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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第1期
烟草是我国重要的经济作物之一，种植面积和
总产量均居世界首位。烟草起源于雨量充沛的热带，
收稿日期 ： 2013-09-29
基金项目 ：国家自然科学基金项目（30460016），中国烟草总公司云南省公司科技计划项目（2011YN10）
作者简介 ： 王莎莎，女，博士，研究方向 ：植物逆境生理和分子生物学 ；E-mail ：vanessa.shasha83@gmail.com ；盛业龙同为本文第一作者
通讯作者 ：龚明，男，博士，教授，博士生导师，研究方向 ：植物逆境生理和分子生物学 ；E-mail ：gongming63@163.com
抗氧化系统参与不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温
综合抗性的形成
王莎莎1  盛业龙1  马文广2  郝大海1  张建波1  龚明1
（1. 云南师范大学生命科学学院 生物能源持续开发利用教育部工程研究中心 云南省生物质能与环境生物技术重点实验室，昆明 650500 ；
2. 云南省烟草农业科学研究院，玉溪 653100）
摘 要 ： 以对干旱和低温胁迫具不同抗性的两个烟草品种 MSK326 和云烟 203 为材料，研究了抗氧化系统在不同抗性烟草
品种幼苗对干旱和低温综合抗性形成中的作用。在干旱和低温胁迫下，MSK326 的存活率均显著高于云烟 203，并具较低的叶片电
解质渗漏率和丙二醛含量，显示了较强的综合抗性。对细胞抗氧化剂和抗氧化酶的测定显示，在干旱和低温胁迫下，MSK326 幼苗
中还原型抗氧化剂 AsA、GSH 含量及其在总抗氧化剂中的比例，以及重要的抗氧化酶 SOD、CAT、POD、APX 的活性均高于云烟
203，并且在胁迫后期差异尤为明显。上述结果表明，MSK326 在胁迫下具较强的氧化还原能力，有助于减轻干旱和低温胁迫引发
的氧化损伤，抗氧化系统参与了两个抗性不同的品种对干旱和低温胁迫综合抗逆性的形成。
关键词 ： 抗氧化系统 烟草 干旱胁迫 低温胁迫 综合抗逆性
Involvement of Antioxidant Defense System in Drought and Chilling
Comprehensive Resistance Formation in Different
Resistant Varieties of Tobacco Seedlings
Wang Shasha1 Sheng Yelong1 Ma Wenguang2 Hao Dahai1 Zhang Jianbo1 Gong Ming1
（1. School of Life Sciences，Key Laboratory of Biomass Energy and Environmental Biotechnology of Yunnan Province，Engineering Research
Center of Sustainable Development and Utilization of Biomass Energy of Ministry of Education，Yunnan Normal University，Kunming 650500；
2. Yunnan Academy of Tobacco Agricultural Sciences，Yuxi 653100）
Abstract:  Two varieties of tobacco with different drought/chilling-resistance, MSK326 and yunyan203, were taken as experimental
materials in this study, aiming at understanding the involvement of antioxidant defense system in drought and chilling comprehensive resistance
formation of tobacco seedlings. MSK326 had a higher viabillity than yunyan203, with a lower relative electrolytic leakage and MDA content of
leaves under both drought and chilling stress, demonstrating a higher comprehensive resistance to drought and chilling stress than yunyan203.
The results of cellular antioxidant contents and enzymatic activity determination showed that, under drought or chilling stress, MSK326 could
retain higher contents of AsA and GSH, ratio of reduced to total antioxidants and activities of the antioxidant enzymes（SOD, CAT, POD,
APX）than yunyan203, especially at the late stage of stress. All these results indicated that an enhanced intracellular anti-oxidative capacity of
MSK326 could be helpful to alleviate stress-induced oxidative damages, indicating the involvement of antioxidant system in drought and chilling
comprehensive resistance formation of tobacco seedlings.
Key words:  Antioxidant defense system Tobacco Drought stress Chilling stress Comprehensive resistance
喜温暖而湿润的气候，属喜温冷敏型作物，充足的
水分、适宜的温度是烟草的生长发育、形态构成以
