全 文 ：武汉植物学研究 2003, 21( 2) : 170～174
Journal of Wuhan Botanical Research
多效唑对盾叶薯蓣叶片活性氧代谢与
膜脂过氧化反应的影响
肖春桥, 李家儒
, 朱广慧
(武汉大学植物发育生物学教育部重点实验室, 武汉　430072)
摘　要 : 研究了多效唑( P aclobutr azol, PBZ )对正常生长状况和干旱胁迫下盾叶薯蓣叶片中活性氧代谢与膜脂过
氧化反应的影响, 结果发现多效唑处理的盾叶薯蓣叶片在正常生长状况下超氧物自由基( O2
)产生速率比对照降低
了 14. 5% , 超氧化物歧化酶( Super ox ide dismutase, SOD )、过氧化氢酶 ( Cat alase, CAT )、过氧化物酶 ( Puaiacol
pero xidase, POD )活性分别比对照提高了 35. 9、15. 2 和 25. 0% ,丙二醛( Malondialdehyde, MDA)的含量比对照降
低了 44. 9% , 可溶性蛋白质和叶绿素含量分别比对照提高了 13. 9 和 12. 3%。而在干旱胁迫下,多效唑处理均显著
抑制了 O 2
和 M DA 的产生, SOD、CAT、POD 活性的降低以及可溶性蛋白质和叶绿素的降解。
关键词: 多效唑; 盾叶薯蓣; 活性氧代谢; 膜脂过氧化反应
　　中图分类号: Q945　　　　　文献标识码: A　　　　　文章编号: 1000-470X ( 2003) 02-0170-05
Effects of Paclobutrazol on Reactive Oxygen Metabolism and Lipid
Peroxidation in Dioscorea zingiberensis Wright Leaves
XIAO Chun-Qiao, LI Jia-Ru
* , ZHU Guang-Hui
( K ey Laboratory of MOE f or P lant Dev elop mental B iology , W uhan Unive rsity, Wuhan 430072, China)
Abstract: This paper studied the ef fects of paclobutrazol ( PBZ) on react ive oxygen metabolism
and lipid perox idat ion in Dioscorea z ingiber ensis Wr ight leaves, the results show that PBZ de-
creased O 2
production r ate by 14. 5% , st imulated a 35. 9, 15. 2 and 25. 0% increase in the act ivi-
ties of super ox ide dismutase ( SOD) , catalase ( CAT) and puaiacol perox idase ( POD) , promoted
the synthesis of soluble pro tein and chlor ophyl ls by 13. 9 and 12. 3% , and r educed malondialde-
hyde ( MDA) content by 44. 9% under normal grow th condit ion. But both the decreased activit ies
of SOD, CAT and POD as well as soluble protein and chlorophy lls contents and the production of
O 2


and MDA were maintained to a low er deg ree than their corresponding contr ols after exposure
to drought st ress.
Key words: Paclobutrazo l; Dioscorea z ingiberensi s Wright ; React ive oxygen metabolism ; Lipid
