全 文 ：　文章编号:1007-4961(2006)04-0409-03
锌胁迫与缺锌对西府海棠
叶片保护酶活性及膜脂过氧化的影响
齐国辉1 ,李保国1 ,郭　军2 ,马买林3 ,郭素萍1 ,董　杰1
(1河北农业大学 林学院,保定　071000;2河北省赤城县林业局 ,赤城　075500;
3河北省邯郸市植保站 ,邯郸　056000)
摘要:以西府海棠(Malus micromalus Mak.)幼苗为材料 ,研究了锌胁迫与缺锌对叶片保护酶活性及膜脂过氧化
的影响。结果表明 ,锌胁迫及缺锌都严重影响西府海棠幼苗的生长 , 显著降低叶片叶绿素含量;并使叶片
SOD、POD、CAT活性显著降低 ,MDA含量极显著升高 , 叶片相对电导率显著提高 , 表明已引起了细胞膜伤害。
关键词:锌胁迫;缺锌;西府海棠;SOD;POD;CAT;MDA
中图分类号:S 661.4　　　　　　文献标识码:A
The effects of zinc stress and zinc deficiency on the activities
of leaf protective enzymes and peroxidation of membrane lipid of
Malus micromalus Mak.
QI Guo-hui1 ,LI Bao-guo1 ,GUO Jun2 ,MA Mai-lin3 ,GUO Su-ping1 , DONG Jie1
(1 College of Forestry , Agricultural University of Hebei , Baoding 071000 , China;
2 Forestry Bureau of Chicheng County , Chicheng 075500 , China;
3 Plant Protection Station of Handan , Handan 056000 , China)
Abstract:In order to study the effects of zinc stress and zinc deficiency on the activities of leaf protective enzymes and per-
oxidation of membrane lipid , Malus micromalus Mak.seedlings were used in this trial.The results showed that both zinc
stress and zinc deficiency affected the growth of Malus micromalus Mak.and the content of chlorophyll significantly , the ac-
tivities of leaf SOD , POD , CAT decreased and the content of MDA increased significantly , and the relative conductivity of leaf
increased sharply.The results indicated that the membrane was damaged seriously.
Key words:zinc stress;zinc deficiency;Malus micromalus Mak.;SOD;POD;CAT;MDA
收稿日期:2005-03-17;修改稿收期:2006-06-15
作者简介:齐国辉(1969-),女 ,河北遵化人 ,教授 ,博士 ,主要从事经济林栽培教学及研究工作。
　　锌作为一种植物生长发育的必需元素 ,参与或
影响许多生理生化过程 。缺锌时 ,吲哚乙酸的前身
物质色氨酸的合成受抑制 ,生长素不能正常合成 ,从
而使新梢和叶片不能正常生长和发育 ,成为小而窄
的簇生丛状枝叶;同时锌是光合作用中许多酶的组
成成分和激活剂 ,也是叶绿体内蛋白质 、核酸和糖代
谢所必需的 ,缺锌会造成叶绿素的合成受阻 ,叶绿体
结构破坏 ,从而大大降低了光合速率[ 1] ,使叶片和新
梢的生长量明显减少 。关于缺锌对果树生长 、生理
指标及防治已有一些研究[ 2 ～ 4] ,但 Zn作为兼具营养
与毒性的元素 ,锌胁迫对植物也造成一定的伤害[ 5] 。
研究表明 ,植物在遭受低温 、渗透胁迫 、干旱胁
迫 、盐胁迫[ 6] 、重金属胁迫[ 7] 等情况下 ,能使植物体
内自由基 、主要是活性氧的积累 ,活性氧导致膜脂过
氧化 ,膜选择透性丧失 ,引起一系列生理生化变化 ,
代谢紊乱 ,致使植物受到伤害 。SOD(超氧化物歧化
酶)、POD(过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶)作为植物
体内抗氧化酶系统的重要组成部分 ,在清除自由基