2014年第1期 133王莎莎等 ：抗氧化系统参与不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性的形成
及形成优质烟叶的重要生理生化基础。但我国大部
分烟区尤其是北方烟区，常缺乏必要的灌溉条件，
而在南方烟区，苗期冷害现象则时有发生，加之近
年来西南地区的持续干旱，对我国的烟草产业造成
了严重影响［1，2］。
活性氧（Reactive oxygen species，ROS）是一类
性质极为活泼的含氧物的总称，是生物体有氧代谢
的重要副产物，包括羟基自由基，超氧阴离子自由基，
过氧化氢等，具有极强的氧化性［3，4］。为保证自身
正常的代谢机能，植物在长期的进化过程中形成了
一套完善的清除活性氧的抗氧化系统，包括酶促系
统（即抗氧化酶）和非酶促系统（即非酶类抗氧化
剂），以维持植物体内 ROS 产生和清除的动态平衡［5］。
但当植物经受干旱、低温、盐渍等逆境胁迫时，该
平衡被打破，活性氧积累对膜脂、DNA 等生物大分
子造成过氧化损伤，以致代谢功能不可修复的丧失
甚至细胞死亡［5，6］。大量研究显示，在逆境胁迫下，
不同植物甚至同种植物不同栽培种之间，其抗氧化
酶的活性和抗氧化剂的含量变化差异较大［7-12］，而
抗氧化系统的活化对植物胁迫耐受性的形成是至关
重要的［6，10，12-14］。
作为中国烟草第一大省，云南以其得天独厚的
自然生态条件为烟草的生产和品质形成提供了有利
条件［15］。但低温是云南中高海拔地区烟草生产中的
主要气象灾害之一，且时常有洪涝干旱或初夏干旱
伴随出现，尤其是自 2009 年以来，西南地区持续大
旱，对烟草的生长发育和产质量均形成了极大的危
害［16］。在前期的研究中，分别开展了抗旱、抗低温
烟草品种的筛选和综合评价工作［17］，本研究将针对
其中两个不同抗性烟草品种（MSK326 和云烟 203）
分别进行空气干旱胁迫与低温胁迫，通过测定叶片
中主要抗氧化酶活性、抗氧化剂和丙二醛含量的变
化，为探索抗氧化系统在不同抗性烟草品种耐旱和
耐冷性形成过程中提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料为烟草（Nicotiana tabacum L.）品种
MSK326、云烟 203，采用烟草悬浮育苗（参照 GB/T
25241.1-2010 烟草集约化育苗技术规程），称重法控
制土壤水分含量（漂浮盘每孔中烟草专用基质干重
为 4.5 g），在光照培养箱中正常培养至十字期。
1.2 方法
1.2.1 干旱胁迫处理 当幼苗在漂浮盘中生长到四
叶一心时，排干漂浮池中的水分，并将漂浮盘架空，
使培养基质逐渐失水，从而对幼苗造成干旱胁迫，
并在干旱胁迫的不同阶段（2 d、4 d、6 d）进行样
品采集，取叶片，液氮速冻后迅速置于 -80℃保存
备用。
1.2.2 低温胁迫处理 当幼苗在漂浮盘种生长至四
叶一心时，培养温度降至 4℃低温胁迫，其他培养
条件不变，在低温胁迫的不同阶段（2 d、4 d、6 d）
进行样品采集，取叶片，液氮速冻后迅速置于 -80℃
保存备用。
1.2.3 存活率及抗逆生理指标的测定 存活率测定
参照姚艳荣等的方法［18］；相对电导率的测定采用电
导仪法［19］。
1.2.4 谷胱甘肽和抗坏血酸含量的测定 还原型谷
胱甘肽（GSH）［20］、氧化型谷胱甘肽（GSSG）［21］、
还 原 型 抗 坏 血 酸（AsA）［22］ 和 氧 化 型 抗 坏 血 酸
（DHA）［20］ 的提取参照本实验室以前的方法［23］。
GSH 和 GSSG 含量的测定按照 Nagalakshmi 和 Prasad
的方法［24］，ASA 和 DHA 含量的测定按照 Jiang 和
Zhang［25］的方法。
1.2.5 抗氧化酶活性的测定 五种抗氧化酶的提取
按照参考文献［26］。超氧化物歧化酶（SOD）［27］的
测定用氮蓝四唑（NBT）还原法测定（Giannopolitis
和 Ries 1977）， 以 OD560 变 化 0.5 为 一 个 酶 活 单 位
（U）［28］；过氧化物酶（POD）的测定参照愈创木酚法，
以每分钟 OD470 变化 0.01 为一个酶活单位（U）
［29］；
过氧化氢酶（CAT）［30］的测定参照 Aebi［31］的方法，
以每分钟 OD240 变化 0.1 为一个酶活单位（U）；谷胱
甘肽还原酶（GR）的测定参照 Halliwell 和 Foyer［32］
的方法，以每分钟 OD340 变化 0.1 为一个酶活单位（U）；
APX［33］的测定参照荣智媛等的方法［1］。
1.2.6 丙二醛（MDA）的含量的测定 丙二醛（MDA）
的含量的测定参照赵世杰等的方法［34-36］。
1.2.7 数据处理 每组试验重复 3 次，每次试验 2
个测定重复。试验原始数据用 SPSS 11.5 统计软件
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第1期134
分析。
2 结果
2.1 干旱胁迫与低温胁迫对烟草幼苗存活率及抗
逆生理指标的影响
2.1.1 存活率的变化 由图 1 可以看出，经低温
胁迫 10 d 后，云烟 203 的存活率仅为 55.34%，而
MSK326 的存活率仍为 73.87%，是云烟 203 的 1.33
倍，差异达到极显著（P ＜ 0.01）；经干旱胁迫 6 d
后，MSK326 的存活率已剧烈降至 15.73%，但仍显
著高于云烟 203 的存活率 4.63%（P ＜ 0.01），这在
一定程度上说明 MSK326 对干旱、低温的综合抗逆
性均显著高于云烟 203。
叶片 MDA 含量略高于云烟 203，但随着胁迫时间的
延长，MSK326 和云烟 203 叶片中 MDA 含量均快速
增加，但后者的增幅更大，到低温处理 6 d 时已达
MSK326 的 1.54 倍（P ＜ 0.01，图 3-B）。
综合上述结果可明显看出，无论在干旱还是
低温胁迫下，MSK326 的膜受伤害程度均低于云烟
203，尤其在长期胁迫下，这种差异更为明显，表现
出较强的胁迫耐受性。
2.2 干旱胁迫与低温胁迫对烟草幼苗叶片抗氧化
剂含量的影响
2.2.1 谷胱甘肽含量的变化 还原型谷胱泔肽（GS-
H）与其氧化状态即氧化型谷胱甘肽（GSSG）含量
的比值是反映植物体内谷胱甘肽抗氧化活性的重要
指标之一。如图 4 所示，干旱胁迫引起 MSK326 中
GSH 含量的升高，并伴随着 GSSG 含量的下降，在
干旱处理 4 d 和 6 d 的植株中 GSH 含量分别为未处
理 对 照 的 2.24 倍 和 1.99 倍（ 图 4-A）， 而 GSSG 含
量则分别降至对照的 71% 和 61%。尽管总谷胱甘肽
100
80
60
40ᆈ⍫
⦷%

