全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (1) : 118～121
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 01 - 13; 修回日期 : 2005 - 06 - 28
基金项目 : 山东省优秀中青年科学家奖励基金资助项目 (02BS021)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: labft@ sdau1edu1cn)
水杨酸对湖北海棠活性氧代谢及超微弱发光的影响
刘高峰　杨洪强 3 　张　伟　马方放
(山东农业大学园艺科学与工程学院 , 泰安 271018)
摘 　要 : 以 50μg·mL - 1水杨酸 ( SA ) 喷施湖北海棠 (M alus hupehensis Rehd. ) 幼苗 , 结果显示 : 超
氧阴离子 O·2 的产生速率在处理后 12～48 h明显高于对照 , 而在 72 h以后明显低于对照 ; H2O2 含量在水杨
酸处理后 , 始终高于对照 , 并在处理后第 12和 48小时出现两次峰值。POD活性在处理 12 h后逐渐增加 ,
SOD活性则在处理 48 h后才有显著的增加 , 而 CAT在处理后 24 h内活性高于对照 , 48 h后明显低于对照。
SA还明显促进了脂过氧化产物丙二醛 (MDA ) 的产生 , 也明显促进了叶片的超微弱发光 , 超微弱发光值
在处理后的 120 h内始终高于对照 , 但在整个试验过程中超微弱发光的变化趋势与 H2O2 含量及 O·2 的产生
速率的变化趋势明显不同。
关键词 : 水杨酸 ; 湖北海棠 ; 活性氧 ; 超微弱发光 ; 抗逆性
中图分类号 : S 661　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0120118204
Effects of Sa licylic Ac id on the Active O xygen M etabolism and Ultraweak
L um inescence of M a lus hupehensis Rehd.
L iu Gaofeng, Yang Hongqiang3 , Zhang W ei, and Ma Fangfang
( Institu te of Horticulture Science and Engineering, Shandong A gricultural U niversity, Ta ipian 271018, Ch ina)
Abstract: The change of active oxygen and ultraweak lum inescence (UWL ) in leaves was studied by
sp raying M alus hupehensis Rehd. seedlings with 50μg·mL - 1 exogenous salicylic acid ( SA ). The results
showed the generation rate of superoxide anion O·2 was higher than that of the control between 12 h and 48 h
after treatment. H2 O2 level was significantly increased with two peaks at the 12 h and 48 h. In the meantime,
the activity of peroxidase ( POD) was enhanced step by step from 12 h to 120 h, and superoxide dismutases
( SOD) activity was significantly increased after 48 h of treatment. Moreover, catalase ( CAT) activity was
higher than that of the control within 24 h, but lower from 48 h to 120 h. The content of malondialdehyde
(MDA ) and ultraweak lum inescence in leaves enhanced after SA treatment, and the value of UWL was higher
than the control of all the time within 120 h. The change of UWL is different from one of the H2O2 and O
·
2 in
the course of whole experiment.
