全 文 ：江西农业学报 2011，23( 2) : 70 ～ 73
Acta Agriculturae Jiangxi
淹水胁迫对菘蓝苗期乙醇脱氢酶与过氧化物酶活性的影响
唐晓清，王康才，陈 暄
收稿日期:2010 －11 －10
基金项目:江苏省高技术研究( BG2005316) 。
作者简介:唐晓清( 1970─) ，女，副教授，博士，研究方向:中药质量控制与生物技术。
( 南京农业大学 园艺学院，江苏 南京 210095)
摘 要:目的:研究淹水胁迫下菘蓝中乙醇脱氢酶( ADH)和过氧化物酶( Peroxidase，POD)活性的变化，以期为进一步研究
菘蓝抗涝害的机理提供参考。方法: 应用 NAD还原法测定淹水胁迫下菘蓝中乙醇脱氢酶活性的变化;采用愈创木酚比色法测
定过氧化物酶活性。结果:淹水胁迫下乙醇脱氢酶活性被诱导，淹水处理不同时间乙醇脱氢酶活性均高于未淹水处理。随着
淹水时间的增加，根及叶的过氧化物酶( POD)的活性呈现出降 －升 －降 －升的趋势，根的 POD活性变化比叶的明显。结论:
淹水胁迫下，菘蓝根系较高的乙醇脱氢酶活性有利于缓解淹水伤害。根系和叶片受淹水胁迫时 POD酶活性变化大，对清除植
株体内自由基具有一定的作用，ADH和 POD的活性变化可以作为菘蓝抗涝害研究的一个参考指标。
关键词:淹水胁迫;菘蓝;乙醇脱氢酶;过氧化物酶
中图分类号: R282． 2 文献标识码: A 文章编号: 1001 －8581( 2011) 02 －0070 －04
Effects of Waterlogging Stress on Activity of Alcohol Dehydrogenase and
Peroxidase in Seedlings of Isatidis indigotica
TANG Xiao － qing，WANG Kang － cai，CHEN Xuan
( College of Horticulture，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)
Abstract: In order to provide some references for the further theoretical investigations and practices in this field，the activities of
alcohol dehydrogenase ( ADH) and peroxidase ( POD) in the seedlings of Isatidis indigotica Fort under waterlogging stress were studied
by using NAD reduction method and Guaiacol assay． The results indicated that the activity of ADH in roots was induced by waterlog-
ging stress． ADH activity in waterlogging treatment was higher than that in controlled treatment． Along with the increase of waterlog-
ging treatment time，a tendency of the activity change of POD，which was decreasing － increasing － decreasing － increasing，were
discovered both in roots and leaves，but the activity change of POD in roots was more obvious than that in leaves． In conclusion，high
ADH activity was propitious to reduce the damage of waterlogging stress to I． indigotica，the increase of the activity of POD in roots
and leaves could remove oxygen free radicals when plants were flooding，and the changes of activity of ADH and POD could be used as
