全 文 ：第 4 1 卷第 2 期 江 苏 林 业 科 技 Vol ． 4 1 No ． 2
2 0 1 4 年 4 月 Journal of Jiangsu Forestry Science ＆ Technology Apr ． 2 0 1 4
文章编号:1001 － 7380(2014)02 － 0001 － 05
2 种灌木柳叶片细胞膜相稳定性及
抗氧化酶活性对 NaCl胁迫的响应
周 鹏1，方炎明1，孙 婷1，王保松2，张 敏2*
(1．南京林业大学森林资源与环境学院，江苏 南京 210037;2．江苏省林业科学研究院，江苏 南京 211153)
收稿日期:2014-03-10;修回日期:2014-03-14
基金项目:国家自然科学基金“NaCl胁迫下一氧化氮调控灌木柳液泡膜 H + － ATPase的分子机制”(31300515) ;江苏省自然科学基金“柳
树 H + － ATPase响应 NaCl胁迫的分子机制”(BK2011872)
作者简介:周 鹏(1989 －) ，男，硕士研究生，主要从事植物生理生化研究。
* 通信作者:张 敏(1980 －) ，女，内蒙古人，副研究员，博士，主要从事植物抗逆生理及林木花卉良种繁育研究。
摘要:以 2 个灌木柳无性系(耐盐型 JW2345，盐敏感型 SW2367)为试验材料，水培法培养幼苗，盐胁迫(NaCl浓度分
别为 0，50，100 和 200 mmol /L)处理幼苗 12 d，研究盐胁迫对柳树生长、叶片细胞膜相稳定性及抗氧化酶活性的影
响。结果显示:NaCl胁迫抑制了灌木柳幼苗的生长，JW2345 受抑制程度明显小于 JW2367;在 100 mmol /L NaCl 处
理下，随着 NaCl胁迫时间的延长，其细胞膜相稳定性下降，MDA 含量增加，但无性系不同，变化幅度不同。叶片
CAT活性均先升高后下降，SOD和 POD活性变化规律显著不同，JW2345 中 SOD 和 POD 均显著高于对照，且随处
理时间的延长呈升高趋势;短期胁迫对 JW2367 的 SOD活性无影响，长期胁迫诱导其显著上升，而 POD活性先增加
后降低。研究认为:NaCl胁迫抑制灌木柳幼苗的生长，破坏膜相稳定性。耐盐性较强的 JW2345 受破坏程度较低，
这可能与其维持抗氧化系统平衡密切相关，其中 SOD、POD起关键作用。
关键词:灌木柳;细胞膜稳定性;丙二醛;抗氧化酶系统
中图分类号:S792. 12 文献标识码:A doi:10． 3969 / j． issn． 1001 － 7380． 2014． 02． 001
Membrane stability and antioxidant enzyme activity in the leaves of two
clones of shrub willow in response to salinity stress
ZHOU Peng1，FANG Yan-ming1，SUN Ting1，WANG Bao-song2，ZHANG Min2*
(1． College of Forest Ｒesources and Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China;
2． Jiangsu Academy of Forestry，Nanjing 211153，China)
Abstract:Differential response of two clones of shrub willow，namely，salt-tolerant clone JW2345 and salt-sensitive clone
JW2367，to salinity stress in relation to membrane stability and antioxidant enzyme activity were evaluated． The plantlets
were treated with NaCl solution at 0，50，100，or 200 mmol /L for 12 days． The results showed that the growth of shrub wil-
low plantlets was inhibited，and the extent of inhibition for Clone JW2345 was less than that for Clone JW2367． Under 100
mmol /L NaCl stress，the membrane stability decreased with the stress time duration while the contents of MDA increased．
