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Affecting of drought stress in Epimedium sagittatum

干旱胁迫对箭叶淫羊藿的影响



全 文 :图 7 葫芦茶紫外光谱图
到类圆形 ,纤维束从环状到断续成环 ,叶的主脉维管
束从 7个转变成 3个维管束。
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干旱胁迫对箭叶淫羊藿的影响
石进校 ,尹江龙 ,刘应迪 ,陈 军 ,张可红
(吉首大学生命科学与化学学院 ,湖南 吉首  416000)
摘 要: 目的 研究干旱胁迫对箭叶淫羊藿的影响及其抗旱性。 方法 采用分光光度法测定干旱胁迫中植物叶内
过氧化物酶 ( POD) ,超氧化物歧化酶 ( SOD)活性和丙二醛 ( MDA)含量。结果 随干旱胁迫的增强 ,叶内 POD活
性和 M DA含量上升 ,而 SOD活性在 12 d内上升 , 12 d后活性下降。 结论 箭叶淫羊藿具有一定的抗旱性 ,栽培
一年以上的植株较当年栽培植株抗旱性强。
关键词: 干旱胁迫 ;箭叶淫羊藿 ; POD; SOD; MDA
中图分类号: R282. 21   文献标识码: A   文章编号: 0253 2670( 2002) 06 0554 04
Affecting of drought stress inEpimedium sagittatum
SHI Jin-xiao , YIN Jiang-long , LIU Ying-di, CHEN Jun, ZHANG Ke-hong
( Colleg e of Life Sciences and Chemistr y , Jishou Univ e rsity , Jishou Hunan 416000, China )
Key words: drought st ress; Epimedium sagittatum ( Sieb. et Zucc. ) Maxim. ; POD; SOD; MDA
  箭叶淫羊藿为小檗科淫羊藿属植物 ,是我国传
统补益类中药 ,具有补肾壮阳 ,祛风除湿之功效。现
代医学研究证明 ,淫羊藿能增加冠脉血流量 ,促进
DNA合成率 ,影响核酸代谢 ,提高体外骨髓细胞培
养的增殖率 ,并有促进肾上腺皮质功能的作用 ,对脊
髓灰质炎病毒有显著的抑制作用。临床上主要用于
治疗冠心病 ,慢性气管炎 ,神经衰弱 ,小儿麻痹等
病 [1 ]。因此对淫羊藿的研究已成为热点 ,近年来有关
淫羊藿的报道越来越多 ,但大多数局限于对淫羊藿
的分类、化学成分 ,药理作用以及新药开发等方
面 [2 ] ,而在生理上对淫羊藿的研究报道极少 [3 ]。我国
是淫羊藿属药用植物的分布中心 ,种类多 ,分布广 ,
但随着医药科学的飞速发展和对淫羊藿的大力开发
利用 ,野生资源已不能满足需要 ,为了探讨淫羊藿对
环境因子的要求 ,扩大人工栽培的数量 ,提高生产质
量 ,本文在不同干旱条件下 ,对两个不同种植时期的
淫羊藿叶内的丙二醛 ( MDA)的含量 ,过氧化物酶
( POD)活性以及超氧化物酶 ( SOD)活性进行了测
定 ,分析了不同干旱胁迫对淫羊藿叶内 MDA含量
POD活性和 SOD活性的影响 ,比较两个不同栽培
时期淫羊藿叶内三者的差异 ,试图说明不同栽培时
期植株的耐旱性特点 ,为淫羊藿的人工栽培提供理
·554· 中草药  Ch inese Tradi tional and Herbal Drugs  2002年第 33卷第 6期
收稿日期: 2001-09-10
基金项目:湖南省教育厅自然科学基金资助课题 ( 01C307)
作者简介:石进校 ( 1964-) ,男 ,湖南汉寿县人 ,学士 ,湖南吉首大学生化学院讲师 ,主要从事植物生理和山区特种经济植物开发研究。  
Tel: ( 0743) 8564416  Email: jxshiedu@ 263. n et
论依据。
1 材料与方法
1. 1 供试材料:箭叶淫羊藿 ,采至湘西德夯 ,材料 1
为栽培 1年的植株 ,材料 2为新栽培的植株 ,两植
株在充足水分供应条件下生长良好 ,于 4月 15日
对两植株浇足水后停止供水进行干旱处理 ,置于自
然条件下培养 ,以后每两天测量 1次土壤含水量及
