全 文 ：书信号分子犎２犗２调节抗氧化系统
提高高羊茅耐热性研究
王艳，李建龙，余醉，薛峰
（南京大学生命科学院，江苏 南京２１００９３）
摘要：采用盆栽试验，利用１０ｍｍｏｌ／Ｌ的 Ｈ２Ｏ２ 对冷季型草坪草高羊茅进行叶面喷施处理，研究外源低浓度 Ｈ２Ｏ２
对高羊茅叶片中抗氧化系统的调控作用及其对高羊茅抗热性的影响。结果表明，Ｈ２Ｏ２ 可能作为信号分子预先增
加抗氧化酶的活性，改变抗氧化剂的浓度，从而减轻随后发生的热胁迫对草坪草造成的氧化伤害；在胁迫过程中
ＰＯＤ和ＣＡＴ活性在 Ｈ２Ｏ２ 预处理后增加不显著，热胁迫本身增加了ＰＯＤ的活性，但是降低了ＣＡＴ活性，ＰＯＤ对
于提高高羊茅的耐热性可能具有更重要的作用；外源 Ｈ２Ｏ２ 显著影响了高羊茅叶片中的ＡｓＡ－ＧＳＨ循环，其中处
理植株中的ＡＰＸ、ＧＰＸ和ＧＲ的活性在热胁迫过程中增加２０％～１１０％，ＧＳＨ／ＧＳＳＧ下降了８０％，与高羊茅抗热
性的提高密切相关。可见信号分子 Ｈ２Ｏ２ 可以通过调控高羊茅的抗氧化系统提高其抗热性。
关键词：Ｈ２Ｏ２；高温胁迫；冷季型草坪草；信号分子；抗氧化系统；ＡｓＡ－ＧＳＨ循环
中图分类号：Ｓ５４３＋．９０３．４；Ｑ９４５．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１０）０１００８９０６
高羊茅（犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪）是我国亚热带地区应用最为广泛的一种冷季型草坪草，然而，高温胁迫仍然是
其在该地区应用的首要限制因子［１］。夏季高温会造成草坪质量下降，叶色枯黄，病、虫、杂草危害加剧等各种问
题，因此冷季型草坪草耐热性和抗热调控机理的研究受到广泛关注。当热胁迫发生时，植物细胞内的氧化还原平
衡遭到破坏，过氧化氢（Ｈ２Ｏ２）被逐渐积累。Ｈ２Ｏ２ 能与植物体内的ＤＮＡ、蛋白质和脂类发生反应，造成氧化伤害
和细胞代谢失调［２］。但是，植物体内存在抗氧化酶和抗氧化剂，可以形成复杂而有效的应激机制，阻止或者延缓
氧化伤害的发生。过氧化物酶（ＰＯＤ）和过氧化氢酶（ＣＡＴ）是植物中最常见的抗氧化酶，抗坏血酸－谷胱甘肽
（ＡｓＡ－ＧＳＨ）循环也是植物体内清除Ｈ２Ｏ２ 的重要抗氧化系统，它由抗氧化剂，抗坏血酸和谷胱甘肽，以及抗坏
血酸过氧化物酶（ＡＰＸ）、谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＰＸ）、谷胱甘肽还原酶（ＧＲ）等抗氧化酶共同组成。逆境胁迫下
ＡｓＡ和ＧＳＨ的含量越高，或者各种抗氧化酶的活性越高，则物种的抗逆性越强，这已经在许多植物中都被证
明［１４］。
然而，最近的研究认为胁迫初期由于抗氧化系统的存在和激活，低浓度活性氧不但不会造成氧化伤害，还有
可能起到传递压力信号的作用，只有当其积累量超出了清除系统的清除能力时，氧化伤害才会形成［５］。Ｈ２Ｏ２ 在
植物细胞中存在时间长；可以在细胞间跨膜长距离传递；能够快速生成并响应于各种环境胁迫，这些都是细胞中
信号分子的重要特征，因此，Ｈ２Ｏ２ 作为信号分子的生理功能在最近几年引起广泛的关注［５］。Ｈ２Ｏ２ 在环境胁迫
防御反应中的信号作用也得到证实，Ｈ２Ｏ２ 预处理可以提高玉米（犣犲犪犿犪狔狊）幼苗的耐寒性［６］；大麦（犎狅狉犱犲狌犿
狏狌犾犵犪狉犲）种子经过Ｈ２Ｏ２ 处理后提高了其幼苗的耐盐性［７］，并且抗性的获得与抗氧化酶活性提高以及ＧＳＨ含量
变化相关。
逆境条件下植物首先需要感受逆境信号，并在细胞内传递这些信号，使植物得以对不良环境做出响应，进而
通过应激反应提高植物的耐受性和抗性。对逆境信号的生理功能研究不仅可以揭示植物抗逆性机理，而且对推
