全 文 ：犖犪＋对水分胁迫下白三叶抗氧化防御和
有机渗透调节物质的影响
李州，王晓娟，彭丹丹，彭燕
（四川农业大学动物科技学院草业科学系，四川 雅安６２５０１４）
摘要：以“拉丁诺”（Ｌａｄｉｎｏ）白三叶为供试材料，研究ＮａＣｌ对ＰＥＧ（聚乙二醇６０００）水分胁迫下白三叶幼苗叶片相对
含水量、根系活力、叶绿素含量、活性氧成分、膜相对透性和膜脂过氧化、抗氧化防御及有机渗透调节物质积累的影
响。外源ＮａＣｌ能显著提高水分胁迫下叶片相对含水量和根系活力，有效降低叶绿素的分解；通过增强水分胁迫下
叶片ＳＯＤ、ＰＯＤ和ＣＡＴ活性及抗坏血酸－谷胱甘肽循环（ＡｓＡＧＳＨｃｙｃｌｅ）关键酶活性，维持了细胞内显著较低的
活性氧、电解质渗透率和 ＭＤＡ含量，缓解了胁迫对细胞造成的氧化性伤害；５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ对正常水分条件下白
三叶的生长也具有一定的促进作用；但外源ＮａＣｌ预处理使水分胁迫下白三叶叶片内可溶性糖和游离脯氨酸含量
显著降低。说明ＮａＣｌ显著提高白三叶的抗旱性与增强胁迫下白三叶抗氧化防御系统密切相关，并非促进了植物
体内有机渗透调节物质的积累，而可能像其他旱生植物一样是通过富集Ｎａ＋提高其渗透调节能力来发挥作用。
关键词：白三叶；水分胁迫；氯化钠；抗氧化酶；渗透调节
中图分类号：Ｓ５４１＋．２０３．４；Ｑ９４５．７８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１４）０５０１７５０９
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０５２０
在影响植物生长的诸多环境因子中，水分条件尤为重要，而水资源匮乏已成为世界性的难题［１］。干旱胁迫
下，植物的生长和功能往往会受到抑制，使植物体发生氧化性损伤、代谢紊乱和ＤＮＡ断裂等，直至植物死亡［２］。
抗氧化保护系统是植物抵御干旱胁迫最重要的机制之一，包括抗氧化酶ＳＯＤ、ＰＯＤ和ＣＡＴ，以及抗坏血酸－谷
胱甘肽循环（ＡｓＡＧＳＨｃｙｃｌｅ）等。它们能有效清除干旱胁迫下植物体内过多积累的活性氧，减除由干旱胁迫导
致的氧化胁迫伤害，维持植物细胞正常代谢功能［３］。研究发现耐旱性强的白三叶（犜狉犻犳狅犾犻狌犿狉犲狆犲狀狊）品种往往具
有更积极的抗氧化防御机制［４］，而外源添加物提高狗牙根（犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀）、黄瓜（犆狌犮狌犿犻狊狊犪狋犻狏狌狊）和小麦
（犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）等的耐旱性往往与提高它们的抗氧化防御系统相联系［５７］。此外，植物在响应干旱胁迫的过
程中会积累一些有机物（如可溶性糖、脯氨酸和甜菜碱等）和无机物（如Ｋ＋、Ｃｌ－、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等），以此提高
细胞液的浓度来维持渗透平衡，从而保护细胞结构。渗透调节是植物抵御干旱逆境，维持正常生命活动不可或缺
的重要生理机制［８］。
长期以来，Ｎａ＋被认为是造成植物盐胁迫伤害的主要原因，高浓度的Ｎａ＋会使植物吸水困难，从而导致生理
干旱［９１０］。此外，介质中高浓度的单一盐分离子常常与其他必须元素发生吸收竞争，从而使植物出现养分缺乏现
象，同时高浓度的Ｎａ＋还会破坏植物细胞活性氧清除系统，从而引起膜脂、蛋白质和核酸降解，严重破坏细胞组
分［９］。虽然高浓度的Ｎａ＋不利于植物生长，但作为最重要的无机渗透调节物质之一，愈来愈多的研究表明适宜
低浓度的Ｎａ＋对于植物应对干旱胁迫发挥着积极的作用。Ｗａｎｇ等［１１］发现具有超强抗旱性的沙漠植物霸王
（犣狔犵狅狆犺狔犾犾狌犿狓犪狀狋犺狅狓狔犾狌犿）适应干旱环境的最有效策略是吸收并积累Ｎａ＋，而不是排Ｎａ＋。与少浆旱生植
物相比，霸王根系能从含盐量很低的荒漠土壤中吸收大量Ｎａ＋并积累于体内，将其储存于液泡中作为一种有益
的渗透调节剂来适应干旱环境［１２］。而Ｇｌｅｎｎ和Ｂｒｏｗｎ［１３］的研究也表明灰毛滨藜（犆犪狀犲狊犮犲狀狊）通过大量吸收Ｎａ＋
