全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2002) 03-0194-04
Na2CO3对星星草种子保护酶活性的影响
陈月艳1, 孙国荣1, 阎秀峰2
( 1.哈尔滨师范大学生物系, 哈尔滨 150080; 2.东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室, 哈尔滨 150040)
摘要: 星星草种子萌发时过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性逐渐增加,过氧化氢酶活性在吸涨后迅速增加, 到第
4d 达到高峰,随后稳中略降, 至第 8d 后又开始上升。在 Na2CO 3胁迫下,过氧化物酶活性降低, 并与Na2CO 3浓度呈
显著负相关; 在较低浓度时,过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性随着星星草种子萌发逐渐增加,浓度大于 3. 0%时,
超氧化物歧化酶活性变化很小, 在萌发第 7d, 超氧化物歧化酶活性与 Na2CO3 浓度呈极显著负相关关系。
关键词: 星星草种子; N a2CO3 胁迫; 过氧化物酶活性; 过氧化氢酶活性; 超氧化物歧化酶活性
中图分类号: S543　　文献标识码: A
Effects of Na2CO3 on Defensive Enzyme Activity of Puccinellia tenuif lora Seeds
CHEN Yue-yan
1 , SUN Guo-r ong
1, YAN Xiu-feng
2
( 1.Dep artment of Biology, Harbin Norm al Un iversi ty, Har bin 150080, China;
2. Open Research Laboratory of Forest Plant Ecology ,Northeast Forest ry University, Harbin 150040, China)
Abstract: Under normal condition, POD and SOD act ivity incr eased gr adually dur ing the germinat ion pro-
cess of P. t enuif lora seeds and CAT act ivity increased rapidly af ter w ater w as imbibed by these seeds unt il
w hich increased to peak at 4th day then decreased sl ightly , but increased again at 8th day . U nder the st ress
of Na2CO 3, POD act iv ity decreased significant ly w ith the po sit iv e corr elat ion w ith Na2CO 3 concentrat ion.
POD and SOD act ivity increased gradually along the germinated pr ocess of P . tenuif lor a seeds under low er
Na2CO 3 concentration. T he changes o f SOD act ivity were very lit t le w hen salt concentrat ion w as higher
than 3. 0%. There w as signif icant negat iv e correlat ion betw een SOD act iv ity and Na2CO 3 concentrat ion at
7th day w hen seeds germinated.
Key words : Puccinellia tenuif lora seeds; Na2CO 3 st ress; POD activity ; CAT act ivity ; SOD act ivity
　　星星草 ( Puccinell ia tenuif lor a)抗旱、抗寒, 并
对盐碱具有较强的耐性。近年来经筛选驯化并通过
人工种植用于治理碱斑、改良碱化草地, 效果良好,
已有一定推广面积。但有关星星草的基础研究较少,
而关于 Na2CO 3胁迫对其种子生理的影响则研究更
少,为此, 笔者在星星草种子萌发过程中氮代谢、水
分吸收、膜透性、有机物、呼吸作用、几种呼吸酶活性
等[ 1～ 4]研究的基础上,进一步研究 Na2CO 3胁迫对星
星草种子萌发过程中过氧化物酶( POD)活性、过氧
化氢酶( CAT )活性和超氧化物歧化酶 ( SOD)活性
对种子萌发的影响, 藉以探讨其在萌发时耐盐碱过
程中的作用机制。
1　材料与方法
1. 1　试验材料　
实验用星星草种子由黑龙江省肇州县草原实验
