全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 艺
材
学 报 , 一
茄
水分胁迫对云锦杜鹃抗氧化系统和脂类过氧化的影
响
柯世省
’ , 杨敏文
台州学院生命科学学院 , 浙江临海
摘 要 以盆栽 年生云锦杜鹃苗木为材料 , 分别设对照 、 轻度胁迫 、 中度胁迫 、 重度胁迫 个处理 ,
研究土壤水分胁迫对云锦杜鹃叶片脂类过氧化及抗氧化系统的影响 。 结果表明 与对照和轻度胁迫相 比 ,
中度和重度胁迫导致了活性氧产生速率 、 丙二醛含量 、 脯氨酸含量
、
质膜透性和过氧化物酶活性显著升高
谷胧甘肤含量
、
类胡萝 卜素含量和过氧化氢酶活性显著降低 。 而抗坏血酸含量 、 超氧化物歧化酶活性和抗
坏血酸过氧化物酶活性则在中度水分胁迫下上升 , 重度水分胁迫下下降。 过度水分胁迫导致脂类过氧化严
重 , 对云锦杜鹃生长造成一定的伤害 。
关键词 云锦杜鹃 水分胁迫 脂类过氧化 抗氧化系统
中图分类号 文献标识码 文章编号 一 一 刁
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云锦杜鹃 。 原产于我国 , 分布于长江流域各省 , 是我国著名的观赏花卉 。
其原生境 阴凉潮湿 , 雨水充沛 金则新 和柯世省 , 柯世省 等 , 边 才苗和 金则新 ,
。 引种后云锦杜鹃的生存环境特别是水热条件发生 了很大的变化 , 对其生长和开花结实造成了
不 良影响 。 前人对云锦杜鹃的遗传多样性 金则新 等 ,
、 开花结实特性和繁育系统 边才苗
收稿 日期 一 一 修回日期 一 一
基金项 目 浙江省自然科学基金项 目
一 田
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园 艺 学 报 卷
和金则新 , ,
、
抗寒适应性 鲍思伟 , 、 次生物质代谢 杨蓓芬 ,
、
群落特征
赵丽娟 等 ,
、
自然条件下的光合生理生态特性 柯世省 等 , 金则新和柯世省 ,
等方面进行了研究 , 而对土壤水分胁迫下云锦杜鹃生理过程的研究还未见报道 , 适合其生长的土壤水
分条件还不清楚 。 在诸多影响植物生长的环境因子中水分是极为重要的因子之一 。 一般认为 , 植物在
正常生理活动中不断产生的活性氧能被植物体内的抗氧化体系及时清除 但当处于水分胁迫时 , 植物
体内活性氧产生和清除的平衡遭到破坏 , 从而加速活性氧的积累 , 当浓度超过一定阂值时 , 会使植物
细胞内的大分子物质发生过氧化 , 从而影响到植物的正常生长 。 水分胁迫与植物细胞过氧化及抗氧化
体系关系的研究已受到普遍重视 , 卢少云 等 , 。 。
, 陈
淑芳 等 , 。 作者采用盆栽控水法 , 模拟不同程度的土壤水分胁迫状况 , 研究水分胁迫对云锦
杜鹃脂类过氧化及抗氧化体系的影响 , 为云锦杜鹃的合理开发和引种栽培提供科学依据 。
材料与方法
试验材料及处理
年 月从浙江省天台县华顶山归云洞附近云锦杜鹃林林缘挖取生长良好一致的 年生云锦
杜鹃实生苗 苗高约 , 移栽到花盆中 , 盆上 口 和下 口直径分别为 和 巧 , 高 ,
株 盆 。 供试土壤为典型的山地黄壤土 , 每盆装满等量林下表层土 一 巧 , 土壤最大田间持水
量为 。 运 回实验园后常规管理 。 于 月初开始试验 , 设置 个水分处理 对照 土壤水分含
量为最大田间持水量的 一
、
轻度胁迫 一
、
中度胁迫 一 和重度胁
迫 一 。 每处理 盆 。 盆栽置于白色尼龙膜覆盖的防雨棚下 , 防雨棚 四面通风 , 中午棚内
气温约为 ℃ , 晚间约为 ℃ 。 白天 自然光照 , 强度约为棚外全光照的 。 浇透水后使土壤水分
