全 文 ：武汉植物学研究 1999, 17 (2) : 105～ 109
J ourna l of W uhan B otan ica l Resea rch
水分胁迫对龙眼幼苗叶片膜脂过氧化及
内源保护体系的影响Ξ
陈立松　刘星辉
(福建农业大学园艺系　福州　350002)
提　要　对龙眼 (D im ocarp us long ana L our. ) 实生幼苗进行人工水分胁迫, 检测其抗氧化酶
和抗氧化剂的变化, 研究干旱对叶片膜脂过氧化及内源保护体系的影响。结果表明, 在水分胁
迫下, 龙眼叶片 RW C 下降, 电解质渗漏上升, RW C 的下降和电解质渗漏的上升呈极显著负
相关; 叶片中 SOD 和 POD 活性及M DA 含量明显上升, 且与电解质渗漏的增加呈极显著正
相关; 叶片中可溶性蛋白质、GSH 含量和A sA 2POD 活性显著下降, 下降幅度随水分胁迫程
度增加而递增, 且与电解质渗漏和M DA 含量的增加呈极显著负相关; GR 和CA T 活性均表
现为“先上升后下降”的趋势。
关键词　龙眼, 水分胁迫, 膜脂过氧化, 内源保护系统
　　植物遭受干旱时, 植物体内产生大量的O
Η
2 、H 2O 2 和·OH 等活性氧, 这些活性氧对植物体具有毒
害作用; 当活性氧的产生与清除不平衡时能诱发膜脂过氧化作用, 造成膜系统的损伤, 严重时会导致植
物细胞的死亡。活性氧积累是水分胁迫造成植物细胞伤害的重要原因之一。目前, 有关水分胁迫下植物
细胞伤害的活性氧机制已有不少报道〔1～ 4〕, 但在果树上研究甚少, 龙眼尚无报道。笔者研究了水分胁迫
对龙眼膜脂过氧化水平、保护性酶类 SOD、POD 、A sA 2POD、CA T、GR 活性和抗氧化物质 GSH 含量的
影响。
表 1　水分胁迫对土壤含水量的影响 (% )
T ab le 1　Effects of w ater stress on so il
w ater con ten t
胁迫后天数
D ays after
w ater stress
对照
Contro l
处理
T reatm en t
0 34. 123±1. 035 34. 901±0. 842
4 35. 010±0. 906 15. 001±1. 031
8 34. 557±0. 711 7. 731±0. 335
1　材料和方法
1. 1　试材
本实验于 1996 年在福建农业大学完成。供试材料
为 2 年生实生龙眼 (D im ocarp us long ana L our. )苗, 供试
品种为乌龙岭。
1. 2　方法
水分胁迫处理: 全部试验材料用盆栽, 8～ 9 月在人
工控制条件下进行水分胁迫试验。水分胁迫处理时, 选生长整齐一致有代表性的龙眼 40 盆 (每盆 1 株) ,
其中 20 盆停止浇水, 另 20 盆正常浇水作为对照, 并于停止浇水后第 4 天、第 8 天取样分析测定。土壤含
水量用称重法测定。
取样方法: 采样在早晨 7 点半至 8 点半之间进行。试样均取自小苗顶端第 4 至第 5 片复叶 (从上往Ξ 收稿日: 1998201204, 修回日: 1998207215。第一作者: 男, 1965 年出生, 博士, 从事果树生理研究。
下数)的第 3 对小叶 (叶龄约 50 d)。
测定方法: 叶片相对含水量 (RW C)的测定采用烘干恒重法〔5〕。质膜相对透性的测定采用电导法。丙
二醛 (M DA )含量的测定参照H eath 等的方法〔6〕。蛋白质含量按B radfo rd 的方法测定, 用牛血清蛋白作
标准曲线〔7〕。过氧化物酶 (POD ) 活性按华东师范大学的方法测定〔8〕; 过氧化氢酶 (CA T ) 活性采用
K lapheck 等方法测定〔9〕; 超氧物歧化酶 (SOD ) 活性的测定采用 Giannopo lit is 等的方法〔10〕。谷胱甘肽
( GSH ) 含量和抗坏血酸过氧化物酶 (A sA 2POD ) 活性的测定按曾韶西等的方法〔11〕; 谷胱甘肽还原酶
(GR )活性采用D h indsa 的方法〔12〕。
以上指标除RW C 和质膜相对透性为 6 次重复外, 其余均为 3 次重复。
2　结果与分析
2. 1　水分胁迫对龙眼叶片 RW C、电解质渗漏、MDA 和可溶性蛋白质含量的影响
龙眼叶片RW C 随水分胁迫时间的延长而下降, 而电解质渗漏则增加 (表 2, 图 1, 图 2)。统计分析表
明, RW C 的下降与电解质渗漏的上升呈极显著负相关 (y = 391676- 01308x , y 为电解质渗漏, r= -
0199733 ,D F= 4, p = 0101, 下同)。
表 2　水分胁迫对龙眼叶片 RW C、电解质渗漏、MDA 和蛋白质含量的影响
T able 2　Effect of w ater stress on RW C, electro lyte leakage,M DA and