the reference index of waterlogging － resistance of I． indigotica．
Key words:Waterlogging stress; I． indigotica; ADH; POD
菘蓝( Isatidis indigotica Fort． ) 以根入药称板蓝根，
叶入药称大青叶，是中国传统中药，历代本草均有记载，
具有清热解毒，凉血利咽的功效。随着对板蓝根研究的
深入，从板蓝根中提取分离出更多的化学成分，具有广泛
的药理作用［1 ～3］，其中水溶性成分具有抗病毒、抗真菌及
免疫等功效，脂溶性成分具有抑菌、抑制血小板凝聚、抗
炎、抑制细菌内毒素等方面的作用。而对于菘蓝自身生
理机制的研究则鲜见报道，而植物的抗逆性生理机制直
接关系到其正常的生长发育及有效成分的积累，从而影
响到其药理作用。乙醇脱氢酶( ADH) 是普遍存在于植
物细胞中的一种诱导酶，在正常条件下有一定的活性水
平，但当植物处于逆境条件便会诱导活性表达，参与多数
植物逆境反应信号转导的激素如乙烯和 ABA对 ADH也
有一定的诱导作用，是淹水逆境下的一种重要的诱导
酶［4］。过氧化物酶( POD) 也是一种重要的酶类，对于植
物受到淹水胁迫时体内活性氧的产生与清除具有一定抑
制作用，将体内具有潜在危害的 O2 －和 H2O2 转化为无害
的 H2O和 O2，并能减少·OH 的形成，从而有效地阻止
O2 －和 H2O2 在植物体内积累，使细胞内自由基维持在一
个低水平，防止细胞受自由基的伤害［5］。菘蓝是喜较干
土壤的药用植物，怕涝害，在江苏省连云港地区栽培菘蓝
多在夏季麦收后进行，在菘蓝苗期时与梅雨季节相遇，极
易受到雨季的涝害，因此，研究菘蓝在淹水胁迫下体内的
乙醇脱氢酶与过氧化物酶的活性变化，为菘蓝的栽培中
的管理具有重要的指导意义。本文即对淹水胁迫条件下
菘蓝体内乙醇脱氢酶和过氧化物酶的活性变化进行研
究，探讨菘蓝抗逆性的自我调节机制，以期为进一步研究
菘蓝的抗涝害的机理提供理论基础。
1 材料与方法
1． 1 材料 试验材料为江苏省种植的菘蓝品种，经王康
才教授鉴定为十字花科植物菘蓝 ( Isatidis indigotica
Fort． ) 的种子。2010 年 6 月，筛选籽粒饱满、健壮、无损
伤、大小均匀的菘蓝种子于恒温培养箱中培育，温度 20
℃。发芽后的菘蓝幼苗移栽至塑料盆中，基质为珍珠岩∶
蛭石∶泥土 =1∶ 1∶ 1，在南京农业大学塑料温室中进行培
育，昼温 27 ～30 ℃，夜温 16 ～18 ℃。
1． 2 淹水处理 当菘蓝高 15 ～ 20 cm，根长 10 ～ 15 cm
时，将材料装入透明玻璃瓶，根部全部淹没于水中，处理
时间分别为 0、1、2、3、4、5、6 d，淹水期内，每天上午、下午
各浇一次，保持水位在根部以上 2 cm左右，对照则保持
正常的浇水，之后进行采样。
1． 3 仪器与试剂 仪器设备: UV756 分光光度计、离心
机( TGL －16 高速湘仪冷冻离心机，长沙湘仪离心机仪
器有限公司) 、冰箱、研钵、容量瓶、试管、吸管。试剂:
0． 05 mol /L pH =5． 5的磷酸缓冲液、0． 05 mol /L 愈创木
酚溶液、2%的 H2O2、20%的三氯乙酸( 所有试剂均为分
析纯) 。
1． 4 方法
1． 4． 1 外部形态观察 观测淹水处理不同时间的菘蓝
外部形态变化，并作记录。
1． 4． 2 乙醇脱氢酶( ADH)活性测定
1． 4． 2． 1 酶液的提取 取菘蓝根与叶各 1． 5 g，洗净，加
入 4 倍 ( w /v ) 提取缓冲液 ( 50 mmol /L Tris － HCl，1
mmol /L EDTA，14 mmol /L β －巯基乙醇，pH 7． 5) ，冰浴
下研磨匀浆。4 ℃下，10000 r /min离心20 min，取上清液
作为粗酶液低温保存［6］。
1． 4． 2． 2 过氧化物酶活性的测定 将 2． 9 mL 反应液
( 2． 7 mL 0． 1 mol /L Gly － NaOH缓冲液，pH 9． 0，0． 1 mL
5 mg /mL NAD +，0． 1 mL 1． 7 mol /L 乙醇) 25 ℃温浴 10
min，加入 0． 1 mL粗酶提取液，总计 3 mL。756CRT紫外
