全 文 ：热带亚热带植物学报 2003，l l(3)：245～248
Jouma／of Tropical and Subtropical Botany
水分胁迫下自由基清除剂对番木瓜的生理保护效应
黄建昌 肖 艳 刘伟坚
(仲恺农业技术学院园艺系，广东广州 510225)
摘要：用维他命 C(、，c)、维他命 E(V )和苯甲酸钠等作为外源自由基清除剂在水分胁迫前 l d预处理番木瓜幼苗，研究
其对番木瓜的生理保护效应。结果表明，3种外源 自由基清除剂预处理有效地降低了水分胁追下番木瓜叶片细胞质膜
透性、POD活性、MDA和 H20：含量的上升程度，并能延缓叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量和 SOD活性的降低。外源
自由基清除剂通过有效清除H20 降低膜脂过氧化程度，从而减轻水分胁迫对番木瓜引起的自由基伤害和提高番木瓜
的抗旱能力。不同自由基清除剂预处理对番木瓜的抗旱保护效果存在差异，其中以、，c预处理的保护效果最好。
关键词：番木瓜；自由基清除剂；水分胁迫；膜脂过氧化；H20
中圈分类号：Q945．78 文献标识码：A 文章编号：1005—3395(2003)03—0245—04
Physiological Protective Efect of Free Radical Scavenger
on Papaya under W ater Stress
HUANG Jian．chang XIA0 Yan LIU Wei—j ian
(Department ofHorticulture，Zhongkai Agrotechnical College，Guangzhou 510225，China)
Abstract： The leaves of Car／ca papaya seedlings cultured in pots were sprayed on both surfaces witl flee radical
scavengers，i．e．vitamins C(10 mmol／L)，E(6 mmol／L)and sodium benzoate(5 mmol／L)，respectively one day
before water stress treatment．Soil in pots was dried naturally to 1 2％ 一1 4％ of moisture content，whereas for
control at 60％ 一65％ ．The results showed that the pretreatm ent with free radical scavengers could efectively
decrease the increment level of plasma membrane permeability，POD activity ，MDA and H202 contents，retard the
decrease of chlorophyll and soluble protein contents and the SOD activit)，in papaya under water stress．Among the
free radical scavengers，the protective efect of vitamin C was best．
Key Words：Papaya；Water stress；Free radical scavenger；Membrane lipid peroxidation；H202
番木瓜(Carica papayaL．)为一种叶面积大、根
系分布浅的热带亚热带果树 ，在华南地区广泛栽
培，但在生产中易发生干旱而影响植株的生长、产
量和品质。水分胁迫对植物的伤害机理已有大量研
。 许多研究结果表明，干旱对植物造成伤害的
重要原因之一是植物体内活性氧 自由基的积累旧，
作物的抗旱性与其清除自由基的能力相关 63，外源
自由基清除剂对提高作物抗旱能力具有一定的促
进作用【7，8]，但番木瓜还未见有相关报道。本文以栽
培广泛的番木瓜品种穗中红为试验材料，应用维生
素 C(Vc)、维生素 E(V )和苯甲酸钠 3种自由基
清除剂，研究外源 自由基清除剂在水分胁迫下番木
收稿 日期：2002-09—20 接受日期：2003—01-20
瓜抗旱性的相关机理，以探讨外源 自由基清除剂在
番木瓜抗旱性栽培中应用的可能性。
1材料和方法
试验材料及干旱处理 以番木瓜(Carica
papayaL．)穗中红品种 5叶期幼苗为试验材料，栽植
于培养盆中，采用 自然干旱方式处理，土壤含水量
在干旱处理时为 l2％一14％，对照处理始终保持土
壤湿润 (土壤水分含量为 60％-65％)。每个处理植
株 30株，3次重复
自由基清除剂的配制 先用少量无水乙醇
溶解，然后用 Tween一20乳化剂乳化，再用蒸馏水稀
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246 热带亚热带植物学报 第 11卷