方面发挥重要作用 ,被称为保护酶系统。锌胁迫下 ,
随锌胁迫程度的增大 ,水车前叶绿素含量 、SOD活性
和可溶性蛋白含量呈下降趋势 ,而 POD和CAT 活性
则先升后降;MDA(丙二醛)含量上升。但关于缺锌
第21卷 第4期 河　北　林　果　研　究 Vol.21 No.4
2 0 06年1 2月 HEBEI JOURNAL OF FORESTRY AND ORCHARD RESEARCH De c.2006
和锌胁迫对果树叶片保护酶和膜脂过氧化的影响研
究还少见报道。本研究以苹果砧木西府海棠(Malus
micromalusMak.)为试材 ,研究缺锌和锌胁迫对西府
海棠叶片保护酶活性和膜脂过氧化产物—MDA 含
量的影响 ,旨在揭示锌胁迫对木本果树膜系统伤害
的作用机理。
1　材料与方法
1.1　试验材料
试验在河北农业大学西校区进行。试材为经过
沙藏 、催芽后露白的西府海棠种子 。采用沙培法 ,以
塑料盆为盆栽容器 ,每盆沙重1 000 g ,盆底打一小
孔 ,以利于多余水分渗出 。于 2004年 3 月 24 日播
种 ,播后将盆钵放入塑料小拱棚中。每盆播种子 15
粒 ,出苗后间苗每盆保留 10棵苗。自 4月 14日起 ,
每3 d浇一次不同锌浓度的 Hoagland营养液 ,每盆
每次浇125 mL。每钵共浇营养液2 000 mL。
试验设5 个处理 , Hoagland 营养液锌浓度分别
为:处理 1:5 mg L;处理2:3 mg L;处理 3:1 mg L;处
理4:0.2 μg L(营养液正常锌浓度);处理 5(对照):0
(缺锌)。4次重复 ,随机区组排列 。
苗木生长期间 ,保持棚内温度 25 ～ 28℃, 温度
超过30℃时揭膜通风降温 ,除浇营养液外 ,干旱时
适当浇水 ,保持基质湿润;4月 25日去掉塑料膜 。
1.2　测定方法
叶面积采用透明方格法 ,SOD活性采用 NBT 光
还原法 , POD 活性采用愈创木酚法;CAT 活性采用
KMnO4 滴定法 ,MDA含量用 TBA法。
2　结果与分析
2.1　锌胁迫及缺锌对西府海棠生长及叶片叶绿素
含量的影响
各处理幼苗生长情况及叶片叶绿素含量见表
1。表 1表明锌胁迫及缺锌都严重影响西府海棠生
长及叶片叶绿素含量。在锌胁迫的情况下 ,营养液
中随着锌浓度的降低 ,幼苗生长状况越好;在锌含量
达到 Hoagland营养液正常锌浓度时 ,幼苗生长情况
最好 ,苗高 、叶面积均显著高于锌胁迫处理 ,地径和
总叶绿素含量也最高。在锌胁迫情况下 ,苗高降低
了 16.1%～ 26.6%,叶面积减小了 9.6%～ 13.7%,
总叶绿素含量降低了 6.5%～ 42.7%。其中以锌胁
迫最严重的处理 1生长受抑制程度最大 ,叶绿素含
量最低 ,苗高 、叶绿素 a 、叶绿素 b 及总叶绿素均极
显著低于对照 。缺锌也严重影响幼苗生长 ,在无锌
培养液中 ,西府海棠苗高和总叶绿素含量极显著低
于对照 ,并发现小叶病症状明显。表明锌胁迫和缺
锌对幼苗生长有抑制作用 ,降低叶片叶绿素含量 。
表 1　西府海棠叶片叶绿素含量及生长状况
Table 1　Leaf chlorophyll content and growth condition of Malus micromalus Mak.
处理
Treatments
苗高 cm
Seedling
height cm
地径 mm
Stem
diameter mm
单株叶面积 cm2
Leaf area
cm2
叶绿素 a (mg·g -1)
Chlorophyll a content
(mg·g-1)
叶绿素 b (mg·g -1)
Chlorophyll b content
(mg·g -1)
总叶绿素 (mg·g-1)
Total chlorophyll content
1 9.1 d C 0.164 ab 34.1 b 0.300 c C 0238 c B 0.537 c B
2 10.0 bc B 0.165 ab 34.4 b 0.417 a A 0.378 b A 0.795 b B
3 10.4 b B 0.169 ab 35.7 b 0.418 a A 0.443 ab A 0.861 ab A
4 12.4 a A 0.183 a 39.5 a 0.405 b AB 0.516 a A 0.921 a A
5 9.8 c BC 0.162 b 35.0 b 0.403 b B 0.413 b A 0.816 b B
　　注:表中各列不同大写字母表示 1%差异水平;不同小写字母表示 5%差异水平。下同。
2.2　锌胁迫及缺锌对西府海棠叶片膜脂过氧化及
膜伤害的影响
各处理叶片 MDA 含量和相对电导率测定结果
见表 2。表2表明 ,与正常供锌处理(处理 4)相比 ,
缺锌和锌胁迫均极显著提高了叶片MDA含量 ,且叶
片MDA 含量随锌浓度的增大而增大 , 5 mg L 处理
(处理 1)叶片MDA含量是正常供锌处理(处理 4)的