perox idat ion
　　植物在正常生长状况下, 体内活性氧自由基的
产生和清除是动态平衡的, 但在遭受环境胁迫时,植
物正常氧代谢受干扰, 一方面提高了活性氧自由基
产率,另一方面又破坏了以超氧化物歧化酶( Super-
ox ide dismutase, SOD)等抗氧化酶为主导的细胞
保护系统。植物在这双重因素作用下,加速膜脂过氧


收稿日期: 2002-09-29,修回日期: 2002-11-08。
基金项目: 国家自然科学基金项目( 30240078) ;湖北省重大科技攻关项目“湖北省地道中药材规范化种植( GAP)研究及示范基地建
设”资助。
作者简介: 肖春桥( 1975- ) ,男,硕士研究生,研究方向为植物生理学。
通讯作者( E-mail: jrl i@ whu. edu . cn)。
化链式反应, 增加过氧化有害产物积累,导致了细胞
膜系统破坏及大分子生命物质的损伤,甚至最后出
现死亡。
多效唑( Paclobutrazol, PBZ)属于三唑类植物
生长调节剂, 它能导致植物在形态和生理生化反应
上发生一系列变化,如控长矮化、促进生根、促进细
胞分裂素合成以及保护植物免受各种各样的环境胁
迫 等[ 1 3]。盾 叶 薯 蓣 ( Dioscor ea z ingiberensis
Wright )俗称黄姜, 是我国特有种和薯蓣皂素生产
的重要原料植物[ 4]。本实验以盾叶薯蓣为材料, 研究
了多效唑对盾叶薯蓣抗氧化酶活性和膜脂过氧化反
应的影响,以探讨多效唑对提高植物抗逆性的效应。
1　材料与方法
1. 1　栽培方法
取大小一致的盾叶薯蓣根茎(采自湖北郧西山
区) , 用 75%乙醇消毒 1 min,蒸馏水冲洗干净后浸
泡于 100 mL 100 mg / L 多效唑( 15%超微可湿性粉
剂,购自农资市场,实验前笔者曾做过多效唑对盾叶
薯蓣抗氧化酶活性影响的浓度效应实验, 结果是
100 mg/ L 浓度效果相对最好)水溶液中, 对照为浸
泡于等量的蒸馏水,处理 24 h 后盆栽于装有沙壤土
的塑料花钵中,置 25℃温室生长,每天光照 12 h,每
个处理 3次重复。待第1片真叶长出后,把处理和对
照各分为 2组: 一组取第 1片真叶测定超氧物自由
基 ( O 2
)产生速率和超氧化物歧化酶( Superox ide
dismutase, SOD)、过氧化氢酶( Catalase, CAT )、过
氧化物酶( Puaiacol perox idase, POD)活性以及丙
二醛( M alondialdehyde, MDA)、可溶性蛋白质和叶
绿素含量,另一组向花钵内浇 100 mL 1 mmol/ L 的
聚乙二醇20 000水溶液进行水分渗透胁迫处理。从
胁迫的第1 d 开始连续 5 d摘取第 1片真叶,取样后
测定同样值。
1. 2　测定方法
O 2

产生速率的测定按照王爱国和罗广华的方
法[ 5] ; SOD活性按照 Stew art 和 Bewley 的方法[ 6] ;
POD 和 CAT 活性按照 Kraus 和 Fletcher 的方
法[ 3] ;丙二醛含量的测定按照 Heath 和 Packer 的方
法[ 7] ;可溶性蛋白质按照 Bradfor d 的方法[ 8] , 以牛
血清蛋白作标准曲线;叶绿素的提取和含量测定按
照 Lichtenthaler的方法 [ 9]。
2　结果与分析
2. 1　多效唑对盾叶薯蓣叶片 O2
产生速率的影响
在正常生长状况下, 多效唑处理的盾叶薯蓣叶
片O 2
产生速率比对照下降了 14. 5% (表 1) , 多效唑
的这种效果和它在油橄榄 [ 10]上的作用是一致的。在
干旱胁迫下,没有经多效唑处理的盾叶薯蓣叶片(对
照) O 2
产生速率随着胁迫时间的延长而显著增加,
到第 5d时其速率比第 1 d上升了 51. 1%,而多效唑
处理的盾叶薯蓣叶片 O 2
产生速率虽也有所增加,
但增加程度远比对照低。到胁迫第5 d, O 2
产生速率
比第 1 d仅上升了 15. 9% (图 1)。
图 1　多效唑对干旱胁迫下盾叶薯蓣叶片 O2

产生速率的影响 (平均值 ± 标准误差, n= 3)