20
0
MSK326Ӂ✏203
վ⑙༴⨶ ᒢᰡ༴⨶
**
**
* ：差异显著（P ＜ 0.05）；** ：差异极显著（P ＜ 0.01），下同
图 1 干旱胁迫与低温胁迫下烟草幼苗存活率的变化
2.1.2 相对电导率和丙二醛（MDA）含量的影响
相对电导率可作为质膜受伤害程度的一个指标。如
图 2-A 所示，在未经胁迫处理时，MSK326 的叶片
相对电导率已略高于云烟 203，干旱胁迫 4 d 后，二
者均呈现持续的快速升高，而云烟 203 的变化趋势
更 为 显 著， 到 干 旱 6 d 时 已 达 87.2%， 是 MSK326
的 2.75 倍（P<0.01）。在低温处理下，MSK326 和云
烟 203 的叶片相对电导率在 2 d 时即迅速升高（图
2-B），此后持续地缓慢增加，到低温处理 6 d 时，
云烟 203 叶片相对电导率为已增至 44.77%，显著高
于 MSK326 的 40.76%（P<0.05）。
丙二醛（MDA）被用作衡量脂质过氧化程度的
指标。由图 3 可知，在干旱处理过程中，MSK326
与云烟 203 的叶片 MDA 含量呈现不同程度地持续增
高，但云烟 203 增幅始终显著高于 MSK326（P<0.01，
图 3-A）；而在低温胁迫初期（2 d 内），MSK326 的
100A
MSK326Ӂ✏20380
60
40⴨ሩ
⭥ሬ
⦷%