Key words: Salicylic acid; M alus hupehensis Rehd. ; Active oxygen metabolism; U ltraweak lum ines2
cence; Resistance
1　目的、材料与方法
外源水杨酸 ( SA ) 不仅可作为非生物激发子诱发植物的抗病反应 , 还能够诱导葡萄的抗热性 ,
在高温胁迫时 , 叶片中自由态 SA会更多地运向葡萄的高温处理部位 , 而起到高温锻炼的作用〔1, 2〕。
在 SA介导的抗性信号传导过程中 , 活性氧能够充当第二信使〔3〕, 还可诱发植物的超微弱发光
(U ltraweak lum inescence, UWL) , 而植物的超微弱发光与其多种代谢有着复杂、密切的联系。有报
道 , 在不良环境下植物的超微弱发光与植物的抗逆性反应密切相关〔4〕, SA也与植物的抗逆性响应密
　1期 刘高峰等 : 水杨酸对湖北海棠活性氧代谢及超微弱发光的影响 　
切相关 , 但它与植物超微弱发光的关系至今未见报道。
湖北海棠是我国特有的植物资源 , 被广泛用作苹果砧木。其高度无融合生殖能力 , 使其实生苗个
体表现出很好的一致性 , 能更真实地反映处理间的差异。本研究通过喷施 SA, 检测湖北海棠叶内活
性氧及其相关酶活性的变化 , 并通过对处理叶片超微弱发光值的测量 , 探讨 SA对植物活性氧代谢的
影响及其与生物超微弱发光的关系。
试验在山东农业大学果树实验园和果树激素实验室进行。试验中所用的 SA用灭菌蒸馏水配制 ,
用 1 mol·L - 1的 NaOH调至 pH 618。取在 2～7℃层积 30 d的湖北海棠种子 , 于春季播种于露天苗圃 ,
苗圃基质为沙质壤土。当幼苗长至 6片真叶时 , 选留长势一致的植株 300余株 , 用 50μg·mL - 1的 SA
溶液全株喷洒 , 以灭菌蒸馏水处理为对照。每次测定时选 3～5株 , 取每株的第 3～5片真叶 , 测定
POD、SOD、CAT活性〔5〕, MDA含量〔6〕, H2 O2 含量〔7〕, O·2 产生速率〔8〕和生物超微弱发光值〔4〕。测
定重复 3次。
2　结果分析与讨论
211　喷施 SA对湖北海棠活性氧代谢的影响
由图 1可见 , 在处理前期 , SA促进 O·2 产生速率的升高 , 且在 24 h时达到最大 , 比对照高 25% ;
随着 SOD活性的升高 , 清除 O·2 能力增强 , O·2 产生速率在 72 h时降为对照的 9211%。另外 , SA处
理可显著促进 H2 O2 的生成 , 且在处理后第 12和 48小时出现两次峰值 , 分别比对照高出 78148%和
83193%。这一现象类似于非亲和性互作中的活性氧两个阶段的迸发。结合 O·2 和 SOD的变化可推测
24 h后 SOD歧化 O·2 生成 H2 O2 是 H2 O2 第 2峰值形成的重要原因之一。
图 1　SA对叶片 O·2 产生速率、H2O 2 和 MDA含量及 SOD、POD、CAT活性的影响
F ig. 1　Effects of SA on the genera tion ra te of O·2 , the con ten t of MDA and H2O 2 , and the activ ity of POD, SOD and CAT
911
园 　　艺 　　学 　　报 33卷
另外 , 正如图 1所示 , SA处理可明显促进叶片中 POD活性的升高 , 且在处理 120 h后比对照高
出 61148%。由于 POD也是清除 H2 O2 的重要抗氧化酶 , 结合 H2 O2 和 POD的变化可推测 , POD活性
的明显增加可能是导致 H2 O2 含量在处理 48 h后降低的主要原因之一。另外在处理 24 h后叶中 CAT
活性受到抑制 , 但在处理的早期 (12 h前后 ) SA并不总是抑制 CAT酶活性 , 这可能与 CAT的类型
有关 , 不同类型的 CAT对 SA的敏感性不一样 , 而本试验检测的是 CAT的总活性 ; 而且 SA对 CAT活
性的影响也可能不仅仅通过作为 CAT的抑制剂实现 , 或许存在其它 SA信号传导途径。另外 , SA处