p ro tein con ten ts of longan leaves
胁迫后
天数
D ays
after
w ater
stress
RW C (% )
Contro l T reatm ent
电解质渗漏 (% )
E lectro lyte leakage
Contro l T reatm ent
M DA 含量 (Λmo lõg- 1DW )
M DA conten t
Contro l T reatm ent
蛋白质含量 (Λmo lõg- 1DW )
P ro tein con ten t
Contro l T reatm ent
0 88. 546±5. 173 88. 804±2. 053 12. 847±0. 821 12. 143±0. 981 86. 354±3. 722 82. 573±1. 229 53. 876±2. 021 55. 630±1. 981
4 89. 511±0. 730 64. 973±0. 483 12. 430±0. 991 19. 981±0. 769 91. 115±2. 314 131. 229±3. 621 52. 986±1. 909 48. 719±1. 669
8 87. 677±0. 468 46. 257±2. 704 11. 918±1. 071 25. 273±1. 074 89. 423±1. 789 190. 691±5. 392 51. 850± 2. 171 38. 254±1. 074
图 1　丙二醛含量与相对含水量关系
F ig. 1　Relation betw een M DA and RW C
图 2　丙二醛含量与电解质渗漏关系
F ig. 2　Relation betw een M DA and electro lyte leakage
　　M DA 是细胞膜脂过氧化的产物, 通常被看作植株受害的指标。在水分胁迫下, 龙眼叶片M DA 含量
迅速上升, 说明龙眼叶片受到明显的膜脂过氧化伤害 (表 2)。相关分析表明, 电解质渗漏的上升与M DA
含量的增加呈极显著正相关 (y = - 61261+ 71495x , y 为M DA 含量, r= 0198433 ,D F= 4)。这说明膜伤
害与膜脂过氧化有着密切的关系。
601 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 17 卷　
龙眼叶片可溶性蛋白质含量随水分胁迫程度的增加而递减时, 电解质渗漏增大, M DA 含量增高 (表
2) , 前者与后两者之间均呈极显著负相关 (y = 671010- 11065x , y 为蛋白质含量, r= - 0194433 ,D F= 4;
y = 661549- 01146x , y 为蛋白质含量, r= - 0198533 , D F = 4) , 表明水分胁迫下龙眼叶片质膜透性的破
坏和膜脂过氧化的加剧引起可溶性蛋白质含量的下降。
2. 2　水分胁迫对龙眼叶片SOD、POD 和CA T 活性的影响
表 3 表明, 在水分胁迫的第 4 天, 龙眼叶片 SOD 和 POD 活性均显著提高, CA T 活性也稍有提高, 说
明细胞内抗氧化能力增强, 但在水分胁迫后第 8 天, 则只有 SOD 和 POD 活性继续增加。而CA T 活性则
急剧下降, 这表明 SOD、POD 和CA T 对水分胁迫的反应是不同的。
表 3　水分胁迫对龙眼叶片 SOD、POD 和CAT 活性的影响
T able 3　Effect of w ater stress on SOD , POD and CA T activity of longan leaves
胁迫后
天数
D ays
after
w ater
stress
SOD 活性
SOD activity
(un itsõm g- 1 p ro tein)
Con tro l T reatm en t
POD 活性
POD activity
(△A 470õm in- 1õm g- 1 p ro tein)
Con tro l T reatm en t
CA T 活性
CA T activity
(Λmo l H 2O 2õm in- 1õm g- 1 p ro tein)
Con tro l T reatm en t
0 148. 691±2. 444 148. 467±7. 301 1. 743±0. 021 1. 693±0. 009 849. 093±58. 722 830. 495±51. 816
4 149. 490±1. 467 162. 563±4. 560 1. 784±0. 091 2. 044±0. 069 855. 007±56. 314 859. 309±8. 621
8 145. 788±0. 602 181. 236±3. 758 1. 804±0. 071 2. 166±0. 074 820. 313±41. 789 449. 546±35. 392
