全 文 ：植物生理学通讯 第 44 卷 第 1 期 , 20 0 8 年 2 月
K CI和 N a CI对毕氏海蓬子生长和几种抗氧化酶活性的影响
周峰 ’ , 周泉澄 , 华春 , 陈全战
南京晓庄学院生命科学系 , 南京 21 1 171
提要 : 50 一20 m m ol. L 一’N acl 显著促进海蓬子生长和抗氧化酶【超氧化物歧化酶(S o D) 、 过氧化物酶(P O D) 和过氧化氢酶
(C AT) 】活性 , 与N acl 浓度相 同的K cl 明显抑制海蓬子生长和此 3种酶的活性 , 但K o 下的超氧阴离子(o 刃和丙二醛(MD A)
含量增加程度则明显高于同浓度的 N aC I处理 。 据此认为 , KCI 伤害海蓬子的原因之一是抗氧化酶活性下降 , 不能及时清
除活性氧 , 以致活性氧和 M D A 积累 , 引起质膜伤害 , 海蓬子生长受抑和生长量下降。
关键词 : 毕氏海蓬子 ; K CI 处理 ; N acl 处理 ; 生长 ; 抗氧化酶
E fe
c ts o f K C Ia n d N a C Io n G r o w th a n d Se v e r a lA n tio x id a tiv e E n z ym e A c ti讨·
tie s o f Sa li e o rn ia big e to vii TO
r r.
Z H o U Fe n g
‘ ,
Z H o U Qu a n
一
Che n g
,
H U A C h u n
,
C H E N Q u a n
一
Zh a n
D eP a rtm
e n t of Llfe Se ie n e e
,
Na nj i
n g X ia o z h u a n g Co ll
e g e
,
Na nj i
n g 2 111 71
,
Ch i
n a
A b stra e t: H a lo Phyte Sa lie o rn ia b ig e lo v ii w a s tr e a te d w ith d ife
re n t e o n e e n tr a tio n s o f KC I a n d N aC I
.
T h e
re su lts d e m o n stra te d th at 50- 20 nu
o l
·
L
一‘N a e lsig n ifi c an tly enh an e e d the脚w th , su 伴r o x id e d ism u ta se (so D ),
Pe ro x id a se (PO D ) an d c ata la se (CA T) a etiv itie s o f 5
.
big e lo vii
.
W h ile th
e g r o w th o f 5. b ig e lo v iiw a s m ar ke dly
d e ere ase d w h en the pla n ts w e re tre a ted w ith 10〕200 m m o l·L 一 1 KC I. KC I le d to the d e ere a se o f SO D , p o D an d
CAT
a c tiv itie s
.
T he su Pe r o x id e a n io n (矶 ) a n d m a lo n d ia ld e h yd e (MD A ) eo n te n ts w e re in e re a se d m ar k e d ly
u n d er 10于2 0 0 m m o l· L 一 1 KC Itr e atm e n t e o n tr a stin g w ith the sa m e N a CI e o n e e n tr a tio n . T he re su lts su g g e ste d
tha t o n e r e a so n fo r K CI to x ie ity w a s tha t the syste m o f an tio x id a n t e n z ym e s c o u ld n o t se av en g e the re ae tiv e
o x yg e n sPee ie s in tim e
,
w hic h e a u sed th e a c c u m u latio n o f re ae tiv e o x yg en sPe e ies an d th e dam
ag e o fme m bran
e
,
w hieh in tu rn e a u se d th e ac e u m u la tio n o fM D A
,
5 0 the g ro w th o f 5
.
b ig e lo v ii w a s in h ibite d
.
