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Effects of Shading Treatment and Regular Light Recovery on Growth and Reactive Oxygen Metabolism of Pak-choi

遮荫处理及恢复光照对白菜生长及活性氧代谢的影响


This paper studied the response of growth, reactive oxygen species metabolism and antioxidative enzyme activities of two different pak-choi cultivars (‘Aiwang‘and ‘Lvyou‘) to low light under shading treatment and regular light recovery. The results showed that the growth of ‘Aiwang‘ was retarded and the growth of ‘Lvyou‘ was complete inhibited under shading treatment. The MDA content, the O2-. Production rate and the H2O2 content in two cultivars decreased at first and increased later. The POD activities increased under shading treatment while the SOD, CAT and APX decreased firstly and increased later. The activities of all theses enzymes increased remarkably after the recovery of growth light. The results suggested that, under shading treatment and regular light recovery, ‘Aiwang‘ was more efficient on the enhancement of antioxidative enzymes activities to reduce the membrane lipid peroxidation, while ‘Lvyou‘ was subject to a more grave membrane lipid peroxidation.


全 文 :园  艺  学  报  2008, 35 (5) : 753 - 756
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2007 - 10 - 08; 修回日期 : 2008 - 04 - 21
基金项目 : 江苏省科技攻关项目 (BE200132624) ; 江苏省重大科技攻关招标项目 (BE2002304)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: zpzx@ njau1edu1cn; Tel: 025284396251)
遮荫处理及恢复光照对白菜生长及活性氧代谢的影响
黄 俊 1, 2 , 郭世荣 1 , 蒋芳玲 1 , 陈 岚 1 , 吴 震 13
(1 南京农业大学园艺学院 , 南京 210095; 2 天津大学农业与生物工程学院 , 天津 300072)
摘  要 : 以白菜耐弱光品种 ‘矮王 ’和不耐弱光品种 ‘绿优 ’为材料 , 研究遮荫处理及恢复光照过程
中植株生长、活性氧代谢和抗氧化酶活性的变化。结果表明 , 遮荫处理后 ‘矮王 ’品种生长减缓 , ‘绿优 ’
品种生长停滞 ; 两品种的 MDA含量、O2
-·产生速率和 H2O2含量呈现先下降后上升的趋势 , POD活性呈上升
趋势 , 而 SOD、CAT、APX等酶活呈先下降后上升的趋势 ; 恢复生长光照后 , 两品种的 MDA含量、O2
-·产
生速率和 H2O2含量均迅速上升 , 几种酶活也呈加速上升趋势。遮荫处理后期与恢复光照后 ‘绿优 ’的膜
脂过氧化现象较 ‘矮王 ’严重 , ‘矮王 ’通过增加抗氧化酶活性 , 有效地减轻了膜脂过氧化程度。
关键词 : 白菜 ; 遮荫 ; 生长 ; 活性氧代谢 ; 抗氧化酶
中图分类号 : S 63413  文献标识码 : A  文章编号 : 05132353X (2008) 0520753204
Effects of Shad ing Trea tm en t and Regular L ight Recovery on Growth and
Reactive O xygen M etabolism of Pak2cho i
HUANG Jun1, 2 , GUO Shi2rong1 , J IANG Fang2ling1 , CHEN Lan1 , and WU Zhen13
(1 College of Horticulture, N an jing A gricu ltura l U niversity, N an jing 210095, Ch ina; 2 College of A griculture and B ioengineering,
T ianjin U niversity, T ianjin 300072, China)
Abstract: This paper studied the response of growth, reactive oxygen species metabolism and antioxida2
tive enzyme activities of two different pak2choi cultivars (‘A iwang’and‘Lüyou’) to low light under shading
treatment and regular light recovery. The results showed that the growth of‘A iwang’was retarded and the
growth of‘Lüyou’was comp lete inhibited under shading treatment. The MDA content, the O2
-· p roduction rate
and the H2O2 content in two cultivars decreased at first and increased later. The POD activities increased un2
der shading treatment while the SOD, CAT and APX decreased firstly and increased later. The activities of all
theses enzymes increased remarkably after the recovery of growth light. The results suggested that, under shad2
ing treatment and regular light recovery,‘A iwang’was more efficient on the enhancement of antioxidative en2
zymes activities to reduce the membrane lip id peroxidation, while‘Lüyou’was subject to a more grave mem2
brane lip id peroxidation.
