全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2008, 35 (2) : 263 - 268
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2007 - 07 - 18; 修回日期 : 2007 - 11 - 22
基金项目 : 国家 ‘十一五’科技支撑计划项目 (2006BAD10B07) ; 山东农业大学青年科技创新项目 (23408)3 E2mail: zcs@ sdau1edu1cn
硝酸钙处理对菊花扦插生根及抗氧化酶活性的影响
郑成淑 3 , 王文莉 , 孙宪芝 , 梁　芳 , 张翠华
(山东农业大学园艺科学与工程学院 , 作物生物学国家重点实验室 , 山东泰安 271018)
摘　要 : 以切花菊品种 ‘万盛 ’为材料 , 研究了不同浓度 Ca (NO3 ) 2处理对菊花扦插生根过程中插穗
叶片超氧化物歧化酶 ( SOD )、过氧化物酶 ( POD )、过氧化氢酶 (CAT) 和抗坏血酸过氧化物酶 (APX)
活性以及膜质过氧化产物丙二醛 (MDA) 含量的影响。结果表明 , 60 mg·L - 1 Ca2 +处理的生根数最多 , 并
且插穗鲜样质量和干样质量也比对照明显增加 , 而 80 mg·L - 1 Ca2 +处理的生根数、插穗鲜样质量和干样质
量以及生根率比对照减少。60 mg·L - 1 Ca2 +处理的 SOD、POD、CAT和 APX活性比其它处理显著增加 ,
MDA含量明显减少。以上结果表明 , 在菊花扦插过程中 , 采用适当浓度的 Ca2 +处理可以提高插穗叶片
SOD、POD、CAT和 APX等保护酶的活性和降低 MDA含量 , 从而促进菊花扦插生根 , 并提高扦插苗品质。
关键词 : 菊花 ; 钙 ; 扦插 ; 生根 ; 抗氧化酶 ; 丙二醛
中图分类号 : S 68211 + 1　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2008) 0220263206
Effects of Ca2 + on An tiox idan t Enzym e Activ ities D ur ing Rooting of Chrysan2
them um Cuttings
ZHENG Cheng2shu3 , WANG W en2li, SUN Xian2zhi, L IANG Fang, and ZHANG Cui2hua
(College of Science and Technology, Shandong A gricu ltura l U niversity, S ta te Key Laboratory of C rop B iology, Ta ipian, Shandong
271018, Ch ina)
Abstract: Effects of Ca (NO3 ) 2 under different concentrations on rooting and activities of superoxide
dismutase ( SOD ) , peroxidase ( POD) and catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) , and malondial2
dehyde (MDA) content in the leaves of cuttings of D endrandem a grand if lora‘W ansheng’were studied. The
results showed that the root number was the highest in 60 mg·L - 1 Ca2 + treated cuttings with significant in2
crease in fresh and dry mass of the cuttings compared to the control. But root number, fresh and dry mass and
rooting rates decreased at 80 mg·L - 1 Ca2 + . In 60 mg·L - 1 Ca2 + treated p lants, the activities of SOD, POD ,
CAT and APX increased and MDA content decreased significantly compared with other p lants. These results
indicated that Ca2 + treatments at p roper dosage m ight enhance rooting of cuttings by increasing the activities of
antioxidant enzymes and decreasing membrane lip id peroxidation during rooting in the cuttings of D. grand if lo2
ra.