K ey w o rd s: Sa li
c o rn ia b ig e lo v ii; K C I tre a tm en t: N a C Itr e atm e n t : g ro w th : an tio x id an t e n z ym e
K
+ 稳态在 植物耐盐 性中很重 要 (周峰等
2 0 0 3)
, 但 K + 大量积累会抑制高等盐生植物的生
长(w e im b e r g 等 1 9 8 4 )。 一般认为 , 植物能够耐
受 N aCI 胁迫而不能耐受相同浓度 K O 的胁迫 , 但
KCI 伤害的原因尚不清楚。 赵可夫等(19 95) 的实验
结果表明 , 高浓度 K C I抑制盐生植物生长可能与
光合速率下降有关 。 刘沛然和武维华(1 9 9 9 )报
道 , K C I对单细胞杜氏盐藻生长 的抑制可能与质
膜质子泵活力下降有关 。 李圆圆等(2 0 0 3) 认为 ,
K C I抑制盐生植物碱蓬根系吸水 , 致使植株缺水
引起伤害 。 本文以相同浓度的 K cl 和 N aCI 处理海
蓬子 , 比较两种盐胁迫对海蓬子生长和几种抗氧
化酶活性的影响 , 探讨 K CI 胁迫对盐生植物伤害
的 原 因 。
T o r
.
)
。 种子 由南京农业大学光合与逆境生理实验
室提供 。 在湿沙中萌发后生长一致的海蓬子幼苗
移栽到装有细沙的塑料盆中 , 每盆 1 0 株 , 用
lzZH o a g la n d 营养液(pH 5 . 7 )浇灌 , 培养室内昼夜
温度为(30 士2 )/ (2 3土2 ) oC , 相对湿度为 6 0 % 一8 0 % ,
光照强度约为 60 0 林m o l·m 一 , · s 一 ’, 每天照光 1 5 h ,
幼苗长至 5 一6 c m 时用盐溶液处理 。 对照用完全
H oa gl an d 营养液浇灌 。 N ac l和 K cl 处理时 , 分别
用含有 N副CI和 K C I的完全 H o ag land 营养液 , 每 12 h
递增 5 0 m m ol · L 一’至终浓度 , 每天浇灌 2 次 , 早
晚各 1 次 , 浇灌量为细沙流量的 2 倍 , 以保持 KCI
和 N aC I浓度恒定 。 每个处理于同一天达到终浓度 ,
材料与方法
收稿
资助
实验材料为毕氏海蓬子 (S a lie o r n ia b ig e lo v ii
2 0 0 7
一
1 0
一
0 3 修定 2 0 0 8 一0 1一 13
江苏省高校 自然科学基础研究面上项 目(0 7 K JD 1 8 0 1 2 6 、
0 5 K JD 1 8 O lls 和 o 7K JD lso l2 5 )和南京晓庄学院生态
学重点建设学科项 日 。
E
一
m a il
: z fib e a s @ 1 6 3
.
e o m
:
T e l
:
0 2 5
一
8 6 1 7 8 2 7 0
植物生理学通讯 第 4 4 卷 第 l期 , 2 00 8 年 2 月
升 , 但 10 0 m m o l·L 一’K CI处理的与未经 K C I处理
的相比 , 其 SO D 活性显著下降(P < 0. 0 5) , 并且随
着 K CI浓度的增加而下降 , 2 00 m m o l· L 一 ’K CI处
理的 SO D 活性仅为未经 K CI 处理的 57 % 。
ƒ巴„甲,n、刘鹅O。S
达终浓度后再处理 7 d , 测量其各种生理指标 。
整株植物从培养盆内取出后用去离子水快速
冲洗干净 , 再用吸水纸吸千称鲜重 ; 超氧化物歧
化酶( su p e r o x id e d ism u ta se , S o D )活性采用南京建
成生物工程公司 S O D 试剂盒测定 ; 过氧化物酶
(p e r o x i d a s e
,
p o D )活性用愈创木酚法 (李瑞智
1 9 84 )测定 ; 过氧化氢酶( c a t a la s e , C A T )活性参
照李合生 ( 2 0 0 0 ) 书中的方法测定 ; 丙二 醛
(m 己o n d iald e hyd e , MD A )含量参照 H e a th 和 Pac 耽r
( 1 9 6 8) 文中的硫代巴比妥酸比色法测定 ; 超氧阴
离子(o 刃产生速率参照王爱国和罗广华(1 990) 的方
法测 定 。
一心一 NaC I
一口一 Kc l
40321
0
50 10 0 1 50 2 0 0
Nac l和Kc l浓度/画。1一‘
实验结果 图 2 N aC I 和 KC I对海蓬子地上部分 SO D 活性的影响
Fi g
.