Moreover，the degree of variation in different clones was different． CAT activities increased at the sixth day and decreased
at the twelfth day in both clones． In the leaves of Clone JW2345，NaCl treatment elevated the activities of SOD and POD，
and the enzymatic activities increased with the treatment time duration． In contrast，there was no obvious alteration in SOD
activities in Clone JW2367 at the sixth day，however，the activities increased dramatically at the twelfth day． POD activities
increased sharply at the sixth day，and then the activities declined after the treatment with NaCl for 12 days． Altogether，
these results suggested that the growth of shrub willow was inhibited by salinity stress，and the membrane stability was de-
stroyed． Furthermore，the membrane stability of the salt － tolerant clone JW2345 received less attack，which might be at-
tributed to the maintenance of the balance of antioxidant system，among which SOD and POD played a critic role．
Key words:Shrub willow;Membrane stability;MDA;Antioxidant enzymes
细胞膜是外界盐离子进入细胞的第一道屏障，
膜系统的完整性与植物耐盐性呈正相关。当植物受
到 NaCl 胁迫时，细胞膜相的结构和功能受到伤害，
膜稳定性降低，植物的正常代谢受到影响［1］。盐胁
迫下，植物细胞膜系统的变化包括盐分对膜相的破
坏和植物对膜系统的保护 2 个方面。研究表明，由
活性氧(ＲOS)引起的膜脂过氧化是引起膜伤害的重
要原因，膜系统的保护则与植物活性氧代谢平衡密
切相关［2 － 4］。
柳树属杨柳科柳属(Salix L．) ，种类多，抗性
强［5］，其中一些品种具有较强的耐盐性［6 － 7］。目前，
有关柳树抗盐性研究已有初步报道［8］，而作为盐胁
迫原初伤害之一的膜损伤机制研究尚未见到相关报
道。本试验采用水培方法，以 2 个不同耐盐性灌木
柳无性系为材料，比较 NaCl胁迫下叶片细胞膜相稳
定性及抗氧化保护酶的变化规律，探讨盐胁迫下膜
稳定性和抗氧化保护酶活性与耐盐性的关系，以期
为灌木柳耐盐机理研究及选育耐盐品种提供理论
依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
供试材料为 2 个灌木柳杂交种无性系:盐耐受
型 JW2345(Salix suchowensis × S． integra)和盐敏感
型 JW2367 (S． viminalis × S． argyracea)。
1． 2 方法
1． 2． 1 组织培养生根苗 选取灌木柳枝条水培后
新长出的嫩茎作为外植体，建立组织培养无性系。
增殖培养基为 WPM + 0. 6 mg /L 6-BA + 0. 05 mg /L
NAA +500 mg /L 酸水解酪蛋白 + 1 g /L 活性炭，
pH 5. 8，温度(26 ± 2)℃，光强2 000 lx，光周期 16 /8
h，继代周期 25 d。获得足够数量生长稳定的健壮生
根苗。
1． 2． 2 盐胁迫处理 NaCl处理参照张敏等［9］的方
法，选取株高一致、根系发达、生长健壮的组培生根
苗，移入塑料套盆中，用 NaCl溶液处理，每盆 50 株。
NaCl溶液用 1 /2 MS 液体培养基配制，用量为每盆
500 mL，每 2 d更换 1 次培养液。NaCl 溶液浓度为
0 (CK) ，50，100 和 200 mmol /L，每个处理重复 3
次，处理 6 d和 12 d后取样备测。
1． 2． 3 生长指标测定 处理 12 d 后，每个处理组
随机取 35 株幼苗测定植株生物量，每处理重复 3
次。用蒸馏水冲洗根系，并用吸水纸吸干植株表面