动草坪植物的分子遗传学和进化生物学研究也非常重要。然而有关草坪草信号分子的研究还很少，因此，本研究
探讨了低浓度 Ｈ２Ｏ２ 预处理对高羊茅叶片中抗氧化系统的信号调控作用及与其耐热性的关系。
第１９卷 第１期
Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
８９－９４
２０１０年２月
收稿日期：２００９０２２０；改回日期：２００９０３０９
基金项目：国家高科技研究发展计划（８６３计划）项目（２００７ＡＡ１０Ｚ２３１）和南京大学博士后科研启动基金（０２０８００３０８９）资助。
作者简介：王艳（１９７８），女，山西襄汾人，博士。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｙａｎ７８２６＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｊｌｉ２００８＠ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
１ 材料与方法
１．１ 实验材料与方法
实验材料为凌志高羊茅（犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪ｃｖ．Ｂａｒｌｅｘａｓ），草坪草种子购自北京克劳沃种子公司。２００８年４
月初选择健康的草坪草种子播种在装有混合培养基质（沙子∶蛭石∶有机营养土＝３∶１∶１）的聚乙烯花盆中。
所有盆钵在室外自然光照下进行培养，气温为１５～２６℃。每周用 Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液浇灌１次，每天浇水。３０ｄ后
将所有盆钵转移到人工气候箱培养１４ｄ，管理方式同上，人工气候箱被设置为１４ｈ的光周期，光照强度为４００
μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ），相对湿度为（６５±１０）％，温度为２６／１５℃ （昼／夜，对照温度）。
实验设对照（ＣＫ）和Ｈ２Ｏ２ 预处理（ＨＴ），预处理植株用１０ｍｍｏｌ／Ｌ的Ｈ２Ｏ２ 水溶液（预实验筛选出的最佳浓
度），对照用等量的蒸馏水，均完全喷湿叶片。预处理植株先在正常生长温度（１５／２６℃，昼／夜）下培养１２ｈ使
Ｈ２Ｏ２被高羊茅叶片充分吸收，然后将对照和处理植株都转入３８／３０℃（昼／夜，处理温度）的培养箱中进行高温胁
迫，光照、相对湿度以及管理方式同上。分别在胁迫第０，３和６天取不同处理和对照的高羊茅叶片测定ＰＯＤ、
ＣＡＴ、ＡＰＸ、ＧＲ、ＧＰＸ和谷胱甘肽Ｓ转移酶（ＧＳＴ）的活性、ＡｓＡ、氧化型抗坏血酸（ＤＨＡ）、ＧＳＨ和氧化型谷胱甘
肽（ＧＳＳＧ）的含量，以及胁迫过程中的丙二醛（ＭＤＡ）和Ｈ２Ｏ２ 水平。
１．２ 测试指标
１．２．１ ＭＤＡ含量的测定 根据硫代巴比妥酸（ＴＢＡ）显色法［８］。
１．２．２ Ｈ２Ｏ２ 含量的测定 根据Ｄａｇｍａｒ等［９］的方法。
１．２．３ 抗氧化剂ＡｓＡ、ＤＨＡ、ＧＳＨ和ＧＳＳＧ含量的测定 取样品材料０．２ｇ，用５ｍＬ预冷的磺基水杨酸（５％）
在冰浴中碾磨混匀，然后在４℃，１００００ｒ／ｍｉｎ下低温离心２０ｍｉｎ分离匀浆，上清液根据李忠光等［１０］的方法用以
测定ＡｓＡ、ＤＨＡ、ＧＳＨ和ＧＳＳＧ的含量。
１．２．４ 抗氧化酶的提取和活性测定 样品在５ｍＬ预冷的０．０５ｍｍｏｌ／Ｌ磷酸钾缓冲液［ｐＨ值７．６，内含２％交
联聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰＰ）、１ｍｍｏｌ／Ｌ乙二胺四乙酸（ＥＤＴＡ）和０．５ｍｍｏｌ／ＬＡｓＡ］中冰浴研磨。匀浆于１００００
