全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 5期，2008年 10月 853
NaHCO3胁迫下外源海藻糖对南蛇藤几种与抗逆性有关的生理生化指标变
化的影响
刘强, 王庆成 *, 孙晶, 徐静
东北林业大学林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室, 哈尔滨 150040
提要: NaHCO3胁迫下叶面喷施海藻糖(trehalose, TR)的南蛇藤叶中活性氧(O2－· 和H2O2)产生速率、丙二醛(MDA)含量以及
电解质外渗率显著下降(P<0.05), 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)活性以及抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量明显提高。显示外源海藻糖可在一定
程度上提高 NaHCO3胁迫下的南蛇藤叶细胞膜保护功能, 减少叶中活性氧的积累, 抑制脂质过氧化, 从而提高南蛇藤抗
NaHCO3胁迫的能力。
关键词: 海藻糖; NaHCO3胁迫; 活性氧; 抗氧化系统; 南蛇藤
Effects of Exogenous Trehalose on Changes of Some Physiological and Bio-
chemical Indexes Related to Stress Tolerance of Celastrus orbiculatus Thunb.
under NaHCO3 Stress
LIU Qiang, WANG Qing-Cheng*, SUN Jing, XU Jing
Key Laboratory of Forest Tree Genetic Improvement and Biotechnology, Ministry of Education, Northeast Forestry University,
Harbin 150040, China
Abstract: The production rate of reactive oxygen species (O2·¯ and H2O2), MDA content and electrolyte leakage
in leaves of Celastrus orbiculatus seedlings treated with exogenous trehalose under NaHCO3 stress decreased
significantly, while the activities of SOD, CAT, POD, APX, GR, and the contents of AsA and GSH increased
dramatically. The results suggested that exogenous trehalose could, to some extent, improve the function of
membrane protective system in leaf cells of C. orbiculatus under NaHCO3 stress, reduce accumulation of
O2·¯ and H2O2, inhibit the lipid peroxidation, and consequently enhance the tolerance of C. orbiculatus to NaHCO3
exposure.
Key words: trehalose; NaHCO3 stress; reactive oxygen species; antioxidant system; Celastrus orbiculatus
收稿 2008-04-30 修定 2008-08-04
资助 黑龙江省重点科技计划(GB05B101-02)和黑龙江省大庆
市高新区创新基金(DQGX06YF003)。
* 通讯作者(E-ma i l : wqcnefu @1 6 3 .com; T el : 0 4 5 1 -
8 2 1 9 0 0 7 0 )。
有研究表明, 一些植物在逆境条件下可通过自
身体内调节合成海藻糖来抵御外界不良环境的伤害
(Garcia等1997; López等2006), 外源海藻糖也有这
种保护作用(王三根 1992; 丁顺华等 2005; 张充等
2006)。以往的研究多以微生物为试验材料, 而在
植物中的报道很少(李莉等 2003)。为此, 本文研究
外源海藻糖对盐碱胁迫下南蛇藤叶细胞膜保护系统
的影响, 探讨海藻糖在缓解植物碳酸盐胁迫伤害中
的作用。
材料与方法
实验于2007年5~9月在本校帽儿山实验林场
尖砬沟森林培育实验站温室内进行。
选用大小一致、生长正常的 1 年生南蛇藤
(Celastrus orbiculatus Thunb.)实生苗, 盆栽, 栽培容
器为塑料桶(上口径 30 cm、下口径 26 cm、高
25 cm), 基质为细河沙[7.5 kg (风干沙)·桶 -1]。每
桶内均匀植苗 3株。缓苗期间每天浇适量自来水,
3 d浇 1次营养液, 每次每盆 200 mL, 营养液参照
Utriainen和Holopainen (2001)文中的方法配制。培
养 3个月后, 进行如下实验, 以黑龙江省大庆地区
研究报告 Original Papers
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土壤中的轻、中和重度NaHCO3含量和 pH作为参
照(潘保原等 2006), NaHCO3胁迫处理设有不施
NaHCO3 (对照, pH=7.0)以及每kg土中含NaHCO3 1
g (弱度胁迫, pH=7.5)、2 g (中度胁迫, pH=8.0)和
4 g (强度胁迫, pH=9.0)共 4种处理。NaHCO3配
成 7.5 g·L-1溶液, 实验开始时各个处理均加入 1 L
配制好的NaHCO3溶液, 至基质中含盐量达到1 g·L-1
为止, 以后的含盐量每 12 h递增 1 g·kg-1, 直至达到
最高预定含盐量为止, 对照浇自来水, 每种处理 20