相对应的淫羊藿叶内 MDA含量 , POD活性和
SOD活性。 以栽培 1年的植株作不受干旱胁迫
对照。
1. 2 土壤含水量的测定:土壤含水量的测量采用烘
干法 ,用小刀除去表层约 0. 5 cm厚的土壤 ,然后用
打孔器取同样深度有代表性的土壤装入重量为 W 0
称量瓶中 ,称重 (W 1 )后放入 40℃恒温干燥箱中烘
干至恒重 ,并称量烘干后的土样与容器的重量
(W 2 ) ,土壤含水量根据下式计算得到:
W (% ) = (W 1-W 2 ) /(W1-W0 )× 100%。
1. 3 酶液的制备: 称 0. 5 g 叶样 ,分次加入 5 mL
62. 5 mmol /L pH 7. 8 PBS在冰浴上匀浆 , 4 000 r /
min 4℃。
1. 4  MDA含量的测定:取上述上清液 2. 0 mL,加
入 2. 0 mL 10% TCA (含 0. 5% TBA)混匀塞上纸
塞 ,水浴煮沸 15 min,快速冷却 , 4 000 r /min离心
20 min,以 10% TCA为参照 ,上清液在 532 nm和
600 nm处测定 A值 ,重复 5次求平均 , M DA含量
计算公式 [4 ]:
M DA ( mmol /g FW ) = A× N /155× gFW。
A= A 532- A 600
N 为上清液总体积 ( L)
155为 1 mmo l三甲川在 532 nm的吸光系数 , d为比色
杯光程 ( d= 1 cm 即 0. 01 m )
W 为称取植物材料的鲜重 ( g )
1. 5  POD和 SO D活性的测定:参照《植物抗性生
理学》 [4 ] , POD活性以每分钟 A470nm增加 0. 01为一
个酶活单位 (以 n表示 , 1n既 1个酶活单位 )。 SOD
活性以 A值表示 , A值越小 ,活性越大。
2 实验结果分析
2. 1 土壤含水量变化:图 1表明 ,随着处理时间的
不断延长 ,两种材料的土壤含水量都呈现出下降趋
势 ,在浇水的第一天水分含量最大 ,材料 1为
23. 6% ,材料 2为 21. 5% ,但两者变化速率又存在
差别 ,材料 1始终保持很快的速率减小 ,从 23. 6%
迅速降到 6% ,在 0~ 16 d里材料 2土壤含水量变
化缓慢 ,仅由 21. 5% 下降为 16. 5% , 16~ 20 d中土
壤水分含量急剧下降近一半 ,从 16. 5% 变为
8. 5% ,而在 20 d以后含水量变化又较慢 ,到 30 d
时下降幅度只有 1. 4% 。
图 1 土壤含水量变化
2. 2 干旱对 MDA含量的影响:结合图 1和图 2,
我们可以看出随着干旱处理的时间不断延长和干旱
程度的增加 ,淫羊藿叶内 MDA含量都逐渐上升 ,在
干旱处理的第 4天 , M DA含量最少 ,材料 1为
4. 0× 10-6mmol /g FW,材料 2为 5. 0× 10-6 mmol /
gFW,以后 MDA含量不断升高 ,但两种材料的变
化速率又不是完全一致的 ,但有相似的变化趋势 ,干
旱胁迫促进 MDA的生成 ,且随干旱时间的延长 ,
M DA会在植物体内积累。 从干旱处理的第 4天到
第 18天中 ,材料 1叶中 MDA含量从 4. 0× 10-6
mmol /g FW以近似直线上升到 9. 9× 10-6 mmol /
gFW,而材料 2则先急剧上升 ,处理 12 d时出现缓
慢上升的趋势 ,到处理 18 d时 MDA含量只增加了
0. 9× 10-6 mmo l /gFW,之后又快速增加 ,在处理 20
d时达到了 12. 4× 10-6 mmol /g FW。 另外比较材料
1和材料 2在相同的处理时间里土壤含水量和
MDA含量 ,可知材料 1的叶内 MDA含量较材料 2
的要低 ,而材料 1的土壤含水量也小于材料 2的土
壤含水量。 对照组 MDA含量在 3. 2~ 3. 6× 10-6
mmol /g FW之间 ,无显著变化。
图 2 干旱处理对淫羊藿 MDA含量的影响
·555·中草药  Ch inese Tradi tional and Herbal Drugs  2002年第 33卷第 6期
2. 3 干旱对 POD活性的影响: 材料 1和材料 2对
干旱胁迫都作出了反应 ,其叶内 POD活性是随干
旱处理的延续和程度的增强而增加的 (图 3) ,在干