释至所需浓度。各自由基清除剂的使用浓度为：苯
甲酸钠 5 mmol／L、VE 6 mmol／L、Vc 10 mmol／L，以含
相同浓度的 Tween·20乳化剂 的蒸馏水处理为对
照，各试剂于施用前配制。 ．
在干旱处理前 1 d，用清除剂分别对整株番木
瓜叶片的正反两面喷施，以喷湿而不滴水为度，在
植株出现严重缺水症状时取样分析。
测定项 目及方法 叶片水势参照王万里的
压力室法【91，用 ZLZ·4型植物水分状况测定仪测定。
细胞质膜透性用肖艳等 方法测定。丙二醛 (MDA)
含量用曾韶西等[1q方法测定。 叶片叶绿素含量用
Ariloil法【“】测定。过氧化物酶 (POD)活性测定用愈
创木酚法[1习进行。超氧歧化酶 (SOD)活性用王爱国
等【 习方法进行。蛋白质含量用 Bradfordt 棚方法测定。
HeO2用Paterson等[1 方法测定。
2 结果和分析
2．1 细胞质膜透性 、MDA 和 H2o2含量
细胞质膜透性是反映细胞膜损伤的主要指标
之一。由表 1可知，水分胁迫处理使番木瓜叶片的
细胞质膜透性升高了 10．7倍，经 3种 自由基清除剂
分别预处理后，番木瓜叶片细胞质膜透性上升幅度
均显著低于未经预处理的，其中以Vc预处理效果
最为明显，细胞质膜透性仅升高 4．0倍。自由基清除
剂预处理明显地降低因水分胁迫引起的番木瓜叶
片 MDA含量的增加幅度，其中也以Vc预处理作用
最为明显，MDA含量的增加幅度为 130．8％，显著低
于水分胁迫处理的 308．5％。各自由基清除剂处理下
番木瓜叶片 MDA含量与细胞质膜透性的变化趋势
相一致，表现出显著直线正相关 (r-0．992料)，说明
自由基清除剂预处理引起的膜透性与膜脂过氧化
水平的降低关系密切。
水 分胁迫 使番木 瓜叶片 HeO：含量 上升 了
153．5％。统计分析表明，HeOe含量与MDA含量、细
胞膜透性呈显著正相关(相关系数分别为r-0．924料，
r-0．937料)，表明水分胁迫引起的细胞膜脂过氧化
的加剧与体内HeOe的增加有关。经 3种自由基清
除剂分别预处理后，HeO：含量的上升均显著减缓，
说明这 3种外源 自由基清除剂可以有效促进番木
瓜体内HeO：的清除。但不同自由基清除剂预处理
的清除效果有所差异，Vc预处理的清除效果最为明
显，HeO2含量仅上升 47．5％，VE次之，为 76．4％，苯
甲酸钠预处理的效果较差，达 103．4％，表明这 3种
自由基清除剂对番木瓜体 内 HeO：的清除能力不
同。
裹 l 水分胁迫下自由基清除剂处理对番木瓜叶片细胞质媵透性、丙二醛(MDA)和 H 含■变化的影响
Table l Efects ofpretreatment m free radical scavengers On the changes in relative permeability ofcell membrane．
MDAcontent andH inpapayaleavesunderwater stress
表中每列标有相同字母都为LSD测验不显著，小写字母表示 LSD 水平显著，大写字母表示 LSD n。。水平显著。Meanswithin
columnsfolowedbythe salflc capitalletteror smalletterdonotdifersignificantlyat0．01 orO．05level，respectively,accordingtoLSD-test．
’为经自由基清除剂预处理 l d后再进行水分胁迫处理 Means pretreatment with free radical scavengers onc day before water s仃ess．以下
各表同 The salflcforTables2 and3．
2．2 水势 、可溶性蛋 白和叶绿素含量
叶片水势是反映植物叶片持水量的重要指标。
从表 2中可知，干旱处理导致番木瓜叶片水势显著
降低，说明此时番木瓜叶片水分含量显著减少。3种
自由基清除剂预处理对水分胁迫下番木瓜叶片水
势的影响不明显，说明这几种自由基清除剂并不是
通过提高番木瓜叶片的保水能力来实现其保护作
用。
试验结果 (表 2)表明，水分胁迫下番木瓜叶片
可溶性蛋白质含量显著降低。经 自由基清除剂预处
理后番木瓜叶片可溶性蛋 白质含量降低程度显著
减缓，但各种清除剂对蛋 白质含量的影响程度不
一
，Vc效果最为明显，Ve次之，苯甲酸钠处理对可
溶性蛋白含量降低程度影响最小。由表 2中也可看
出，3种自由基清除剂处理都显著地延缓了由水分
胁迫引起的叶绿素含量的下降。其中苯甲酸钠预处
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第 3期 黄建昌等：水分胁迫下 自由基清除剂对番木瓜的生理保护效应 247
理对叶绿素的保护效应最差，Vc预处理的最好，说
明在水分胁迫下 Vc对叶绿素的保护最为有效。
23 保护酶 系统
POD和 SOD等植物保护酶系统在逆境中对植
物均起着重要的保护作用，且反应敏感，常作为植
物对水分胁迫反应敏感性的重要指标。从表 3中可
以看出，水分胁迫下番木瓜叶片 POD活性提高，而