Key words: pak2choi; shading; growth; reactive oxygen metabolism; antioxidant enzymes
白菜 (B rassica cam pestris ssp. ch inensis Makino) 又称小白菜、青菜、油菜 , 由于夏季高温和多病
虫 , 常采用遮阳网和防虫网覆盖栽培 , 造成弱光环境 , 工厂化立体栽培中也存在下层光照较弱的情
况。有研究表明 , 弱光影响辣椒、番茄等的生长发育、光合特性及活性氧代谢 (侯兴亮 等 , 2002;
眭晓蕾 等 , 2007) , 对白菜干物质积累及光合特性也有影响 (黄俊 等 , 2006, 2007)。作者以两个
耐弱光性不同的白菜品种为材料 , 研究遮荫及恢复正常光照后植株生长、活性氧代谢和抗氧化酶活性
的变化 , 探讨白菜在弱光逆境及恢复正常光照过程中的抗氧化响应。
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园   艺   学   报 35卷
1 材料与方法
试验于 2005年 10—11月在南京农业大学园艺学院玻璃温室内进行。选择白菜耐弱光品种 ‘矮王’
和不耐弱光品种 ‘绿优’为试验材料 (黄俊 等 , 2006)。以上口直径 20 cm, 下口直径 14 cm, 高 16 cm
的塑料盆为栽培容器 , 栽培基质为芦苇、蛭石、珍珠岩按 2∶1∶1配制的复合基质。种子播于基质中 , 待
长至 3叶 1心时 , 将材料分为 2组 , 以自然光下生长作对照 (晴天中午光强为 1 000~1 200μmol·
m
- 2 ·s- 1 ) , 以黑色遮阳网覆盖作遮荫处理 , 光强为自然光 20%左右 (晴天中午光照强度为 200~240
μmol·m - 2 ·s- 1 )。每处理 3次重复 , 每重复栽培 4盆 , 每盆 5株。
遮荫 15 d后去除遮阳网 , 将植株移至正常光环境。分别于遮荫处理后的 0、5、10、15 d和恢复正
常光照后的 5、10、15 d的上午 9时 , 取第 3叶位的叶片 , 用液氮速冻保存 , 用于测定 O2
-·生成速率 (王
爱国和罗广华 , 1990) , H2O2 (Uchida, 2002) 和 MDA (Heath & Packes, 1986) 含量 , SOD ( Giannop2
olitis & R ies, 1977)、POD、CAT (曾韶西 等 , 1991) 和 APX (沈文飚 等 , 1996) 比活性。
生长指数 P I = n + ( lnLn - lnR) / ( lnLn - lnLn + 1 ) , 其中参比叶长度 R = 70 mm , n为长于参比
叶长度的叶片数 , Ln和 Ln + l分别为第 n及 n + 1片叶的长度 (Coleman & Greyson, 1976)。每个指标每
次测定 3次 , 取平均值 , 对试验结果进行方差分析。
2 结果与分析
211 遮荫处理及恢复光照对白菜生长的影响
在遮荫处理期间 , 耐弱光品种 ‘矮王 ’生长
减缓 , 不耐弱光品种 ‘绿优 ’生长完全停滞。在
恢复正常光照后两品种的生长均开始恢复 , 但仍
显著低于各自的对照 ( P < 0105) (图 1)。
212 遮荫处理及恢复光照对白菜 O2-·产生速率和
H2 O2含量的影响
从图 2可看出 , 在遮荫处理的前期 , 两品种
的 O2
-·生成速率和 H2 O2含量均略有下降 , 处理 10
d时开始有上升的趋势 , 15 d时 ‘矮王 ’与对照
相近 , 而 ‘绿优 ’显著高于对照 ( P < 0105) ; 恢 图 1 遮荫处理及恢复光照对白菜叶片生长指数 P I的影响F ig. 1 Effects of shad ing trea tm en t and regular light recoveryon pla stochron index of pak2cho i
图 2 遮荫处理及恢复光照对白菜 O 2
-·生成速率和 H2O 2 含量的影响