ｒ／ｍｉｎ，４℃离心２０ｍｉｎ，上清液即为酶粗提液，用于测定各种抗氧化酶的活性。ＰＯＤ、ＣＡＴ、ＡＰＸ活性测定根据
Ｌａｒｋｉｎｄａｌｅ和 Ｈｕａｎｇ［２］的方法。ＧＲ活性测定根据Ｓｍｉｔｈ等［１１］的方法。ＧＰＸ和ＧＳＴ使用由南京建成生物工程
研究所生产的试剂盒测定。可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝法［８］。
１．３ 数据统计与分析
实验采用随机区组设计（４个重复）。所有数据采用单因素方差分析，实验值以平均值±标准误表示。采用狋
检验进行差异显著性检验，犘＜０．０５表示差异显著。
２ 结果与分析
２．１ Ｈ２Ｏ２ 对高羊茅高温胁迫下 ＭＤＡ和过氧化氢含量的影响
在胁迫的０和３ｄ，高羊茅叶片中的 ＭＤＡ含量变化不显著（犘＞０．０５）（图１Ａ），表明在胁迫的前３ｄ植株体
内的自我防御系统足以保护植物免受伤害。而在胁迫第６天，处理和对照植株中的 ＭＤＡ含量都显著升高（犘＜
０．０５），并且处理叶片中的 ＭＤＡ含量显著低于对照（犘＜０．０５）。胁迫前（０ｄ）预处理高羊茅叶片中的 Ｈ２Ｏ２ 浓度
显著高于对照（犘＜０．０５）。这可能是由于喷施外源 Ｈ２Ｏ２ 在叶片中的残留，也可能是外源 Ｈ２Ｏ２ 诱发的内源
Ｈ２Ｏ２ 的升高。在胁迫第３天略低于对照，第６天对照和处理叶片中的 Ｈ２Ｏ２ 浓度都被显著增加，但是处理中
Ｈ２Ｏ２ 浓度显著低于对照（犘＜０．０５）（图１Ｂ）。与 ＭＤＡ的变化趋势一致，表明此时高温胁迫引起的氧化伤害已
经形成。但是，喷施低浓度的Ｈ２Ｏ２ 减轻了草坪草叶片的氧化伤害。
２．２ Ｈ２Ｏ２ 对高羊茅高温胁迫下抗氧化剂含量的影响
ＡｓＡ是一种重要的抗氧化剂，不但可以作为ＡＰＸ的底物，还可以直接和 Ｈ２Ｏ２ 进行反应，使 Ｈ２Ｏ２ 还原为
Ｈ２Ｏ，同时ＡｓＡ被氧化为ＤＨＡ。在本实验中高羊茅对照和处理叶片中的ＡｓＡ含量在高温胁迫第３天和第６天
差异均不显著（犘＞０．０５）（表１），但都显著高于胁迫前（０ｄ），表明热胁迫本身升高了ＡｓＡ的含量。胁迫前处理
和对照中的ＡｓＡ含量差异不显著，可能意味着它在本实验中并没有直接受到外源 Ｈ２Ｏ２ 的影响，而是通过ＡＰＸ
参与了抗氧化反应。高羊茅对照与处理叶片中的ＤＨＡ含量在胁迫过程中变化均不显著。总抗坏血酸的含量在
０９ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１
图１ 外施低浓度犎２犗２ 对高温胁迫下高羊茅叶片中 犕犇犃和犎２犗２ 含量的影响
犉犻犵．１ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳狆狉犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狑犻狋犺犎２犗２狅狀犕犇犃犪狀犱犎２犗２犮狅狀狋犲狀狋犻狀犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪
犾犲犪狏犲狊犱狌狉犻狀犵犺犲犪狋狊狋狉犲狊狊（３８／３０℃，犱犪狔／狀犻犵犺狋）
高羊茅对照和处理叶片中都呈上升趋势，但增加不显著。受 ＡｓＡ、ＤＨＡ和总抗坏血酸的含量不显著变化的影
响，ＡｓＡ／总抗坏血酸含量和ＡｓＡ／ＤＨＡ在高温胁迫前后都没有发生显著变化（犘＞０．０５）。表明在６ｄ的热胁迫
过程中ＤＨＡ可以得到及时的还原，ＡｓＡ的氧化还原状态保持动态平衡。
表１ 高温胁迫下外施低浓度犎２犗２ 对高羊茅叶片中抗坏血酸相关参数的影响
