全 文 ：植物生理学通讯 第42卷 第5期，2006年10月882
水杨酸对镉胁迫下玉米幼苗质膜透性和保护酶活性的影响
李彩霞 李鹏* 苏永发 郑普勤 张芬琴 张勇
河西学院生物系，甘肃张掖 734000
提要 在 Cd2+ 胁迫下，添加外源水杨酸(SA)的培养液中生长的玉米幼苗叶中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和
过氧化氢酶(CAT)的活性均提高，质膜透性降低，丙二醛(MDA)的积累减少，显示 SA 对 Cd2+ 胁迫具有一定的缓解效应。
关键词 水杨酸；镉；玉米；质膜透性；保护酶
Effect of Salicylic Acid on Permeability of Plasma Membrane and Activities
of Protect Enzymes of Maize (Zea mays L.) Seedlings under Cadmium Stress
LI Cai-Xia, LI Peng*, SU Yong-Fa, ZHENG Pu-Qin, ZHANG Fen-Qin, ZHANG Yong
Department of Biology, Hexi College, Zhangye, Gansu 734000, China
Abstract Effects of exogenous salicylic acid (SA) on permeability of plasma membrane and protective en-
zymes activities in leaves of maize (Zea mays L.) seedlings under different concentrations of Cd2+ stress were
studied. The results showed that exogenous SA could remarkably promote the activities of SOD, POD and
CAT, delay the accumulation of MDA, and decrease the electrolyte leakage in maize seedling leaves under Cd2+
stress. So exogenous SA could mitigate the stress of Cd2+.
Key words salicylic acid; cadmium; maize (Zea mays L.); plasma membrane permeability; protect enzyme
收稿 2006-02-27 修定 　2006-09-18
*通讯作者(E-mail: lipeng@hxu.edu.cn, Tel: 0936-8282131)。
镉离子(Cd2+)因其在土壤中的高度移动性和对
作物的高度毒害性是重金属中比较严重的污染物之
一(孙光闻等2004; 李德明等2005)。Cd2+ 可破坏
叶绿体结构，抑制根系活力，抑制气孔开放，还
能使植物组织细胞产生活性氧，引起膜脂过氧
化，改变活性氧代谢有关酶活性，从而影响植株
生长(Toppi和Gabbrielli 1999)。它还可通过食物
链进入人体，影响人体健康。近年来，有关抗
坏血酸(ascorbate, AsA)、锌(Zn)和钙(Ca)能缓解镉
对植物的伤害已有所报道(宗会和李明启2001; 杨
超光等2005)。但是水杨酸(salicylic acid，SA)能
否缓解镉对玉米幼苗伤害的报道未见。SA是生物
体内普遍存在的酚类化合物之一，它可以促进种
子萌发、幼苗生长，诱导植物开花，控制离子
吸收等多种生理作用(杨江山等2005; 李德红和潘
瑞炽1995；Shakirova等2003)，它也可提高盐胁
迫下的植物体内超氧化物歧化酶(superoxide
dismutase, SOD)和过氧化物酶(peroxidase, POD)活
性，防止丙二醛(malondialdehyde, MDA)积累和降
低质膜透性，从而缓解盐对植物的伤害(魏爱丽等
2001; 时丽冉和杜军华2001)。本文初步研究了外
源SA对Cd2+胁迫下玉米幼苗叶中细胞膜透性和保
护酶活性的影响。
材料与方法
玉米品种‘中单二号’(Zea mays L.‘Zhongdan
NO 2’)种子，购自甘肃省张掖市种子公司。挑
选饱满、大小一致、无虫害的种子，用 5% 安替
富民(北京兴福精细化学研究所)消毒 15 min，蒸
馏水冲洗数次，置于 25℃培养箱中浸种、催芽，
挑选萌发一致、大小均匀的种子播种在洗净的装
有沙子的塑料网篮中，用蒸馏水在室温自然光下
培养至第2片叶露出后，再用Hoagland 营养液培
养至第 3 片叶露出时，选取长势良好且较一致的
幼苗平均分配到装有处理液的培养钵中，分 2 组
处理。一组用含有浓度为 0、50、1 0 0、1 5 0、