可见分光光度计 340 nm处测吸光度变化，在连续 5 min
内每隔20 s读取340 nm处吸收值，直至单位时间吸光度
的增大值稳定为止，对照加入 0． 1 mL蒸馏水代替粗酶提
取液［7］。
1． 4． 2． 3 结果计算 以每分钟 A340值增加0． 001为一个
酶活性单位( U) 。
乙醇脱氢酶活性 = ( △A340 × VT ) / ( 0． 001WF × VS ×
t)
式中:△A340 －反应时间内吸收值的变化;WF －菘蓝
根鲜重( g) ; t －反应时间( min) ; VT －提取酶液总体积
( mL) ; VS －测定时取用酶液体积( mL) 。
1． 4． 3 过氧化物酶( POD)活性测定
1． 4． 3． 1 酶液的提取 取菘蓝根与叶各1． 5 g放入研钵
中，加适量的磷酸缓冲液研磨成匀浆，将匀浆全部转入离
心管中，以 10000 r /min 离心 10 min，上清液转入 25 mL
容量瓶中。沉淀用 5 mL磷酸缓冲液再提取 2次，上清液
并入 10 mL容量瓶中，定容至刻度，低温下保存备用。
1． 4． 3． 2 过氧化物酶活性的测定 愈创木酚比色法测
定过氧化物酶活性［8］。酶活性测定的反应体系: 2． 9 mL
0． 05 mol /L磷酸缓冲液; 1． 0 mL质量分数为 2%的 H2O;
1． 0 mL 0． 05 mol /L愈创木酚溶液和 0． 1 mL酶液。反应
体系加入酶液后立即于 37 ℃水浴中保温 15 min，然后迅
速转入冰浴中，并加 2． 0 mL 质量分数为 20%的三氯乙
酸终止反应，然后过滤，适当稀释，于 470 nm波长处测定
吸光度。
1． 4． 3． 3 结果计算 以每分钟内△A470值增加 0． 01 作
为 1个过氧化物酶活性单位( U) 。
过氧化物酶活性 = ( △A470 × VT ) / ( 0． 01WF × VS × t)
式中:△A470 －反应时间内吸收值的变化; VS －测定
时取用酶液体积( mL) ;WF －待测组织鲜重( g) ; t －反应
时间( min) ; VT －提取酶液总体积( mL) 。
2 结果与分析
2． 1 淹水胁迫下菘蓝幼苗的表型 菘蓝幼苗在淹水 1
～2 d内，从外观上看，菘蓝的对照与处理之间没有明显
的差异，淹水胁迫对菘蓝的外在伤害没有表现出来;淹水
处理 3 d后，大部分菘蓝表现仍然正常，仅少数材料上部
的叶子有一部分略微萎蔫，但下部的叶子正常。随着时
间的延长，淹水胁迫对菘蓝的伤害不断加深。淹水处理
4 d时菘蓝萎蔫的叶片数有所增加，少量下垂，中上部的
叶子局部开始干枯，下部的叶子开始慢慢变黄，但此时叶
片仍然保留不脱落。淹水处理 6 d 后，叶片受到的伤害
继续加深，大部分叶片干枯变黄。
2． 2 淹水胁迫下菘蓝根中乙醇脱氢酶( ADH)活性的变
化 在淹水胁迫下菘蓝根中乙醇脱氢酶( ADH) 活性在
淹水初期被诱导提高( 图 1) ，与未淹水菘蓝相比，淹水处
理后 ADH活性明显提高，并随着淹水时间的增加呈现出
先上升后下降的趋势。在淹水处理 5 d 后，菘蓝根中
ADH活性达到最大值，显著高于其它处理时间，之后活
性迅速下降。随着淹水时间增加，根系生物学形态受到
破坏，出现腐烂和萎蔫，内部生理生化功能也受到影响，
自身的调节机制已不能适应淹水环境，因此呈现急剧下
降的趋势。
2． 3 淹水胁迫下菘蓝叶片乙醇脱氢酶( ADH)活性的变
化 在淹水胁迫下( 图 2) 菘蓝叶片内 ADH活性也被诱
导提高，呈现与根中基本一致的变化规律。淹水处理后，
ADH活性明显提高，随着淹水时间的增加，呈现缓慢上
升的趋势，在淹水处理 4 d时达到最大值，其后活性迅速
下降。淹水处理 6 d，ADH活性基本降至最低点。随着
淹水时间的增加，叶片受胁迫危害程度不断增大，出现变
黄、萎蔫，内部适应性自我调节机制已经不能抵抗胁迫的
危害，因此呈现下降的趋势。
2． 4 淹水胁迫下菘蓝根系的过氧化物酶( POD)活性的
变化 植物在逆境下生理状态发生改变，会产生一系列
的生理反应以对抗逆境。水生植物有相关的适应结构，
因此能抗涝。旱生植物在水分过多时，由于缺氧引起无
172 期 唐晓清等:淹水胁迫对菘蓝苗期乙醇脱氢酶与过氧化物酶活性的影响
氧呼吸，产生多种有害物质，必须清除才能保证生理平
衡。根系直接淹没于水中，缺氧严重时引起烂根。根系
中的自由基含量增加，为清除有害自由基，POD 活性变
