全 文 ：2014 年 10 月(上)
收稿日期:2013-10-29;修回日期:2014-07-08
基金项目:青海大学中青年基金项目(171221 /2012)
作者简介:李小安(1978 －)，女，副教授，硕士，lixiaoan2006@
126． com．
低温胁迫对麻花艽脯氨酸含量和过氧化氢酶、
超氧化物歧化酶活性的影响
李小安
(青海大学 生态环境工程学院，西宁 810016)
中图分类号:S425 文献标识码:A 文章编号:1004-7034(2014)10 － 0099 － 03
关键词:低温胁迫;麻花艽;脯氨酸;过氧化氢酶;超氧化物歧化酶;活性
摘 要:为了研究麻花艽的抗寒生理指标的变化规律，试验采用低温胁迫的方法，将麻花艽植株置于
4 ℃条件下培养，培养时间分别为 24，48，72 h，测定低温胁迫下麻花艽脯氨酸含量和过氧化氢酶、超
氧化物歧化酶活性。结果表明:麻花艽脯氨酸含量随着低温胁迫时间的延长而逐渐增加，过氧化氢酶
和超氧化物歧化酶活性随着低温胁迫时间的延长呈现先升高后降低的趋势。
温度是影响植物生长的重要因子之一，低温严重
影响农作物和经济作物的产量与分布［1］。在各种胁
迫中，低温对植物的影响尤为突出。人们将低温胁迫
造成的损害分为零度以上的冷害和零度以下的冻害。
低温环境影响植物的生长、发育及代谢，而植物对低
温环境也具有适应性和抵抗能力，即所谓的抗寒性。
正常情况下，植物体内各项代谢的生理生化过程都是
比较稳定而协调的。当植物受到逆境胁迫时，植物体
内的各种代谢活动会由于某种因素的影响而失调，使
植物对逆境作出反应。
在正常情况下，植物体内产生的自由基不足以使
植物受到伤害，是因为植物体内有一套完善的抗氧化
防御系统，该系统有清除活性氧的能力。当活性氧超
过正常水平时，产生积累，细胞内的自由基产生和消
除的平衡会遭到破坏，积累的自由基对植物的膜系统
造成伤害;因此，抗氧化酶活性已成为研究植物抗寒
性常用的生理生化指标。在多种胁迫条件下植物积
累脯氨酸，脯氨酸在抗逆中有两个作用:一是作为渗
透调节物质，保持原生质与环境的渗透平衡;二是保
持膜结构的完整性。脯氨酸随着寒害胁迫的深入含
量增加，抗寒性强植物品种的脯氨酸含量比抗寒性弱
的高。
麻花艽(Gentiana straminea Maxim．)为龙胆科龙
胆属多年生草本植物，藏医称“解吉嘎保”，是我国重
要的常用中藏药材资源之一，已有 2 000 年的药用历
史，主要分布于我国西藏、四川西部、湖北西部、青海、
甘肃、宁夏;生于山坡草地、河滩、灌丛、林缘、高山草
甸，分布在海拔 2 000 ～ 5 000 m。麻花艽以根和花入
药，具有清热利胆、舒筋止痛之功效，用于治疗风湿性
关节炎、肺结核、低热盗汗、黄疸型肝炎等。研究植物
在不良环境下生命活动的规律，不仅有利于全面和彻
底地了解植物的正常生理活动，而且对提高植物生产
力、保护环境也具有重要的指导作用。
试验以无菌培养的麻花艽为材料，在低温胁迫下
与室温下脯氨酸含量和过氧化氢酶、超氧化物歧化酶
活性进行对比研究，现报道如下。
1 材料与方法
1． 1 供试植物
麻花艽，青海省西宁市二十里铺人工种植基地
提供。
1． 2 主要仪器与试剂
离心机(Sigma d － 37520)，购自上海龙尼柯仪器
有限公司;紫外分光光度计(wfz uv － 2802h)，购自上
海龙尼柯仪器有限公司。
茚三酮、磺基水杨酸、磷酸、高锰酸钾、氮蓝四唑、
甲硫氨酸、核黄素，均为市购。以上仪器和试剂均由
青海大学生态环境工程学院生物化学实验室提供。
1． 3 试验设计
将上述培养好的麻花艽植株置于 4 ℃条件下培
养，培养时间分别为 24，48，72 h。处理后的材料分别
进行脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶
活性测定，重复 3 次。同时进行对照处理，测定室温
(25 ℃)下麻花秦艽体内的脯氨酸含量、超氧化物歧
化酶活性、过氧化氢酶活性。
参照参考文献［1］的方法测定脯氨酸含量、过氧
化氢酶活性、超氧化物歧化酶活性。
99《黑龙江畜牧兽医》科技版