调节细胞渗透势从而增强其对干旱胁迫的耐受性。在缺Ｋ＋的情况下，Ｎａ＋还可以代替Ｋ＋作为液泡中可选择的
第２３卷 第５期
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．５
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
１７５－１８３
２０１４年１０月
收稿日期：２０１３０９１７；改回日期：２０１３１０３０
基金项目：“十二五”农村领域国家科技支撑计划课题（２０１１ＢＡＤ１７Ｂ０３）和教育部“春晖计划”（Ｚ２０１００９０）资助。
作者简介：李州（１９８６），男，云南文山人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｚｈｏｕ１９８６８１４＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｐｅｎｇｙａｎｌｅｅ＠１６３．ｃｏｍ
无机渗透剂调节液泡中的渗透势，并可以缓解植物缺Ｋ＋所引起的缺素症状［１４］。可见，Ｎａ＋在植物适应及应对干
旱胁迫过程中发挥着重要作用。
目前，Ｎａ＋提高植物抗旱性的研究主要集中在旱生植物中，而在中生植物中报道较少。白三叶属于豆科（Ｌｅ
ｇｕｍｉｎｏｓａｅ）三叶草属（犜狉犻犳狅犾犻狌犿），又称白车轴草，是我国广泛栽培应用的优良豆科牧草之一，具有产量高，牧草
品质优良，生长适应性强，为各种畜禽所喜食等特点［１５］。但白三叶喜冷凉湿润气候，耐热、耐旱性较差。在我国
温带、亚热带的广阔区域，干旱是限制其利用潜力发挥的重要逆境因子。因此，本试验通过对白三叶幼苗添加适
宜浓度的ＮａＣｌ以探索干旱胁迫下Ｎａ＋是否通过调节白三叶叶片抗氧化防御系统以及渗透调节物质积累从而提
高白三叶的抗旱性。这将为揭示Ｎａ＋参与干旱胁迫下植物耐旱性机制提供依据，也为提高白三叶的耐旱性奠定
基础和寻找新的途径。
１ 材料与方法
１．１ 供试材料
本试验于２０１３年在四川农业大学草业工程试验室进行。以广泛种植的干旱敏感型拉丁诺（Ｌａｄｉｎｏ）白三叶
为供试材料，采用沙培的方法培育。具体方法为：将白三叶种子用０．１％的高锰酸钾溶液消毒后，播种在石英砂
上并于２４℃光照培养箱中进行发芽，待发芽７ｄ后用Ｈｏａｇｌａｎｄ全营养液继续培养，温度为白天２３℃，夜晚１９℃，
时长各为１２ｈ，相对湿度为８０％，当幼苗长至３０ｄ（２片成熟叶片）时选取长势一致的材料用聚乙二醇６０００（ＰＥＧ
６０００）进行水分胁迫处理。
１．２ 试验设计
本试验共设４个处理，每处理４个重复，分别为：（１）处理１：ＣＫ（对照，Ｈｏａｇｌａｎｄ全营养液正常培养生长）；
（２）处理２：ＣＫ＋ＮａＣｌ（在 Ｈｏａｇｌａｎｄ全营养液中加入５０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＮａＣｌ处理６ｄ后，更换为正常 Ｈｏａｇｌａｎｄ全
营养液继续培养）；（３）处理３：ＰＥＧ（使用含有２０％ＰＥＧ６０００的 Ｈｏａｇｌａｎｄ全营养液进行水分胁迫处理）；（４）处
理４：ＰＥＧ＋ＮａＣｌ（在Ｈｏａｇｌａｎｄ全营养液中加入５０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＮａＣｌ处理６ｄ后，更换为含有２０％ＰＥＧ６０００的
Ｈｏａｇｌａｎｄ全营养液进行水分胁迫处理）。在胁迫处理的第１０天时选取植株叶片和根系测定相应生理生化指标，
为了保持各个处理溶液中药品浓度一致，从进行处理开始，每３ｄ更换一次处理液。
１．３ 测定指标与方法
１．３．１ 相对含水量（ｒｅｌａｔｉｖｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ）和根系活力（ｒｏｏｔｖｉａｂｉｌｉｔｙ） 叶片相对含水量采用烘干法测定［１６］，
剪取叶片０．３ｇ，用普通吸水纸将其包裹好，放入装满水的５０ｍＬ离心管中，盖好盖子，放置于避光处静置２４ｈ叶
片吸水饱和后，取出叶片，擦干表面水分，称量饱和鲜重，然后置于鼓风烘箱中在１０５℃下杀青４５ｍｉｎ，然后７５℃
下烘至恒重，称其干重，重复４次，取平均值。计算公式：相对含水量（％）＝（鲜重－干重）／（饱和鲜重－干重）×