Fig . 1　Effect o f PBZ on O 2
production r ate o f Dioscorea
z ingiber ensis Wright leaves under dr ought stress
( mean ± SE, n= 3)
表 1　正常生长状况下对照和多效唑处理的盾叶薯蓣叶片的各参数变化值(平均值±标准误差, n= 3)
Table 1　Basal ( normal gr ow th condition) va lues of the par ameters in cont ro l and PBZ-tr eated
Dioscor ea z ingiber ensis Wright( mean±SE, n= 3)
参数
Pa rameter
对照
Contr ol
多效唑
PBZ
变化百分比( % )
Change per cent
O 2

产生速率 ( nmo l min- 1( g fr w t) - 1) 221. 5±3. 8 189. 3±5. 1 - 14. 5
SOD 活性 ( units ( g fr w t) - 1) 29. 5±1. 32 40. 1±1. 27 + 35. 9
CAT 活性 (
mol min- 1( g fr wt ) - 1) 812. 2±7. 3 935. 7±11. 6 + 15. 2
POD 活性(
mol min- 1( g fr w t) - 1) 2. 8±0. 24 3. 5±0. 11 + 25. 0
MDA 含量 (
mol ( g fr w t ) - 1) 0. 98±0. 03 0. 54±0. 04 - 44. 9
蛋白质含量 (
g ( g fr w t ) - 1) 36. 8±1. 8 41. 9±2. 0 + 13. 9
叶绿素含量 (
g ( g fr w t ) - 1) 49. 7±2. 7 55. 8±3. 1 + 12. 3
171　第 2 期　　　　　　　　　　　　肖春桥等: 多效唑对盾叶薯蓣叶片活性氧代谢与膜脂过氧化反应的影响
2. 2　多效唑对盾叶薯蓣叶片 SOD、CAT和 POD活
性的影响
在正常生长状况下,多效唑处理的盾叶薯蓣叶
片 SOD、CAT 和 POD 活性分别比对照提高了
35. 9%、15. 2% 和 25. 0%(表 1) , 多效唑这种效果
和它在小麦[ 3]和玉米[ 11]上的作用是一致的。在干旱
胁迫下, 没有经多效唑处理的盾叶薯蓣叶片(对照)
SOD、CAT 和 POD活性随着胁迫时间的增加而逐
渐降低, 到第 5 d 时其活性分别比第 1 d 下降了
49. 4%、43. 9% 和 56. 4%, 而多效唑处理的盾叶薯
蓣叶片 SOD、CAT 和 POD 活性虽也有所降低, 但
降低程度比对照低。到胁迫第 5 d, SOD、CA T 和
POD 活性比第 1 d 分别只下降了 11. 9%、19. 2%
和 18. 5%(图 2: A, B, C)。
图 2　多效唑对干旱胁迫下盾叶薯蓣叶片 SOD 活性(A)、CAT活性( B)、POD 活性(C)、MDA 含量(D)、可溶性蛋白质含量(E)和叶绿素含量(F)的影响(平均值± 标准误差, n= 3)
F ig . 2　Effect of PBZ on SOD activity ( A ) , CAT activity ( B) , POD act ivity ( C) , MDA content ( D ) , so luble
pro tein content ( E) and chlor ophyll content ( F ) o f Dioscor ea z ingiber ensis Wright leaves under dr ought st ress
( mean±SE, n= 3)
2. 3　多效唑对盾叶薯蓣叶片丙二醛含量的影响
丙二醛是植物膜脂过氧化反应的产物, 其含量
通常被认为是植物在遭受环境胁迫下膜脂过氧化反
应的参数 [ 12] , 本实验即把丙二醛含量作为衡量膜脂
过氧化反应的指标。实验结果表明,在正常生长状况
下, 多效唑处理有效地抑制了盾叶薯蓣叶片中丙二