20
CK
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2 4 6
0
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*
**
*
*
100B
MSK326Ӂ✏20380
60
40⴨ሩ
⭥ሬ
⦷%

20
CK
ᒢᰡ༴⨶
2 4 6
0
图 2 干旱胁迫和低温胁迫对烟草叶片相对电导率的影响
2014年第1期 135王莎莎等 ：抗氧化系统参与不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性的形成
（GSH+GSSG）含量与对照相比有所降低，但干旱胁
迫显著提高了 MSK326 中 GSH/（GSH+GSSG）比值
（图 4-D）。
与此相反，云烟 203 中 GSH 含量仅在干旱初期
（2 d）快速增加，并伴随着 GSSG 含量的减少，导
致 GSH/（GSH+GSSG）比值急剧升高至对照的 2.41
倍。但随着处理时间的延长，GSH 含量迅速回落，
处理 4 d 和 6 d 植株中 GSH 含量仅为同期 MSK326
的 49.3% 和 7%（P ＜ 0.01），而 GSH/（GSH+GSSG）
比 值 也 降 至 同 期 MSK326 的 46% 和 35.2%（ 图 5，
P ＜ 0.01）。总体来说，与云烟 203 相比，MSK326
在干旱胁迫下，尤其是胁迫后期，均维持着较高的
GSH 含量及 GSH/（GSH+GSSG）比值，反映了较强
的谷胱甘肽抗氧化活性。
由图 5 可以看出，MSK326 和云烟 203 叶片中
GSH 及 GSSG 含量呈现几乎一致的变化趋势和程度，
**
**
**
A
MSK326Ӂ✏203
80
60
40
M
D
A
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0
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B
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60
45
30
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15
CK
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2 4 6
0
图 3 干旱胁迫与低温胁迫下烟草叶片丙二醛含量的变化
**
**
**
A
MSK326Ӂ✏203
2.0
1.5
1.0
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μm
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0.5
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2 4 6
0.0
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
MSK326Ӂ✏203
**
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B 2.0
1.5
1.0
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SH
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G
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ol
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0.5
CK 2 4 6
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G
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G
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2
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0
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**
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D 40
30
20
G
SH
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H
+G
SS
G
%

10
CK 2 4 6
0
图 4 干旱胁迫下烟草叶片 GSH（A）、GSH+GSSG（B）、GSSG（C）、GSH/（GSH+GSSG）比值（D）的变化
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第1期136
GSH 含量在低温 4 d 和 6 d 时迅速升高（图 5-A），
但 GSSG 含量则在处理初期迅速降低，而后期又有
所恢复（图 5-C），尽管总谷胱甘肽含量也呈现先下
降后上升的趋势（图 5-B），但 GSH/（GSH+GSSG）
比值则随低温处理时间的增加而持续升高，显示了
云烟 203 和 MSK326 在低温胁迫下维持着同样较高
水平的 GSH 含量和 GSH/（GSH+GSSG）比值（图 5-A，
图 5-D）。
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
A 4
3
2
G
SH
ਜ਼䟿
μm
ol
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D
W

1
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2 4 6
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B 14
12
10
G
SH
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SS
G
ਜ਼䟿
μm
ol
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D
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6
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2
CK 2 4 6
0
C 4
3
2
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G
H
ਜ਼䟿
μm
ol
/g
D
W