水分，放入烘箱，105 ℃杀青 15 min，75 ℃烘干至恒
重，称重。
1． 2． 4 细胞膜稳定指数测定 分别于 NaCl 处理
6，12 d 后，取叶片用去离子水冲洗，然后将表面水
吸干，称取相同质量叶片，置于盛有 25 mL去离子水
的具塞试管中，40 ℃ 静置 30 min 后，测定电导率
(L1) ;然后将试管置于 100 ℃ 水浴 30 min，冷却至
室温后测定电导率(L2)。参照 Bhutta
［2］的方法，计
算细胞膜稳定指数(MSI) :MSI = (1 － L1 / L2)×
100%。每个处理重复 3 个。
1． 2． 5 MDA含量测定 MDA 含量测定参考 Agra-
wal等［10］的方法，略有改动。称取 0. 5 g 叶片，加入
5 mL 0. 1%的三氯乙酸(TCA) ，匀浆后15 000 × g 离
心 5 min，上清液即为样品提取液。取 1 mL上清液，
加入 4 mL 0. 5%的 TBA。混合液95 ℃水浴 30 min
后，立刻冰浴冷却，10 000 × g 离心 10 min。上清液
分别于 532 nm和 600 nm波长下测定吸光度。
1． 2． 6 抗氧化酶活性测定
(1)粗酶液制备。称取 1 g 植物叶片置于研钵
中，加入 5 mL 50 mmol /L PBS(含 1 mmol /L EDTA
和 1% PVPP，pH 7. 0) ，冰浴下匀浆，13 000 × g，4 ℃
离心 20 min。上清液即酶液，－ 20 ℃保存备测。
(2)酶活性和可溶性蛋白含量测定。抗氧化酶
活性和可溶性蛋白含量测定采用南京建成生物工程
研究所生产的试剂盒进行。
1． 3 统计分析方法
采用 Excel 2003 及 SPSS 13． 0 对试验数据进行
统计分析。
2 结果与分析
2． 1 不同浓度 NaCl胁迫对灌木柳生物量的影响
结果见图 1。由图 1 可知，处理 12 d后，低浓度
盐胁迫(50 mmol /L NaCl)下，灌木柳水培苗干质量
与对照无显著差异(P ＞ 0. 05) ;100 mmol /L NaCl处
理后，2 个无性系干质量相对于对照均出现显著性
差异，且 JW2367 下降幅度显著大于 JW2345(P ＜
0. 05) ;200 mmol /L NaCl 胁迫下，JW2345 干质量降
低幅度进一步增大，而 JW2367 植株几乎全部萎蔫，
此浓度已为 JW2367 的致死浓度。可见，盐胁迫显
著抑制了灌木柳幼苗的生长，且对 JW2367 生长的
抑制作用明显大于 JW2345。据此，在下面进行的灌
木柳 耐 盐 机 理 研 究 中 选 择 NaCl 处 理 浓 度
为100 mmol /L。
2 江 苏 林 业 科 技 第 41 卷
图中不同小写字母表示差异达 0. 05 显著水平
图 1 不同浓度盐胁迫对灌木柳无性系植株干质量的影响
2． 2 NaCl胁迫对灌木柳叶片质膜稳定性的影响
植物细胞膜稳定性可通过细胞膜稳定指数
(MSI)来表示。如图 2，在 100 mmol /L NaCl 胁迫
下，2 个无性系 MSI 随胁迫时间延长的变化存在显
著差异。短期盐胁迫(6 d)对 JW2345 幼苗 MSI 值
无显著影响(P ＞ 0. 05) ，NaCl处理 12 d时 MSI 值开
始显著低于对照，为对照的 93. 96%。盐胁迫下，
JW2367 幼苗 MSI 值显著低于对照，且降低幅度随
胁迫时间的延长而增大，12 d 时比对照降低
15. 38%。在相同处理浓度和胁迫时间下，JW2345
MSI均显著高于 JW2367。
图中不同小写字母表示差异达 0. 05 显著水平
图 2 不同浓度盐胁迫对灌木柳无性系叶片 MSI的影响
2． 3 NaCl 胁迫对灌木柳叶片膜脂过氧化作用的
影响
MDA是膜脂过氧化的最终产物，是衡量膜系统
伤害程度的重要指标之一［11］。从图 3 可以看出，
JW2345 叶片 MDA 含量变化趋势基本与 MSI 值的
变化趋势相反，且相同处理浓度和胁迫时间下，
JW2345 MDA含量均低于 JW2367。盐胁迫 6 d 时，
JW2345 叶片 MDA 含量与对照差异不显著(P ＞
0. 05) ，12 d 时显著高于对照，为对照的 1. 34 倍。
NaCl 胁迫显著提高 JW2367 MDA 含量，6，12 d 时
MDA含量分别为对照的 1. 43 倍和 1. 49 倍，但 12 d
时与 6 d时无显著差异(P ＞ 0. 05)。
图中不同小写字母表示差异达 0. 05 显著水平
图 3 不同浓度盐胁迫对灌木柳无性系叶片MDA含量的影响
2． 4 NaCl胁迫对灌木柳叶片抗氧化酶活性的影响
2． 4． 1 NaCl胁迫对灌木柳 SOD活性的影响 由图
4 可见，在 100 mmol /L NaCl胁迫下，JW2345 叶片中
SOD活性随着盐胁迫时间的延长，呈上升趋势，在