Key words: chrysanthemum; Ca2 + ; cutting; rooting; antioxidase; MDA
近年来的大量研究表明 , Ca2 +能提高植物对机械损伤、干旱胁迫、高温、低温等多种逆境的抵抗
能力 ( Kim et al. , 2004)。也有研究表明 , Ca2 +能促进植物根系建成 , 并能提高植物叶片和根系的抗
氧化系统酶活性 (王丽萍 等 , 2004; 郑桂珍 等 , 2005)。菊花生产上主要以扦插繁殖为主 , 但插穗
基部常受到机械损伤 , 且插穗叶片蒸腾失水 , 引起缺水胁迫 , 导致叶片萎蔫和根系生长缓慢 , 影响扦
插生根率和扦插苗品质 ( Zheng et al. , 2005)。作者研究不同浓度 Ca (NO3 ) 2对菊花扦插生根的影响
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园 　　艺 　　学 　　报 35卷
以及在扦插生根过程中插穗叶片 SOD、POD、CAT和 APX活性以及 MDA含量的变化 , 旨在为菊花扦
插提供理论依据。
1　材料与方法
供试材料为切花菊品种 ‘万盛 ’〔D end ran them a grand if lora (Ramat. ) Kitam. ‘W ansheng’〕。2006
年 3月在生长健壮的菊花母株上采粗细均匀的侧枝 , 留上部未展开叶和 2～3片完全展开叶 , 摘去下
部叶片 , 用刀斜切为长约 8 cm。分别将插穗基部 (约 115 cm ) 浸入盛有 20、40、60和 80 mg·L - 1
Ca (NO3 ) 2溶液中浸泡 3 m in, 对照用蒸馏水浸泡 3 m in。将插穗取出后插入消毒过的装有细沙的扦插
床内 , 外罩聚乙烯薄膜以保持空气湿度 , 并在其上覆盖 45%遮阳网。插床内保持温度 18～22 ℃, 相
对湿度 85%左右。扦插后每隔约 2 h喷水 1次 , 夜间停止喷水 , 共持续 25 d。于 Ca (NO3 ) 2处理当天
4 h、1 d、2 d、3 d、5 d、7 d和 10 d上午 9: 00左右取插穗成熟叶片测定超氧化物歧化酶 ( superox2
ide dismutase, SOD )、过氧化物酶 (peroxidase, POD )、过氧化氢酶 ( catalase, CAT) 和抗坏血酸过
氧化物酶 ( ascrobate peroxidase, APX) 活性以及丙二醛 (malondialdehyde, MDA ) 含量。处理 25 d
时调查生根数 (根长 > 015 cm)、根鲜样质量、根干样质量 (在干燥箱内烘干 24 h) 以及生根率。每
个处理用 200个插穗 , 3次重复。
SOD活性以氮蓝四唑 (NBT) 光氧化还原 50%的酶量为 1个活力单位 ; POD活性采用愈创木酚
比色法测定 ; CAT活性采用高锰酸钾滴定法 , APX采用 Nakano和 A sada (1981) 的方法 , MDA含量
采用硫代巴比妥酸 ( TBA) 法测定。
2　结果与分析
211　Ca2 +对菊花插穗生物量的影响
如表 1所示 , 60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的生根数最多 , 为 6016条 , 比对照增加 2119% , 生根
率显著高于对照 ; 20和 40 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的生根数与对照没有显著差异 , 而 80 mg·L - 1
Ca (NO3 ) 2处理的与对照相比显著减少。Ca (NO3 ) 2处理对插穗鲜样质量和干样质量的影响与生根的
相似 , 由此可见 , Ca2 +浓度过低 , 对菊花扦插生根没有效果 , 浓度过高 , 则抑制生根。
表 1　Ca2 +对菊花生根数、插穗鲜样质量和干样质量以及生根率的影响
Table 1　Effect of Ca2 + on root num ber, fresh and dry ma ss and rooting ra te of the cuttings of D. grandiflora
Ca2 + / (mg·L - 1 ) 根数 /株Root number/p lant
插穗鲜样质量 / ( g·p lant - 1 )
Cutting fresh mass
插穗干样质量 / ( g·p lant - 1 )
Cutting dry mass
生根率 /%
Rooting rate
0 (对照 Control) 4713 b 2131 b 0126 b 9013 b
20 4811 b 2145 ab 0128 ab 9216 ab
40 5418 ab 2151 ab 0126 b 9219 ab
60 6016 a 2167 a 0129 a 9512 a
80 3911 c 2102 c 0122 c 8613 c
　　注 : 同列不同字母表示在 5%水平上差异显著。表中为扦插 25 d时测定的数据。
Note: D ifferent letters in each column mean significant difference at 5% level. Measurements were made at 25 days after treatments.