自然消耗 , 每天称量整个花盆 , 计算土壤田间持水量 , 至某个设定标准后 , 用称重补水法控制土壤含
水量在设定范围内 。 分别达到轻度 、 中度和重度水分胁迫标准约需
、
和 巧 , 全部处理达到设定
标准后再维持相应水分胁迫 , 测定各项指标 。
指标测定及统计分析
按中国科学院植物生理研究所和上海市植物生理学会 的方法测定超氧阴离子 户 产
生速率
、 抗坏血酸 含量 、 质膜相对透性
、 丙二醛 含量
、
游离脯氨酸含量
、
类胡萝 卜素 含量和超氧化物歧化酶 及抗坏血酸过氧化物酶 活性 , 以抑制
氮蓝四挫光化还原 为一个 活性单位 , 活性单位用每小时消耗的抗坏血酸的微摩尔
数来表示 过氧化氢含量测定采用刘宛等 的方法 还原型谷胧甘肤 的测定采用
二硫代对二硝基苯甲酸 比色法 黄爱缨和吴珍龄 , 愈创木酚 比色法测定过氧化物酶
活性 , , 以每分钟 。变化值表示酶活性大小 过氧化氢酶
活性采用紫外分光光度法测定 , , 以每分钟 的变化值表示酶活力大
小 。 另外 , 为排除因叶片含水量不同而造成的比较误差 , 在用烘干法测定各处理叶片含水量后 , 将上
述指标统一换算为单位干样含量 。
试验设 个重复 。 对数据进行方差分析 , 差异显著性运用 、检验法进行多重 比较 。
结果与分析
水分胁迫对脂类过氧化作用的影响
从图 看出 , 在中度和重度水分胁迫下 , 云锦杜鹃叶片 三产生速率和 含量明显上升 , 膜透
性增大 , 含量显著增高 。
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期 柯世省等 水分胁迫对云锦杜鹃抗氧化系统和脂类过氧化的影响
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对照 轻度 中度 重度 对照
们
轻度 中度 重度
四
水分胁迫程度 。
图 水分胁迫对 犷产生速率 、 含 、 膜相对透性和 含且的影响
不同的小写字母代表处理间差异显著 尸 。 下同 。
月触 歹, , 。 “
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政 ,
水分胁迫对抗氧化体系能力的影响
对抗氧化物质含量的影响 图 表明 , 在轻度水分胁迫下 , 抗坏血酸 、 还原型谷胧甘
肤 含量上升 , 至重度胁迫 , 两者含量下降 。 在整个胁迫过程中 , 类胡萝 卜素 含量
一直下降 , 而脯氨酸 含量一直升高 。
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对照 轻度 中度
入
重度
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对照 轻度 中度 重度
水分胁迫程度 。
图 水分胁迫对抗氧化物质含 的影响
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园 艺 学 报 卷
对保护酶活性的影响 从图 可以看出 , 随着水分胁迫的加重 ,
、
活性表现出先升
高后降低的趋势 , 说明一定强度的水分胁迫可使
、 的活性产生适应性变化 。 活性则随
着水分胁迫加重而显著下降 在重度胁迫条件下 , 活性降至对照 以下 。 活性随着水分胁迫
的加重而显著升高 。
图 水分胁迫对保护酶活性的影响
月陇 廿
讨论
本试验结果表明 , 中度和重度水分胁迫下云锦杜鹃加速形成并积累活性氧 , 这可能是由于水分胁
迫下云锦杜鹃净光合速率的下降弓起 同化减少 柯世省和杨敏文 , , 导致吸收的光能部分