10.3倍 ,表明高浓度的锌加剧了对膜的破坏;同时 ,
叶片在缺锌的情况下(处理 5),其 MDA含量亦是正
常供锌处理的 3.2 倍 ,证明缺锌同样对膜起到破坏
作用。锌胁迫和缺锌处理叶片相对电导率均显著高
于正常供锌处理 ,且各处理相对电导率与MDA 含量
趋势相一致 ,也是以锌胁迫最严重的处理 1最高 ,进
一步表明缺锌和锌胁迫引起了膜伤害 。
2.3　锌胁迫及缺锌对西府海棠叶片保护酶的影响
各处理叶片保护酶活性见表 2。表 2 表明 ,锌
胁迫及缺锌均降低了西府海棠叶片保护酶活性 。其
410　　　　　　　　　　　　　　　　　河　北　林　果　研　究　　　　　　　　　　　　　　第 21卷
中供锌水平为 5mg L和3 mg L处理叶片SOD 、POD 、
CAT活性均显著或极显著低于正常供锌处理;供锌
水平为 1 mg L(处理 3)处理叶片 CAT活性显著高于
正常供锌处理 ,SOD 、POD活性与正常供锌处理无显
著差异 ,但也低于正常供锌处理。同时表明 ,随锌胁
迫程度加强 ,西府海棠叶片 SOD 、POD 、CAT 的活性
逐渐下降 ,与正常供锌处理相比 ,SOD活性下降了
5.7%～ 28.1%;POD 活性下降了 3.5%～ 67.6%、
CAT 活性下降了 10.74%～ 91.7%。同样 ,在叶片缺
锌的情况下 , SOD 、POD 、CAT 活性也显著低于对照。
表明在正常供锌情况下 ,体内保护酶活性较高 ,能有
效地清除体内产生的自由基 ,使自由基保持在较低
水平;锌胁迫和缺锌情况下 ,保护酶遭到破坏 ,使体
内产生的自由基不能尽快清除 ,致使幼苗受到伤害。
表 2　锌胁迫和缺锌对西府海棠叶片保护酶活性及细胞膜伤害的影响
Table 2　Effect of zinc stress and zinc deficiency on the activities
of leaf protective enzymes and plasmalemma damage of Malus micromalus Mak.
处理
Treatments
SOD
(OD·g-1·FW)
POD
(OD·g -1·FW)
CAT
(H2O2mg·g-1·FW)
MDA
(nmol·g -1·FW)
相对电导率 %
Relative
conductivity %
1 12.53 c 2.684 c B 8.55 d D 19.20 a A 53.93 a A
2 15.59 b 3.59 c B 25.21 b BC 7.48 b B 37.97 b B
3 16.44 a 8.01 a A 27.78ab AB 3.82 d C 29.10 c BC
4 17.43 a 8.30 a A 31.12 a A 1.86 e D 16.90 d C
5(对照) 14.42 b 5.19 b B 21.52 c C 5.95c BC 29.67 c BC
3　讨论
在正常情况下 ,植物细胞内自由基的产生和清
除处于动态平衡状态 ,自由基水平低 ,不会伤害细
胞 ,但在逆境条件下 ,植物体内的活性氧自由基的产
生速度超出了植物清除活性氧的能力 ,引起活性氧
积累 ,从而引起伤害[ 7] 。研究表明 , NaCl 胁迫导致
离体小麦叶片膜脂过氧化作用增强 、SOD 活性下
降[ 6] ;铅污染对辣椒幼苗 SOD 、POD活性有抑制作
用[ 7] ;锌胁迫下 ,随锌处理浓度的增大 ,水车前叶片
的MDA含量上升 ,叶绿体膜消失 ,证明锌胁迫对植
物细胞的主要伤害部位是膜系统[ 5] 。本试验也表
明 ,随锌浓度的增加 ,西府海棠叶片的MDA 含量上
升 ,SOD 、POD 、CAT 活性均下降 ,说明锌胁迫对保护
酶系统有破坏作用 ,进而促进自由基的积累 ,从而导
致膜脂过氧化作用的加剧 。
营养元素缺乏同样影响植物的生长发育 ,锌为
植物必需元素 ,缺乏时对植物生长发育影响很大 。
苹果缺 Zn大大降低叶片中叶绿素的含量[ 2] ,造成叶
片细胞内的基质发生降解 ,叶绿体结构破坏 ,细胞壁
有气泡和凸起物产生 ,从而影响光合作用及其产物
的正常运转[ 2] 。缺锌增强了毒性自由基的产生 、积
累和损伤作用 ,抑制了各种代谢过程的进行 ,从而使
光合速率降低[ 1] ,蒸腾作用下降[ 9] ;水稻叶片 Cu 、Zn
-SOD酶活性随着供锌浓度的减低而降低[ 10] ,本研
究也表明 ,缺锌显著降低西府海棠叶片总叶绿素和
SOD活性 ,极显著降低 POD 、CAT 活性 ,并极显著提
高膜脂过氧化产物 MDA含量 ,表明缺锌对保护酶系
统也有破坏作用 ,进而促进自由基的积累 ,导致膜脂
过氧化作用的加剧 。
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(编辑　李　川)
411第4期　　　　　齐国辉等:锌胁迫与缺锌对西府海棠叶片保护酶活性及膜脂过氧化的影响