场提供。
1. 2　酶活性测定　参照孙国荣等( 1999)的方法[ 4]。
1. 2. 1　过氧化物酶活性测定　参照陈光仪( 1985)
的方法[ 5]。酶活性用每 g 种子每分钟光密度变化值
收稿日期: 2001-12-06; 修回日期: 2002-02-21
作者简介: 陈月艳( 1965-) ,女,植物学硕士,现在北京市第四中学任教
第 10卷　第 3期
　Vo l. 10　　No. 3
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2002 年　9月
　Sept. 　2002
0. 001为一个活力单位表示。
1. 2. 2　过氧化氢酶活性测定　参照 Woodstock
( 1973)的方法 [ 6]。酶活性按每 g 种子每分钟分解的
过氧化氢的 mg 数表示。
1. 2. 3　超氧化物歧化酶活性测定　参照 Gianno-
plit is ( 1977)的方法 [ 7]。利用 SOD 抑制氮兰四唑
( NBT )在荧光下的还原作用。以抑制光还原50%为
一个酶活性单位。
2　结果与分析
2. 1　Na2CO 3胁迫对星星草种子萌发过程中过氧化
物酶活性的影响
种子萌发是以其各种代谢活动酶的活化和新酶
的产生为征兆。星星草干种子中存在一定的POD活
性, 但比较低。种子萌发过程中, 随着吸涨的开始,
POD活性呈直线上升,萌发第 10d 的种子 POD 活
性为干种子的 16. 5倍(表 1)。在 Na2CO 3胁迫下, 随
着浓度的不断升高, POD 活性提高的速度逐渐减
慢, 或较高浓度的胁迫下, POD 活性变化较小, 在
6. 0%Na2CO3胁迫下, POD 活性几乎没有变化(图
1(左) )。在种子萌发第 7d, POD活性与 Na2CO3 浓
度呈极显著的负相关( r = 0. 9506* * )。由此可以看
出,星星草种子萌发过程是伴随着POD活性逐渐增
加的过程。在 Na2CO 3胁迫下, POD活性降低,并与
其浓度呈显著负相关。
表 1　星星草种子在 Na2CO3胁迫下萌发第 10d POD 活性(POD10)与干种子 POD 活性(POD0)的比值(POD10/POD0)
T able 1　Ratio values o f POD activit ies bet ween POD activit y ( POD10 ) of g erm inated seed at 10th day under
Na 2CO 3 str ess and POD activ ity ( POD 0) of dr ied seed of P . tenuif lora
Na2CO 3 浓度
Na2CO3 con cent rat ion( % )
0. 00 0. 25 0. 50 0. 75 1. 00 1. 25 1. 50 1. 75 2. 00 2. 25 2. 50 3. 00 4. 00 6. 00
POD10/ POD 0 17. 50 13. 10 11. 4 8. 65 7. 81 6. 67 5. 24 5. 45 3. 68 2. 85 2. 57 1. 84 1. 57 0. 95
图 1　Na2CO 3胁迫对星星草种子 POD(左)、CAT (中)和 SOD(右)活性的影响
F ig . 1　Effect of Na2CO 3 st ress on POD( left ) , CAT ( midst) and SOD ( r ight ) activ ity of P . tenuif lora seeds
　　POD同工酶酶谱与上述活性测试结果基本一
致。在无 Na2CO 3胁迫下,随着种子萌发进程, 酶带
数量逐渐增加; 在 Na2CO 3 胁迫下, 随着浓度的增
加,酶带减少(图 2) (表 2)。
表 2　Na2CO3胁迫下星星草种子萌发过程中 POD 同工酶带的 Rf 值
Table 2　Rf value o f POD isoenzyme band of P . tenuif lora seeds during germination under Na 2CO 3 str ess
酶带　Enzyme band 1 2 3 4 5 6
Rf 值　Rf value 0. 254 0. 313 0. 343 0. 187 0. 223 0. 403
195第 2期 陈月艳等:盐碱地对星星草种子保护酶活性的影响
图 2　Na2CO3胁迫对星星草种子萌发过程中 POD同工酶谱的影响
F ig . 2　Effect o f Na2CO3 str ess on POD isoenzyme o f the germinat ing seeds o f P . tenuif lora
2. 2　Na2CO3 胁迫对星星草种子萌发过程中过氧化
氢酶活性的影响
在星星草干种子中 CA T 活性较低, 一般在种
子吸涨后, CAT 活性开始迅速增加,到播后第 4d达
到高峰,随后稳中略有下降, 至第 8d 后 CAT 活性
又开始上升。在低浓度 Na2CO 3 胁迫下, CAT 活性