DOI:10.13881/j.cnki.hljxmsy.2014.1125
2 结果与分析
2． 1 脯氨酸含量的变化
脯氨酸含量的标准曲线见图 1。该曲线的相关
系数为 0． 992 4，说明本次的测定方法准确可行，可以
作为后面试验的标准曲线。
图 1 脯氨酸含量的标准曲线
试验采用酸性茚三酮法测定低温胁迫下麻花艽
叶片中脯氨酸含量，结果表明，低温胁迫下植物会积
累大量的脯氨酸，以适应在逆境条件下植物细胞内外
渗透压的变化。
低温胁迫对麻花艽叶片脯氨酸含量的影响见
图 2。
图 2 不同时间梯度低温处理对麻花秦艽脯氨酸
含量的影响
由图 2 可以看出，麻花艽叶片脯氨酸含量随着低
温胁迫时间的延长而增加。在低温胁迫下，游离脯氨
酸含量逐渐积累，随着低温处理时间的延长，游离脯
氨酸含量逐渐增加。与对照相比，低温协迫麻花艽叶
片脯氨酸含量始终高于对照(0 小时)。麻花艽脯氨
酸含量在室温(0 小时，25 ℃)时为 81． 32 μg /g。随
着低温处理时间的延长，其脯氨酸含量在 72 小时达
到最大，24 小时的脯氨酸含量为 152． 34 μg /g，48 小
时的脯氨酸含量为 302． 17 μg /g，从 0 小时到 24 小时
的脯氨酸含量增幅为 87． 33%;从 0 小时到 48 小时
的脯氨酸含量增幅为 271． 58%;72 小时的脯氨酸含
量为 441． 68 μg /g，从 0 小时到 72 小时的脯氨酸含量
增幅为 443． 14%。从以上数据可以看出，24 ～ 48 h
麻花艽脯氨酸含量显著增加，48 ～ 72 h 的脯氨酸含
量增加趋势变缓。
在低温胁迫下，游离脯氨酸含量逐渐积累，随着
低温处理时间的延长，游离脯氨酸含量逐渐增加。这
说明植物体内游离脯氨酸是作为细胞质的渗透调节
物质，在植物对抗低温胁迫时起到平衡细胞代谢的作
用，以保持细胞内环境的相对稳定。
2． 2 超氧化物歧化酶活性变化
麻花艽植株在 4 ℃下胁迫 24，48，72 h，植株叶片
超氧化物歧化酶活性变化见图 3。
图 3 不同时间梯度低温处理对麻花艽超氧化物
歧化酶活性的影响
由图 3 可以看出，低温胁迫下，麻花艽叶片超氧
化物歧化酶活性随着胁迫时间的延长呈现先升高后
降低的趋势。麻花艽超氧化物歧化酶活性在室温(0
小时，25 ℃)时为 48． 92 U /(g·h)，低温处理后的麻
花艽超氧化物歧化酶活性都高于对照。超氧化物歧
化酶活性在 48 小时达到最大，为 123． 49 U /(g·h)，
24 小时的超氧化物歧化酶活性为 78． 31 U /(g·h)，
72 小时的超氧化物歧化酶活性为 98． 67 U /(g·h)。
从以上数据可以看出，0 ～ 24 h 麻花秦艽超氧化物歧
化酶活性的增幅为 60． 08%;0 ～ 48 h 麻花艽超氧化
物歧化酶活性的增幅为 152． 43%;0 ～ 72 h 麻花艽超
氧化物歧化酶活性仍在增高，增高幅度为 101． 70%。
麻花艽在受到低温胁迫时，超氧化物歧化酶活性就开
始增加，经过一段时间的低温锻炼之后，超氧化物歧
化酶活性又有所下降，但都高于对照，使植株少受低
温伤害，说明麻花艽对低温有一定的适应性。
2． 3 过氧化氢酶活性变化
麻花艽植株在 4 ℃下胁迫 24，48，72 h 叶片过氧
化氢活性变化见图 4。
由图 4 可以看出，低温胁迫下，麻花艽叶片过氧
化氢酶活性随着胁迫时间的延长呈现先升高后降低
的趋势。麻花艽过氧化氢酶活性在室温(0 小时，
25 ℃)时为 33． 57 mg /(g·min)。低温处理后的麻
花艽体内过氧化氢酶活性都高于对照。随着低温处
理时间的延长，其过氧化氢酶活性在 48 小时达到最
001
Heilongjiang Animal Science
and Veterinary Medicine № 10 2014
2014 年 10 月(上)
图 4 不同时间梯度低温处理对麻花艽过氧化氢
酶活性的影响
大，为 67． 79 mg /(g· min)，24 小时的过氧化氢酶活
性为 51． 39 mg /(g· min)，72 小时的过氧化氢酶活
性为 48． 57 mg /(g· min)。从以上数据可以看出，
