全 文 ：土壤渍涝对芝麻根系生长及抗氧化物酶活性的影响
刘华山 孟凡庭 杨青华 韩锦峰* 王春莉 顿文涛
河南农业大学农学院，郑州 450002
提要 在渍水条件下芝麻根系生长速度下降，干物质积累减少，根系的抗氧化物酶—— 超氧物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶
(CAT)和过氧化物酶(POD)活性先增后下降，POD 活性下降较缓慢，超氧自由由基(O2－·)产生速率和丙二醛(MDA)含量随
淹水时间的延长而升高。
关键词 芝麻；土壤渍涝；根系；抗氧化物酶；超氧自由基
Effect of Waterlogging on the Growth and Anti-oxidative Enzyme Activity of
Sesame Root System
LIU Hua-Shan, MENG Fan-Ting, YANG Qing-Hua, HAN Jin-Feng*, WANG Chun-Li, DUN Wen-Tao
College of Agronomy, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002
Abstract The influence of waterlongging on the growth and anti-oxidative enzyme activity of sesame root
system was studied by pot experiment under controlled environmental condition. The results showed that
waterlogging decreased the growth rate and dry weight of roots. The activities of SOD, CAT and POD in-
creased during the early stage of waterlogging, then descended. But the activity of POD descended more slowly
than that of SOD and CAT. With the waterlogging time proceeding, O2·¯ production rate and MDA content in the
root increased. Waterlogging resistance of cv. Henan No.1 was hingher than that of cv. Jizhi No.1.
Key words sesame; waterlogging; root system; anti-oxidative enzyme; superoxide radical
收稿 2004-07-05 修定 　 2004-10-12
资助　 河南省植物生长发育重点实验室。
* 通讯作者(E-mail: jinfenghan2002@126.com.cn, Tel: 0371-
3558113)。
河南地区芝麻生育期间降雨量偏多，常造成
芝麻渍涝伤害，导致产量大幅度降低，品质变
差[1,2]。对渍涝非常敏感的芝麻，以往的研究多侧
重于地上部[3]，而对渍涝胁迫下氧自由基直接伤
害根系的研究较少。本文研究渍涝对芝麻根系及
抗氧化物酶活性的影响，能为芝麻高产优质栽培
提供参考。
材料与方法
芝麻(Sesamum indicum)抗涝品种河南1号和不
抗涝品种冀芝 1 号。盆栽试验选用高 16 cm、直
径 14 cm 的塑料钵，装入细土、细沙、蛭石(2∶
2∶1 )的混合土，施入 N、P、K ( 1∶2∶4 )肥
料，混匀后用 1∶5 0 的甲醛均匀喷洒，再用塑
料膜密封 24 h 后，摊开晾晒，在盆内播种，盆
埋入土壤中。幼苗长出一对真叶时定苗，长出
3~4对真叶时，将盆移入水泥池中进行淹水处理7 d，
水层保持2 cm。设置渍水0、1、3、5、7 d 等
5 个处理，各处理重复 3 次。试验在防雨棚条件
下进行。
淹水后7 d测定鲜重时，取10株幼苗用滤纸
吸干后，以电子天平直接称重，干重用测鲜重后
的样品，置于105℃烘箱内烘干10 min，再在75℃
中烘至恒重。每隔 2 d，测定幼苗根系的有关生
理指标，以 TTC(氯化三苯基四氮唑)还原强度表
示芝麻根系脱氢酶的活性，并作为根系活力
指标[4]。测定酶活性时，取幼苗根尖按1∶5(W/V)
比例加预冷的内含1%(W/V)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)
的0.05 mol·L磷酸缓冲液(pH 7.8)，冰浴中研磨，
以15 000×g 于4℃下离心20 min，上清液为酶提