化非常强烈，对平衡植株体内生理环境起到了一定的
作用。
图 1 淹水胁迫下菘蓝根中 ADH活性的变化
图 2 淹水胁迫下菘蓝叶片中 ADH活性的变化
在淹水胁迫下菘蓝根系过氧化物酶( POD) 活性变
化( 图 3) 明显，POD活性先降低，第 2 d降至最低，第 3 d
又开始上升，且达到最高水平，第 4 d 有所下降，之后开
始回升到第 3 d的水平。
2． 5 淹水胁迫下菘蓝叶片的过氧化物酶( POD)活性的
变化 在淹水胁迫下菘蓝叶片过氧化物酶( POD) 活性
的变化( 图 4) 明显，其变化趋势与根系的 POD活性变化
相似，但是变化幅度较小，且 POD 活性相对小。根系缺
氧引起叶片的无氧呼吸，叶片细胞内的过氧化物酶活性
增强以清除有害的自由基。叶片内 POD 活性变化较缓
和，也说明叶片活性氧清除系统的功能已经启动。叶片
POD活性在第 3 d 最高，第 2 d 最低，与根系基本一致。
叶片间受到水分的胁迫，其光合作用也受到破坏。
图 3 淹水胁迫对菘蓝根系 POD活性的影响
2． 6 淹水胁迫下根系与叶片的 POD活性比较 在淹水
胁迫时菘蓝根与叶片内过氧化物酶( POD) 活性均有所
增加，其活性变化趋势基本一致。叶片内 POD活性变化
比根内 POD活性变化平缓，根比叶更敏感，变化更强烈，
受害程度更高。在淹水胁迫下菘蓝的伤害首先发生在根
部，之后再引起地上部分伤害［4］。因此根系的受害比叶
片的严重。
图 4 淹水胁迫对菘蓝叶片 POD活性的影响
3 讨论
3． 1 淹水胁迫对菘蓝表型特征的影响 植物体受到淹
水胁迫后会出现功能的下降与生长发育的变化，这种变
化称为协变，协变表现为物理变化和化学变化。物理变
化主要体现在原生质体的变化，叶片的萎蔫、失绿脱落等
变化。协变程度与胁迫强度和持续时间密切相关。淹水
胁迫对植物体营养生长的伤害主要体现在:叶片变小、叶
片数量减少，叶片萎蔫、失绿、坏死、脱落，以及根系停止
生长发育、腐烂等现象。菘蓝在受到淹水胁迫后表型特
征发生改变，随着淹水时间的增加，叶片逐渐变黄、萎蔫，
直至脱落。胁迫危害首先表现在上部叶片的萎蔫，逐步
延伸至中部及下部叶片。菘蓝叶片的这种形态学变化，
有利于减少物质能量的消耗，对逆境环境下维持个体生
理平衡有重要作用。
3． 2 淹水胁迫诱导乙醇脱氢酶活性表达的生理意义
乙醇脱氢酶( ADH) 是催化 RCH2OH + NAD
+ = RCHO +
NADH +H +反应的氧化还原酶，普遍存在于植物细胞
中，在正常条件下有一定的活性水平，但当植物处于逆境
条件便会诱导活性表达。本实验中，淹水胁迫启动了乙
醇发酵产能途径，消耗厌氧代谢产生的酸性中间产物，产
生 ATP，提供能量，并避免厌氧代谢引起的酸中毒。乙醇
脱氢酶是该代谢途径的关键酶之一，淹水胁迫诱导了该
酶的增加表达。淹水处理不同时间后，菘蓝根系中 ADH
的活性明显增加，其中淹水处理 5 d活性增加最多，使菘
蓝根系能有一个初始适应低氧的环境条件;经淹水胁迫
处理后，乙醇脱氢酶高丰度表达以适应和调节菘蓝物质
和能量的代谢。
3． 3 淹水胁迫对菘蓝体内过氧化物酶活性的影响 自
由基伤害是植物逆境伤害和衰老机理之一［9］。在淹水
胁迫环境下，植物体内的氧会被活化成对细胞有伤害的
活性氧［10］，相应地存在活性氧清除系统。植物在受到淹
27 江 西 农 业 学 报 23 卷
水胁迫后体内自由基积累，启动细胞膜脂质过氧化作用
是造成细胞膜系统受损伤、植物体受危害的重要原因，而
此时体内的保护酶系统也将被启动，其中过氧化物酶与
呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关，能防止细
胞膜的脂质过氧化，在逆境下能保持膜系统的完整性。
作为生物自由基的清除剂之一［5］，过氧化物酶( POD) 的
活性增加，将保护植物免受伤害。菘蓝在淹水 1 d和 2 d
时 POD活性下降，第 3 d 活性急剧上升，可能由于水涝
使菘蓝体内产生较多的活性氧，刺激保护酶，提高 POD
活性，清除活性氧，减轻伤害。随着淹水时间的增加，胁
迫伤害加重，POD 活性开始下降。在第 5 d 和第 6 d 稍
微又回升了，有可能是 POD 氧化底物( 自由基) 积累，
POD被激活，活性开始上升。淹水时间超过一定限度时
植株烂根，此时已经非常严重，保护酶活性下降或几乎丧
失。本文通过对在淹水胁迫下菘蓝体内 POD 活性变化