１００％。根系活力采用ＴＴＣ还原法测定［１７］。
１．３．２ 叶绿素含量（ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔ） 采用丙酮－乙醇浸泡法［１７］，称取叶片０．１ｇ将其剪碎至２ｃｍ长，装
入具塞刻度试管中，加入丙酮－乙醇混合液（１∶１，Ｖ／Ｖ）１０ｍＬ，使叶片完全浸入混合液中，加盖。置于３５℃恒温
箱黑暗浸提。直至叶片完全变白，倾出浸提液，以提取液为对照，分别在分光光度计上测定ＯＤ６４５和ＯＤ６６３。
１．３．３ 超氧阴离子产生速率（ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅａｎｉｏｎ）和过氧化氢含量（Ｈ２Ｏ２ｃｏｎｔｅｎｔ） 超氧阴离子
产生速率参照郝建军等［１８］的方法稍加改进测定，剪取叶片０．３ｇ，用３ｍＬ５０ｍｍｏｌ／Ｌ磷酸缓冲液（ｐＨ７．８）研
磨，５０００ｒ／ｍｉｎ，离心１０ｍｉｎ。取上清液１ｍＬ，加入ｐＨ７．８磷酸缓冲液０．９ｍＬ和１０ｍｍｏｌ／Ｌ盐酸羟胺０．１
ｍＬ，混合并２５℃保温２０ｍｉｎ。加入１ｍＬ１７ｍｍｏｌ／Ｌ对氨基苯磺酸和ｌｍＬ７ｍｍｏｌ／Ｌα萘胺，２５℃保温２０
ｍｉｎ，反应后的显色液加入３ｍＬ乙醚，充分摇匀，静置分层，吸取试管下层水相。５３０ｎｍ下测定吸光值，从标准
曲线查得ＮＯ２－浓度，计算Ｏ２－产生速率。Ｈ２Ｏ２ 含量参照Ｕｃｈｉｄａ等［１９］的方法稍加改动进行测定，称取新鲜植
物组织０．２ｇ，按材料与提取剂１∶１的比例加入４℃下预冷的丙酮和少许石英砂研磨成匀浆后，转入离心管３０００
ｒ／ｍｉｎ下离心１０ｍｉｎ，分层弃去残渣，上清液即为样品提取液。用移液枪吸取样品提取液１ｍＬ，加入５％硫酸钛
和浓氨水，待沉淀形成后３０００ｒ／ｍｉｎ离心１０ｍｉｎ，弃去上清液。沉淀用丙酮反复洗涤３～５次，直到去除植物色
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素。向洗涤后的沉淀中加入２ｍｏｌ／Ｌ硫酸５ｍＬ，待完全溶解后，４１５ｎｍ比色。
１．３．４ 抗氧化酶活性（ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｅｎｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙ）和丙二醛（ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ，ＭＤＡ） 粗酶液的提取，称取植
物鲜重０．４ｇ放入研钵中，放入液氮（能够完全覆盖组织）研磨组织破碎后，待液氮完全挥发后加入２ｍＬ预冷的
磷酸缓冲液和０．１ｇＰＶＰ在冰上充分研磨，然后转入离心管中，再用２ｍＬ缓冲液充分清洗研钵，一并转入离心
管中。４℃下１５０００ｒ／ｍｉｎ离心２０ｍｉｎ，上清液即为粗酶提取液。将粗酶液分装入各管中进行 ＭＤＡ和抗氧化酶
的活性测定。ＭＤＡ含量采用硫代巴比妥酸法测定［２０］；超氧化物歧化酶（ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ，ＳＯＤ）活性采用
核黄素ＮＢＴ法测定［２１］；过氧化氢酶（ｃａｔａｌａｓｅ，ＣＡＴ）活性采用紫外吸收法测定［２２］；过氧化物酶（ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，
ＰＯＤ）活性采用愈创木酚显色法测定［２２］；抗坏血酸－谷胱甘肽循环（ＡｓＡＧＳＨｃｙｃｌｅ）关键酶（ａｓｃｏｒｂａｔｅｐｅｒｏｘｉ
ｄａｓｅ，抗坏血酸过氧化物酶，ＡＰＸ；ｄｅｈｙｄｒｏａｓｃｏｒｂａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ，脱氢抗坏血酸还原酶，ＤＲ；ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ，
谷胱甘肽还原酶，ＧＲ；ｍｏｎｏｄｅｈｙｄｒｏａｓｃｏｒｂａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ，单脱水抗坏血酸还原酶，ＭＲ）活性参照Ｎａｋａｎｏ和Ａｓａ
