全 文 ：BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH
第 16 卷　第 2 期 1996 年　4 月
Vol.16　 No.2 Apr., 　1996
磁场处理种子后番茄幼苗在低温胁迫下保护酶的变化①
蔡素雯　郭桂云　张红梅　奚晶华
CHANGES IN ACTIVITYOF PROTECTIVE ENZYME OF
TOMATO SEEDLING WITH THE SEEDS TREATED BY
MAGNETIC FIELD UNDER CHILLING STRESS
Cai Su-wen Guo Gui-yun Zhang Hong-mei Xi Jiang-hua
〔摘　要〕　试验用场强为 1000GS 、1400GS 、1800GS的磁场处理番茄(Lycop-
ersicon esculentum Mill)种子 ,于子叶期和真叶期进行低温胁迫 ,发现处理组超氧
化物岐化酶(SOD)比活性和过氧化氢酶(CAT)活性均高于对照组。子叶期幼苗谷
胱甘肽(GSH)和可溶性蛋白含量与对照相比均有所升高 。幼苗外观寒害症状也较
轻。因此 ,可以认为磁场处理在一定程度上可提高番茄幼苗的抗寒性 。
关键词　番茄幼苗;磁场;低温胁迫;保护酶
近年来 ,有关磁场对植物的生理生化效应的研究正逐步深入。李国凤等人报道了磁场
引起大麦变异及其酯酶同工酶谱的改变[ 1] ,习岗等研究表明磁场能促进小麦萌发期过氧化
物酶的合成[ 2] 。我们发现磁场能增强小麦抗旱性及其与 SOD 的关系[ 3] 。本文通过磁场处
理番茄种子 ,测试其幼苗在低温胁迫下 SOD比活力 、CAT 活性以及 GSH 和可溶性蛋白含
量的变化 ,以探讨磁场提高番茄抗寒性的机理 。
材料和方法
一 、材料处理
番茄(Lycopericon esculentum M ill)品种为早魁(具抗 TMV 基因),试验共分四组 ,1 组
对照 , 3 组处理 ,每组 100 粒种子 , 共两个重复 。处理组种子分别置于场强为 1000GS 、
1400GS和 1800GS 磁场中处理 20分钟。然后 ,将对照及各处理组种子分别播于铺有二层
滤纸的培养皿中 ,在 20℃恒温箱内催芽。待萌芽 48小时后 ,于室内培养 ,浇以 Konp 营养
液。
① 蔡素雯 ,张红梅 ,奚晶华:西安 ,西北大学生物系(Department of Biology , Nothw ester Univ.Xian 710069)。　郭桂云:哈尔滨 ,哈尔滨师范大学生物系(Department of Biology , Harbin Normal Univ.Harbin 150080)。　李键同志参加了部分测试工作 ,在此表示感谢。　1995年 10月收到本文。
测试分子叶期(苗龄 10 —12天)和真叶期(苗龄 18—20天)。两个时期的番茄幼苗均同
时随机取样 ,按茎叶和根分别测定 。
低温胁迫分 0 、12 、24 、36小时 4批 ,上述四组均按批同时进行低温胁迫 。当子叶期苗龄
第 8—10天和真叶期苗龄第 16—18天时 ,将两者中的第二批材料放入 1—2℃的冰箱中 ,经
12小时 、24小时后分别再放入第三和第四批材料 ,至 36小时后三批材料同时取出 ,与第 1
批材料(常温)同时采收。
二 、测试项目:
SOD活性测定采用极谱氧电极法[ 4] ,以 25℃,pH8.4使每分钟产生 1μlO2 的 SOD量定
为1个酶活力单位。CAT 酶液的提取参照李柏林等人的方法[ 5] ,酶活测定则用滴定法[ 6] ,
CAT 活性以 1分钟内 1克材料分解的 H2O2μmol数表示 。采用 DTNB 显色法测定 GSH 含
量[ 7] 。可溶性蛋白和酶蛋白含量的测定均采用考马斯蓝 G—250显色法[ 8] 。
方法中所需标准曲线均用最小二乘法处理数据。
试验结果
一 、磁场对 SOD比活力的影响
表 1　磁场对番茄幼苗 SOD比活力的影响(酶单位/mg蛋白)
Table 1 Effects of magetic field on the activity of SOD in tomato seedling
材　料
低　温
时　间
(h)
对　照
磁 场 处 理(GS)
1000 1400 1800
子叶期︵苗龄10天︶
茎
叶
根
0 58.5±0.75 60.3±0.67 58.6±0.65 66.0±0.01
12 54.2±0.69 53.6±0.59 56.4±0.63 66.0±0.01
24 42.1±0.36 43.2±0.38 50.3±0.24 46.4±0.08
36 24.1±0.28 25.6±0.22 27.0±0.05 26.1±0.11
0 35.1±0.42 36.8±0.50 38.7±0.01 37.0±0.21
12 24.3±0.02 30.4±0.19 25.5±0.16 26.2±0.02
24 23.4±0.01 24.8±0.24 23.6±0.17 25.2±0.02
36 7.9±0.03 12.4±0.04 11.1±0.07 10.4±0.05
真叶期︵苗龄18天︶
茎
叶
根
0 21.5±0.28 21.4±0.27 23.2±0.25 22.6±0.01
12 20.3±0.26 22.2±0.24 21.3±0.24 21.0±0.03
24 11.5±0.10 18.8±0.17 12.9±0.06 15.4±0.08
36 5.5±0.06 7.0±0.06 6.4±0.01 6.3±0.03
0 11.7±0.14 12.9±0.11 11.4±0.02 12.1±0.05
12 9.8±0.01 12.4±0.08 11.0±0.07 10.7±0.02
24 6.9±0.01 7.6±0.07 7.1±0.04 6.9±0.01
36 4.3±0.02 5.5±0.02 5.4±0.03 4.9±0.02
由表 1可见磁场处理组与对照组的 SOD比活力均随胁迫时间的延长而逐渐下降。而
胁迫时间相同的处理组 SOD比活力一般均高于对照组。
不同磁场强度之间未见有规律性差异。
220 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　16 卷
二 、磁场对 CAT 活性的影响
表 2　磁场对番茄幼苗 CAT活性的影响(μmol H2O2/ming F.W.)
