫反应敏感。
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图 2 各种源在浓度为 25%的 PEG溶液和对照溶液中 SOD活性的差值
在经浓度 15%的 PEG溶液胁迫 24 h 后，大部分种源的 SOD活性与对照相比，都有不同幅度的上升，其
中第一类、第四类、第六类种源的升幅比较明显，而第二类、第三类、第五类则与对照值相差不大，其中 n2、
n4、n5 的 SOD活性与 10%浓度水平相比有所上升，但仍低于对照。SOD活性上升能有效地维持细胞膜的稳
定性，避免膜脂过氧化伤害［16］;而当 SOD酶活性比正常水分供应下的酶活性低时，可能会导致自由基积累，
膜脂过氧化水平增高，细胞膜结构被破坏。
图 3 动态聚类不同种源各胁迫水平下 SOD活性变化情况
92杨海燕等: 水分胁迫下南洋楹苗期不同种源叶片 SOD活性变化研究
在浓度 25%的 PEG溶液胁迫下大部分种源 SOD活性均上升，只是第一类中 y3、y5、y7、y9、p14 下降，可
能是由于随着胁迫程度的加重，自由基的积累速度超过了 SOD 的清除能力，SOD 作为保护酶的作用是有限
的［11］。与对照比，第六类种源(y1、p11)SOD 活性升幅最大，y1、p11 分别由对照的 201． 45 U·g －1 FW、
120． 46 U·g －1 FW升至398． 87 U·g －1 FW、371． 05 U·g －1 FW，分别提升了 98． 00%和 208． 03%。此外 y2、
y6、y9、c8、p12、p13、p14 的 SOD活性增幅为 50． 98% ～79． 63% 。而第三类和第五类 SOD活性增幅最小，y4、
n1、n3、s1 分别只提高了 18． 35%、5． 18%、14． 8%和 18． 13%。
总的看来，动态聚类各种源的变化不完全一致:第一类、第六类种源从对照到重度胁迫的 SOD活性是呈
上升的趋势的;而第二类、第三类和第四类种源则是呈下降—上升—上升的走向，其中第二类、第三类种源下
降的幅度比较大，第四类则不太明显;第五类的 y4、s1 的 SOD 活性变化持续上升，但上升幅度不明显，种源
n1 的 SOD活性是上升—下降—下降的变化。
4 讨论
保护酶体系清除活性氧的活力是决定细胞、组织、器官乃至植物对胁迫抗性的关键因素。植物的抗旱性
与其体内保护酶系统对活性氧的清除能力直接相关［17］。水分胁迫下，抗旱品种具有较高的 SOD 活性［18］。
概括来说，在干旱胁迫下，植物体内保护酶系统活性变幅小且能够维持在较高水平，是具抗旱性的内在基础
之一。Scandalios指出，要提高植物抗活性氧的能力，一是要维持植物体内最高的 SOD 水平，二是体内的几
种抗氧化的酶类之间保持良好的平衡和协调［19］。
研究结果表明:从南洋楹叶片 SOD活性在胁迫后期与对照相比的增幅来看，重度水分胁迫后 y1、p11 的
SOD活性与对照值相比增幅大且持续上升、抗旱性较强，y4、n1、n3、s1(第五类)抗旱性最弱，n2、n4、n5、p15、
p16 较弱。单以 SOD活性变化来确定抗旱种源并不全面，因为植物抗旱性能，即抗氧化防御系统有非酶促
和酶促抗氧化剂两种。仅酶促抗氧化剂就包括了 SOD、POD、CAT，还有抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原
酶、脱氢抗坏血酸酶等。不同植物对干旱的应激反应方式不尽相同，有些可能以酶性抗氧化作用为主，有些
以非酶为主，有些则可能是两者共同作用的结果，故很难靠一种物质的含量或活性作出准确判断。另外，王
娟等综述了植物活性氧方面的研究报告后指出，渗透调节物对活性氧的清除有一定的影响［20］，如脯氨酸、甘
氨酸就有清除活性氧的能力;Ca2 +和甜菜碱能提高清除酶的活性和抗氧化剂含量等作用，同时也说明抗氧化
酶与抗氧化剂活性以及某些特征代谢物的含量在植物抗旱性鉴定中具有综合性的意义。
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