全 文 ：·园林花卉·植物 北方园艺２０１２（０４）：６６～６８
第一作者简介：周兴文（１９７９－），男，河南南阳人，硕士，讲师，研究
方向为园林植物栽培与分子育种，现从事园林专业的教学与科研
工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｎｇｗｅｎｚｈｏｕ２００３＠１６３．ｃｏｍ。
基金项目：玉林师范学院青年科研基金资助项目（２０１０ＹＪＱＮ２９）。
收稿日期：２０１１－１１－２１
紫玉兰对模拟酸雨的胁迫响应
周 兴 文，赵 　 英，李 　 丽，朱 明 涛
（玉林师范学院，广西 玉林５３７０００）
　　摘　要：以１ａ生盆栽紫玉兰实生苗为试验材料，采用人工模拟酸雨的方法观测酸雨胁迫时
紫玉兰的生长情况及其生理响应。结果表明：ｐＨ　３．５是酸雨对紫玉兰叶片隐性伤害的临界点。
在轻度酸雨（ｐＨ＞３．５）胁迫下，随着酸雨酸度增加，紫玉兰叶片内可溶性蛋白含量增加，超氧化物
岐化酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）活性随酸度增加而增加；当ｐＨ＜３．５时，随酸度增加，可溶性蛋
白含量有所下降，ＳＯＤ、ＰＯＤ活性急剧下降。相关性分析表明，紫玉兰叶片内过氧化氢酶活性与
丙二醛含量呈显著负相关。
关键词：紫玉兰；酸雨；ｐＨ值；胁迫
中图分类号：Ｓ　６８５．１５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１－０００９（２０１２）０４－００６６－０３
　　酸雨是ｐＨ＜５．６的大气降水的总称，包括各种酸性
的雨、雾、雪、霜等形式［１］。目前，我国酸雨面积达到
４０％，雨水的酸性也愈来愈强［２］，酸雨对生态环境以及植
物的严重危害越来越受到人们的重视。园林植物对城
市生态环境具有重要的改善作用［３］，但不同种类的植物
对酸雨的敏感性表现不同。因此，研究园林植物对酸雨胁
迫的适应性将为园林树种的选择提供重要的参考依据。
紫玉兰（Ｍａｇｎｏｌｉａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ）花色艳丽，是一种非常
优美的园林观赏树种，各大城市均有广泛栽培［４］。该研
究通过人工模拟酸雨胁迫条件，通过对紫玉兰幼苗不同
生理指标的测定，以期寻找紫玉兰对酸雨胁迫的适应规
律，为紫玉兰在酸雨危害较严重以及土壤酸性程度较大
地区的园林种植提供理论参考。
１　材料与方法
１．１　试验材料
选用生长一致、株高８０ｃｍ左右的１ａ生实生苗，种
植在内径２０ｃｍ、深１５ｃｍ的花盆中；栽培基质按照园
土∶基质∶有机肥＝１∶１∶１的容积比例混合，每盆１
株，常规管理；随机分成５个组，每组３次重复。
１．２　试验方法
１．２．１　模拟酸雨的配制　模拟酸雨的离子成分根据当
地自然降雨的主要化学成分（ＳＯ４２－ ∶ＮＯ３－在１．４１～
７．１５之间）配制［５］，先按ＳＯ４２－∶ＮＯ３－＝４∶１体积比配
制酸雨母液，用便携式酸度计测定并配制ｐＨ分别为
５．６（轻度）、４．５（中轻度）、３．５（中度）、２．５（重度）共４个
降雨梯度，以去离子水作对照（ＣＫ）。
１．２．２　喷淋方法　模拟酸雨的喷洒采用喷雾法，用喷雾
器喷洒不同ｐＨ值的模拟酸雨。根据预备试验的胁迫效
应表现程度，喷洒频率为每隔３ｄ喷１次，共５次，每次
均喷至叶片滴液为度，每盆每次模拟酸雨喷洒量３００ｍＬ
（相当于４．２ｍｍ降雨量）。每次喷洒酸雨时，用塑料袋套
在花盆上以防土壤酸化。喷淋在北京时间１６：００～１８：００
进行。胁迫结束后的第３天开始进行生理指标的测定。
１．３　项目测定
丙二醛（Ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ，ＭＤＡ））含量采用叶宝
兴［６］的方法测定；过氧化氢酶（Ｃａｔａｌａｓｅ　ＣＡＴ）活性采用
紫外吸收法［７］测定；过氧化物酶（Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ＰＯＤ）活性
采用愈创木酚法［８］测定；超氧化物歧化酶（Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ
ｄｉｓｍｕｔａｓｅ，ＳＯＤ）活性采用（Ｎｉｔｒｏｔｅｔｒａｚｏｌｉｕｍ　Ｂｌｕｅ　ｃｈｌｏｒｉｄｅ
ＮＢＴ）光还原法［７］测定。
２　结果与分析
２．１　模拟酸雨对紫玉兰ＭＤＡ的影响
图１　 模拟酸雨对紫玉兰ＭＤＡ的影响
Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ　ｏｎ　ＭＤＡ
ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｃｈｅｌｌａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ
紫玉兰在不同ｐＨ人工酸雨的胁迫下，其体内ＭＤＡ
含量发生了一定变化（图１）。由图１可知，随着处理的ｐＨ
下降，叶片ＭＤＡ含量先缓慢下降，在ｐＨ为３．５时开始回
６６
北方园艺２０１２（０４）：６６～６８ 植物·园林花卉·
升，ｐＨ为２．５时上升到１１．６８５，为对照的２．６６倍，并与对
照差异达到显著水平。多重比较分析（表１）表明，不同
ｐＨ酸雨喷淋的紫玉兰处理组之间，叶片ＭＤＡ浓度在ｐＨ
为２．５和３．５差异不显著，与其它的处理组间都达到显著
水平，其它处理之间未出现显著差异。
２．２　模拟酸雨对紫玉兰可溶性蛋白的影响
可溶性蛋白是光合作用的产物之一，也是光合作用
中的酶、电子传递体和光合色素的主要组分。在逆境下
植物体内的蛋白质与脯氨酸相互作用，增加蛋白质的可
溶性和减少可溶性蛋白的沉淀，增加蛋白质的水合作
用［９］。紫玉兰在酸雨胁迫下，其体内蛋白质含量发生了
相应变化（图２）。由图２可知，轻微胁迫（ｐＨ　５．６）下叶
片蛋白质含量与ＣＫ没有明显的变化，其平均值分别为
１．７２６和１．８１４，当ｐＨ值降至３．５时，蛋白质含量达到最
高值，为２．６６１，而在ｐＨ值为２．５时，其含量有所降低，
为１．７９９。对蛋白质含量做方差分析发现，当ｐＨ值为
３．５时，处理组与ＣＫ差异达到显著水平。
图２　模拟酸雨对紫玉兰可溶性蛋白的影响
Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ
ｏｆ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｏｆ　Ｍｃｈｅｌｌａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ
表１ 各生理指标多重比较
　　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎｄｅｘｅｓ
生理指标
Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｎｄｅｘ
ＣＫ　 ｐＨ　５．６ ｐＨ　４．５ ｐＨ　３．５ ｐＨ　２．５
ＣＡＴ／Ｕ·ｇ－１·ｍｉｎ－１　 ８６６．９５９ａ ８１１．３０６ａ ７９１．９３５ａ ６３２．３５２ｂ ４３１．７２２０ｂ
ＰＯＤ／Ｕ·ｇ－１·ｍｉｎ－１　 ３１０．２５９ｂ ３２６．８７０ｂ ３８２．８１５ｂ ７２３．２３１ａ ３７２．０８３ｂ
ＳＯＤ／Ｕ·ｇ－１　 ３７７．１４０１ｂ ３８２．７２２ｂ ４８５．７８８ａ ５２４．６０７ａ ３８５．４６５ｂ
ＭＤＡ／ｍｍｏｌ·ｇ－１　 ４．４００７ｂ ４．０２５ｂ ４．００５ｂ ６．１８５ａ １１．５６８ａ
可溶性蛋白质
Ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ／ｍｇ·ｇ－１
１．７２６ｂ １．８１４ａｂ　 １．９８８ａｂ　 ２．６６１ａ １．７９９ａｂ
２．３　酸雨对紫玉兰叶片ＣＡＴ活性的影响
图３　模拟酸雨对紫玉兰叶片ＣＡＴ活性的影响
Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ　ｏｎ　ｃａｔａｌａｓｅ　ａｃｔｉｖｉｔｙ
ｏｆ　Ｍｃｈｅｌｌａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ
由图３可知，保护酶ＣＡＴ 活性随ｐＨ的降低缓慢
下降，在ｐＨ≤３．５的处理下，ＣＡＴ 酶活性下降较快，并
与对照差异达到显著水平。由此可见在模拟酸雨胁迫
下紫玉兰体内ＣＡＴ 活性随酸度的加大而逐渐失去活
性。在ｐＨ值达到２．５时，叶片ＣＡＴ的活性仅为对照的
０．４７１倍，说明了ＣＡＴ 可能失活了，失去清除自由基等
的能力。多重比较分析（表１）表明，ｐＨ为３．５和２．５
时，与ｐＨ为５．６、４．５、ＣＫ间差异达到显著水平。
２．４　酸雨对紫玉兰叶片ＰＯＤ活性的影响
由图４可知，随酸雨胁迫强度的升高，叶片ＰＯＤ酶
活性在轻度酸雨胁迫时呈现升高的趋势，但变化并不是
很明显，在ｐＨ　３．５时，ＰＯＤ酶活性急剧升高，达７２３．２３１
Ｕ·ｇ－１·ｍｉｎ－１，为对照的２．３３倍，与对照差异达到显
著水平，表明酸雨胁迫可能诱导了ＰＯＤ酶的大量合成，
活性急剧增大，以清除由于酸雨胁迫造成的活性氧。但
随着酸雨酸度增强（ｐＨ　２．５）时，ＰＯＤ活性急速下降，表
明较强的酸雨胁迫下细胞中活性氧的增加超过该酶的
清除能力，从而使细胞内多种功能膜和酶系统受到破
坏，代谢紊乱，致使ＰＯＤ活性也降低。
图４　模拟酸雨对紫玉兰叶片ＰＯＤ活性的影响
Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ　ｏｎ　ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ　ａｃｔｉｖｉｔｙ
ｏｆ　Ｍｃｈｅｌｌａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ
２．５　人工酸雨对紫玉兰叶片ＳＯＤ活性的影响
由图５可知，酸雨胁迫使叶片中ＳＯＤ酶活性显著
上升，说明在酸雨胁迫下，叶片细胞内产生较多的超氧
负离子（Ｏ·２ ），诱导了ＳＯＤ酶活性的增加，提高了自身清
除Ｏ·２ 的能力，随着胁迫酸度的增加（ｐＨ≤２．５），ＳＯＤ酶
活性降低，可能原因是叶片细胞内产生过量的Ｏ·２ ，从而
使ＳＯＤ酶失活。
图５　模拟酸雨对紫玉兰叶片ＳＯＤ活性的影响
Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ　ｏｎ　ｄｉｓｍｕｔａｓｅ　ａｃｔｉｖｉｔｙ
ｏｆ　Ｍｃｈｅｌｌａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ
２．６　模拟酸雨对紫玉兰部分生理指标的相关性分析
植物的生理代谢是一个复杂、灵敏和有序的过程。
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·园林花卉·植物 北方园艺２０１２（０４）：６６～６８
在逆境胁迫下，某个生理过程（指标）的变化将会引起其
它生理过程（指标）发生相应的变化。由表２可知，ＭＤＡ
与ＣＡＴ活性呈极显著负相关，说明随着ＣＡＴ 的下降，
ＭＤＡ含量表现出增加的趋势，产生大量的 ＭＤＡ。同
时，蛋白质含量与ＰＯＤ活性呈极显著正相关；叶绿素含
量与ＣＡＴ活性呈极显著正相关；ＳＯＤ活性与蛋白质含量
呈显著相关。可见，各个生理指标中，ＣＡＴ与ＰＯＤ活性
可以更好地体现紫玉兰对模拟酸雨胁迫的生理响应。
表２ 各生理特征之间的相关系数
　　Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ＭＤＡ 蛋白质Ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ＣＡＴ　 ＰＯＤ　 ＳＯＤ
ＭＤＡ　 １
蛋白质Ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ －０．１３６　 １
ＣＡＴ －０．９１４＊＊ －０．２０４　 １
ＰＯＤ　 ０．００７　 ０．９８７＊＊ －０．３２１　 １
ＳＯＤ　 ０．３２４　 ０．８８９＊ －０．０７６　０．８２７　 １
３　结论与讨论
研究表明多种逆境胁迫下植物体内正常蛋白质合
成常受到抑制，但往往会有一些被诱导出的新蛋白出现
或原有蛋白质含量明显增加［１０］。该研究结果表明，轻度
胁迫（ｐＨ为５．６～４．５）下，紫玉兰叶片可溶性蛋白质含
量增加，在ｐＨ达到３．５时，可溶性蛋白含量呈现下降趋
势，其可能原因是轻度胁迫下紫玉兰叶片合成了对酸雨
胁迫更稳定、活性更强的同工酶，进而取代对酸雨逆境
不稳定的酶，使叶片可溶性蛋白含量增加。而在遭受重
度胁迫时，体内的抗氧化系统消除活性氧的能力下降，
过量的活性氧致使细胞膜过氧化加剧，膜透性增强，影
响植物正常的生理代谢而引起可溶性蛋白含量下降。
酸雨对植物的伤害与植物体内超氧阴离子自由基
（Ｏ·２ ）等活性氧（ＲＯＳ）的过量积累和抗氧化系统的失衡
有关［１０］。该试验中随着酸雨胁迫的加剧，紫玉兰叶片
ＳＯＤ活性上升趋势均比较缓慢；ＰＯＤ活性在ｐＨ 为
５．６～４．５之间没有明显变化，但在ｐＨ为３．５时，其活性
急剧上升，在ｐＨ降为２．５时又急剧下降；ＣＡＴ 活性在
酸雨胁迫下呈逐渐下降趋势，ＭＤＡ含量呈缓慢下降趋
　　　
势，表明在轻度胁迫下，ＰＯＤ、ＳＯＤ在抗氧化系统消除有
害物质的过程中起关键作用。当ｐＨ值下降到３．５时，
ＣＡＴ活性加剧下降，ＭＤＡ含量急剧增加，并与对照差异
达到显著水平，同时相关性分析表明，叶片内ＭＤＡ含量
与ＣＡＴ活性呈极显著负相关，表明可能是由于ＣＡＴ活
性的急剧下降引起植物体内抗氧化酶之间的协同作用
发生了变化，从而导致了氧自由基的积累，使细胞膜结
构被破坏，从而产生大量ＭＤＡ。
酸雨的酸度越高，对植物造成的伤害就越重，伤害
的程度与酸雨的酸性强度成正比。研究表明［２４］酸雨对
许多植物叶片产生伤害的ｐＨ临界值为３．５，对植物生
长和生物量影响的ｐＨ临界值２．０～３．０，对森林的直接
危害仅在降水酸度很高（ｐＨ≤４．０）时才会出现［１１］。该
试验表明，随着酸雨酸度的增强，特别是在较重酸雨
（ｐＨ≤３．５）的胁迫下，紫玉兰叶片各生理指标含量均与
对照呈显著差异，因此可以认为ｐＨ值３．５是酸雨对紫
玉兰叶片隐性伤害的临界点。这将为紫玉兰在酸雨区
的栽培种植提供重要的指导意义。
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ＺＨＯＵ　Ｘｉｎｇ－ｗｅｎ，ＺＨＡＯ　Ｙｉｎｇ，ＬＩ　Ｌｉ，ＺＨＵ　Ｍｉｎｇ－ｔａｏ
（Ｙｕｌｉｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｌｉｎ，Ｇｕａｎｇｘｉ　５３７０００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ　ｏｎｅ　ｙｅａｒ　ｏｌｄ　ｐｏｔｔｅｄ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｏｆ　Ｍａｇｎｏｌｉａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ　ａｓ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ
ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｔｉｍｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ　ｗｅｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｂｙ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ　ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｙｅａｒ　ｏｌｄ
Ｍａｇｎｏｌｉａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　３．５ｗａｓ　ｔｈｅ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｐｏｉｎｔ　ｗｈｉｃｈ　Ｍａｇｎｏｌｉａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ　ｃｏｕｌｄ
ｅｎｄｕｒｅ　ｔｈｅ　ｈｕｒｔｓ　ｆｒｏｍ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｉｎｔｉｍｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｅｎｔｌｙ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ（ｐＨ＞３．５），ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｔｈｅ
ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ　ａｎｄ　ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ　ｄｉｓｍｕｔａｓｅ　ｏｆ　Ｍｃｈｅｌａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｉｄｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｉｄ　ｒａｉｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，
ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｄｅｃｌｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ　ａｎｄ　ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ　ｄｉｓｍｕｔａｓｅ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｒａｐｉｄｌｙ　ｗｉｔｈ
ｔｈｅ　ａｃｉｄｉｔｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｐＨ　ｖａｌｕｅ　ｕｎｄｅｒ　３．５．Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｉｎｄｅｘｅｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ
ｃａｔａｌａｓｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ　ｗｅｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍａｇｎｏｌｉａ　ｌｉｌｉｆｌｏｒａ；ａｃｉｄ　ｒａｉｎ；ｐＨ；ｉｎｔｉｍｉｄａｔｉｏｎ
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