的研究，证实了菘蓝在淹水条件下启动了自由基清除剂
之一的 POD的活性表达，为菘蓝的抗逆性研究奠定了一
定的理论基础。
参考文献:
［1］高秀芝．板蓝根药理和临床应用概况［J］．中医药研究，2001，
17( 6) : 57 ～58．
［2］刘海利，吴立军，李华，等．板蓝根的化学成分研究［J］．沈阳药
科大学学报，2002，19( 2) : 93 ～100．
［3］张颖．板蓝根清热解毒及化学有效成分研究进展［J］．河北中
西医结合杂志，1999，8( 3) : 341 ～343．
［4］杨万年，林志福，任国领，等．暗诱导油菜子叶衰老过程 G － 6
－ P脱氢酶和乙醇脱氢酶活性的变化［J］．中国油料作物学
报，2003，25( 3) : 42 ～45．
［5］段云清．两种白菜 POD、PPD和 SOD对 Cd胁迫的反应［J］．广
西农业科学，2006，37( 1) : 7．
［6］张祖新，姜华武，魏中一，等．淹水胁迫下不同耐渍性玉米自交
系根系中的酶学研究［J］．湖北农业科学，2003( 3) : 25 ～28．
［7］刘祖祺，张石城．植物抗性生理学［M］．北京:中国农业出版
社，1994: 374 ～375．
［8］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: 164．
［9］ELSTNER E F． Oxygen activation and Oxygen toxicity［J］． Ann
Rev Plant Physiology，1982，33: 73．
［10］何嵩涛，刘国琴，樊卫国． 银杏对水涝胁迫的生理反应
( I) ———水涝胁迫对银杏膜脂过氧化作用及保护酶活性的影
响［J］．山地农业生物学报，2000，19( 4) :
櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗
272．
(上接第 69页)
在 5个试验因素中，氮肥用量、种植密度和厩肥用量
的极差 R分居第 1、2、3位，是影响金铁锁产量的关键因
素( 见表 9) 。磷肥用量对金铁锁小区产量的影响相对较
小，钾肥用量对金铁锁小区产量的影响最小。根据各试
验因素的小区产量可以看出，试验处理 11 的产量最高，
因此金铁锁种植密度为 37． 5 万株 /hm2、厩肥 60000 kg /
hm2、氮肥 0 kg /hm2、磷肥 52． 5 kg /hm2、钾肥 270 kg /hm2
时产量最高，为该试验中的最优组合。
表 9 不同肥料─密度正交设计极差分析表
因子 极小值 极大值 极差 R 调整 R
X1 0． 4713 1． 1088 0． 6375 0． 5738
X2 0． 5463 1． 0098 0． 4635 0． 4172
X3 0． 4302 1． 1299 0． 6997 0． 6298
X4 0． 7182 0． 8209 0． 1027 0． 0924
X5 0． 7634 0． 7941 0． 0307 0． 0277
3 讨论
本试验研究建立了育苗移栽密度、氮肥、磷肥、钾肥
及有机肥厩肥5个栽培因子与金铁锁根产量之间的效应
关系，获得了在前茬作物为玉米的红砂壤土上栽培金铁
锁达到根产量在 388． 97 ～ 1941． 08 kg /hm2 间的农艺措
施组合方案，为在相应条件下实施高产低耗优化栽培提
供了科学依据。
金铁锁施肥应以底肥( 厩肥) 为主，试验结果显示金
铁锁对氮肥敏感，且施肥量与根茎产量呈明显的负相
关，所以金铁锁栽培应控制无机氮肥的用量。
由于影响金铁锁根茎产量的因子较为复杂，尤其是
土壤条件和气候变化，因此，在应用时应结合实际调整
各栽培因子，尤其应注意根据土壤养分状况和气候条件
调整施肥指标和栽培密度。
参考文献:
［1］杨丽云，李绍平，陈翠，等．金铁锁种子繁殖技术研究［J］．西南
农业学报，2009，22( 2) : 449 ～453．
［2］杨丽云，陈翠，赵菊，等．金铁锁生态学初步研究［J］．中国农学
通报，2009，25( 18) : 367 ～371．
［3］赵军，王伟，高嵘．金铁锁化学成分和药理研究进展［J］．安徽
农业科学，2009，37( 24) : 11526 ～11529．
［4］汤王外，徐中志，陈翠，等．金铁锁种子带壳及去壳萌发试验研
究［J］．现代农业科技，2009( 13) : 90，98．
372 期 唐晓清等:淹水胁迫对菘蓝苗期乙醇脱氢酶与过氧化物酶活性的影响