过剩的结果 。 水分胁迫下 云锦杜鹃的表观量子效率和最大光化学效率降低 柯世省和杨敏文 ,
, 表明水分胁迫诱发的活性氧可破坏植物的光合机构和电子传递 , 使光合作用发生光抑制 。 植
物在遭受水分胁迫时 , 细胞膜发生 过氧化作用 而受到损伤 , 是检测膜损伤程度的公认指标
, 。 在本试验中 , 含量和膜相对透性随水分胁迫的增强而提高 , 并且
含量的变化和膜相对透性的变化呈正相关 , 表明水分胁迫诱发了云锦杜鹃细胞膜的过氧化损伤 。
关于植物的抗旱机制 , 自由基引起的膜伤害学说 , 日益受到人们的重视 。
、
、 和 是细胞内清除活性氧的主要保护酶 , 对活性氧的清除能力是决定细胞对胁迫抗性
的关键因素 , 整个保护酶系防御能力的变化取决于这几种酶彼此协调 的综合结果 孙存华 等 ,
。 本试验结果表明 , 不同程度水分胁迫下这几种保护酶的活性变化有所不同 。 是一种诱导
酶 , 水分胁迫促进 夕的生成 , 在轻度和中度胁迫下 , 诱导了 基 因的表达 , 所以活性增加 , 由
歧化 夕产生的 也必然增多 而在重度胁迫下 , 植物体内的代谢趋于混乱 , 从而抑制其基因
表达 , 活性下降 。 而清除 的酶
、 和 在轻度胁迫下活性均上升 , 活性在中
度胁迫下进一步增加 , 活性则在重度水分胁迫下继续升高 , 表明这 种酶可能对水分胁迫和活
性氧的响应存在一定差异 。
还应指出的是 , 的作用具有双重性 , 一方面 , 可在逆境或衰老初期表达 , 清除 ,
表现为保护效应 , 另一方面 , 也可在逆境或衰老后期表达 , 参与活性氧的生成
、 叶绿素的降解 ,
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期 柯世省等 水分胁迫对云锦杜鹃抗氧化系统和脂类过氧化的影响
并能引发膜脂过氧化作用 , 表现为伤害效应 赵丽英 等 , 。
植物细胞内活性氧的有效清除还需要抗氧化剂共同作用 。 抗坏血酸 是植物光合组织中重
要的抗氧化物质 , 不仅在 一 循环中作为 的底物 , 还可直接作用清除活性氧 。 还原
型谷胧甘肤 是生物体内普遍存在的一种三肤 , 与有害的氧化剂作用 , 保护含琉基的蛋白质 。
类胡萝 卜素 存在于叶绿体 , 一方面阻止激发态叶绿素分子的激发能从反应中心 向外传递 ,
另一方面也保护叶绿素分子免遭光氧化损伤 。 有 一 胡萝 卜素 、 一 胡萝 卜素与叶黄素 种形式 。
含量降低 , 对过剩激发能的耗散作用减弱 , 使活性氧增加 。 本试验中 , 上述 种抗氧化物质在重
度胁迫下含量均下降 , 但下降的原因是被水分胁迫所抑制还是被增加的活性氧氧化作用所消耗 , 有待
于进一步研究 。
游离脯氨酸 是水溶性最大的氨基酸 , 被认为是有效的渗透调节物 , 有助于增强植物细胞
或组织的持水能力以增加抗旱性 。 当云锦杜鹃受到中度和重度水分胁迫时 , 积累了较多的 。。 最早
由 证实外源 。 对活性氧具有清除作用 。 体内积累的 也具有抗氧化作用 , 并且
清除活性氧具有一定的专一性 , 即只对经自由基
·
和单线态氧 ’ 具有清除作用 蒋
明义 等 , 。 因此认为植物体内 的积累很可能是抗氧化胁迫的一种反应 。
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鲍思伟 自然降温过程中云锦杜鹃抗寒适应性研究 福建林业科技 , 犯 一
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杨敏文 水分胁迫对云锦杜鹃光合生理特性和光温响应的影响 园艺学报
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