ｄａ［２３］的方法测定。
１．３．５ 电导率（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｌｅａｋａｇｅ，ＥＬ） 电解质渗透率（ＥＬ）的测定采用常规的电导率仪法［２４］，称取０．１ｇ叶
片，用自来水、去离子水冲洗４次，用洁净滤纸吸去浮水，然后加１０ｍＬ去离子水，真空渗入半小时使叶段完全浸
入，于２５℃放置４ｈ，用电导仪测其电导率（Ｓ１），然后在沸水浴中煮１５ｍｉｎ，冷却至室温后测煮后电导率（Ｓ２）。
相对电导率＝（煮前电导率Ｓ１／煮后电导率Ｓ２）×１００％。
１．３．６ 游离脯氨酸（ｆｒｅｅｐｒｏｌｉｎｅ） 采用茚三酮比色法测定［１７］，取不同处理的剪碎混匀叶片０．２ｇ，分别置于大
试管中，加入５ｍＬ３％磺基水杨酸溶液，管口加盖玻璃球，置于水浴中浸提１０ｍｉｎ。取出试管待冷却至室温后，
吸取上清液２ｍＬ，加２ｍＬ冰乙酸和３ｍＬ显色液，于沸水浴中加热４０ｍｉｎ，取出冷却后加入５ｍＬ甲苯充分振
荡，以萃取红色物质。静置待分层后吸取甲苯层在波长为５２０ｎｍ下比色，从标准曲线中查出测定液中脯氨酸浓
度。
１．３．７ 可溶性糖（ｓｏｌｕｂｌｅｓｕｇａｒ） 采用蒽酮乙酸乙酯比色法测定［１７］，将烘干后的测完叶片相对含水量的干叶片
磨碎后称取５ｍｇ样品倒入１０ｍＬ刻度离心管内加入４ｍＬ８０％乙醇，置于８０℃水浴中不停搅拌４０ｍｉｎ，离心，
收集上清液，其残渣加２ｍＬ８０％乙醇重复提２次，合并上清液。在上清液中加１０ｍｇ活性炭，８０℃脱色３０ｍｉｎ，
８０％乙醇定容至１０ｍＬ，过滤后用于测定。吸取上述糖提取液１ｍＬ，加入５ｍＬ蒽酮试剂混合，混匀，盖上塞子，
在沸水浴中煮沸１０ｍｉｎ，取出，立即用冷水冷却至室温，在６２５ｎｍ波长下，分别测量各管的ＯＤ值。由标准曲线
查得提取液中的糖含量。
１．４ 统计分析
采用Ｅｘｃｅｌ２００３进行绘图；ＳＡＳ９．１软件进行方差分析和显著性检验（犘＜０．０５）。
２ 结果与分析
２．１ Ｎａ＋对水分胁迫下白三叶叶片相对含水量和根系活力的影响
植物叶片的相对含水量可以直接反映植物体在干旱环境下水分的亏缺程度。正常水分条件下，添加外源
ＮａＣｌ对白三叶叶片相对含水量没有显著的影响。２０％ ＰＥＧ水分胁迫１０ｄ后，白三叶叶片相对含水量显著下
降，但外源ＮａＣｌ显著提高了水分胁迫下叶片相对含水量，在相同胁迫强度和胁迫时间下，使白三叶叶片相对含
水量提高了１０个百分点（图１Ａ）。如图１Ｂ所示，４个处理的根系活性存在显著差异，外源ＮａＣｌ处理不仅显著提
高了水分胁迫下白三叶根系活力，而且也提高了正常水分下白三叶的根系活力。
２．２ Ｎａ＋对水分胁迫下白三叶叶片叶绿素含量的影响
水分胁迫下白三叶叶片叶绿素含量显著降低，与ＣＫ相比较，ＰＥＧ处理和ＰＥＧ＋ＮａＣｌ处理的叶绿素总量分
别下降了６０．８％和４５．７％。外源ＮａＣｌ处理对正常水分条件下白三叶叶片叶绿素含量影响较小，但外源 ＮａＣｌ
显著提高了水分胁迫下叶绿素ａ和叶绿素ｂ的含量。同时，ＰＥＧ＋ＮａＣｌ处理的叶绿素总含量比ＰＥＧ处理高出
２７．９％（表１）。
２．３ Ｎａ＋对水分胁迫下白三叶叶片活性氧、丙二醛和电解质渗透率的影响
正常水分条件下，外源ＮａＣｌ对白三叶叶片内活性氧成分、膜脂过氧化产物ＭＤＡ含量和细胞膜透性电解质
７７１第２３卷第５期 草业学报２０１４年
图１ 水分胁迫下犖犪＋对白三叶叶片相对含水量和根系活力的影响
犉犻犵．１ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪＋狅狀狉犲犾犪狋犻狏犲狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱狉狅狅狋狏犻犪犫犻犾犻狋狔狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
不同字母表示在０．０５水平上差异显著（犘＜０．０５）。下同。Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｔ犘＜０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
渗透率几乎没有任何影响，说明低浓度 ＮａＣｌ对白三