2. 3　水分胁迫对 GSH 含量、A sA 2POD 和GR 活性的影响
水分胁迫明显地降低了龙眼叶片A sA 2POD 活性和 GSH 含量, 水分胁迫对A sA 2POD 活性和 GSH
含量的影响与胁迫的程度有关, 胁迫越大, 降低越多 (表 4)。相关分析表明, 水分胁迫下龙眼叶片A sA 2
POD 活性和 GSH 含量的减少分别与电解质渗漏和M DA 含量的增加呈极显著负相关 (A sA 2POD 活性
与电解质渗漏和M DA 含量的回归方程及相关系数分别为: y = 1751494- 31582x , y 为A sA 2POD 活性,
r= - 0194633 ,D F= 4; y = 1731972- 01491x , y 为A sA - POD 活性, r= - 0198833 ,D F= 4。GSH 含量与
电解质渗漏和M DA 含量的相关方程分别为: y = 31995- 01058x , y 为 GSH 含量, r= - 0196933 , D F =
4; y = 31910- 01007x , y 为 GSH 含量, r= - 0194333 ,D F= 4) , 表明在龙眼水分胁迫伤害中膜透性的破
坏和膜脂过氧化的加剧与A sA 2POD 活性和 GSH 含量的降低有关, A sA 2POD 和 GSH 在防御膜脂过氧
化中起着一定的作用。
表 4　水分胁迫对龙眼叶片 GR、AsA 2POD 活性和GSH 含量的影响
T able 4　Effect of w ater stress on GR ,A sA 2POD activity and GSH conten t of longan leaves
胁迫后
天数
D ays
after
w ater
stress
A sA 2POD 活性
A sA 2POD activity
(nmo l A sAõm in- 1õm g- 1 p ro tein)
Con tro l T reatm en t
GR 活性
GR activity
(nmo l NAD PHõm in- 1õm g- 1
p ro tein)
Con tro l T reatm en t
GSH 含量
GSH conten t
(Λmo lõg- 1 DW )
Contro l T reatm en t
0 132. 654±8. 206 132. 109±5. 812 15. 601±0. 772 15. 380±0. 921 3. 315±0. 085 3. 375±0. 059
4 127. 831±8. 115 115. 706±6. 573 15. 198±0. 342 17. 675±0. 776 3. 183±0. 244 2. 729±0. 250
8 128. 065±4. 155 77. 734±4. 720 15. 773±1. 438 12. 817±0. 888 3. 275±0. 043 2. 582±0. 069
　　GR 是叶绿体中清除H 2O 2 的重要酶。它与A sA 2POD 等酶一起通过H alliw ell2A sada 途径移出叶绿
体中的H 2O 2。表 3 表明, 在水分胁迫的初期, 龙眼叶片 GR 活性明显上升, 延长时间后, 其活性逐渐降低。
3　讨论
SOD、POD 和CA T 是生物细胞内清除O
Η
2 和H 2O 2 的抗氧化酶。SOD 的作用是将O
Η
2 歧化为H 2O 2
701　第 2 期　　　　　　　陈立松等: 水分胁迫对龙眼幼苗叶片膜脂过氧化及内源保护体系的影响
和O 2, CA T 和 POD 则是担负清除H 2O 2 的主要酶类。本试验表明, 在水分胁迫下, 龙眼叶片 SOD 活性显
著上升, 且与电解质渗漏呈极显著正相关 (y = 117. 852+ 2. 422x , y 为 SOD 活性, r= 0. 98833 , D F = 4)。
水分胁迫也使龙眼叶片 POD 活性上升, 且与电解质渗漏呈显著正相关 (y = 1. 356+ 01033x , y 为 POD
活性, r= 0197133 ,D F= 4) , CA T 活性则表现为“先上升后下降”的趋势。结果表明, 龙眼抗旱性较强, 在
水分胁迫下可维持较高的 SOD、CA T 和 POD 活性, 通过 SOD、CA T 和 POD 三者协调一致的作用, 可使
活性氧维持在一个较低的水平。
目前, 有关水分胁迫与 GSH、GR 和A sA 2POD 的关系已有一些报道, 但结果不尽一致。许长成等〔13〕
研究发现, 在水分胁迫下, A sA 2POD 和 GR 均表现“先上升后下降”的趋势, 而 GSH 的含量则随干旱时
间的延长而下降。陈少裕〔2〕在甘蔗上发现, 在水分胁迫下, 甘蔗叶片中 GR 活性和 GSH 含量均出现不同