理后的 48 h内 H2O2 含量并不随 CAT活性的升高而下降 , 这说明植物体内 CAT活性与 H2 O2 含量的关
系并不是简单的一升一降的关系 , 尤其是在 SA处理后 , 植物体内 H2O2 的生成体系与抗氧化防御体
系会发生复杂的变化 , SA对 H2O2 含量的影响也并不一定仅仅通过 CAT, 可能存在其他途径。
处理早期 , 在活性氧含量升高的同时 , POD、SOD、CAT的活性也出现小幅度的升高 , 这很可能
是植物防御体系应激反应的表现 ; 48 h后由于防御体系中酶活性的动态平衡无法消除活性氧迸发
的伤害 , 进而诱导了 POD、 SOD 相关基因的表
达 , 最终表现为 48 h后 POD、 SOD 活性持续升
高 , 而 CAT的活性则可能因与 SA的结合而受到
抑制。
212　喷施 SA对湖北海棠叶片超微弱发光的影响
正如图 2所示 , SA处理促进叶片的超微弱发
光。处理后叶片的 UWL 值逐渐升高 , 并在处理
后的 120 h内始终高于对照 ; 在 96 h时 UWL值达
到最大 , 比对照高出 37134%。 图 2　水杨酸对叶片超微弱发光 ( UWL ) 的影响Fig. 2　Effects of SA on ultraweak lum inescence ( UWL) in leaves
　　从纯物理化学的角度看 , 活性氧或自由基相互作用形成各种可辐射的活化状态是生物超微弱发光
的重要原因之一。由于 SA诱导生成的 H2 O2 可穿透大部分细胞膜 , 与细胞内的铁反应产生羟基自由
基 , 一方面引发细胞的脂质过氧化 ; 另一方面羟基自由基与线粒体膜上多聚不饱和脂肪酸通过脂质过
氧化连锁反应 , 形成单线态氧 , 处于激发态的单线态氧退激回到基态时有光子发射〔9, 10〕。结合图 1、
图 2可见 , SA处理后活性氧和 UWL值都升高 , 说明处理前期 ( 12 h前 ) 活性氧迸发可能参与了
叶片 UWL的升高。生物超微弱发光被认为主要是脂类物质氧化时过氧化自由基复合时产生的光
子〔10〕。研究结果显示 , 在处理 48 h内 , 在 UWL逐渐升高的同时 , 膜脂过氧化产物 MDA含量也逐
渐升高 , 因此推测活性氧引发的膜脂过氧化连锁反应可能是导致叶片超微弱发光值前期升高的主
要原因之一。但在 SA处理的 48 h后 , 虽然 H2 O2 含量仍高于对照 , 但 O·2 生成速率和 MDA含量开
始下降 , 并逐渐接近或低于对照 , 而 UWL仍处于上升状态 , 并明显高于对照 , 且与 SOD和 POD
的活性变化趋势相似 , 这些现象目前尚无法用活性氧的生成来解释 UWL, 这也说明由于植物超微
弱发光机制错综复杂 , 不能将 UWL与植物的某个生理过程或某个化学反应直接联系起来 , 不能把
超微弱发光简单地归因于 “活性氧 ”, 后期 UWL的升高或许与 SA诱导 SOD和 POD相伴随的某些
未知变化有关。
一般认为生物超微弱发光属于化学发光 , 化学发光是有机体和生物基质在生物化学反应过程中释
放能量 (热量 ) 时而产生的光。因此植物体发生发热反应的同时 , 很有可能也伴随着发光现象的发
生。Raskin等〔10〕曾报道 SA介导了 ‘伏都 ’百合在开花期间花和花序的产热过程 ; 代其林等〔11〕的研
究表明 , SA可诱导菜豆不同器官的抗氰呼吸 , 而抗氰呼吸可产生大量的热量 , 王利军等〔1, 2〕等发现
SA可诱导葡萄的抗热性。因此 , SA处理湖北海棠叶片后 , 超微弱发光的增强可能与 SA诱导抗氰呼
吸而引起发热反应相伴随 , 尤其是后期 UWL的升高。前期 SA通过直接激发活性氧代谢而诱导 UWL,
后期或许抗氰呼吸作为 SA激发的后续效应而维持 UWL持续升高 , 这时活性氧的生成不再是引起
UWL的主要原因。但 SA使湖北海棠叶片的超微弱发光增强的真正机理有待进一步研究。
021
　1期 刘高峰等 : 水杨酸对湖北海棠活性氧代谢及超微弱发光的影响 　
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