犜犪犫犾犲１ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳狆狉犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狑犻狋犺犎２犗２狅狀狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊狉犲犾犪狋犲犱狋狅犃狊犃犻狀犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪
犾犲犪狏犲狊犱狌狉犻狀犵犺犲犪狋狊狋狉犲狊狊（３８／３０℃，犱犪狔／狀犻犵犺狋）
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
时间
Ｔｉｍｅ
（ｄ）
还原型抗坏血酸含量
ＡｓＡｃｏｎｔｅｎｔ
（μｍｏｌ／ｇＦＷ）
氧化型抗坏血酸含量
ＤＨＡｃｏｎｔｅｎｔ
（μｍｏｌ／ｇＦＷ）
总抗坏血酸含量
Ｔｏｔａｌａｓｃｏｒｂａｔｅｃｏｎｔｅｎｔ
（μｍｏｌ／ｇＦＷ）
还原型抗坏血酸／
总抗坏血酸
ＡｓＡ／ｔｏｔａｌａｓｃｏｒｂａｔｅ
还原型抗坏血酸／
氧化型抗坏血酸
ＡｓＡ／ＤＨＡ
对照
ＣＫ
０ ２．８４±０．２７ ９．１０±０．２４ １１．９５±０．５２ ０．７６ ３．２０
３ ３．２６±０．３２ ８．２３±０．８５ １１．４９±０．５９ ０．７２ ２．５２
６ ３．２４±０．０３ １０．１６±０．２６ １３．４１±０．２９ ０．７６ ３．１３
Ｈ２Ｏ２预处理
Ｈ２Ｏ２ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ
０ ２．７１±０．３６ ９．８０±０．７３ １２．５１±０．９６ ０．７８ ３．６１
３ ３．５１±０．３０ １０．５６±１．０２ １４．０７±０．３４ ０．７５ ３．０１
６ ３．５２±０．４５ １０．９５±１．０１ １４．４８±０．６４ ０．７６ ３．１１
注：表示在相同时间处理与对照之间为显著差异（犘＜０．０５）。下同。
Ｎｏｔｅ：Ｖａｌｕｅｓｍａｒｋｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｔ犘＜０．０５ｆｒｏｍｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｏｎｅｓｍｅａｓｕｒｅｄｏｎｃｏｎｔｒｏｌｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
不管是对照还是处理叶片中的ＧＳＨ在高温胁迫第３天和第６天与胁迫前相比显著降低（犘＜０．０５）（表２）。
而对照和处理叶片中的ＧＳＳＧ在高温胁迫时相比胁迫前（０ｄ）都显著升高（犘＜０．０５），但是胁迫第３天和第６天
的ＧＳＳＧ差异不显著（犘＞０．０５）。表明胁迫直接影响了谷胱甘肽的氧化和还原状态。胁迫过程中总谷胱甘肽含
量在对照中变化不显著，而在处理叶片中变化显著。Ｈ２Ｏ２ 预处理在胁迫前显著提高了高羊茅叶片中的ＧＳＨ含
量（犘＜０．０５），在胁迫第３天预处理中的ＧＳＨ含量高于对照，差异不显著（犘＞０．０５），但第６天显著低于对照（犘
＜０．０５）。处理植株中的ＧＳＨ／总谷胱甘肽和ＧＳＨ／ＧＳＳＧ在高温胁迫前低于对照，并且随着胁迫的进行逐渐降
低。表明Ｈ２Ｏ２ 预处理使ＧＳＨ含量的升高，参与了随后热胁迫过程中的抗氧化反应，对高羊茅叶片细胞起到保
护作用。
２．３ Ｈ２Ｏ２ 对高温胁迫下高羊茅抗氧化酶活性的影响
高温胁迫前（０ｄ）和胁迫过程中（第３天和第６天），Ｈ２Ｏ２ 预处理不显著地提高了高羊茅叶片中的ＰＯＤ和
１９第１９卷第１期 草业学报２０１０年