盐胁迫 6，12 d 时分别比对照升高 24. 29%，
54. 47%，且差异显著;盐胁迫 6 d 时，JW2367 叶片
中 SOD活性与对照无显著变化(P ＞ 0. 05) ，胁迫 12
d时，显著高于对照，为对照的 1. 29 倍。
图中不同小写字母表示差异达 0. 05 显著水平
图 4 不同浓度盐胁迫对灌木柳无性系叶片 SOD活性的影响
2． 4． 2 NaCl胁迫对灌木柳 POD 活性的影响 100
mmol /L NaCl浓度下，2 个无性系 POD 活性均显著
高于对照 (见图 5)。其中，JW2345 叶片中 POD 活
性随着盐胁迫时间的延长，呈上升趋势，在盐胁迫
6 d和 12 d 时分别比对照升高 24. 66%和 34. 70%
(P ＜ 0. 05) ;JW2367 叶片中 POD 活性随盐处理时
间延长，先上升后下降，其在胁迫 6 d和 12 d时的活
3第 2 期 周 鹏等:2 种灌木柳叶片细胞膜相稳定性及抗氧化酶活性对 NaCl胁迫的响应
性分别为对照的 1. 21 倍和 1. 14 倍。
2． 4． 3 NaCl胁迫对灌木柳 CAT活性的影响 从图
6 可以看出，在 100 mmol /L NaCl 浓度下，随着盐胁
迫时间的延长，灌木柳幼苗 CAT 活性变化基本一
致，胁迫前期 CAT 活性显著高于对照(P ＜ 0. 05) ，
之后又迅速下降，12 d 时 JW2345 仍高于对照，而
JW2367 已低于对照水平，但与对照的差异均不显著
(P ＞ 0. 05)。
图中不同小写字母表示差异达 0. 05 显著水平
图 5 不同浓度盐胁迫对灌木柳无性系叶片 POD活性的影响
图中不同小写字母表示差异达 0. 05 显著水平
图 6 不同浓度盐胁迫对灌木柳无性系叶片 CAT活性的影响
3 结论与讨论
生物量是植物对盐胁迫反应的综合体现，也是
评价植物耐盐性的重要指标［12 － 13］。本试验中，低盐
胁迫(50 mmol /L NaCl)对灌木柳幼苗生长没有明显
影响;中、高盐胁迫(100 ～ 200 mmol /L NaCl)则抑制
了 2 个无性系幼苗的生长，且 JW2367 生长受抑制
程度明显大于 JW2345。说明 2 个无性系的耐盐性
存在明显差异，JW2345 植株的耐盐性较强。
本试验中，盐耐受型灌木柳 JW2345 叶片 MSI
值始终高于盐敏感型 JW2367，且线性相关分析显
示，干质量与 MSI 存在极显著的正相关关系(r =
0. 997，P ＜ 0. 01)。说明耐盐型 JW2345 能维持较
高的质膜稳定性水平，可能是其对盐胁迫耐受性较
盐敏感型 JW2367 强的原因之一［14］。根据自由基
理论［15］，植物逆境伤害是由于活性氧代谢平衡失调
所致。本研究结果表明，MDA含量与 MSI 值呈极显
著负相关(r = － 0. 865，P ＜ 0. 01) ，盐敏感型
JW2367 叶片 MDA 含量显著高于耐盐型 JW2345。
此外，胁迫后期 JW2367 MSI 值显著降低，而 MDA
含量变化不大，这可能是由于质膜严重破坏，细胞内
物质流失导致。以上结果说明，盐胁迫下盐敏感型
JW2367 叶片中由于活性氧代谢平衡失调，膜脂发生
过氧化，导致膜稳定性下降［16］。
超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和
过氧化物酶(POD)是参与活性氧代谢的重要酶类，
SOD通过歧化反应催化 O·2 生成 H2O2，H2O2 必须
进一步被 CAT和各种过氧化物酶所清除，3 者协同
作用，在维持植物体内活性氧的动态平衡方面起着
极其重要的作用［17 － 18］。在 100 mmol /L NaCl 处理
下，胁迫前期 JW2345 通过诱导提高自身各类保护
酶活性，维持活性氧代谢平衡;胁迫后期，SOD、POD
活性显著上升，CAT活性有所下降。研究表明，POD
对 H2O2清除亲和性显著高于 CAT
［3，19］，此时植物可
能通过进一步提高 POD等过氧化物酶的活性，补偿
自身清除 H2O2的能力，调节抗氧化系统内部平衡，
减轻膜脂过氧化。盐胁迫下 JW2367 叶片中抗氧化
保护酶内部间平衡严重失调，胁迫前期 POD、CAT
显著高于对照，SOD 与对照差异不显著，细胞内大
量积累 O·2 ;后期 SOD上升，POD和 CAT下降，此时
H2O2积累，可能转变为破坏性最强的·OH
［20］，导致
质膜稳定性丧失。因此，在一定的盐胁迫下，抗氧化
系统平衡情况可作为耐盐性鉴定的指标，在维持膜
系统稳定性方面 POD 可能比 SOD 占更重要的地
位，而 CAT 在盐胁迫中的抗氧化作用不明显，这与
Sergio等［21］研究菊苣(Cichorium intybus L．)耐盐性
时所得结论一致。
植物耐盐性与盐逆境下的质膜稳定性显著相