0 ～ 24 h 麻花艽过氧化氢酶活性的增幅为 53． 08%;
0 ～ 48 h 麻花秦艽过氧化氢酶活性的增幅为
101． 94%;0 ～ 72 h麻花艽过氧化氢酶活性仍有增高，
增高幅度为 44． 68%。麻花艽在受到低温胁迫时，过
氧化氢酶活性就开始增加;经过一段时间的低温锻炼
之后，过氧化氢酶活性又有所下降，但都高于对照，使
植株少受低温伤害，说明麻花艽对低温有一定的适
应性。
3 讨论
3． 1 低温胁迫对麻花艽脯氨酸含量的影响
在多种胁迫条件下植物积累脯氨酸，脯氨酸在抗
逆中有两个作用:一是作为渗透调节物质，用来保持
原生质与环境的渗透平衡;二是保持膜结构的完整
性。脯氨酸随着寒害胁迫的深入含量增加，抗寒性强
品种的脯氨酸含量比抗寒性弱的品种高［2］。在植物
体内，游离脯氨酸不仅作为细胞的渗透调节剂在植物
对抗低温胁迫时起到平衡细胞代谢的作用，且能够保
护膜结构，防止膜脂过氧化，从而保持细胞内环境的
相对稳定，其含量的增加有利于提高植物的抗寒性，
这已经在玉米等植物中得到证实［3］。因此，脯氨酸
的积累可作为植物恢复生长时的呼吸基质，以补偿能
源的不足而使植物尽快从低温伤害中恢复。本试验
结果表明，低温胁迫可以使麻花艽脯氨酸含量增加，
表明脯氨酸含量受温度胁迫反应敏感，对植物的抗寒
性具有重要的调节作用。脯氨酸的积累可以作为麻
花艽恢复生长时的呼吸基质，以补偿能源的不足，而
使麻花艽能尽快从低温伤害中恢复。
3． 2 低温胁迫对麻花艽超氧化物歧化酶活性的影响
低温能增加植物体内 O2 －等活性氧含量，降低超
氧化物歧化酶活性，膜脂过氧化作用加强。生物体通
过超氧化物歧化酶等酶保护系统使自由基维持在一
个低水平，从而防止自由基伤害，使需氧生物得以生
存。研究表明，超氧化物歧化酶活性与植物抗寒性密
切相关，在植物抗寒锻炼过程中起着重要的保护作
用［4］。本试验结果表明，低温胁迫对麻花艽超氧化
物歧化酶活性的影响呈现先升高后降低的趋势。超
氧化物歧化酶能以超氧阳离子为基质进行歧化反应，
从而清除植物组织和细胞内的超氧阳离子自由基，减
缓氧自由基对细胞膜的损伤。
3． 3 低温胁迫对麻花艽过氧化氢酶活性的影响
在正常情况下，植物产生的自由基不足以使植物
受到伤害，是因为植物有一套完善的抗氧化防御系
统，该系统有清除活性氧的能力。当活性氧超过正常
水平时产生积累，细胞内的自由基产生和消除的平衡
会遭到破坏，积累的自由基对植物的膜系统造成伤
害;因此，抗氧化酶的活性已成为研究植物抗寒性常
用的生理生化指标［5］。研究表明，植物在处于逆境
或衰老时，由于活性氧代谢加强而使 H2O2 累积，
H2O2 可以直接或间接地氧化细胞内核酸、蛋白质等
生物大分子，并使细胞膜遭受损害，从而加速细胞的
衰老和解体，过氧化氢酶可以清除 H2O2，是植物体内
重要的酶促防御系统之一［6］。本试验结果表明，低
温胁迫对麻花艽过氧化氢酶活性的影响呈现先升高
后降低的趋势。
4 结论
麻花艽脯氨酸含量随着低温胁迫时间的增加而
逐渐增加;过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性随着低
温胁迫时间的增加而呈现先升高后降低的趋势。说
明麻花艽具有一定的抗寒性，能够在一定的低温环境
下生长，通过一系列保护性的生理生化反应来适应低
温环境，减轻低温的伤害。
参考文献:
［1］ 李合生．植物生理生化实验原理和技术［M］．北京:高等教育出
版社，2000．
［2］ 刘琳，毛凯，干友民，等． 暖地型草坪草抗寒性的研究概况［J］．
草原与草坪，2004，104(1):8 － 13．
［3］ 刘琳．四川野生假俭草的抗寒性研究［D］．雅安:四川农业大学，
2004．
［4］ 熊佑清，李崇涛，刘晓辉．大叶黄杨的抗寒性及其应用研究［J］．
中国园林，2004，20(4):36 － 38．
［5］ 周瑞莲，赵哈林． 高寒山区牧草生长过程中低温保护物质的作
用［J］．中国草地，2001，23(5):19 － 26．
［6］ 刘尚武． 青海植物志(第 3 卷)［M］． 西宁:青海人民出版社，
1996． (010)
101《黑龙江畜牧兽医》科技版