2 E fe
e rs o f N aC la n d KC lo n SO D a e tiv i ti e s
o f sh o o t o f 5. b ig e to v ii
数据为 5 个重复的平均值 士S D 。
如图 3 所示 , 50 n l n 0 1· L ’N aC I处理的海蓬子
PO D 活性明显升高(P < 0 . 0 5 ) , 并且随着 N aC I 浓度
的增加而增加 , 2 00 m lllo l· L 一’N aC I 处理的 PO D 活
性最高 。 KCI 处理的PO D 活性变化与 N aCI 处理的
明显不同 , 海蓬子的 PO D 活性随着 KCI 浓度的增
加呈下降趋势 , 20 0 m m o l·L 一’KC I 处理的 PO D 活
性最低 。
一今~ NS CI
- ‘卜-
Kc l
5 0 1 00 15 0 2 0 0
Na CI和Kc l浓度/哑1一‘
co806420
丫目叫日·ƒ璧„1Ž弓吕、和鹅d
1 N aC I 和 K CI 对海蓬子生长的影响
图 l表明 , 50 ~ 2 00 m m o l·L 一’的 N aC I促进了
海蓬子的生长 , 各浓度 N aC I 处理条件下 , 海蓬
子整株植物鲜重都有提高 , 2 00 m m ol ·L 一’N aCI 处
理下达最大值 , N aCI 浓度再高时 (4 00 m m ol · L 一’
N aC I)即下降(资料未列出) 。 5 0 nu o l
·
L
一’KC I 处理
的海蓬子整株鲜重有所增加 , 但未达到显著水平
(P> 0
.
05 )
; 100 m m o l
·
L
一‘KC I 处理的海蓬子鲜重显
著下降伊< 0 . 0 5 ) ; 200 m o l
·
L
一’K e l对海蓬子伤害
强烈 , 明显抑制海蓬子的生长 , 其鲜重仅为未经
K C I 处理的 6 1% ; K C I 高于 2 0 0 m m o l· L 一’时 , 生
长差 , 甚至枯萎死亡 (资料未列出) 。
2 N a C I和 K C I 对海蓬子几种抗氧化酶活性的影响
由图 2 可以看出 , 经 5 0 m m o l· L 一’ N a C I 处理
的 S O D 活性显著增加护 < 0 . 0 5 ) , 1 5 0 m m o l· L ’
N aCI 处理的最大 。 50 ~ ol. L
一‘ KO 处理的有所上
图 3 N aCI 和 K CI 对海蓬子地上部分PO D 活性的影响
Fig
.
3 Efe e ts of N aClan d K Cl o n POD a e ti v iti e s
o f sh o o t o f 5. b ig e lo v ii
数据为 5 个重复的平均值 士S D 。
甲辑·趁闷软
NaC I和Kc l浓度/画。1一‘
图 1 Nac l和 KCI 对海蓬子鲜重的影响
Fl g
.
l E fe
e ts o fNa Clan d KCl
o n fre sh
w e igh ts o f s. b ig e to v i i
数据为 5 个重复的平均值 士S D 。
经 N aC I 处理的海蓬子 CA T 活性呈上升趋势 ,
15 0 们n们。O LL
一‘N a CI 处理的 CA T 活性最高 。 与 N aC I
处理的明显不同 , 经 K CI 处理的海蓬子的 CA T 活
性呈下降趋势 , 20 0 m m ol ·L 一’K CI 处理的CA T 活
性最低 ( 图 4 ) 。
植物生理学通讯 第 4 4 卷 第 1 期 , 20 08 年 2 月
一卜 ~ Na CI
- 七卜-
Kc l
50 10 0 15 0 2 0 0
N aCI和Kc l浓度/ ~ 1
·
L- ‘
n甘UC一一b左二几山飞胃ƒ岔丫:滋。\划鹅袅
图 4 N aC I 和 K a 对海蓬子地上部分 CA T 活性的影响
Fig
.
4 E fe e ts o f N aC I a n d KC I o n CA T ac tiv iti e s
o f sho o t o f 5. b ig e lo v ii
数据为 5 个重复的平均值 土 S D 。
图 6 N aC I和 KC I 对 MD A 含量的影响
Fi g
.