叶生长没有造成胁迫伤害（图２）。水分胁迫使得白三
叶叶片内活性氧成分超氧阴离子和Ｈ２Ｏ２ 含量迅速积
累（图２Ａ，Ｂ）。水分胁迫１０ｄ后，ＰＥＧ处理和ＰＥＧ＋
ＮａＣｌ处理的超氧阴离子产生速率分别是对照ＣＫ的
２．２和１．８倍，Ｈ２Ｏ２ 含量分别是对照ＣＫ的２．４和
２．０倍，但外源ＮａＣｌ显著降低了干旱胁迫下叶片内超
氧阴离子产生速率和 Ｈ２Ｏ２ 的积累，有效缓解了水分
胁迫造成的氧胁迫伤害。水分胁迫同时使得白三叶叶
片内 ＭＤＡ含量和电解质渗透率显著增高，细胞膜系
统受到严重伤害，但外源 ＮａＣｌ处理显著降低叶片内
ＭＤＡ的积累和电解质外渗，维持了胁迫下白三叶叶
片细胞膜系统的稳定性（图２Ｃ，Ｄ）。
表１ 水分胁迫下犖犪＋对白三叶叶片叶绿素含量的影响
犜犪犫犾犲１ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪＋狅狀犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犮狅狀狋犲狀狋
狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
叶绿素ａ含量
Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌａ
ｃｏｎｔｅｎｔ
（ｍｇ／ｇＤＷ）
叶绿素ｂ含量
Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｂ
ｃｏｎｔｅｎｔ
（ｍｇ／ｇＤＷ）
叶绿素（ａ＋ｂ）
含量Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌ
（ａ＋ｂ）ｃｏｎｔｅｎｔ
（ｍｇ／ｇＤＷ）
ＣＫ １５．５１±０．８９ａ ７．１１±０．７６ａ ２２．６２±１．３５ａ
ＣＫ＋ＮａＣｌ １５．８１±１．４６ａ ７．２７±０．９９ａ ２３．０７±２．４１ａ
ＰＥＧ ６．２７±０．６５ｃ ２．５９±０．０９ｃ ８．８６±０．７０ｃ
ＰＥＧ＋ＮａＣｌ ８．８７±０．８５ｂ ３．４３±０．１５ｂ １２．２９±０．９２ｂ
不同字母表示在０．０５水平上差异显著（犘＜０．０５）。Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｔｔｅｒｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｔ犘＜０．０５ｌｅｖｅｌ．
２．４ Ｎａ＋对水分胁迫下白三叶叶片抗氧化保护酶活性的影响
外源ＮａＣｌ不同程度地影响了正常水分条件下和水分胁迫下白三叶叶片抗氧化酶活性（图３）。水分胁迫下，
白三叶叶片ＳＯＤ活性显著增强，添加外源ＮａＣｌ处理进一步激活了ＳＯＤ活性。ＰＥＧ＋ＮａＣｌ处理的ＳＯＤ活性比
ＰＥＧ处理高出３５．５％，达到显著水平（图３Ａ）。水分胁迫使白三叶ＰＯＤ活性显著降低，但添加ＮａＣｌ处理后下
降幅度明显减小，ＰＯＤ活性显著高于直接ＰＥＧ胁迫，缓解了水分胁迫对ＰＯＤ活性的抑制作用（图３Ｂ）。从图３Ｃ
可以看出，水分胁迫没有对ＣＡＴ活性造成影响，而外源ＮａＣｌ显著提高了正常水分条件下和水分胁迫下ＣＡＴ活性。
２．５ Ｎａ＋对水分胁迫下白三叶叶片抗坏血酸－谷胱甘肽循环关键酶活性的影响
如图４Ａ所示，４个处理ＡＰＸ活性呈现显著差异。水分胁迫和外源ＮａＣｌ处理均激活了ＡＰＸ活性，ＰＥＧ处
理和ＰＥＧ＋ＮａＣｌ处理的ＡＰＸ活性分别是ＣＫ的２．２和２．６倍。ＭＲ和ＧＲ活性表现一致，外源ＮａＣｌ没有影响
正常水分条件下这两种酶的活性，但水分胁迫下这两种酶活性显著增高，且添加ＮａＣｌ处理进一步显著提升了这
两种酶的活性（图４Ｂ，Ｄ）。水分胁迫抑制了ＤＲ的活性，ＰＥＧ处理的ＤＲ活性比ＣＫ下降了４０．７％，但ＰＥＧ＋
ＮａＣｌ处理的活性比ＰＥＧ处理高出３１．７％，且差异显著，说明外源ＮａＣｌ有效缓解了水分胁迫对ＤＲ活性的抑制
作用。
２．６ Ｎａ＋对水分胁迫下白三叶叶片游离脯氨酸和可溶性糖含量的影响
游离脯氨酸和可溶性糖是植物体内重要的有机渗透调节物质。正常水分条件下，ＣＫ和ＣＫ＋ＮａＣｌ两处理
白三叶叶片内游离脯氨酸含量处于非常低的水平，没有呈现出显著差异（图５Ａ）。脯氨酸含量在水分胁迫下急剧