Table 2 Effects of magnetic field on the activity of CAT in tomato seedling
材　料
低　温
时　间
(h)
对　照
磁 场 处 理(GS)
1000 1400 1800
子叶期︵苗龄12天︶
茎
叶
根
0 36.13±3.00 58.18±0.75 67.73±0.78 59.93±0.05
24 87.75±0.75 84.33±0.77 94.26±4.50 82.94±1.50
36 64.51±0.72 87.76±0.74 78.90±1.50 68.10±3.00
0 41.37±4.50 54.91±0.75 57.26±0.02 87.30±1.50
24 74.68±0.02 100.72±0.08 69.46±1.50 68.44±0.06
36 54.48±0.05 42.46±0.03 105.11±0.10 76.60±0.71
真叶期︵苗龄18天︶
茎
叶
根
0 61.68±1.50 76.23±0.77 97.83±0.75 71.03±0.03
24 74.84±0.01 68.41±0.02 78.71±0.75 68.41±1.50
36 48.08±3.75 102.04±3.00 144.97±0.11 62.10±0.05
0 34.85±1.50 39.85±0.05 34.59±0.02 42.51±1.50
24 41.11±0.04 43.86±0.06 44.97±0.75 66.78±0.02
36 42.70±0.75 55.92±0.07 82.75±0.79 43.92±0.03
试验结果表明 ,相同胁迫时间的处理组 ,CAT 活性一般高于或近于相应的对照组(表
2)。其中 1400GS 组效果较好 , 1800GS 组效果较差。在低温胁迫 24小时后 ,对照组 CA T
活性明显升高。待低温 36小时后 ,除真叶期根外 ,酶活性均下降。CAT 活性短时期的升高
可能是植物细胞防止氧伤害的一种保护反应。处理组 CAT 活性与胁迫时间之间则无明显
的规律性 。
三 、磁场对 GSH 含量的影响
在常温下 ,磁场处理组GSH 含量一般近于或略低于对照(表 3)。在低温胁迫下 ,子叶
期处理组 GSH 含量一般略高于相应的对照组 ,其中 1400GS 组效果较好;而真叶期处理组
与相应的对照组比较 ,GSH 含量差异不大 。
在低温胁迫下 ,子叶期对照组 GSH 含量一般均有所下降 ,下降幅度与胁迫时间无明显
的相关性。处理组 GSH含量与胁迫时间之间无规律性 。真叶期 GSH 含量受低温影响不
大。
四 、磁场对可溶性蛋白含量的影响
从形态观察可见 ,低温胁迫 12小时番茄幼苗受寒害症状不明显;胁迫 24 小时 ,对照组
幼苗出现水渍症状;至胁迫 36小时所有植株倒伏 ,叶片出现不同程度的萎蔫和卷曲。处理
组伤害症状则明显轻于对照 ,低温胁迫 36小时 ,植株仍较挺拔。
在形态观察的基础上 ,测试子叶期番茄的可溶性蛋白含量 ,以此生化指标进一步衡量番
2212 期　　　　　　蔡素雯等:磁场处理种子后番茄幼苗在低温胁迫下保护酶的变化
茄功苗的抗寒性[ 9] 。从表4可以看出 ,在低温胁迫下 ,处理组与对照组的可溶性蛋白含量一
般均有所下降 ,但下降幅度与胁迫时间无明显的相关性 。胁迫时间相同时 ,处理组可溶性蛋
白含量一般均高于对照组 ,其中 1800GS组效果较佳 。
表 3　磁场对番茄幼苗 GSH含量的影响(μg/g F.W.)