呈现同样的变化趋势, 但 CAT 活性上升的速度、峰
值高度均有所下降, 达到峰值的时间延后。在较高浓
度 Na2CO3 胁迫下,星星草种子在萌发过程中, CAT
活性逐渐上升,与无盐或低浓度 Na2CO 3胁迫不同,
CAT 活性在短期内达到较高水平(图 1(中) )。尽管
在 Na2CO3 胁迫下,星星草种子 CAT 活性提高的速
度减慢,但仍能达到较高水平(表 3)。
表 3　在 Na2CO3胁迫下星星草种子萌发过程中 CAT活性最大值与干种子 CAT活性值的比值
T able 3　Ratios of CAT activities of seeds during germinat ion ( CAT max) and dry seed CAT activ ities
( CAT min) o f P . tenuif lora ( CAT max/ CAT min )
Na2CO 3 浓度
Na2CO3 con cent rat ion( % )
0. 00 0. 25 0. 50 0. 75 1. 00 1. 25 1. 50 1. 75 2. 00 2. 25 2. 50 3. 00 4. 00 6. 00
CAT max / CAT min 15. 6 14. 9 13. 8 12. 6 11. 8 10. 9 10. 2 9. 68 10. 1 11. 3 11. 0 10. 7 10. 7 11. 1
2. 3　Na2CO 3胁迫对星星草种子萌发过程中超氧化
物歧化酶活性的影响
在星星草干种子中存在着一定的 SOD活性,在
萌发时, SOD活性随着萌发的进程稳步上升。在较
低浓度 Na2CO 3胁迫下, SOD 活性呈现出同样的变
化趋势,但酶活性上升的幅度随着盐浓度的增高而
降低,在盐浓度大于 3. 0%时, SOD酶活性变化很小
(图 1(右) )。种子萌发第7d, SOD活性与Na2CO 3浓
度呈极显著负相关 ( r = -0. 9508* * ) , 结果表明
Na2CO 3胁迫使 SOD 活性受抑制。
3　讨论
3. 1　星星草种子在萌发过程中, POD、CAT 及
SOD 活性均和萌发进程呈显著正相关(图 1) , 上述
细胞保护酶活性的增加很可能和吸水过程中膜的逐
渐修复有关。POD活性随着 Na2CO 3浓度的升高而
活性增加速度降低, CAT 活性在萌发过程中随着
Na2CO3浓度的升高增加速度降低,但其活性逐渐增
加。尽管在较高浓度 Na2CO3 胁迫下种子萌发受阻,
但 CAT 活性却能达到较高水平。星星草干种子中
存在着较高的 SOD 酶活性, 在 Na2CO 3 胁迫下,
SOD活性增加缓慢或不增加。CAT 与 SOD活性同
时提高十分重要,因为 SOD在清除自由基的同时,
产生 H2O 2 , H2O 2 也是一种自由基, 它可以通过
H 2O 2+ O2+ →OH-+ OH+ O 2反应生成更多的自由
基, 而 CAT 活性提高能更有效消除 H2O 2 , 与 SOD
协同完善地保护膜免受自由基伤害。所以在 Na2CO 3
胁迫下, CAT 活性能达到较高水平具有一定意义。
196 草　地　学　报 第 10卷
尽管如此, 从总体上看, 在种子萌发过程中, Na2CO 3
胁迫在不同程度上抑制了 POD、CAT 和 SOD的活
性,在萌发的第 7d, POD、CAT 和 SOD活性与盐浓
度呈极显著的负相关。所以在 Na2CO 3胁迫下一些
保护酶系统活性下降, 膜脂过氧化加重,是膜修复工
作受阻、膜透性增大的原因之一。
3. 2　过氧化物酶是植物体中广泛存在的酶类, 它能
催化多种反应,参与呼吸等多种代谢活动, 并在木质
素形成、类黄酮代谢、细胞生长及分化、抵抗微生物
和有毒物质等方面都有重要的作用[ 8]。有实验表明,
O 2、CO 2、激光、电磁辐射等一些外界物理因子均会
引起过氧化物酶活性及其同工酶的变化, 因此认为
它可能是连接环境与代谢的一个重要酶类 [ 9]。宋淑
英[ 10 ]研究表明,在干旱条件下,不同品种大豆抗旱
性越强, POD活性减少程度越小,并认为 POD 活性
可以作为品种抗旱性的指标。尽管POD作为植物生
理生化研究中常用的生理指标而广泛受到重视,但
其在生物体内的生理意义还不是很清楚。本文的研
究结果表明, 星星草种子萌发时, POD活性的提高
及其同工酶带的增加与萌发进程呈显著的正相关,
与 T aneie[ 11] ,王许莲[ 12]等人的研究结果一致。关于
POD 活性的提高促进萌发的原因还不清楚,
Roberts
[ 13] 认为可能与加速了 HMP 途径有关。
Na2CO 3胁迫降低 POD活性,萌发第 7d总呼吸强度
与 POD 活性呈极显著的正相关, 结果表明 Na2CO 3
胁迫使呼吸作用受阻, 可能和 POD 活性受抑制有
关。不过,至少可以断定, Na2CO3胁迫导致 POD活
性降低是发芽率降低的重要原因之一。
参考文献
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197第 2期 陈月艳等:盐碱地对星星草种子保护酶活性的影响