172 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21 卷　　
醛的产生,其含量比对照降低了 44. 9%(表 1)。干旱
胁迫下,盾叶薯蓣叶片的丙二醛含量随着胁迫时间
的延长而急剧上升,到第5 d 时其含量相比第 1 d已
上升了 71. 6% ,而多效唑处理后,丙二醛含量的上
升幅度远低于对照,到胁迫第 5 d, 其含量比第 1 d
上升了 35. 6% (图 2: D)。
2. 4　多效唑对盾叶薯蓣叶片可溶性蛋白质和叶绿
素含量的影响
在正常生长状况下,多效唑处理促进了盾叶薯
蓣叶片可溶性蛋白质和叶绿素的合成,其含量比对
照提高了 13. 9%和 12. 3%(表 1) ,这和多效唑对小
麦[ 3]和甜菜[ 13]的作用效果是一致的。干旱胁迫下,
盾叶薯蓣叶片可溶性蛋白质和叶绿素含量急剧下
降,到第 5 d 时叶绿素含量相比第 1 d分别下降了
48. 1%和 49. 7%, 而多效唑处理的盾叶薯蓣叶片可
溶性蛋白质和叶绿素含量虽也有所降低, 但降低程
度远远没有经多效唑处理的叶片剧烈,到胁迫第 5
d,多效唑处理的盾叶薯蓣叶片可溶性蛋白质和叶绿
素含量比第 1 d 下降了 9. 3%和 11. 7% (图 2: E,
F )。
3　讨论
植物在干旱条件下, 叶绿体内的 CO2 浓度降
低,气孔自动关闭, NADP+ 从光合电子传递链 PS I
接受电子受到抑制, 因此 O2 减少, 活性氧自由基大
量产生,本实验干旱胁迫下盾叶薯蓣叶片超氧物自
由基产生速率明显增加进一步论证了这个结论。在
保护细胞膜, 抵抗干旱胁迫对植物所造成的损伤过
程中, 对活性氧自由基的清除是植物体重要的保护
机制[ 14]。许多研究表明,植物是通过提高抗氧化酶
的活性来适应逆境的[ 15] , 其中 SOD、CAT 和 POD
是逆境下植物清除体内活性氧和其它过氧化物自由
基的关键酶。
从本研究结果来看,盾叶薯蓣叶片在干旱胁迫
下, SOD、CAT 和 POD活性逐渐下降, 而多效唑处
理后, SOD、CAT 和 POD 活性下降幅度比对照变
小, 这说明多效唑处理提高了盾叶薯蓣叶片中
SOD、CAT 和 POD的活性, 因此, 我们认为多效唑
在植物遭受干旱胁迫时是通过提高 SOD、CAT 和
POD的活性来维持整个防御体系的。由于膜脂损伤
和蛋白质降解是由活性氧造成的 [ 16] , 多效唑对植物
的保护作用表明多效唑处理植株能比对照更有效的
清除活性氧, 或者说它有助于植物修补逆境造成的
伤害,从而提高了植物适应干旱胁迫的能力。而在正
常生长状况下, 多效唑处理提高了盾叶薯蓣叶片中
SOD、CAT 和 POD的活性,这为多效唑提高植物抗
旱性是因为提高了抗氧化酶活性的说法提供了更有
力的证据。
SOD、CAT 和 POD作为活性氧的有效清除剂,
它们的活性水平也决定了膜脂过氧化反应的程
度[ 17]。膜脂过氧化反应是一个复杂的过程,它由自
由基进攻不饱和脂肪酸起始, 并引起连锁循环反应。
MDA 是植物膜脂过氧化反应的产物, 当植物遭受
逆境胁迫时,其含量会大大提高。Heber 等 [ 18]指出,
M DA 是植物叶片组织在遭受逆境时一个非常敏感
的内源参数,其可能与蛋白质结合,使蛋白质(酶)的
结构发生交联而导致催化功能丧失, 并引起叶绿体
超微结构的损伤,使植物光合能力下降。许多研究表
明膜脂过氧化是引起衰老的一个直接而重要的原
因, 衰老过程伴随着 MDA 含量的不断增加与膜脂
过氧化的不断增强。本实验中,多效唑处理能有效的
降低盾叶薯蓣叶片中 MDA 的含量,表明多效唑能
有效减轻盾叶薯蓣叶片因干旱引起的膜伤害, 提高
抗旱能力。
正常生长状况下,多效唑处理提高了盾叶薯蓣
叶片中可溶性蛋白质及叶绿素含量, 而在干旱胁迫
下, 多效唑又抑制了可溶性蛋白质和叶绿素含量的
下降,这说明多效唑能促进蛋白质和叶绿素的合成,
我们认为多效唑的这种作用对于干旱条件下盾叶薯
蓣叶片细胞膜的稳定性起到了重要的保护作用, 从
而也延缓了叶片的衰老, 提高了盾叶薯蓣的抗旱能
力。
多效唑对植物的作用机理是极其复杂的问题,
有待于我们进一步的研究。
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