ＣＡＴ活性（犘＞０．０５）（表３）。表明外源Ｈ２Ｏ２ 可以在胁迫前增加ＣＡＴ和ＰＯＤ的活性以抵御随后因高温而引起
的氧化伤害。但是对照和处理叶片中的ＰＯＤ活性随胁迫的进行呈增加趋势，表明热胁迫本身诱导了ＰＯＤ的活
性升高。而对照和处理叶片中的ＣＡＴ活性都随胁迫的延长而逐渐降低，在高羊茅抵御热胁迫的过程中，ＣＡＴ可
能不是主要的抗氧酶。Ｈ２Ｏ２ 预处理在整个胁迫过程中都提高了高羊茅叶片中的ＡＰＸ活性，在胁迫前预处理中
的ＡＰＸ活性比对照升高了５０％，并且在胁迫第３天对照和处理中的ＡＰＸ达到峰值，显著高于胁迫前的水平（犘
＜０．０５）。ＧＲ的作用是将ＧＳＳＧ还原为ＧＳＨ，与细胞内的氧化还原状态即ＧＳＨ／ＧＳＳＧ直接相关。在实验中发
现处理叶片ＧＲ在胁迫第３天和第６天显著高于对照４０％左右，胁迫前（０ｄ）不显著高于对照。表明ＡＰＸ和ＧＲ
对于高羊茅抗热性的获得具有重要作用。植物还可以以ＧＳＨ为底物，通过依赖于ＧＳＨ的保护酶ＧＳＴ和ＧＰＸ
直接参与膜脂过氧化的解毒过程。本研究发现 Ｈ２Ｏ２ 预处理在热胁迫过程中显著提高了高羊茅叶片中的ＧＰＸ
活性，在０，３和６ｄ分别高于对照３８％，１１６％和９３％。但是，几乎没有改变ＧＳＴ的活性。可见 Ｈ２Ｏ２ 可以直接
激活ＧＰＸ，而对ＧＳＴ的无显著诱导作用，ＧＰＸ可能是高羊茅抗热过程中一种重要的保护酶。
表２ 高温胁迫下外施低浓度犎２犗２ 对高羊茅叶片中犌犛犎相关参数的影响
犜犪犫犾犲２ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳狆狉犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狑犻狋犺犎２犗２狅狀狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊狉犲犾犪狋犲犱狋狅犌犛犎犻狀犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪
犾犲犪狏犲狊犱狌狉犻狀犵犺犲犪狋狊狋狉犲狊狊（３８／３０℃，犱犪狔／狀犻犵犺狋）
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
时间
Ｔｉｍｅ
（ｄ）
还原型谷胱甘肽含量
ＧＳＨｃｏｎｔｅｎｔ
（μｍｏｌ／ｇＦＷ）
氧化型谷胱甘肽含量
ＧＳＳＧｃｏｎｔｅｎｔ
（μｍｏｌ／ｇＦＷ）
总谷胱甘肽含量
Ｔｏｔａｌｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ
（μｍｏｌ／ｇＦＷ）
谷胱甘肽／总谷胱甘肽
ＧＳＨ／ｔｏｔａｌ
ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ
还原型谷胱甘肽／
氧化型谷胱甘肽
ＧＳＨ／ＧＳＳＧ
对照
ＣＫ
０ ３１９．０９±３．９８ ３１．９８±２．８６ ３５１．０８±１．１２ ０．９１ ９．９１
３ ２１７．０１±３．５３ １２４．５９±２．４５ ３４１．６０±１．０８ ０．６２ １．６１
６ ２０２．０８±０．５３ １３６．３８±３．６３ ３３８．４７±４．１６ ０．５９ １．４８
Ｈ２Ｏ２预处理
Ｈ２Ｏ２ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ
０ ３２５．９６±２．５０ ３６．６０±２．９４ ３６２．５６±５．４３ ０．９０ ８．６１
３ ２６１．７１±２．１８ １２４．２８±１．０３ ３８５．９８±３．２０ ０．６８ ２．１１
６ １４７．３６±２．０９ １５４．７８±６．７１ ３０２．１４±４．６２ ０．４９ ０．９６