SOD活性则显著降低。经 3种 自由基清除剂预处理
的番木瓜叶片 POD活性有所降低，但仍比对照高，
SOD活性则有所提高，但低于对照。Vc预处理对
SOD和 POD活性影响最大。
衰2自由基清除剂预处理对水分胁迫下番木瓜叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量及水势的影响
Table2 Efectsofpretreatmentwithfree radical scavengerso1thechangesinchlorophyl1．protein con托nt and
wa“ potential in papaya leaves under water stress
裹 3 自由基 清除剂预处理对番木 瓜水分胁迫下叶片
PoD和 S0D活性的影响
Table 3 Efectsofpretreatmentwithfree radical scavengers
ollthe ehanges in POD andSOD activitiesinpapaya
leaves under water strcss
3讨论
在水分胁迫下，植物细胞产生大量的 02"、H202、
·OH等活性氧自由基，使 自由基产生和清除的平衡
受到破坏而出现 自由基积累，并由此引发或加剧细
胞的膜脂过氧化，并进一步导致细胞膜结构和功能
的损伤，严重时导致细胞死亡[】啊。本试验结果表明，
水分胁迫下番木瓜叶片H2oz含量大幅增加，而且
与细胞质膜透性和 MDA含量呈显著正相关，这意
味着水分胁迫引起的膜伤害可能是一个活性氧机
制【3砑，此时产生的过量活性氧 (H202)超过防御系统
的清除能力网。可见，水分胁迫引起 自由基积累及其
膜脂过氧化是导致番木瓜受旱害的重要原因。外源
自由基清除剂预处理能有效降低水分胁迫下番木
瓜叶片活性氧 (H20z)含量、细胞膜脂过氧化水平
和膜透性增加的程度，并能有效地延缓番木瓜叶片
可溶性蛋白和叶绿素含量的下降，证明自由基清除
剂处理在减轻或抵御番木瓜因干旱引起的 自由基
伤害，进而提高番木瓜的抗旱能力方面具有相当明
显的作用，这与有关试验结果相似 。相关分析结
果表明，外源 自由基清除剂的使用与 H20：含量的
降低密切相关，因此，可以认为外源 自由基清除剂
是通过有效清除 H2O2来降低膜脂过氧化程度，从
而减轻水分胁迫对番木瓜引起的 自由基伤害和提
高番木瓜的抗旱能力。Vc是重要的氢供体，是植物
体内非酶促防御系统中的重要抗氧化物n玛，对有关
酶系统具保护作用。VE不溶于水，通过 自身的氧化
而保护生物膜中的不饱和脂肪酸不被氧化，是有效
的抗氧化剂。这些自由基清除剂可能是通过有效地
补充番木瓜体内抗氧化剂的不足，达到清除水分胁
迫所产生的自由基以达到保护 目的。本试验所测试
的 3种外源 自由基清除剂对叶绿素具有 良好的保
护作用，能有效保护细胞质膜的稳定性 ，提高番木
瓜抗旱能力的效果较为明显，其中以 Vc的效果最
好，而且成本也较低 ，因此在生产实践上应该有一
定的利用前景。
参考文献
【1】 JiangM Y(蒋 明义)’Guo SC(郭绍 川)．Oxidative stressand
antioxdation induced by waterdcficieney in plants【J】． Plant
Physiol Comm (植物 生理学通讯)，1996，32(2)：144—150．(in
Chinese)
【2】 JiangM Y(蒋明义)’Jing JH(荆家海)’Wang S T(王韶唐)．
Efects of osmotic stres on membrane—lipid peroxida tion and
endogenous protective systems in rice seedlings ． Acta Phyto—
physiol Sin(8i物生理学报)’1991，17(1)：80—84．(in Chinese)
【3】 XuCC(许长成)ZouQ(邹琦)ChengB S(程炳嵩)．Changesof
hydrogenperoxidemetabolism in drought stl~scd 8oyt~．,anleaves
维普资讯 http://www.cqvip.com
248 热带亚热带植物学报 第 11卷
and its relation to drought resistance【J]．Acta Phytophysiol Sin(植
物生理学报)，1993，19(2)：216-220．(in Chinese)
【4] Chowdhury R S，Choudhufi M A．Hydrogen peroxide metabolism
as an index of water stress tolerence in jute 【J]．Physiol Plant，
1985，65：476--480．
【5] JiangM Y(蒋明义)，YangW Y(杨文英)，Xu J(徐江)，et a1．
Osmotic stress—induced oxidative injury of fice seedlings【J]．Acta