取液。超氧物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)
活性及丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量按赵世
杰等[5]方法测定；过氧化物酶(peroxidase, POD)活
性参照文献6测定；过氧化氢酶(catalase, CAT)活
植物生理学通讯 第 41卷 第 1期，2005年 2月46
性按Mishra等[7]的方法测定；超氧自由基(O2－· )产
生速率按王爱国和罗广华[8]的方法测定。
结果与讨论
1 渍涝对芝麻根系生长及根系活力的影响
从表1和图 1可见：(1)在不淹水条件下，芝
麻幼苗根系生长 7 d 时，鲜重、干重和干物质积
图 2 渍涝对芝麻根系 SOD、CAT、POD 活性和 MDA 含量的影响
Fig.2 Effects of waterlogging on SOD、CAT、POD activities and MDA content in sesame roots
累增多；而在淹水情况下，抗涝品种和不抗涝品
种的主根长度、鲜重、干重都下降，表明淹水
对根系生长有抑制作用。从形态上观察，淹水的
侧根和根的数量显著减少，根尖变褐色，根系体
积变小，干物质积累减少。抗涝品种的根系比不
抗涝品种的生长势强(表1)。 (2)在芝麻幼苗正常生
长过程中，根系 T T C 还原强度逐渐增强，表明
图1 渍涝对芝麻根系活力的影响
Fig.1 Effect of waterlogging on the vigor of sesame roots
表1 渍涝对芝麻根系生长的影响
Table 1 Effect of waterlogging on the growth of sesame roots
品种 处理 主根长 /cm 根鲜重/g·株-1 根干重/g·株-1 根系体积/mL·株-1
河南 1号 对照 15.38±0.35 (100.0) 1.64±0.31 (100.0) 0.158±0.18 (100.0) 0.65±0.41 (100.0)
淹水 14.30±0.39 ( 93.0) 1.31±0.28 ( 79.9) 0.134±0.15 ( 84.8) 0.28±0.14 ( 43.1)
冀芝 1号 对照 15.31±1.27 (100.0) 1.65±0.44 (100.0) 0.147±0.12 (100.0) 0.56±0.39 (100.0)
淹水 14.11±0.48 ( 92.0) 1.27±0.31 ( 77.9) 0.120±0.19 ( 81.6) 0.21±0.18 ( 37.5)
　　括弧内数字为处理 / 对照的相对数。
根系代谢旺盛，活力增大，吸收和转化物质能力
强。受渍涝伤害的芝麻根系 TTC 还原强度随淹水
天数的增加而急剧下降，表明根系活力的下降与
有氧呼吸受到抑制、能量和物质的减少有关。抗
涝品种根系活力高于不抗涝品种(图 1)。
2 渍涝对芝麻根系抗氧化物酶活性的影响
图 2 显示，在非淹水条件下的 2 个芝麻品种
植物生理学通讯 第 41卷 第 1期，2005年 2月 47
的 SOD、CAT、PO D 3 种酶活性均随幼苗的生
长进程而逐渐增强。在渍涝条件下芝麻幼苗根系
随着淹水时间的推移，3 种酶活性先增高后下
降。其中，S O D 和 C A T 活性在淹水第 3 天达高
峰值后再下降；POD 活性变化较缓慢，第 5 天左
右达高峰后再下降。
3 渍涝对芝麻根系MDA 含量的影响
从图 2 可见，正常生长条件下的 2 个芝麻品
种幼苗根中 M D A 含量差异不大。在淹水的情况
下，随着渍涝胁迫的加剧，MDA 含量显著升高，
升高的时间与 S O D、C A T、P O D 活性急剧下降
的时间相一致，抗涝品种的 MDA 含量比不抗涝品
种 低 。
4 渍涝对芝麻根系O2－·产生速率的影响
水分胁迫能诱导自由基的生成[9]。从图 3 可
以看出，随着淹水时间的延长，2 个品种的O2－·产
生率均呈现出迅速增加的趋势；不抗涝品种比抗
涝品种的O2－·产生速率明显大，表明其根细胞受渍
涝伤害的程度大。
图3 渍涝对芝麻根系O2－·产生速率的影响
Fig.3 Effect of waterlogging on O2－ · production rate
总之，渍涝伤害与氧自由基关系密切。芝麻
根系的 SOD、CAT 和 POD 活性在淹水初期增强，
可能是芝麻根系对缺O2 环境的一种响应；随着淹
水天数的延长，这 3 种抗氧化物酶活性均下降，
致使根系产生大量自由基。O2－·的伤害可能是其参
与启动膜脂过氧化或膜脂脱酯作用[10]，此是渍涝
伤害机制的一个方面，而芝麻根系如何感受淹水
的信号，启动芝麻植株的响应，还需研究。
参考文献
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