表３ 高温胁迫下低浓度犎２犗２ 预处理对高羊茅叶片中抗氧化酶活性的影响
犉犻犵．３ 犈犳犳犲犮狋狊狅犳狆狉犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊狑犻狋犺犎２犗２狅狀犪狀狋犻狅狓犱犪狋犻狏犲犲狀狕狔犿犲狊犪犮狋犻狏犻狋狔犻狀犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪
犾犲犪狏犲狊犱狌狉犻狀犵犺犲犪狋狊狋狉犲狊狊（３８／３０℃，犱犪狔／狀犻犵犺狋） Ｕ／（ｍｇ蛋白Ｐｒｏｔｅｉｎ·ｍｉｎ）
指标
Ｉｎｄｅｘ
对照ＣＫ
０ｄ ３ｄ ６ｄ
Ｈ２Ｏ２预处理 Ｈ２Ｏ２ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ
０ｄ ３ｄ ６ｄ
ＰＯＤ １２７．９５±２７．７７ １４３．４３±１６．５４ １５９．５３±１１．７１ １６７．５１±２．０５ １６３．６５±２５．６６ １９４．０８±１５．７５
ＣＡＴ １０．２５±１．４１ ９．３９±０．９８ ７．６６±１．０２ １１．２７±１．３４ １０．４１±０．２３ ８．３４±１．１１
ＡＰＸ ０．５３±０．１５ １．１１±０．１７ ２．０７±０．１３ ０．９５±０．１９ １．３３±０．１４ ２．２９±０．２８
ＧＲ ２．４２±０．５５ ３．２９±０．４８ ４．０５±０．５２ ３．３６±０．５２ ４．４７±０．３３ ６．０１±０．２０
ＧＰＸ ３．３４±０．０８ １．４７±０．２６ ２．１３±０．０５ ４．６１±０．５０ ３．１８±０．２９ ４．１１±０．０７
ＧＳＴ ２．３２±０．２３ ６．４６±０．５１ ５．７４±０．１５ ２．２２±０．１４ ６．６５±０．３１ ６．０６±０．６４
３ 讨论
高温是制约冷季型草坪草生长、发育和影响草坪质量最重要的生态因子之一。高温会导致植物光合作用的
下降，细胞膜的破坏，甚至整个植株的衰老和死亡。当胁迫发生时，胞外信号首先被植物质膜上的受体识别并结
合，信号传递通路得以激活，胞外信号转变为胞内信号，再由胞内信使调节细胞内各种生理生化反应。胞内信使
很少，往往是通用的。近年来研究发现低浓度的Ｈ２Ｏ２ 可以直接诱导大量防御基因的表达和相关酶活性的升高，
抵御胁迫伤害的发生［６，７，１２］。因此，越来越多的学者认同胁迫初期低浓度的Ｈ２Ｏ２ 可能起到胁迫信号的作用参与
２９ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１
植物的防卫反应，而随着胁迫的进行，当Ｈ２Ｏ２ 的积累水平超过植株的清除水平时氧化伤害才发生。在本实验中
发现胁迫前（０ｄ）高羊茅预处理叶片中Ｈ２Ｏ２ 含量升高，但是 ＭＤＡ含量未变化，表明此时 Ｈ２Ｏ２ 没有对植物造成
的氧化伤害。叶片中Ｈ２Ｏ２ 含量的升高可能来自于外源 Ｈ２Ｏ２ 喷施的残留，也可能因为外源 Ｈ２Ｏ２ 诱发了内源
Ｈ２Ｏ２ 的升高。到胁迫第６天，处理和对照植株叶片中 ＭＤＡ和 Ｈ２Ｏ２ 含量都显著升高，但处理仍然低于对照。
表明此时高温胁迫引起的氧化伤害已经形成，但是喷施Ｈ２Ｏ２ 推迟了草坪草处理植株中氧化伤害的发生。
胁迫条件下，植物体内Ｈ２Ｏ２ 的平衡与抗氧化酶的活性和抗氧化剂的含量密切相关。本研究发现 Ｈ２Ｏ２ 预
处理在胁迫发生前（０ｄ）预先提高了高羊茅叶片中的ＰＯＤ、ＣＡＴ、ＡＰＸ、ＧＲ和ＧＰＸ的活性，表明低浓度的 Ｈ２Ｏ２
可能起到一个中度胁迫的作用，代替植物的热锻炼过程诱导了植株的抗氧化系统，从而抑制了随后发生的胁迫伤
害［１３］。在以后的胁迫过程中，ＰＯＤ活性随着胁迫时间的增加而增加，它以酚类化合物为底物催化 Ｈ２Ｏ２ 还原，而