Agron Sin(作物学报)，1994，20(6)：733—738．(in Chinese)
【6]ChertL S(陈立松)，LjuxH(刘星辉)．Efects ofwater stress on
active oxygen metabolism in litchi leaves 【J】．Acta Horticult Sin
(园艺学报)，1998，25(3)：241—246．(in Chinese)
【7] Xiao Y(肖艳)，Huang J C(黄建 昌)．Protective efect offree
radical scavengersin strawberyplantunderdrought stress【J]．J
Zhongkai Agrotechn Coil(仲恺农业技术学院学报)，1995，8(2)：
63-67．(in Chinese)
【8]Chert SY(陈少裕)，Chen RK(陈如凯)，ChenQF(陈启锋)，et a1．
Protective efect of free radical scavengers and drought resistance
in sugarcane【J】．Acta Agron Sin(作物学报)，1994，2O(2)：149-
155．(inChinese)
【9] Wang W L (王万里)．Plant Physiology Experimental Instruction
【M]．Shanghai：Shanghai Science and Technical Press，1985．357—
369．(in Chinese)
【10]Zheng S X(曾韶西)，Wang Y R(王以柔)．Low temperature injury
and peroxidation ofmembranes lipids in rice seedlings 【J】．Acta
Bot Sin(植物学报)，1987，29(5)：506-512．(in Ch inese)
【l1]YuanXH(袁晓华)，YangZH(杨中汉)．Plant Physiology and
Biochemical Experimental Instruction【M]．Beijing：Higher Edu—
cation Press．1983．177．(in Chinese)
【12]Zhang Z L (张志良)．Plant Physiology Experimental Instruction
【M]．Beijing：Higher Education Press，l990．143—144，15l—l57．
(in Chinese)
【13]WangAG(王爱国)，LuoGH(罗广华)，ShaoCB(邵从本)，et
a1．A study on the superoxide dismutase of soybean seds【J]．Acta
Phytophysiol Sin(植 物 生 理 学 报 )，1983，9(1)：77—84．(in
Chinese)．
【14]BradfordM M．A rapid and sensitivemethodforthe quantitation
of microgram quantities of protein utilizing the principle of
protein-dye binding【J】．Anal Biochem，1976，72：248—254．
【15]Paterson B D，Macke E A，Fergusen I B．Estimation ofhydrogen
peroxide in plant extracts using titanium(IV)【J]．Annal Biochem，
1984，139：487-492．
【16]Huang J C(黄建 昌)，Xiao Y (肖艳)，Zhao C X(赵 春香)．
Protective efect of free radical scavengers in ban ana plant un der
drought stress【J]．Fujian Fruits(福建果树)，1999，4：l一3．(in
Chinese)．
【17]Guo Y P(郭延平 )，Lj J R(李 嘉瑞)．Changes offaty acid
composition ofmembrane lipid ethylen e and lipoxygenase activity
in leaves ofapricot under drought ．J Zhejiang Univ (Agri&
Life Sci)(浙江大学学报(农业与生命科学版))，2002，28(5)：513—
517．(in Chinese1．
【18]Yu Z R(于 自然)，Huang X T(黄熙泰)．Modem Biochemistry
【M]．Beijing：Chemical Industry Press，2001．156—159．(in
Chinese)．
维普资讯 http://www.cqvip.com