212　Ca2 +对菊花插穗叶片 SOD活性的影响
从图 1可以看出 , 菊花扦插过程中 , 无论 Ca2 +处理与否 , 插穗叶片 SOD活性大体上均出现先上
升后下降的趋势。对照和 20 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的 SOD活性在处理后 3 d时达到高峰 , 之后迅速
减少 ; 40和 60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理也在 3 d之后开始下降 , 但下降幅度明显比对照缓慢 , 而且
60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理与其他处理相比 , 基本保持较高的水平 ; 80 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理与对
照相比略有下降。
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　2期 郑成淑等 : 硝酸钙处理对菊花扦插生根及抗氧化酶活性的影响 　
图 1　Ca2 +处理对菊花插穗叶片 SOD活性的影响
F ig. 1　Effects of Ca2 + trea tm en ts on SOD activ ities in the cuttings of D. grandiflora
213　Ca2 +对菊花插穗叶片 POD活性的影响
从图 2可以看出 , 对照和所有 Ca2 +处理的 POD活性均出现先上升后下降趋势。对照的 POD活性
在处理 2 d时达到高峰后 , 3 d开始出现迅速下降趋势。Ca2 +处理当天 , 60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理
的 POD活性明显比其他处理增加 , 而且始终保持较高的水平。20 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的 POD活
性除了在处理 2 d时略高于对照外 , 其他时期没有明显差异。80 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的 POD活
性 , 从处理 3 d开始与对照相比明显减少。
图 2　Ca2 +处理对菊花插穗叶片 POD活性的影响
F ig. 2　Effects of Ca2 + trea tm en ts on POD activ ities in the cuttings of D. grandiflora
214　Ca2 +对菊花插穗叶片 CAT活性的影响
从图 3可以看出 , 对照的 CAT活性在扦插过程中变化幅度较小。60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的
CAT活性与其他处理相比后期明显增加 , 20 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理在处理 3 d时比对照增加 , 而 80
mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理比对照减少。
215　Ca2 +对菊花插穗叶片 APX活性的影响
APX是植物体内清除 H2O2的关键酶 , APX活性的升高有利于植物体内 H2 O2的清除。从图 4可以
看出 , 随着扦插天数的增加 , 对照的 APX活性下降幅度较大 , 但 40和 60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的
APX活性下降幅度比对照明显减小 , 而且 60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理后期保持较高水平。
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图 3　Ca2 +处理对菊花插穗叶片 CAT活性的影响
F ig. 3　Effects of Ca2 + trea tm en ts on CAT activ ities in the cuttings of D. grandiflora
图 4　Ca2 +处理对菊花插穗叶片 APX活性的影响
F ig. 4　Effects of Ca2 + trea tm en t on APX activ ities in the cuttings of D. grandiflora
216　Ca2 +对菊花插穗叶片 MDA含量的影响
从图 5可以看出 , 对照和所有 Ca2 +处理 MDA含量均出现上升的趋势。处理 3 d时 , 20、40和 60
mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的 MDA含量与对照相比明显减少 , 10 d时 , 60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理显著
低于其他处理 , 而对照和 80 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理后期呈现较大幅度的上升趋势。
图 5　不同 Ca2 +处理对菊花插穗叶片 MDA含量的影响