过氧化物酶参与了细胞分泌的酚聚合物形成木质素的过程，因此推测热胁迫中ＰＯＤ活性增加可能促进了草坪草
的木质化过程，增加草坪草细胞结构的机械强度，更有利于保持细胞的稳定［１４］。ＣＡＴ可以直接催化 Ｈ２Ｏ２ 的还
原，然而在本研究中ＣＡＴ活性随热胁迫的进行逐渐降低，表明热胁迫本身可能抑制了高羊茅叶片中的ＣＡＴ活
性。ＡＰＸ以ＡｓＡ为底物催化Ｈ２Ｏ２ 还原为Ｈ２Ｏ，启动ＡｓＡ－ＧＳＨ循环，胁迫前和胁迫过程中处理叶片的ＡＰＸ
活性显著高于对照，表明ＡＰＸ在高羊茅抗热性的获得中起重要作用［１５］。另外ＡｓＡ也可以直接和 Ｈ２Ｏ２ 反应将
其还原，同时ＡｓＡ被氧化为ＤＨＡ。不过在本实验中ＡｓＡ的氧化型和还原型在６ｄ的热胁迫过程中基本保持了
动态平衡，ＤＨＡ及时得到还原。ＡｓＡ更可能是通过ＡＰＸ参与了抗氧化反应。ＤＨＡ可以以ＧＳＨ为底物通过脱
氢抗坏血酸还原酶（ＤＨＡＲ）被还原为ＡｓＡ，在这个过程中引起ＧＳＨ从还原型向氧化型（ＧＳＳＧ）的转变。而ＧＲ
的作用是以ＮＡＤＰＨ为底物将ＧＳＳＧ还原为ＧＳＨ，从而使ＡｓＡ和ＧＳＨ得以在ＡｓＡ－ＧＳＨ循环中循环，调节
细胞的氧化还原状态。ＧＲ活性是这个循环的限制步骤［１６］。对照和处理叶片中的ＧＲ活性一直高于对照，并且
随着热胁迫地进行而升高，可见ＧＲ在高羊茅防御热胁迫过程中起到重要作用。
已有研究表明低温可以直接通过Ｈ２Ｏ２ 浓度的改变和ＧＳＨ／ＧＳＳＧ的改变激活细胞中的氧化还原信号传导
途径［１７］。本研究也得到同样的结论，Ｈ２Ｏ２ 预处理在胁迫前直接改变了ＧＳＨ／ＧＳＳＧ，并且这一比值随着胁迫的
进行而降低，但是谷胱甘肽的总含量没有发生显著变化。ＧＳＨ还可以通过２种依赖于ＧＳＨ 的保护酶ＧＳＴ和
ＧＰＸ直接参与膜脂过氧化的解毒过程［１６］。ＧＰＸ是动物细胞中的一种重要 Ｈ２Ｏ２ 清除剂，但是现在的研究发现
在植物中ＧＰＸ也具有保护细胞免受氧化伤害的作用［１８］。ＧＳＴ能催化还原型谷胱甘肽的巯基与多种亲电、亲脂
底物的结合，生成水溶性的产物，从而降低底物的毒性，使膜免遭氧化伤害，它还具有过氧化物酶活性，能解除羟
基过氧化物的毒性［１９］。本实验结果发现 Ｈ２Ｏ２ 预处理在热胁迫过程中显著升高了高羊茅叶片中的ＧＰＸ活性，
而对ＧＳＴ活性没有影响。可见ＧＰＸ是高羊茅体内清除氧化伤害的重要抗氧化酶之一，而ＧＳＴ对于高羊茅抵御
高温胁迫无显著作用。综上所述，低浓度的Ｈ２Ｏ２ 具有传递胁迫的信号分子作用，在胁迫发生前激活了高羊茅体
内的抗氧化系统，即提高抗氧化酶活性和改变细胞的氧化还原状态（ＧＳＨ／ＧＳＳＧ），从而减缓了随后发生的热胁
迫对高羊茅的氧化伤害，提高了其抗热性。
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ＷＡＮＧＹａｎ，ＬＩＪｉａｎｌｏｎｇ，ＹＵＺｕｉ，ＸＵＥＦｅｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９３，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｃｏｏｌｓｅａｓｏｎｔｕｒｆｇｒａｓｓ犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪ｗａｓｐｒｅｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈ１０ｍｍｏｌ／ＬＨ２Ｏ２ｉｎｐｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，