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升高，其中ＰＥＧ处理上升幅度最大，是ＣＫ的３６．８倍，同时比ＰＥＧ＋ＮａＣｌ处理高出４７．６％，差异显著。水分胁
迫同时也使白三叶叶片积累了更多的可溶性糖，但ＰＥＧ＋ＮａＣｌ处理的可溶性糖含量显著低于直接水分胁迫处
理（图５Ｂ）。
图２ 水分胁迫下犖犪＋对白三叶叶片活性氧、丙二醛和电解质渗透率的影响
犉犻犵．２ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪＋狅狀狉犲犪犮狋犻狏犲狅狓狔犵犲狀狊狆犲犮犻犲狊，犕犇犃犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱犲犾犲犮狋狉狅犾狔狋犲犾犲犪犽犪犵犲狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
图３ 水分胁迫下犖犪＋对白三叶叶片
抗氧化保护酶活性的影响
犉犻犵．３ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪＋狅狀犪狀狋犻狅狓犻犱犪狋犻狏犲犲狀狕狔犿犲
犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
９７１第２３卷第５期 草业学报２０１４年
图４ 水分胁迫下犖犪＋对白三叶叶片抗坏血酸－谷胱甘肽循环关键酶活性的影响
犉犻犵．４ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪＋狅狀犃狊犃犌犛犎犮狔犮犾犲犽犲狔犲狀狕狔犿犲犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
图５ 水分胁迫下犖犪＋对白三叶叶片游离脯氨酸和可溶性糖的影响
犉犻犵．５ 犈犳犳犲犮狋狅犳犖犪＋狅狀犳狉犲犲狆狉狅犾犻狀犲犪狀犱狊狅犾狌犫犾犲狊狌犵犪狉犮狅狀狋犲狀狋狅犳狑犺犻狋犲犮犾狅狏犲狉狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
３ 讨论
干旱胁迫最明显的特征是植物体内活性氧大量积累，膜脂发生过氧化作用，而植物体内活性氧的清除依赖于
保护性酶系统和非酶系统共同作用。ＳＯＤ是抵御活性氧伤害的“第一道防线”，在生物细胞保持正常的生长发育
中发挥着重要的作用，它能够催化超氧阴离子发生歧化作用，形成 Ｈ２Ｏ２ 和分子氧，具有清除超氧阴离子的解毒
作用［２５］。而ＣＡＴ、ＰＯＤ和非酶系统ＡｓＡＧＳＨ循环则作用于抗氧化保护的第二步，它们能将Ｈ２Ｏ２ 转化为Ｈ２Ｏ
和Ｏ２，解除植物细胞由于积累过多Ｈ２Ｏ２ 造成的氧化伤害，只是各自在细胞中作用的部位不同［２６２８］。因此，有效
增强干旱胁迫下植物抗氧化防御对于植物应对干旱胁迫十分重要。蔡建一等［１０］在研究Ｎａ＋在霸王适应渗透胁
迫中的生理作用时发现，５０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＮａＣｌ通过显著提高渗透胁迫下霸王ＳＯＤ、ＰＯＤ和ＣＡＴ活性有效缓解
ＰＥＧ导致的渗透胁迫。而Ｓａｈａ等［２９］研究发现，５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ预处理后的绿豆（犞犻犵狀犪狉犪犱犻犪狋犪）通过增强其
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抗氧化防御系统提高对盐胁迫的耐受性。低浓度的 ＮａＣｌ也能加强镉胁迫下烟草（犖犻犮狅狋犻犪狀犪狋犪犫犪犮狌犿）叶片
ＣＡＴ和ＰＯＤ的活性，从而有效缓解了由镉胁迫造成的氧化性伤害［３０］。可见，适宜浓度的ＮａＣｌ在逆境下具有增
强植物抵御氧化伤害的作用。本研究中，正常水分条件下添加５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ后，白三叶叶片内活性氧成分、
ＭＤＡ含量和ＥＬ水平均未发生变化，说明５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ没有对白三叶造成胁迫伤害，而根系活力、ＣＡＴ和
