全 文 ：第 22 卷　第 1 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2002年　1 月
Vol.22　No.1　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Jan., 　2001
几种保护酶活性变化与马占相思树对低温胁迫的抵抗性的关系研究
巫光宏1　詹福建1　罗焕亮2　赵　峰1　罗智伟1　孟立科1　黄卓烈1
(1.华南农业大学生物技术学院 ,广州　510642)
(2.华南理工大学食品与生物工程学院 , 广州　510641)
摘　要　马占相思(Acacia mangium)QLD19835家系树苗在人工气候室经低温处理后 ,体内相关
的生理指标及酶活性产生明显变化 。随着温度不断下降至-6℃产生的冻害导致植株细胞膜
ATP 酶活性有所下降 ,而蛋白质的含量则显著升高 ,同时 ,细胞保护酶 SOD 、POD 、CAT 的活性呈
下降趋势 ,但仍能维持较高的活性水平 。这些实验结果表明 ,马占相思 QLD19835对低温胁迫能
产生一种防卫反应 ,从而对冻害有一定适应性 ,而具有一定活性的细胞保护酶及蛋白质的含量提
高可能是植株有较强抗寒力的重要原因 。
关键词　马占相思树;低温胁迫;保护酶活性
STUDYON THE RELATIONSHIP BETWEEN THE CHANGE
OF PROTECTION ENZYME ACTIVITIES AND THE RESISTANT
ABILITY TO LOWTEMPERATURE STRESS IN ACACIA MANGIUM
WU Guang-hong1　ZHAN Fu-jian1　LUO Huan-liang2　ZHAO Feng
LUO Zhi-wei1　MENG Li-ke1　HUANG Zhuo-lie1
(1.Colleg e of Biotechnolog y , South China Agricultural University , Guang zhou 510642)
(2.Colleg e of Food and Bioengineering South China University of Technolog y , Guang zhou 510641)
Abstract　After the plants of Acacia mangium QLD19835 clone w ere t reated by low temperature in
phy tot rone , the physiology and the enzyme activi ties changed obviously .When the temperature re-
duced to -6℃, the cell membranes w ere damaged and the activity of ATPase decreased , but protein
content increased obviously.The activities of SOD , CAT , and POD reduced but sustained in a rela-
tively high level as the plants suf fered f rom low temperature.The results of the experiment indicated
that Acacia mangium Q LD 19835 clone could have a protective reaction to the damage f rom low
temperature.The high content of solube pro tein and relatively high level of enzyme activi ties of CAT ,
SOD , and POD in plants might be the impo rtant reason for high antichilling ability of the plants.
Key words　Acacia mangium ;low temperature stress;protective enzyme act ivit ies
　　马占相思树是一种速生快长的优良树种 ,自引
进我国栽培后 ,逐渐表现出其优良特性。由于引种
地与原产地气候类型的差异 ,该树种被引到我国栽
培时 ,低温冻害往往成为树种引种成功的限制性因
广东省林业厅重点课题
　　第一作者简介:巫光宏(1964 -),女 ,讲师 ,硕士。
　　收稿日期:2001-05-21
素。低温胁迫对植物的影响表现在生长发育的许多
方面 ,这些生理生化指标的变化与植物抗寒性的强
弱有很大的相关性。Searle[ 1 ,2] 对相思属重要树种
黑荆树的种源和家系的耐寒性进行了研究。李纪元
等[ 3]对黑木相思 、灰木相思幼林的耐寒性进行了评
价。在此基础上 ,本文展开对马占相思在低温胁迫