旱处理的第 4天两者的 POD活性都较低 ,材料 1
在干旱胁迫下 POD活性增强较快 ,增强的幅度也
较大 ,从第 4天的 1. 84× 103 n· min-1· g FW-1急剧
上升到 8. 18× 103 n· min-1· gW F-1 ,材料 2在第 4
天到第 12天之间 , POD活性没多大变化 ,干旱处理
12 d后显著提高 ,到第 18天已经由 1× 103 n·
min
-1· g FW-1上升为 3. 5× 103 n· min-1· g FW-1 ,随
后又趋于平缓。比较材料 1和材料 2叶内 POD活
性的变化快慢和变化幅度 ,我们可以看出材料 2叶
内 POD活性的增强较材料 1的增强要滞后 ,变化
幅度也要小。对照组 POD活性在 7. 2~ 6. 3× 103
n· min-1· g FW-1之间 ,无显著变化。
图 3 干旱处理对淫羊藿 POD活性的影响
2. 4 干旱处理对 SOD活性的影响: 干旱处理对
SOD的活性也有显著的影响 ,随着干旱胁迫的延续
和干旱程度增强 , SOD在 560 nm处的吸光度 ( A )
表现出“V”字形 (图 4) ,在干旱处理初期 SOD的 A
值较高 ,活性较低 ;材料 1和 材料 2在处理第 4天
时 SOD的 A值基本相同 ,材料 1为 0. 059,材料 2
为 0. 060,随着干旱处理的时间推移 ,材料 1材料 2
的 SOD的 A值逐渐减小 ,活性增强 ;但材料 1减小
的速度要较材料 2快 ,减小的幅度也较大 ,在处理
第 10天时材料 1达到最小值 0. 018,然后又大幅度
上升 ;到 18 d时 A值提升为 0. 065,材料 2在第 12
天时达到最小 0. 025,之后又缓慢上升到 30 d时才
达到 0. 041。 根据吸光度与酶活性呈负相关 ,所以
SOD活性应是先升高 ,到一定程度后又下降 ,在处
理 10 d时材料 1 SOD活性最强 ,随干旱的增强
SOD活性又迅速下降 ,材料 2在处理 12 d时 SOD
活性最强 ,之后又缓慢降低 ,降低的速度和幅度都比
材料 1小。 对照组 SOD活性 ( A 值 ) 在 0. 058~
0. 066之间 ,无显著变化。
图 4 干旱处理对淫羊藿 SOD活性的影响
2. 5 干旱胁迫下淫羊藿 MDA含量和 POD、 SO D
活性:见表 1。
3 实验结果
植物器官在衰老时或逆境条件下往往发生膜脂
过氧化作用 ,认为膜脂过氧化是造成膜损伤的关键
因素 [5 ] , M DA是其产物之一 ,通常利用它作为脂质
过氧化指标 ,表示细胞膜过氧化程度和植物对逆境
条件反应的强弱 [6 ] ,结果表明 ,在相同处理时间里材
料 1受干旱胁迫的程度强 ,但其叶内 MDA含量反
而较低 ,说明了材料 1受干旱胁迫的伤害较材料 2
小 ,因此 ,我们可以说栽培 1年的植株较新栽培的
植株耐旱能力强。在通常情况下 ,植物膜脂过氧化过
程需要氧生物分子单电子还原过程 ,许多酶反应和
某些低分子化合物的自动氧化会产生 O·2 、 H2O2、
·
OH及 O·2等活性氧 ,对生物体具有毒害作用 ,能
诱发脂质过氧化 [7 ] ,一般认为干旱能增加植物体的
活性氧含量 [ 8] ,因此 ,干旱胁迫能促使膜脂过氧化 ,
本次实验也说明这一点。 植物体内活性氧随干旱时
间的延长和干旱程度的增强而不断增加 ,又不断被
清除 ,起主要作用的是 SOD和 POD等保护酶
类 [7 ] , SOD是一种诱导酶 ,受底物浓度的诱导 ,能消
除逆境中生成的氧自由基 [8 ] ,干旱使 SOD活性增
加 ,说明了干旱胁迫促进了淫羊藿叶内中 O·2的生
成 ,这样由 O·2歧化产生的 H2O2也必然会相应增
加 ,在干旱初期 SOD活性不同程度的增加 ,可能是
细胞为了适应 H2O2生成的一种调节性反应 ,以保护
机体免受伤害。 MDA对 SOD活性有抑制作用 ,抑
制效应随浓度增大而增强 [9 ] ,在干旱胁迫时 MDA
不断积累 ,它能不可逆地抑制 SOD活性 ,而 SO D
活性的逐步减弱又导致 MDA进一步增多 ,这也是
MDA含量急剧增高的原因。当 MDA含量达到和
超过某一范围时 ,它的抑制效应就超过了细胞的调
节能力。 这时总体上 SOD活性就表现为下降 ,所以