6 E fe e ts o f N aC I a n d KC I o n MD A e o n te n ts
数据为 5 个重复的平均值 土S D 。
的(P < 0 . 0 5 ) 。
3 N a C一和 K C一对海蓬子 0 于含量的影响
图 5 表明 , 经 N a C I 处理的海蓬子幼苗体中
0 于产生速率变化不显著 (P > 0 . 05 ) , 而经 K cl 处理
的海蓬子 。于产生速率则呈上升趋势 。 与未经 K cl
处理的相比 , 1 00 ~ ol
·
L
一’K CI 处理的 0 于产生速
率显著升高伊 < 0. 05) , 2 0 0 ~ ol
·
L
一‘KCI 处理的最
高 。 10 ~2 o
~
LL , Kc l处理的海蓬子 , 其。于产
生速率明显高于相同浓度 N a C I 处理的沪< 0 . 05) ,
这表明 K C I 对海蓬子幼苗的胁迫大于相同浓度
N a C I 处理的 。
讨 论
图 5 N ac l和 Kc l对 。于产生速率的影响
Fi g
.
5 Efe e ts o f N aC I an d K C I o n Pro d u e i n g ra t e o f o 于
数据为 5 个重复的平均值 土S D 。
4 N a C I 和 K C I 对海蓬子中M D A 含量的影响
如图 6 所示 , N aCI 处理的海蓬子的M D A 含
量基本上保持稳定(P > 0. 0 5) 。 K CI 处理的 , 除 5 0
n l n o LL
一’外 , 其他浓度处理的海蓬子中MD A 含量
都明显高于未经 K CI 处理的(P < 0. 0 5) , 20 0 ~ ol
·
L
一 ’处理的M D A 含量最大 , 1 0 0 一2 0 0 m m o l. L 一 ‘
KCI 处理的海蓬子 明显高于相 同浓度 N aCI 处理
K+ 是植物必需的三大营养元素之一 , 参与植
物的生长和很多生理代谢过程 (z hu 2 0 0 0 ) 。 N a + 与
K
+ 的化学性质有很多相似性 , 但生物功能却完全
不同。 N a+ 主要是增大植物细胞渗透势 , 提高原
生质的亲水性 , N a+ 还是某些盐生植物的有益元
素 , 而其他非盐生植物并不需要 N a + 。 一般认
为 , 植物能耐受 N a C I 胁迫而不能耐受同浓度的
KC I胁迫 , 至于在与 N a+ 非常相似的 K 十 中为何盐
生植物生长不良 , 其原因还不十分清楚 。 已有的
报道认为 , 高浓度 K C I 抑制盐生植物生长可能与
光合速率受抑制有关 (赵可夫等 1 9 95 ) , 而且这种
抑制作用可能与 K+ 抑制质膜的质子泵活性有关 (刘
沛然和武维华 1 9 9 9) 。 也有人认为 , K C I 抑制盐
生植物碱蓬根系吸水 , 而对蒸腾速率并无影响 ,
因而水分吸收速率与蒸腾速率比值下降 , 植株缺
水引起伤害(李圆圆等 2 0 0 3) 。 其中机制 , 值得深
入探讨 。
植物在逆境胁迫下 , 活性氧会大大增加 , 并
对植物有着强烈的毒害作用 ( o u a r i t i 等 1 9 9 7 ) 。
M D A 是膜脂过氧化的产物 , 其积累后会引起酶和
膜的损伤 , 导致膜结构和生理机能的破坏 , 最终
导致代谢紊乱 , 致使植物受害 (华春等 2 0 0 7 ;
K an a
z a w a 等 2 0 0 0 ) 。 本文结果表明 , N aC I处理的
海蓬子 S O D 、 PO D 和 CA T 的活性均呈上升趋势 ;
而与 N aC I 处理不同的是 , 经 K C I 处理的海蓬子的
抗氧化酶活性则下降 , 活性氧可能得不到及时清
除 , 以致活性氧和 M D A 积累 , 引起质膜伤害 ,
5 4 植物生理学通讯 第科 卷 第 1 期 , 20 0 8 年 2 月
海蓬子生长受抑和生长量下降 。 这说明与己有报
道中的玉米一样(王宝增和赵可夫 20 06) , 海蓬子
的生长也可能需要 N a+ , 但此作用 K+ 不能代替(纂
翠华等 2 0 0 5 )。
参考文献
华春 , 周泉澄 , 王小平 , 夏静, 陈莉(2 0 0 7) . 外源 GA 3 对盐胁迫下北
美海蓬子种子萌发及幼苗生长的影响 . 南京师范大学学报
(自然科学版), 3 0 (l) : 5 2一5 7
李合生(2 0 0 0) . 植物生理生化实验原理和技术 . 北京: 高等教育
出版社 , 1 6 4 ~ 16 9