下保护酶活性的变化与其抗寒能力的关系研究 ,以
期为了解该树对低温胁迫适应性机理提供一些实验
依据 。
1材料与方法
1.1 实验材料及低温处理
试验材料是马占相思 (Acacia mangium)
QLD19835家系(简称 Q 家系)的幼苗 ,植物盆栽 。
低温处理在人工气候室中进行 ,人工降温程序见表
1 , 光照时间:8:00 ～ 18:00 , 10hr/天。照度为
250μE/S.M2 ,湿度为 85%～ 95%,对照组于室外条
件培植 ,室外平均温度为 20±2℃。以下各项检测
　　表 1 实验采用的人工降温程序
Table 1 The temperature reducing schedule in the experiment
日/月(天数)
Date(days)
T(℃)
08:00 14:00 18:00
日/月(天数)
Date(day s)
T(℃)
08:00 14:00 18:00
28/2(0) 12(当天室温) 10 8 9/ 3(10) -2 -2 -2
29/2(1) 6 4 4 10/ 3(11) -2 -2 -2
1/ 3(2) 4 4 4 11/ 3(12) -2 -3 -4
2/ 3(3) 2 0 0 12/ 3(13) -4 -4 -4
3/ 3(4) 0 0 0 13/ 3(14) -4 -4 -4
4/ 3(5) 0 0 0 14/ 3(15) -4 -4 -4
5/ 3(6) 0 0 0 15/ 3(16) -4 -4 -5
6/ 3(7) 0 0 0 16/ 3(17) -6 -6 -6
7/ 3(8) 0 -1 -2 17/ 3(18) -6 -6 -6
8/ 3(9) -2 -2 -2
图 1　低温胁迫对马占相思树可深性蛋白质含量的影响
Fig.1 Effect o f low temperature treatment on pro tein content
in Acacia mangium
项目采用随机区组设计 ,设 3 个处理组和 3个对照
组 ,每次处理设 3个重复实验 ,分别在规定时间取样
检测 ,采样时间均为 8:00am ,分别从处理组和对照
组各三盘植株的第三位至第八位叶柄取样。
1.2　测定方法
称取 0.5g 叶柄 ,用 5ml 0.05mol/ L 磷酸缓冲液
(pH7.8 )冰浴研磨 , 10000转/分离心 20分钟 ,收集
上清液 ,作为蛋白质含量及各种酶活性测定。可溶
性蛋白质含量测定参照 Bradford[ 4]的方法 。过氧化
氢酶(CAT)活性测定用碘量法[ 5] , 酶活性以 “μg
H2O2·mg-1pro·min-1”表示 。过氧化物酶(POD)活
性测定用愈创木酚法[ 6] , 酶活性以 “ ■OD470nm·
mg-1pro·min-1”表示。超氧物歧化酶(SOD)活性
测定用抑制光化还原方法[ 7] ,比活以“U·mg-1pro·
min-1”表示 。ATP 酶(ATPase)活性测定用比色
法[ 8] ,酶活性用“μmol Pi·mg-1pro·min-1”表示。
2　结果与分析
2.1　低温胁迫对马占相思 Q 树苗可溶性蛋白的影
响
从图 1中可以看出 ,经低温处理后体内可溶性
蛋白质含量升高。如:0℃处理 6天时 ,即降温处理
第8天 ,蛋白质含量比对照上升了 11.49%;在 -
2℃处理 4 天时 ,即降温处理第 12天 ,比对照上升
24.53%。从表 2的方差分析结果可以看出 ,经低温
处理后可溶性蛋白质显著高于对照 。
2.2　低温胁迫对 Q家系树苗过氧化氢酶(CAT)活
性的影响
从图 2中可以看出 ,树苗的 CAT 活性随着温度
的降低而变化 ,先是下降 ,然后升高 。表明对低温有
一个适应过程 。随着胁迫加深活性又下降。方差分
析(表 2)表明 ,在低温处理期间 , CAT 活性的变化与
431 期　　　　　　　巫光宏等:几种保护酶活性变化与马占相思树对低温胁迫的抵抗性的关系研究
图 2　低温胁迫对马占相思 Q 树 CAT 活性的影响
Fig.2 Effect of low temperature treatment on the activity of
CAT in Acacia mangium
对照没有显著差异 ,说明在不良条件下 ,树苗仍然具
有较高的 CAT 活性而保护植株。
2.3　低温胁迫对 Q家系树苗过氧化物酶(POD)活
性的影响
图3示出了经低温处理后 POD 活性的变化情
况。温度降至 4℃,即低温处理第 2天 ,POD活性比
对照下降了 53.1%;温度降至-6℃时 ,即低温处理
第18天 ,酶活性比对照下降了 39.11%。方差分析
结果(表 2)表明 ,经低温处理的植株 POD活性与对
照相比有显著差异。说明低温胁迫对 POD 活性的
影响是较大的。
图 3　低温胁迫对马占相思 Q 家系 POD活性的影响
Fig.3 Effect o f low temperature on POD activity in Acacia
mangium
2.4　低温胁迫对马占相思 Q 家系超氧化物歧化酶
(SOD)活性的影响
从图 4中可以看出 ,随着温度降低 SOD活性呈