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表 1 干旱协迫下淫羊藿 MDA含量和 POD、 SOD活性
时间
( d)
土壤含水
量 (% )
材料 1 材料 2 对照
M DA
( 10-6mmol· g FW-1 )
材料 1 材料 2 对照
SOD
( A值 )
材料 1 材料 2 对照
POD
( 100 nmin-1· gFW-1)
材料 1 材料 2 对照
0   23. 6   21. 5   23. 2   3. 1   3. 2   3. 2   0. 065 7  0. 066 1  0. 064   6. 32   0. 89   6. 64
2 20. 1 20. 8 20. 5 3. 4 3. 6 3. 4 0. 065 0 0. 065 4 0. 065 7. 1 0. 94 7. 2
4 19. 3 20. 5 20. 7 4. 0 5. 0 3. 6 0. 059 0. 06 0. 063 19. 4 1 6. 70
6 16. 3 19. 1 21. 6 4. 7 5. 5 3. 5 0. 051 0. 057 0. 064 20. 8 2 6. 52
8 15. 8 18. 6 20. 9 5. 5 6. 9 3. 5 0. 028 0. 047 0. 065 39. 1 2. 5 6. 34
10 13. 4 18. 3 22. 0 6. 4 8. 1 3. 3 0. 018 0. 026 0. 066 43. 5 2. 8 6. 85
12 12. 9 18 21. 4 6. 7 9 3. 4 0. 034 0. 025 0. 065 49. 2 3. 1 6. 49
14 12 17. 5 20. 8 7. 8 9. 2 3. 2 0. 052 0. 033 0. 064 53. 4 10 6. 90
16 10. 5 16. 5 20. 6 8. 3 9. 4 3. 2 0. 06 0. 032 0. 063 57. 8 14. 4 7. 20
18 7 12. 5 21. 3 9. 9 9. 9 3. 3 0. 065 0. 025 0. 058 91. 8 35 7. 1
20 6 8. 5 20. 1   - 12. 4 3. 2   - 0. 017 0. 061    - 35 7. 0
在干旱处理后期 SOD的活性又出现了下降的趋
势 ,这也是符合在一定干旱胁迫限度内 , SOD活性
随干旱胁迫的增强而增加 ,超过一定胁迫程度后就
下降 [10 ]。 联系图 2、图 3很容易看出在过度干旱下
SOD与丙二醛含量呈负相关性 ,这意味着干旱胁迫
造成的膜伤害包括一个自由基伤害过程 ,干旱胁迫
提高 POD和 SOD活性 ,因而较能有效地清除自由
基 ,降低膜脂过氧化水平 ,因此 ,虽然材料 1中土壤
含水量较低 ,也就是说受干旱胁迫的程度强 ,但其叶
内 MDA含量却较材料 2低 ,所受干旱胁迫的伤害
小 ,植物在不同生长时期抗旱能力不同 ,植物的抗旱
能力与干旱条件下 SOD活性下降程度呈负相
关 [10 ] ,对比材料 1和材料 2 SOD活性的变化 ,我们
发现材料 1 SO D活性增强幅度要比材料 2的 SOD
活性增强幅度大 ,因此 ,材料 1的抗旱能力要比材
料 2的强。 POD在植物体内是调节 IAA水平的关
键酶 [11 ] ,当干旱胁迫时 ,植物就要分解体内的 IAA,
生长受抑制 ,以减少胁迫的不良影响 ,因此 , POD活
性随干旱程度的加强而不断上升 ,这也是植物细胞
适应性调节的一种方式。 PO D活性越高 ,其分解体
内 IAA的能力越强 ,因此 ,耐旱能力也越强 ,比较两
种材料的 POD活性 ,材料 1中 POD活性始终高于
材料 2,其变化也较快、较强 ,也就是说材料 1对干
旱胁迫敏感性高 ,它能迅速提高 POD活性来适应
这种胁迫。对照组因为土壤含水量相对稳定 , MDA
含量 POD和 SOD活性都无显著变化 ,进一步说
明 ,干旱胁迫对淫羊藿生理代谢有显著影响 ,对淫羊
藿苷的影响有待进一步研究。
综上所述 ,栽培多年的植株较新栽培植株的抗
旱能力强 , POD和 SOD活性以及 MDA含量可做
为淫羊藿干旱生理的依据。
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