桶。处理 5 d后, 从上述每个处理中, 随机选取 10
桶, 以 20 mmol·L-1海藻糖溶液喷施于叶片上, 以叶
片上溶液开始滴落为度; 每2 d于傍晚喷施1次, 共
处理 10次(20 d)。对照喷施蒸馏水。实验结束后,
取叶片测定各种生理指标。
O2－· 产生速率采用陈建勋和王晓峰(2002)书中
方法测定; H2O2含量参照林植芳等(1988)文中方法
测定; MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定(李合生
2001); 电解质渗透率按李合生(2001)书中方法测定;
AsA和GSH含量采用陈建勋和王晓峰(2002)书中
方法测定; SOD活性采用氯化硝基四氮唑蓝法进行
测定(李合生2001); POD活性测定采用愈创木酚法
(陈建勋和王晓峰2002); CAT活性用采用紫外吸收
法测定(陈建勋和王晓峰2002); APX活性按Nakano
和Asadas (1981)文中方法测定; GR活性采用陈建
勋和王晓峰(2002)书中方法测定。每个指标测定
重复 3 次。
数据用SPSS14.0分析在α=0.05水平上的差异
显著性。用 SigmaPlot 10.0作图。
结果与讨论
1 外源TR对南蛇藤叶片中活性氧产生速率的影响
不喷施海藻糖的南蛇藤叶中O2－· 产生速率随着
含盐量的增加而增加, 中度、强度盐处理与未受到
胁迫的差异显著(P<0.05); 喷施 TR的O2－· 产生速率
下降(图 1-a)。叶中H2O2含量也随着盐胁迫强度的
增加而逐渐增加; 喷施TR的叶中H2O2含量也均低
于未喷施 TR的(图 1-b)。
2 外源TR对南蛇藤叶细胞膜的影响
从图 1可见, (1)弱盐胁迫下, 叶中MDA含量
略有增加, 中、强度盐下增加显著(P<0.05); 各盐
度下喷施TR的叶中MDA含量显著低于未喷施TR
的(P<0.05) (图 1-c)。(2)无论是否喷施外源 TR, 叶
中电解质外渗率均随着NaHCO3胁迫水平的增加而
升高; 喷施TR后, 不同浓度NaHCO3胁迫的叶片电
解质外渗率均显著低于不喷施TR的(P<0.05), 不作
NaHCO3处理的叶片电解质外渗率也显著降低(图1-
d)。这些显示, 叶面喷施 TR对胁迫导致的氧化伤
害似乎有一定的缓解作用, 与李莉等(2003)认为海
图 1 外源海藻糖对NaHCO3胁迫下南蛇藤叶中O2－· 、
H2O2和MDA产生和电解质外渗率的影响
Fig.1 Effects of exogenous trehalose on O2－· , H2O2, MDA
production and electrolyte leakage in the leaves of
C. orbiculatus seedlings under NaHCO3 stress
图中不同大写字母表示各盐处理在 α= 0 .0 5 水平上差异显
著；不同小写字母表示各盐 +TR 处理在 α=0.05 水平上差异显
著；*表示外源海藻糖处理与未作处理的盐处理植株在 α=0 .0 5
水平上差异显著。相同字母或没有 * 的代表不显著。图 2、3
同 此 。
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藻糖作为生物膜的稳定剂, 可对细胞膜的结构和功
能起保护作用的观点是一致的。
3 外源TR对南蛇藤叶片中抗氧化酶活性的影响
图 2显示, (1)低、中度盐胁迫下 SOD和CAT
图 2 外源海藻糖对NaHCO3胁迫下南蛇藤叶中 SOD、
CAT、POD、APX 和 GR 活性的影响
Fig.2 Effects of exogenous trehalose on the activities of
SOD, CAT, POD, APX and GR in the leaves of
C. orbiculatus seedlings under NaHCO3 stress
活性增加, 而重度盐胁迫下的活性则下降; 喷施TR
后, 不同浓度盐处理的 SOD和 CAT活性均高于未
喷施 TR的。不作盐胁迫处理的 TR对 CAT活性
有显著促进作用(P<0.05), 而对 SOD的作用很小
(P>0.05) (图 2-a、b)。POD活性也受盐胁迫的影
响, 不同浓度盐胁迫下POD活性均低于不作盐胁迫
处理的, 但随着盐胁迫强度的增加, POD活性逐渐
上升; TR对 POD保护作用显著(P<0.05) (图 2-c)。
(2)盐胁迫下APX和GR活性增加; 喷施TR后 3种
浓度NaHCO3胁迫下APX和GR活性进一步增加(图
2 - d、e )。
4 外源TR对南蛇藤叶片中AsA和GSH含量的影响
从图 3可见, (1) NaHCO3胁迫下叶中AsA含
量显著增加(P<0.05), 弱度NaHCO3胁迫下的增幅最
大(48.0%); 喷施TR的AsA含量增加更大(图 3-a)。
(2)不同浓度NaHCO3胁迫下的叶中GSH含量显著
降低(P<0.05), 中度NaHCO3胁迫的下降幅度最大
(50.6%); 喷施 TR可缓解GSH含量的下降, 中、强
度NaHCO3胁迫下的作用更显著(P<0.05), 但不喷施
TR和弱度NaHCO3胁迫下受到的影响不大(图3-b)。
综上所述, 外源海藻糖能够通过提高抗氧化剂
图 3 外源海藻糖对NaHCO3胁迫下南蛇藤叶中AsA和
GSH含量的影响
Fig.3 Effects of exogenous trehalose on AsA and GSH
contents in the leaves of C. orbiculatus seedlings under
NaHCO3 stress
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GSH和AsA的水平和一些抗氧化酶的活性, 抑制活
性氧的产生, 降低MDA的形成和电解质渗漏, 从而
改善NaHCO3胁迫下南蛇藤叶片的膜保护功能, 抑
制脂质过氧化和膜透性的增大, 最终缓解碳酸盐对
南蛇藤的伤害, 提高南蛇藤抗 NaHCO3胁迫的能
力。
参考文献
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