李瑞智 , 黄林(19 84) . 5 0 : 对作物叶片过氧化物酶的影响 . 西南师
范学院学报(自然科学版), (3) : 1 1 4 一1 16
李圆圆 , 郭建荣 , 杨明峰 , 王宝山(2 0 03) . K cl 和 N a cl 处理对盐
生植物碱蓬幼苗生长和水分代谢的影响 . 植物生理与分子生
物学学报 , 2 9 (6 ): 5 7 6 一5 8 0
刘爱荣 , 张远兵 , 陈登科(2 0 0 6 ). 盐胁迫对盐芥(Th e llu n g ie lla
hal op hi la )生长和抗氧化酶活性的影响 . 植物研究 , 2 6 (2) :
2 1 6 一2 2 1
刘沛然 , 武维华(19 99) . 高浓度钾抑制杜氏盐藻生长的生理机制 .
植物学报 , 4 1 (6 ): 6 一7硒2 3
紊翠华 , 韩宁, 王宝山(2 0 05) . 不同盐处理对盐地碱蓬幼苗肉质化
的影响 . 植物学通报 , 2 2 (2): 1 7 5一1 8 2
王爱国 , 罗广华(1 99 0) . 植物的超氧自由基与轻胺反应的定量关
系. 植物生理学通讯 , (6) : 5 5 ~ 5 7
王宝增 , 赵可夫(2 0 0 6) . 低浓度 N aCI 对玉米生长的效应 . 植物生
理学通讯 , 4 2 (4 ): 6 28 ~ 6 32
赵可夫 , 范海, H ar ri s PJC (19 95) . 盐胁迫下外源 A B A 对玉米幼
苗耐盐性的影响 . 植物学报 , 3 7 (4) : 2 95 ~ 300
周峰 , 李平华 , 王宝山(2 0 0 3) . K 于 营养与植物耐盐性的关系. 植物
生理学通讯 , 39 (l) : 6 7 一7 0
H e a th R L
,
Pa e ke r L (1 96 8)
.
Pho to Pe r o x id a tio n in is o la te d
e h lo ro Pla sts
.
1
.
K in e tie s a n d s to ie hio m e try o f fa tty a e id
Pe r o x id a tio n
.
A rc h B io e he m B io Ph ys
,
12 5 (1): 1 89 ~ 1 98
Ka n a z aw a S
,
S a n o S
,
KO
s hiba T
,
U shim aru T (2 0 00)
.
C han g e s in
a n tio x id a tiv e e n z ym e s in e u e u m b er e o tyle d o n s d u ri n g n at u
-
ra l se n e se e n e e : e o m Pa riso n w ith th o se d u ri n g d a rk
一
in d u e e d
se n e se e n e e
.
Ph ysio l Plan t
,
1 0 9 (2)
: 2 1 1 ~ 2 16
o uari ti o
,
B o u ssam
a N
, 乙盯。u k M , C heri f A , G ho th al MH (19 9 7 ).
C ad m iu m
一 an d e o PPer
一
in d u e e d e h an g e s in to m at o m e m b ran e
liPid s
.
Ph yto e h e m istry
,
4 5 : 1 34 3一1 3 5 0
W e im b erg R
,
L e m er H R
,
Po lj
ak o f- May be r A (19 8 4 )
.
C ha n g e s in
g ro w th a n d w ater
一 so lu ble s o lu te eo n e e n tr atio n s in SO rg h
u m
b ie o lo r stre ss e d w ith so d iu m a n d Po ta s siu m sa lts
.
Phy sio l
Pla n t
,
6 2 : 4 7 2 ~4 8 0
Z h u JK (2 000 )
.
G e n e tie a n a ly sis o f Plan t sa lt to le r a n e e u s in g
A ra b idop
s is
.
Pla n t Phy sio l
,
1 24 : 94 1一94 8