关，质膜稳定性又与盐胁迫下植物体内抗氧化系统
平衡情况紧密相关。SOD 和 POD 在维持灌木柳活
性氧代谢平衡，保证细胞膜稳定性过程中起着关键
作用，但抗氧化酶种类较多，尤其是 POD，究竟哪类
4 江 苏 林 业 科 技 第 41 卷
保护酶在维持细胞膜稳定性上起主要作用以及保护
酶之间的相互作用如何，还有待进一步研究。
参考文献:
［1］ Hajlaoui H，Denden M，El Ayeb N． Changes in fatty acids com-
position，hydrogen peroxide generation and lipid peroxidation of
salt － stressed corn (Zea mays L．)roots［J］． Acta Physiologiae
Plantarum，2009，31(4) :787-796．
［2］ Bhutta W M． Antioxidant activity of enzymatic system of two differ-
ent wheat (Triticum aestivum L．) cultivars growing under salt
stress［J］． Plant，Soil and Environment，2011，57(3) :101-107．
［3］ Bor M，Ozdemir F，Turkan I． The effect of salt stress on lipid per-
oxidation and antioxidants in leaves of sugar beet Beta vulgaris L．
and wild beet Beta maritima L．［J］． Plant Science． 2003，164
(1) :77-84．
［4］ Duan J J，Li J，Guo S Ｒ，et al． Exogenous spermidine affects
polyamine metabolism in salinity-stressed Cucumis sativus roots and
enhances short-term salinity tolerance［J］． Journal of Plant Physi-
ology，2008，165(15) :1620-1635．
［5］ 汪有良，王宝松，施士争． 灌木型柳树镉吸收积累性状的研究
［J］． 西北林学院学报，2011，26(2) :105-110．
［6］ Hangs Ｒ D，Schoenau J J，Van Ｒees K C J，et al． Examining the
salt tolerance of willow (Salix spp．)bioenergy species for use on
salt-affected agricultural lands［J］． Canadian Journal of Plant Sci-
ence，2011，91(3) :509-517．
［7］ Zhou J，Liu M Y，Jiang J，et al． Expression profile of miＲNAs in
Populus cathayana L． and Salix matsudana Koidz under salt stress
［J］． Molecular Biology Ｒeports，2012，39(9) :8645-8654．
［8］ 施士争，隋德宗，王红玲，等． 灌木柳速生无性系的耐盐性选择
研究［J］． 西北林学院学报，2010，25(4) :72-77．
［9］ 张 敏，李荣锦，黄利斌，等． NaCl 胁迫下构树幼苗液泡膜生
理生化响应［J］． 林业科学，2009，45(8) :50-55．
［10］ Agrawal Ｒ，Gupta S，Gupta N K，et al． Effect of sodium chloride
on gas exchange，antioxidative defense mechanism and ion accu-
mulation in different cultivars of Indian jujube (Ziziphus mauriti-
ana L．) ［J］． Photosynthetica，2013，51(1) :95-101．
［11］ Koca H，Bor M，Ozdemir F，et al． The effect of salt stress on lip-
id peroxidation，antioxidative enzymes and proline content of sesa-
me cultivars［J］． Environmental and Experimental Botany，2007，
60(3) :344-351．