1
CK 2 4 6
0
D
10
20
30
25
15
G
SH
/GS
H
+G
SS
G
%

5
CK 2 4 6
0
图 5 低温胁迫下烟草叶片 GSH（A）、GSH+GSSG（B）、GSSG（C）、GSH/（GSH+GSSG）比值（D）的变化
2.2.2 抗 坏 血 酸 含 量 的 变 化 还 原 型 抗 坏 血 酸
（AsA）能直接参与 ROS 的清除，对植物的抗氧化
胁迫应答有重要意义。从图 6 可明显看出，随着干
旱处理时间的延长，MSK326 叶片中 AsA 含量持续
升高，尽管氧化型抗坏血酸（DHA）和总抗坏血
酸（AsA+DHA）含量在两品种中均呈现“先升高
后下降”的变化趋势，但在 MSK326 中的变化幅度
更 大， 造 成 AsA/（AsA+DHA） 比 值 在 干 旱 6 d 时
才显著增加至未处理对照的 3.16 倍。而云烟 203
在干旱处理过程中，其 AsA、DHA 及总抗坏血酸
含 量（AsA+DHA） 含 量 均 在 干 旱 4 d 时 达 到 最 大
值，由于 AsA 的变化幅度远远超过 DHA，造成此时
AsA/（AsA+DHA）比值达到对照的 1.97 倍，显示在
胁迫初期存在一个快速的氧化应答过程。但到胁迫
后期（6 d）时，其抗坏血酸含量迅速减少，AsA 含
量 和 AsA/（AsA+DHA） 比 值 仅 为 同 期 MSK326 的
31.8% 和 35.9%（P ＜ 0.01，图 6-A，6-D），表现出
长期干旱胁迫下较差的抗氧化能力。
如 图 7 所 示，MSK326 叶 片 中 AsA、DHA 含
量在胁迫早期（2 d 和 4 d）变化不大，但在胁迫后
期（6 d 时）则迅速增加，且 AsA 的增幅更大，造
成 AsA/（AsA+DHA）比值仍达到未处理对照的 1.88
倍（图 7-D）。而与 MSK326 不同，云烟 203 叶片中
AsA 含量随胁迫时间的增加持续缓慢上升，而 DHA
含量和总抗坏血酸（AsA+DHA）含量则先快速减少
后急剧增加，导致 AsA/（AsA+DHA）比值在胁迫早
期迅速升高至同期 MSK326 的 1.2 倍以上，但后期
又缓慢回落（P ＜ 0.01，图 7-D），显示了尽管云烟
203 对低温胁迫的早期应答可能优于 MSK326，但在
长期的胁迫下其 ROS 的清除能力则较差。
2014年第1期 137王莎莎等 ：抗氧化系统参与不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性的形成
**
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
A 4
3
2
A
sA
ਜ਼䟿
μm
ol
/g
D
W

1
CK
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༴⨶ཙᮠd ༴⨶ཙᮠd
2 4 6
0
**
**
B 400
300
200
As
A
+D
H
A
ਜ਼䟿
μm
ol
/g
D
W

100
CK 2 4 6
0
**
C
200
300
150
250
100
D
H
A
ਜ਼䟿
μm
ol
/g
D
W

50
CK 2 4 6
0
**
*
*
D 100
75
50
A
sA
/As
A
+D
H
A
%

25
CK 2 4 6
0
图 6 干旱胁迫下烟草叶片 AsA（A）、AsA+DHA（B）、DHA（C）、AsA/（AsA+DHA）比值（D）的变化
**
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
A 100
75
50
A
sA
ਜ਼䟿
μm
ol
/g
D
W