缓慢下降。虽然图中有起伏情况 ,但总的来说比对
照组低 。方差分析结果(表 2)表明 ,低温处理后 ,
SOD活性与对照组有极显著差异。
2.5　低温胁迫对马占相思 Q 家系 ATP 酶(AT-
Pase)活性的影响
图 5 示出经低温处理后 ATPase 活性变化情
况。温度降至-2℃(4天)时 ,即低温处理第 12天 ,
酶活性比对照下降了 56.6%。方差分析(表 2)显
示 ,处理的植株的酶活性较对照有极显著差异。
图 4　低温处理对马占相思 Q 家系 SOD 活性的影响
Fig.4 Effect of low temperature treatment on SOD activity
in Acacia mangium
图 5　低温处理对马占相思 ATPase 活性的影响
Fig.5 Effect of low temperature treatment on ATPase activi-
ty in Acacia mangium
3　讨论
有研究结果[ 9]揭示 ,膜脂过氧化是低温伤害的
主要原因之一。植物在低温胁迫下 ,许多代谢过程
都会产生氧自由基。这类自由基既可破坏生物膜的
脂双层结构 ,又可与膜蛋白(包括酶)作用 ,使其产生
链式聚合作用 ,造成膜蛋白的破坏 。这样细胞膜系
统产生变性 ,导致植物的伤害 、甚至死亡 。CAT 、
POD 、SOD等能清除这些自由基和过氧化作用 ,控
制膜脂的过氧化水平 ,减轻膜的伤害[ 9] 。在本实验
中可看到 ,随着温度不断下降 , CAT 活性先是下
降 ,然后上升 ,随着温度进一步下降至 -4℃和 -
6℃,CAT 活性又有些下降(图 2)。POD 、SOD都随
着温度下降逐渐下降(图 3 、图 4),但下降幅度不大 ,
表明 CAT 、POD 、SOD在低温严重胁迫过程中 ,仍具
有较高的活性 ,仍能清除活性氧自由基对膜的伤害 。
这与具有较高抗寒力的冬小麦 、黄瓜[ 9]及经改良过
44 　　　　　　植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　　　　22 卷
的番茄幼苗[ 10]具有较高的 CAT 、POD 、SOD活性的
报道相符合 。结果说明 ,该树苗对低温胁迫是有较
高的抗性的。
　　表 2　低温处理马占相思 Q 家系的蛋白质含量 CAT 、POD 、SOD 、ATPase活性变化方差分析
Table 2 Variance analysis of the changes of protein content ,
activities of CAT , POD , SOD , ATPase in low temperature stress
项目
Items
变异来源
Source of v ariant
DF SS MS F F0.05 F0.01
蛋白质
含量
天数/温度间
among days/ temperature 9 1.5044 0.1672 2.067 3.779 5.351
处理间
among treatments
1 0.6767 0.6767 8.365＊ 5.117 10.56
CAT 天数/温度间
among days/ temperature 9 59.7312 6.6368 2.006 3.779 5.351
处理间
among treatments
1 7.5769 7.5769 2.2917 5.117 10.56
POD 天数/温度间
among days/ temperature 9 1795.9837 199.5537 3.165 3.779 5.351
处理间
among treatments
1 483.8329 483.8329 7.673＊ 5.117 10.56
SOD 天数/温度间
among days/ temperature 9 1199.4485 133.272 4.530＊ 3.779 5.351
处理间
among treatments
1 469.771 469.770 15.966＊＊ 5.117 10.56
ATPase
天数/温度间
among days/ temperature 9 0.107 0.0119 4.407＊ 3.779 5.351处理间
among treatments
1 0.074 0.074 27.407＊＊ 5.117 10.56
上述结果表明 ,在低温胁迫下 ,马占相思 Q 家系树
苗通过细胞内生理生化代谢发生变化 ,调整各种保
护酶的活性 ,以抵抗在逆境条件下代谢过程产生的
有害物质对细胞的伤害。这是植物自身的一种适应
方式。在较轻度低温胁迫下 ,树苗的保护酶能保持
较高活性 ,加强质膜稳定性 ,抵抗冻害侵袭;在中度
和严重的低温胁迫下 ,又可通过可溶性蛋白的积累 ,
大幅度降低水势 ,加强渗透调控能力。这样 ,在可溶
性物质含量增加和CAT 、POD 、SOD和ATPase等保
护酶的共同作用下 , Q 家系树苗就能对低温胁迫产
生较强的抵抗能力。
参　考　文　献
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