［12］ Wani A S，Ahmad A，Hayat S，et al． Salt-induced modulation in
growth，photosynthesis and antioxidant system in two varieties of
Brassica juncea［J］． Saudi Journal of Biological Sciences，2013，
20(2) :183-193．
［13］ Bavei V，Shiran B，Arzani A． Evaluation of salinity tolerance in
sorghum (Sorghum bicolor L．)using ion accumulation，proline
and peroxidase criteria［J］． Plant Growth Ｒegulation，2011，64
(3) :275-285．
［14］ Sairam Ｒ K，Srivastava G C，Agarwal S，et al． Differences in an-
tioxidant activity in response to salinity stress in tolerant and sus-
ceptible wheat genotypes［J］． Biologia Plantarum，2005，49(1) :
85-91．
［15］ Karihtala P，Soini Y． Ｒeactive oxygen species and antioxidant
mechanisms in human tissues and their relation to malignancies
［J］． APMIS，2007，115(2) :81-103．
［16］ Demiral T，Turkan I． Comparative lipid peroxidation，antioxidant
defense systems and proline content in roots of two rice cultivars
differing in salt tolerance［J］． Environmental and Experimental
Botany，2005，53(3) :247-257．
［17］ Dolatabadian A，Sanavy S，Chashmi N A． The effects of foliar ap-
plication of ascorbic acid (Vitamin C)on antioxidant enzymes ac-
tivities，lipid peroxidation and proline accumulation of canola
(Brassica napus L．)under conditions of salt stress［J］． Journal of
Agronomy and Crop Science，2008，194(3) :206-213．
［18］ Ｒasool S，Ahmad A，Siddiqi T O，et al． Changes in growth，lipid
peroxidation and some key antioxidant enzymes in chickpea geno-
types under salt stress［J］． Acta Physiologiae Plantarum，2013，35
(4) :1039-1050．
［19］ Nawaz K，Ashraf M． Exogenous application of glycinebetaine mod-
ulates activities of antioxidants in maize plants subjected to salt
stress［J］． Journal of Agronomy and Crop Science，2010，196
(1) :28-37．
［20］ 班兆军，关军锋，李 莉，等． 非生物胁迫下植物体内活性氧产
生和抗氧化机制的研究概述［J］． 中国果菜，2012(5) :40-47．
［21］ Sergio L，De Paola A，Cantore V，et al． Effect of salt stress on
growth parameters，enzymatic antioxidant system，and lipid peroxi-
dation in wild chicory (Cichorium intybus L．) ［J］． Acta Physiolo-
giae Plantarum，2012，34(6) :2349-2358．
5第 2 期 周 鹏等:2 种灌木柳叶片细胞膜相稳定性及抗氧化酶活性对 NaCl胁迫的响应