25
CK ༴⨶ཙᮠd ༴⨶ཙᮠd
༴⨶ཙᮠd ༴⨶ཙᮠd
2 4 6
0
**
B 200
150
100
As
A
+D
H
A
ਜ਼䟿
μm
ol
/g
D
W

50
CK 2 4 6
0
**
**
C 100
75
50
D
H
A
ਜ਼䟿
μm
ol
/g
D
W

25
CK 2 4 6
0
**
**
*
D 60
45
30
A
sA
/As
A
+D
H
A
%

15
CK 2 4 6
0
图 7 低温胁迫下烟草叶片 AsA（A）、AsA+DHA（B）、DHA（C）、AsA/（AsA+DHA）比值（D）的变化
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第1期138
2.3 干旱胁迫与低温胁迫对烟草幼苗叶片中抗氧
化酶活性的影响
2.3.1 对超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响 从
图 8-A 中可看出，干旱胁迫初期，MSK326 和云烟
203 中的 SOD 活性均快速升高，随着胁迫时间的延
长，SOD 活性逐渐下降，且云烟 203 的下降速度远
超 过 MSK326， 至 干 旱 6 d 时，MSK326 的 SOD 活
性仍比其未处理对照高 1.8 倍以上，而云烟 203 已
降 至 对 照 水 平 以 下， 仅 为 同 期 MSK326 的 30.8%
（P<0.01，图 8-A），显示出在长期干旱胁迫下，与云
烟 203 相比，MSK326 维持着相对较高的 SOD 活性
水平。在低温胁迫的整个过程中，MSK326 和云烟
203 均维持着较高水平的 SOD 活性，两品种之间的
酶活差异不显著（图 8-B，P<0.05）。
2.3.2 对过氧化物酶（POD）活性影响 在干旱胁迫
下，MSK326 和云烟 203 叶片中 POD 的活性均呈现
“先升高后降低”的趋势，在干旱 4 d 时达到最大值，
此后活性又有所下降，而云烟 203 中 POD 活性的
下降程度更大，到干旱 6 d 时仅为同期 MSK326 的
41.67%（P<0.01，图 8-C）。在低温胁迫下，MSK326
中 POD 活性在胁迫后期（4 d 和 6 d）持续快速升高，
而云烟 203 中 POD 活性仅在低温 4 天时有一个显著
升高，之后又快速下降，到 6 d 时仅为同期 MSK326
中 POD 活 性 的 23.3%（P<0.01， 图 8-D）。 总 的 来
说，在长期干旱和低温胁迫下，与云烟 203 相比，
MSK326 均维持着相对较高的 POD 活性水平。
2.3.3 对过氧化氢酶（CAT）活性影响 如图 8-E、
F 所示，干旱胁迫下 MSK326 和云烟 203 中 CAT 活
性变化趋势与 POD 相似，只是在干旱 4 d 和 6 d 时，
两品种之间的酶活差异更为显著，云烟 203 中 CAT
活性仅为同期 MSK326 的 49.2% 和 8.5%（P<0.01）。
而 低 温 胁 迫 则 在 早 期 即 促 进 MSK326 和 云 烟 203
中 CAT 活性的急剧增加，尽管随着胁迫时间的增
加，两品种中 CAT 活性均持续下降，但在整个处理
胁迫中，MSK326 的 CAT 活性均显著高于云烟 203
（P<0.01，图 8-F）。
2.3.4 对抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性影响
由图 8-G、H 可知，在未经胁迫处理时，MSK326 叶
片中 APX 活性仅为云烟 203 的 66.5%（P<0.05），但
干旱胁迫显著诱导了 MSK326 叶片中 APX 活性的升
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MSK326Ӂ✏203
A 2000
1500
1000
SO
D
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MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
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1000
CK 2 4 6
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2014年第1期 139王莎莎等 ：抗氧化系统参与不同抗性烟草品种幼苗对干旱和低温综合抗性的形成
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MSK326Ӂ✏203
A 2000
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MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
MSK326Ӂ✏203 MSK326Ӂ✏203
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1000
CK 2 4 6
0
图 8 干旱胁迫与低温胁迫对烟草叶片 SOD（A、B）、POD（C、D）、CAT（E、F）、APX（G、H）和