程度的下降, 且与品种的抗旱性有关, 抗旱性强的品种下降的程度均小于抗旱性弱的品种。Gam ble
等〔14〕在小麦、Burke 等〔15〕在棉花、Sm irnoff 等〔16〕在大麦、画眉草上发现, 水分胁迫诱导 GR 或A sA 2POD
活性明显上升。Buck land 等〔17〕发现Coch learia a tlan tica (一种海滨植物) 和海石竹 (A rm eria m aritim a)
中A sA 2POD 不受水分胁迫的影响, C. a tlan ticak 中GR 活性亦不受影响, 而海石竹在对照及胁迫条件下
均不能检测出 GR 活性。本试验结果表明, 在水分胁迫下, 龙眼叶片A sA 2POD 活性和 GSH 含量均随水
分胁迫时间的延长而下降, GR 则表现为“先上升后下降”趋势。这些结果表明, 在水分胁迫下, 一些植物
叶绿体中的 H 2O 2 是通过酶促反应清除的, 一些植物是通过抗氧化剂来实现的, 还有一些植物可能是通
过酶促反应和抗氧化剂共同作用完成的。此外, 还可看出, 在水分胁迫下, 抗旱性强的植物一般都具有较
高的 GR 和A sA 2POD 活性及 GSH 含量。
从上述这些结果可以看出, 植物体内活性氧酶促清除系统中酶活性和非酶促清除系统中抗氧化物
质含量的变化, 依水分胁迫处理的方式、胁迫的强度和植物材料等的不同而异。
参 考 文 献
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EFFECTS OF W ATER STRESE ON L EAF M EM BRANE
L IP ID PEROX IDATION AND ENDOGENOUS
PROTECTIVE SY STEM S IN LONGAN
YOUNG SEEDL INGS
Chen L isong　　L iu X inghu i
(D ep artm en t of H orticu ltu re, F uj ian A g ricu ltu ra l U n iversity　Fuzhou　350002)
Abstract　T he effects of w ater stress on leaf m em brane lip id perox idation and endogenous p ro tective
system s in longan (D im ocarp us long ana L our. ) young seedlings w ere studied. U nder w ater stress, the
rela t ive w ater con ten t (RW C ) decreased and the electro lyte leakage of p lasm a m em brane increased;
there w as a negative linear co rrela t ion betw een RW C and electro lyte leakage; the activit ies of superox i2
dase dim utase (SOD ) and perox idase (POD ) and the con ten ts of m alondialdehyde (M DA ) increased and
there w ere po sit ive linear co rrela t ions w ith electro lyte leakage; the con ten ts of reduced glu ta th ione
(GSH ) and so lub le p ro tein and the activity of asco rbate perox idase (A sA 2POD ) gradually decreased
w hen w ater stress gradually increased and there w ere negative linear co rrela t ions w ith electro lyte leak2
age and the con ten t of M DA ; the activit ies of glu ta th ione reductase (GR ) and cata lase (CA T ) increased
at first, then decreased.
Key words　L ongan, W ater stress, M em brane lip id perox idation, Endogenous p ro tective system
901　第 2 期　　　　　　　陈立松等: 水分胁迫对龙眼幼苗叶片膜脂过氧化及内源保护体系的影响