ＡＰＸ活性显著高于对照ＣＫ，表明ＮａＣｌ一定程度上刺激了根系生长和抗氧化酶活性，这与已有研究报道的结果
相似，即适量的Ｎａ＋能促进高等植物的生长和物质的积累［３１］。ＰＥＧ水分胁迫使白三叶叶片相对含水量和根系
活力显著降低，活性氧和ＭＤＡ大量积累，膜稳定性降低，严重损害了白三叶的生长。但添加外源ＮａＣｌ预处理后
的白三叶在胁迫下维持了较高的叶片相对含水量和根系活力，同时ＳＯＤ、ＰＯＤ、ＣＡＴ活性和ＡｓＡＧＳＨ循环关
键酶ＡＰＸ、ＤＲ、ＧＲ和 ＭＲ活性显著增高，活性氧成分和 ＭＤＡ含量显著降低，膜稳定性增强，叶绿素降解速度减
慢，有效缓解了ＰＥＧ导致的氧胁迫伤害，提高了白三叶对水分胁迫的耐受性。此外，本试验结果也表明Ｎａ＋不
仅对提高干旱胁迫下ＳＯＤ等抗氧化酶活性起作用，同时也影响非酶系统ＡｓＡＧＳＨ循环。
植物的渗透调节能力主要来源于渗透调节物质的积累，既包括了小分子的有机物可溶性糖和脯氨酸等，也包
括Ｎａ＋、Ｋ＋和Ｃａ２＋等大量无机离子。近年来，越来越多的研究聚焦于Ｎａ＋对植物渗透调节的作用。已有研究发
现，Ｎａ＋主要集中在细胞液泡中发挥调节作用，它对细胞渗透调节的贡献可以达到总渗透调节能力的１５％［３２］。
生长在低盐环境中的梭梭（犆犺犲狀狅狆狅犱犻犪犮犲犪犲）和霸王能通过积累Ｎａ＋以适应干旱环境［１１，３３］。Ｍａｒｔｉｎｅｚ等［３２］研究
亦表明，ＰＥＧ水分胁迫下，添加５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ能使滨藜（犃狋狉犻狆犾犲狓犺犪犾犻犿狌狊）叶片内Ｎａ＋含量急剧升高，同时
伴随着叶片渗透势显著降低，渗透调节能力显著增强。５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ还能有效缓解由ＰＥＧ胁迫导致的植株
生长缓慢，提高胁迫下植株相对生长量。本试验结果显示，ＰＥＧ胁迫下白三叶叶片内游离脯氨酸和可溶性糖含
量显著升高，但外源ＮａＣｌ处理使胁迫下白三叶叶片内游离脯氨酸和可溶性糖含量显著降低。这与张金林等［３４］
和蔡建一等［１０］的研究结果相一致，他们发现许多中生植物和多浆旱生植物主要通过无机离子Ｎａ＋调节渗透势而
并非有机渗透调节物质，特别是在植株能够吸收足够多 Ｎａ＋ 的情况下。李景平等［３５］通过对荒漠植物红砂
（犚犲犪狌犿狌狉犻犪狊狅狅狀犵狅狉犻犮犪）、白刺（犖犻狋狉犪狉犻犪狊犻犫犻狉犻犮犪）、刺蓬（犆狅狉狀狌犾犪犮犪犪犾犪狊犮犺犪狀犻犮犪）体内主要渗透调节物质含量和
分配特征的研究也表明，Ｎａ＋对渗透调节的贡献要远大于Ｋ＋、Ｃａ２＋、可溶性总糖等。同时，从耗能的角度看，干
旱胁迫下积累更多的Ｎａ＋来维持渗透调节比合成有机渗透调节物质更为节能，因为积累一个Ｎａ＋只需要消耗
３．５个ＡＴＰ，而合成一个脯氨酸和蔗糖则分别需要消耗４１和５２个ＡＴＰ［３６］，干旱胁迫下过多的耗能必然影响植
物的生长和抗性等。由此可以推测，白三叶在响应外源Ｎａ＋进行渗透调节时可能与前面已报道的旱生植物具有
相似的特性，即植物在能够获得足够多的Ｎａ＋作为渗透调节物质的情况下会合理的选择减少合成其他有机渗透
调节物质，而节省的能量可以用来更好的维持植物生长和抵御干旱逆境。
综上所述，水分胁迫下白三叶叶片相对含水量显著降低，活性氧成分增高，膜脂过氧化程度加剧并使根系活
力和叶绿素含量下降，植株受损严重。但外源ＮａＣｌ预处理能显著增强水分胁迫下白三叶叶片抗氧化防御系统，
提高了细胞清除活性氧的能力，有效缓解了ＰＥＧ水分胁迫导致的细胞氧化性损伤。同时试验结果也表明，适宜
低浓度的ＮａＣｌ对正常水分条件下白三叶的生长也具有一定的促进作用；白三叶在响应外源Ｎａ＋进行渗透调节
时可能与前面已报道的旱生植物具有相似的特性，即在能够获得足够多的Ｎａ＋作为渗透调节物质维持渗透势的
情况下，会适度选择少合成耗能高的有机渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸来调节渗透势，以便保证植株更好的应
对干旱胁迫，相关研究还需进一步深入。