Table 3 Effects of magnetic field on contents of GSH in tomato seedling
材　料
低　温
时　间
(h)
对　照
磁 场 处 理(GS)
1000 1400 1800
子叶期︵苗龄12天︶
茎
叶
根
0 993.7±1.30 957.5±0.23 933.4±6.09 947.9±0.27
12 817.5±15.64 921.3±5.87 926.1±10.86 889.9±2.39
24 887.5±3.48 887.5±2.39 909.5±5.88 836.8±4.82
36 921.3±0.22 923.7±0.22 1044.4±0.21 921.3±5.84
0 793.4±7.17 791.0±4.79 791.0±8.25 793.4±7.17
12 805.5±0.22 778.9±5.87 810.3±0.19 812.7±7.23
24 757.2±2.39 745.1±3.68 762.0±0.24 783.7±0.28
36 737.9±9.56 795.8±3.66 824.8±7.17 774.1±3.71
真叶期︵苗龄20天︶
茎
叶
根
0 742.7±0.23 752.4±7.17 745.1±0.25 745.1±12.16
12 757.2±8.47 762.0±4.80 749.9±4.77 745.1±7.22
24 752.4±6.08 752.4±6.10 735.5±2.40 759.6±2.40
36 757.2±4.78 752.4±7.21 742.7±4.81 754.8±0.28
0 783.7±3.69 783.7±3.67 783.7±0.26 783.7±14.55
12 822.4±3.70 817.5±0.25 819.9±9.56 800.6±9.56
24 778.9±8.46 786.2±8.50 788.6±6.11 788.6±0.25
36 769.33±0.20 759.6±0.24 759.6±2.39 747.5±9.56
表 4　磁场对番茄可溶性蛋白含量的影响(mg/g F.W.)
Table 4 Effects of magetic field on contents of soluble protein in tomato seedling
材　料
低　温
时　间
(h)
对　照
磁 场 处 理(GS)
1000 1400 1800
子叶期︵苗龄10天︶
茎
叶
根
0 1.9995±0.038 3.0371±0.129 2.1678±0.066 3.8784±0.050
12 1.6911±0.190 2.1397±0.214 1.3545±0.075 2.5884±0.025
24 0.9900±0.038 1.4387±0.165 1.6911±0.050 2.3360±0.115
36 1.6630±0.216 2.1397±0.043 2.1958±0.140 2.1397±0.145
0 0.90591±0.095 0.8778±0.075 1.0180±0.165 1.0088±0.113
12 1.0840±0.126 1.35454±0.138 1.4106±0.038 1.6350±0.058
24 0.7937±0.101 0.8217±0.025 0.7376±0.063 0.7937±0.124
36 0.8778±0.105 0.6815±0.157 0.9059±0.151 0.9059±0.063
讨　　论
SOD和 CA T 均为保护酶 ,SOD能催化 O2发生歧化反应生成 H2O2 和 O2 ,CAT 则具有
222 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　16 卷
分解 H2O2 的作用。在低温逆境下 ,SOD和CAT 活性降低 ,从而消弱了保护系统 ,至使膜质
过氧化作用加强 ,最终导致膜损伤。植物抗寒力的提高与 SOD 、CAT 等保护酶活性提高正
相关[ 10 、11] 。经磁场处理后 ,番茄幼苗 SOD和 CAT 活性提高 ,有利于消除体内因低温胁迫
而产生的过量 O2 ,使幼苗免受伤害 。
GSH 是非酶类自由基净化剂 ,可通过抗坏血酸—脱氢抗坏血酸系统清除 H2O2 。还能
与α—生育酚协同作用 ,清除细胞中积累的自由基 ,因而与植物的抗逆性有密切关系[ 12] 。
磁场处理后 ,子叶期番茄在低温胁迫下 GSH 含量增加 ,亦有益于增强幼苗的抗寒性;真叶期
番茄 GSH 含量变化不明显 ,该时期磁场增强幼苗体内 O2 的清除效应可能通过某些保护酶
类活性升高而实现。
可溶性蛋白含量与抗寒性之间存在正相关[ 9] 。植物抗寒力的提高可能涉及特异蛋白
质的形成[ 13] 。磁场处理使番茄幼苗可溶性蛋白含量增高 ,一定程度上反映了幼苗抗寒性的
增强 。
参　考　文　献
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ABSTRACT
The tomato seedling s , of w hich the seeds were t reated by magnetic field , at bo th co tyle-
don and euphylla stage exposed under the same lower temperature wi th different time dura-
tions.The result show ed that w hen the seedlings w ere t reated by magnetic field the act ivity of
SOD and CAT as well as the content of GSH and soluble protein in cotyledon seedling were
higher than the control.Therefore , the chilling injury symptoms of t reated seedling s w ere alle-
viated.
Key words　Tomato seedling;Magnetic field;Chilling st ress;Protect ive enzyme.
2232 期　　　　　　蔡素雯等:磁场处理种子后番茄幼苗在低温胁迫下保护酶的变化