GR（I、J）活性的影响
高，并在胁迫 4 d 时达到最大值，为未处理对照的 2.55
倍。尽管此时云烟 203 叶片 APX 活性也有所升高，
但其变化幅度远小于 MSK326，尤其在胁迫后期（6
d），其 APX 活性剧烈下降，仅为同期 MSK326 的
47.9%（P ＜ 0.01，图 8-G）。 而 图 8-H 则 表 明， 低
温胁迫 4 d 内对云烟 203 和 MSK326 叶片 APX 活性
均没有明显的影响，但在胁迫后期（6 d）却极大地
诱导了 MSK326 叶片 APX 活性的升高，使之达到同
期云烟 203 的 4.51 倍（P ＜ 0.01）。
2.3.5 对谷胱甘肽还原酶（GR）活性影响 在干旱
和低温胁迫下，MSK326 和云烟 203 叶片中 GR 活性
均持续下降，尤其在干旱胁迫下，下降程度更为显著，
到干旱 6 d 时，二者 GR 活性均降至各自未处理对照
的 16.2% 和 4.9%，但此时 MSK326 的 GR 活性仍为
云烟 203 的 3.6 倍（P ＜ 0.01，图 8-I）。而在低温胁
迫下，MSK326 和云烟 203 叶片中 GR 活性仅在胁迫
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第1期140
初期快速下降，后期则维持在一个相对稳定的状态，
且在整个低温胁迫过程中，两品种间的 GR 活性差
异均不显著（图 8-J）。
3 讨论
活性氧（ROS）是植物细胞进行有氧代谢的副
产物，细胞中 ROS 水平的高低是由其产生和清除系
统共同决定的［5］。在逆境胁迫下，植物细胞常常发
生 ROS 爆发，最新的研究认为，这类 ROS 具有“双
重效应”：一方面以第二信使的形式，参与植物对胁
迫响应的信号转导途径 ；另一方面，ROS 产生与清
除平衡被打破，ROS 的积累对细胞造成氧化胁迫，
引发蛋白质、DNA 和膜脂的氧化损伤，造成膜结构
破坏、电解质渗漏并加速细胞的衰老和死亡［37-39］。
为保证逆境胁迫下正常的代谢机能，植物往
往主动调动自身的抗氧化系统，包括促进抗氧化剂
（GSH、AsA）的合成，以及提高抗氧化酶（SOD、
POD、CAT、GR、APX 等）的活性，以维持植物体
内 ROS 产生和清除的动态平衡，增强对逆境胁迫的
耐受性［5，37］。已有研究显示，在逆境胁迫下，不同
植物甚至同种植物不同栽培种之间，其抗氧化酶的
活性和抗氧化剂的含量变化差异很大［7-12］，但关于
抗氧化系统是否参与烟草不同抗性品种对干旱和低
温综合胁迫耐受性形成的研究目前尚未见报道。
本研究首先将两个烟草品种（MSK326 和云烟
203）分别置于干旱和低温胁迫下，并测量其存活
率、叶片相对电导率和 MDA 含量，通过综合比较
发现，不论在干旱或低温胁迫下，与云烟 203 相比，
MSK326 均具备较高的存活率，且在同等胁迫程度下，
其叶片的相对电导率和 MDA 含量亦低于云烟 203，
反映了胁迫因子对其膜结构完整性的破坏和膜脂过
氧化程度较低，在总体上表现出较强的抗旱和抗冷
的综合耐受性。
AsA 和 GSH 是植物体内普遍存在的小分子抗
氧化剂，是自由基清除系统的重要组成物质。目前
的研究普遍认为，二者不仅可以通过抗坏血酸 - 谷
胱甘肽（AsA-GSH）循环协同作用清除 H2O2，也还
单独可以作为抗氧化剂直接参与 ROS 的清除，同
时 GSH 还可以通过调节膜蛋白中巯基与二硫键化合
物的比率，而对细胞膜起保护作用［6］。本研究的结
果表明，与云烟 203 相比，MSK326 在干旱胁迫下，
尤其是干旱后期，维持着较高的 GSH、AsA 含量以
及 GSH/（GSH+GSSG）和 AsA/（AsA+DHA）比值，
并伴随着较高的抗氧化酶活性（SOD、POD、CAT、
APX 和 GR）。而尽管在低温胁迫下，两品种在 GSH
含量、GSH/（GSH+GSSG）比值和 GR 活性方面差
异不大，但随着胁迫时间的延长，MSK326 仍表现出
较高的 AsA 含量、AsA/（AsA+DHA）比值和 SOD、
POD、CAT 和 APX 活性，这可能与本研究中采用的
低温胁迫强度较低有关。但总体来看，与云烟 203
相比，MSK326 显示出在长期持续的干旱和低温胁
迫下具备较强的 ROS 清除能力，这有利于维持体
内的氧化还原平衡，表明抗氧化系统在不同抗性烟
草品种幼苗综合耐逆性的形成过程中发挥了重要的
作用。
4 结论
在干旱和低温胁迫下，抗性品种 MSK326 均具
备较高的存活率，膜结构完整性的破坏和膜脂过氧
化程度较低，表现出较强的抗旱和抗冷的综合耐受
性。尤其是胁迫后期，与云烟 203 相比，抗性品种
MSK326 维持了较高的还原型抗氧化剂 AsA、GSH
含量及其在总抗氧化剂中的比例，并具备相对较高
水平的抗氧化酶的活性，包括超氧化物歧化酶 SOD、
过氧化氢酶 CAT、过氧化物酶 POD、抗坏血酸过氧
化物酶 APX 和谷胱甘肽还原酶 GR，显示出较强的
氧化还原能力。
抗氧化系统在参与了不同抗性烟草品种幼苗对
干旱和低温综合耐逆性的形成。
参 考 文 献
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（责任编辑 李楠）