F ig. 5　Effects of d ifferen t Ca2 + trea tm en ts on MDA con ten t in the cuttings of D. grandif lora
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3　讨论
311　Ca2 +与菊花扦插生根和扦插苗品质的关系
本试验结果表明 , 菊花扦插过程中 , 适宜浓度的 Ca2 + 处理可以提高扦插生根率。其中 , 60
mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理对菊花扦插生根效果最好。低浓度的 Ca2 +并没有显示出明显促进生根的作
用 , 而高浓度的 Ca2 +对生根有抑制作用 , 其原因可能是因为介质中 Ca2 +浓度过高会增加细胞壁中的
Ca2 +浓度 , Ca2 +进一步和细胞壁聚合物交叉点的非共价离子结合在一起 , 使细胞壁硬化 , 不易伸展 ,
从而抑制细胞的伸长 (李连明和王学臣 , 1998)。Abdel ( 1998) 的研究结果表明 , 外源喷施一定浓
度的钙能增加植物鲜样质量和干物质含量 , 这与本试验结果相符。60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的插穗
鲜样质量和干样质量比对照明显增加。这是因为在插穗叶片缺水条件下 , 适宜的 Ca2 +处理可以保持
植株叶绿体膜的完整性和稳定性 , 提高膜上酶的活性 , 从而提高植物的抗旱能力和保持较高的光合速
率 (杨根平 等 , 1995)。
312　Ca2 +与菊花插穗叶片抗氧化系统酶的关系
植物在长期的系统进化过程中 , 细胞内形成了防御活性氧毒害的保护机制 , 能有效地阻止高浓度
自由基活性氧的积累 , 防止膜质的过氧化作用 , 使植物维持正常的生长和发育 (蒋明义 等 , 1994)。
在正常情况下 , 活性氧的产生和清除处于平衡状态。当植物遇到逆境时 , 体内会动员大量的抗氧化系
统的保护酶。当活性氧浓度未超过伤害 “阈值 ”时 , 保护酶会表现出积极应对 ; 而超过 “阈值 ”后 ,
保护酶则以被动忍耐为主 , 导致蛋白质变性 , 核酸降解 , 保护酶活性下降。这就促使膜脂过氧化 , 使
MDA含量增加 , 膜的完整性破坏 , 植物受到伤害。另一方面 , MDA积累又抑制了 SOD、POD、CAT
和 APX活性 , 从而使保护酶系统丧失功能 , 进一步加重酶系统受损。SOD是重要的自由基清除酶 ,
能催化生物体内分子氧活化的第一个中间物 ———超氧阴离子自由基发生歧化反应 , 生成 O2和 H2 O2 ,
而 H2 O2又有较长寿命 , 这时就需要清除细胞内的 H2 O2的 POD、CAT和 APX以及清除活性氧的 SOD
协同作用 , 共同防御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害 , 保证细胞正常机能 (张立
信和李生秀 , 2007)。本研究发现 , 菊花扦插过程中 , SOD、POD、CAT和 APX活性虽然基本上呈现
先上升后下降的趋势 , 但出现高峰时间不同 , CAT活性除处理 1 d有所上升外 , 基本没有变化 , 说明
不同种类的酶对逆境的反应不同 , 而且不同 Ca2 +处理对各种酶的活性影响不同 , Ca2 +浓度过低 , 对
提高酶的活性效果不明显 , Ca2 +浓度过高又出现抑制酶活性的现象 , 这可能是因为高浓度的 Ca2 +破
坏质膜内外的平衡 , 同时扰乱细胞质的正常 Ca2 +状态 , 破坏以磷酸为基础的能量代谢和质膜的离子
平衡 , 破坏膜的磷质结构和膜结构 , 从而引起细胞内保护系统酶活性的下降 , 而适宜浓度的外源
Ca2 +可以通过提高生物膜上多种酶的活性 , 提高植物对逆境的抵抗能力 , 从而促进插穗基部的细胞再
生能力 , 促进扦插生根 (杨凤娟 等 , 2005)。
313　Ca2 +与菊花插穗叶片膜质过氧化的关系
植物遭受机械伤害和失水胁迫 , 导致 MDA等过氧化物的产生 , 引起膜脂过氧化和脱酯化作用 ,
细胞膜的结构和功能受到破坏 , 干扰细胞正常的生理代谢。本试验结果表明 , 对照的 MDA含量均呈
现上升趋势 , 这说明菊花插穗叶片已经遭受到不同程度的逆境胁迫 , 而不同浓度的 Ca2 +处理对菊花
插穗叶片的 MDA含量影响不同 , 其中 60 mg·L - 1 Ca (NO3 ) 2处理的 MDA含量比其他处理有所减少 ,
这说明适宜浓度的外源 Ca2 +可以通过提高植物体内 SOD、POD、CAT和 APX酶活性以及这些保护酶
之间的协调作用 , 有效地阻止植物体内 MDA的积累。张海平等 (2004) 研究认为 , 外源 Ca2 +还可以
提高 ATP酶和蛋白激酶的活性 , 抑制膜脂过氧化作用 , 从而也可以降低 MDA含量。
本试验中所采用 Ca (NO3 ) 2浓度和不同浓度中的氮素远低于作为菊花营养元素发生效应的水平 ,
因此本试验中观察到的相关结果主要是 Ca2 +引起的 (李悦 等 , 2005)。
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通过本试验结果表明 , 外源喷施适宜浓度的 Ca2 +可以使菊花插穗叶片的 SOD、 POD、CAT和
APX等抗氧化系统酶活性提高 , 并减少插穗叶片 MDA含量 , 从而促进扦插生根和提高扦插苗品质。
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