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犿犪狔狊）ａｎｄｓｐａｒｔｉｎａａｎｇｌｉｃａｒｏｏｔｓｄｕｒｉｎｇｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏｈｉｇｈｓａｌｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９９３，１０２：６２９６３８．
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狉犻狆犾犲狓犺犪犾犻犿狌狊Ｌ．［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＢｏｔａｎｙ，２００５，４１９（５６）：２４２１２４３１．
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ＬＩＺｈｏｕ，ＷＡＮＧＸｉａｏｊｕａｎ，ＰＥＮＧＤａｎｄａｎ，ＰＥＮＧＹａｎ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｎｉｍａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａ’ａｎ６２５０１４，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮａＣｌｏｎｒｅｌａｔｉｖｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｒｏｏｔｖｉａｂｉｌｉｔｙ，ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｃｏｎｔｅｎｔ，ｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｓｐｅ
ｃｉｅｓ，ｒｅｌａｔｉｖｅｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｌｉｐｉｄｐｅｒｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｄｅｆｅｎｃｅａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ
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ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓ，ｅｘｏｇｅｎｏｕｓＮａＣｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｒｅｌａｔｉｖｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｒｏｏｔｖｉａｂｉｌｉｔｙ，
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ＮａＣｌａｌｓｏｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆｗｈｉｔｅｃｌｏｖｅｒｕｎｄｅｒｎｏｒｍａｌｗａｔｅｒａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ，ｂｕｔｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｏｌ
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犓犲狔狑狅狉犱狊：ｗｈｉｔｅｃｌｏｖｅｒ（犜狉犻犳狅犾犻狌犿狉犲狆犲狀狊）；ｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓ；ＮａＣｌ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｖｅｅｎｚｙｍｅ；ｏｓｍｏｔｉｃａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ
３８１第２３卷第５期 草业学报２０１４年