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ｏｘｉｄａｔｉｖｅｄａｍａｇｅｒｅｓｕｌｔｉｎｇｆｒｏｍｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｈｅａｔｓｔｒｅｓｓ．ＣＡＴａｎｄＰＯＤａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｗｅｒｅｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙｅｘｏｇｅｎｏｕｓＨ２Ｏ２ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ＨｅａｔｓｔｒｅｓｓｉｔｓｅｌｆｉｎｃｒｅａｓｅｄＰＯＤａｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄＰＯＤｍａｙｐｌａｙａｍｏｒｅ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｕｒｆｇｒａｓｓ．Ｈ２Ｏ２ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅＡｓＡ－ＧＳＨｃｙｃｌｅｉｎ
犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪．ＡＰＸ，ＧＰＸａｎｄＧＲａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ２０％－１１０％ａｎｄＧＳＨ／ＧＳＳＧｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄ
８０％ｉｎｔｈｅｃｙｃｌｅ，ａｎｄｗｅｒｅｃｌｏｓｅｌｙａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｃｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｈｅａｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｉｎ犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪．Ｔｈｅ
ｓｉｇｎａｌｉｎｇｍｏｌｅｃｕｌｅＨ２Ｏ２ｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｈｅａｔｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｆ犉．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪ｂｙｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｔｈｅａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｖｅｓｙｓ
ｔｅｍ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：Ｈ２Ｏ２；ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｓｓ；ｃｏｏｌｓｅａｓｏｎｔｕｒｆｇｒａｓｓ；ｓｉｇｎａｌｉｎｇｍｏｌｅｃｕｌｅ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍ；
ＡｓＡ－ＧＳＨｃｉｒｃｌｅ
４９ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１