200 µmol·L-1的Cd2+ (硝酸镉为分析纯)的培养液进
行处理；另一组是在 5 个不同浓度 Cd2+ 的培养液
中分别加入100 µmol·L-1的SA (SA为分析纯，预
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备实验时此浓度对玉米生长较好)。第5片叶伸展
后取样，测定各项指标。以上每组处理均重复 3
次，图中所有数据均为平均值 ± 标准误。配对 t
检验以及多重比较用 SPSS 统计分析软件分析。
电解质渗透率、M D A 含量、S O D 和过氧化
氢酶(catalase，CAT)活性测定参照邹琦(2000)介
绍的方法。POD 活性测定用愈创木酚法(李合生
2000)。
结果与讨论
1 SA对受Cd2+胁迫的玉米幼苗叶中质膜透性的影
响
图1表明，受不同浓度Cd2+ 胁迫的玉米幼苗
叶片的电导率均增高，质膜受伤害程度随着 Cd2+
浓度增大而加深。在 Cd2+ 胁迫下，加外源 SA 的
玉米幼苗电导率比未加SA的下降程度明显小，显
示SA 有缓解 Cd2+ 对玉米幼苗叶片质膜伤害的作用
(t=14.422，P<0.01)，因而膜系统的完整性得以维
持。
2 SA 对受 Cd2+ 胁迫的玉米幼苗叶中MDA 含量的
影响
图 2 表明，玉米幼苗受 Cd 2+ 胁迫后，叶中
MDA 含量提高，其幅度随 Cd 2+ 浓度的增加而增
大。未受 Cd2+ 伤害的玉米幼苗在外加 SA 后，叶
3 SA 对受 Cd2+ 胁迫的玉米幼苗叶中 POD、SOD
和 CAT 活性的影响
从图 3 可见：
(1)玉米受 Cd2+ 胁迫后，叶中POD 活性提高，
在一定的Cd2+浓度范围(50~200 µmol·L-1)内，其活
性随着Cd2+ 浓度的增加而增大。未受Cd2+ 伤害的
玉米幼苗外加 SA 后，POD 活性比未加 SA 的大。
外加SA的玉米幼苗叶中POD活性在一定Cd2+浓度
范围(50~150 µmol·L-1)内随着其浓度的加大而增
大，Cd2+ 浓度过高(200 µmol·L-1)时，SA 即无作
用(图 3-a)。SA 对提高 Cd2+ 胁迫下玉米幼苗叶中
POD 活性的作用显著(t=-10.904，P<0.01)。
(2)玉米受Cd2+胁迫后，叶中SOD活性因Cd2+
浓度不同而异。低浓度范围(50~100 µmol·L-1)内的
Cd2+ 胁迫下，SOD 活性随着 Cd2+ 浓度的增大而增
大；而 Cd2+ 浓度提高到150 µmol·L-1 时即降低。
在 Cd2+ 的胁迫下，外加 SA 的 SOD 活性比不加 SA
的有所提高；但Cd2+ 浓度大于100 µmol·L-1 时，
S A 的作用即不显著(图 3 - b )。t 检验表明(t =
-6.344，P<0.01)，SA 处理前后的SOD 活性差异
显 著 。
图1 SA对Cd2+胁迫下玉米幼苗叶片质膜透性的影响
Fig.1 Effects of SA on the permeability of plasma mem-
brane of maize seedling leaves under Cd2+ stress
　图中不同字母表示Duncan法检验在 a=0.01水平上差异显
著，相同字母间差异不显著。图 2 、3 同此。
中 MDA 含量较小下降，而受 Cd2+ 伤害并外加 SA
的MDA含量则显著下降(t =5.479，P<0.01)。因此
认为，一定浓度的 SA 能降低植物叶中的 MDA 含
量，减弱膜脂的过氧化作用，从而提高植物的抗
Cd 2+ 伤害能力。
图2 SA 对 Cd2+ 胁迫下玉米幼苗叶片 MDA 含量的影响
Fig.2 Effects of SA on the MDA content in
maize seedling leaves under Cd2+ stress
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(3)玉米幼苗受 Cd2+ 胁迫后，叶中 CAT 活性
因不同Cd2+浓度而变化，低浓度(50~100 µmol·L-1)
Cd2+ 胁迫下的CAT 活性下降，Cd2+ 浓度提高到150
µmol·L-1 时即升高。在Cd2+的胁迫下，外加SA的
CAT 活性比不加SA 的高，但当Cd2+ 浓度大于100
µmol·L-1时，CAT活性提高的幅度明显下降(图3-
c)。t检验表明(t=-9.410，P<0.01)，SA 处理前
后 C A T 活性有明显变化。
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图3 SA对Cd2+胁迫下玉米幼苗叶片
P O D、S O D 和 C A T 活性的影响
Fig.3 Effects of SA on POD, SOD and CAT activities of
maize seedling leaves under Cd2+ stress