F ig. 2 Effects of shad ing trea tm en t and regular light recovery on O 2
-· genera tion ra te and
H2O 2 con ten t of pak2cho i cultivars
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 5期 黄 俊等 : 遮荫处理及恢复光照对白菜生长及活性氧代谢的影响  
复正常光照后 , 两品种的均有一个迅速上升的
过程 , ‘矮王 ’和 ‘绿优 ’分别在 20 d和 25 d
达到高峰 , 且遮荫处理均显著高于对照 ( P <
0105)。
213 遮荫处理及恢复光照对白菜 MDA含量的影

如图 3所示 , 与对照相比 , 遮荫处理下两品
种的 MDA含量在处理初期略有下降 , 随后又开
始升高 , 在恢复正常光照后呈加速上升的趋势。
在处理的前 10 d内 , 两品种无显著差异 , 但在处
理 15 d时 , ‘绿优 ’显著高于 ‘矮王 ’ ( P <
0105)。
214 遮荫处理及恢复光照对白菜叶片 SOD、
POD、CAT和 APX比活性的影响
图 3 遮荫处理及恢复光照对白菜 MDA含量的影响
F ig. 3 Effects of shad ing trea tm en t and regular
light recovery on MDA con ten t of
pak2cho i cultivars
  从图 4可见 , 与对照相比 , 两个品种在遮荫处理 5 d时 , 叶片的 SOD和 CAT比活性均下降 , 然
后又升高 , 处理 15 d时 , SOD比活性达到对照的水平 , 而 CAT显著高于对照 ( P < 0105)。在恢复正
常光照后 , 两种酶比活性均急剧上升并显著高于对照 ( P < 0105) , ‘矮王 ’显著高于 ‘绿优 ’。遮荫
处理下两品种的 POD比活性保持持续上升趋势 , 但 ‘矮王 ’在遮荫及恢复光照阶段均高于 ‘绿优 ’。
APX比活性的变化较为复杂 , 遮荫处理后期及恢复正常光照后期均显著高于对照 ( P < 0105)。
图 4 遮荫处理及恢复光照对白菜 SOD、POD、CAT和 APX比活性的影响
F ig. 4 Effects of shad ing trea tm en t and regular light recovery on the SOD,
POD, CAT, APX spec if ic activ ities of pak2cho i cultivars
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3 讨论
遮荫处理初期 , 两个品种的 O2
-·生成速率和 H2 O2及 MDA含量均有小幅下降 , 说明短期弱光处理
使植物体内的活性氧代谢减弱。SOD、CAT和 APX比活性有小幅下降 , 但 POD有小幅上升 , 这说明
在弱光胁迫下 POD酶的活性较易受到诱导 , 与侯兴亮等 (2002) 的研究相似。
遮荫后期 , 植物体内的 O2
-·生产速率和 H2 O2与 MDA含量上升 , SOD、POD、CAT、APX酶比活性
也相应提高 , 说明经较长时间的遮荫 , 植物体内活性氧开始积累 , 抗氧化酶系统也做出适应性响应 ,
但活性氧的产生超过了抗氧化酶的清除能力 , 导致膜系统发生伤害 , 表现为 MDA含量上升。
恢复光照后 , 两个品种植株内的 O2
-·生成速率和 H2 O2、MDA含量加速上升 , 说明经过长时间的
遮荫处理 , 再移至正常光强下会发生光抑制 , 过剩的光能通过 Mehler反应形成活性氧 (N iyogi,
1999)。两个品种的 SOD、POD、CAT、APX比活性也加速上升 , 其中耐弱光品种 ‘矮王 ’的 SOD、
POD、CAT活性迅速达到峰值 , 并显著高于 ‘绿优 ’ ( P < 0105) , 表现出更强的活性氧清除能力。
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