全 文 ：广西植物Guihaia29(1)：139～142 2009年1月
脱水与复水过程中湿地匍灯藓的生理生化响应
李朝阳，田向荣，陈 军，李 菁*
(湖南吉首大学生物资源与环境科学学院．湖南吉首416000)
摘要：研究了脱水与复水过程中湿地匍灯藓的渗透调节能力、抗氧化保护系统以及DNA损伤与修复的影
响。结果表明：(1)在脱水过程中，游离脯氨酸、可溶性糖、还原性糖含量均出现明显增加，脱水12h时达到最
大；细胞膜透性上升；超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性均持续上升，抗坏血酸含量则逐渐降低；
DNA损伤明显加大，脱水24h时DNA已全部降解为低分子量片段。(2)在复水过程中，以上各项指标变化
趋势与脱水处理时刚好相反。表明湿地匍灯藓具备复苏植物的典型特征，在含水量变化(变水)过程中具有较
强的抗干(早)性，其抗逆性主要体现为修复能力．
关键词：湿地匍灯藓}渗透调节；抗氧化系统；DNA的损伤与修复
中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号：i000—3142(2009)01-0139一04
PhysiologicalresponseofPlagiomniumacutum
l ● - 。■ ● - 。-
durin2desiccationndrehydrationproCeSS
LIZhao-Yang，TIANXiang-Rong，CHENJun，LIJing*
(CollegeofBiologyandEnvironmentalScience，JishouUniversity．Jishou416000，China)
Abstr口vt：Abilityofosmo-regulation，changesofprotectiveenzymesactivitiesanda eorbicac dcontenta dDNAdam—
age／repairwerestudiednPlagiomniumacutumduringdesiccationndrehydrationprocess．Resultsshowedthat．
(1)onthedesiccationphase，contentofproline，solublesugarndreducingsu arincreasedobviously，andgotthepeak
at12h‘peameabilityofmembraner is d；activitiesofprotectiveenzymes，suchaSOD，CATandPOD，increasedcon-
tinually，thusthecontentofantixidativesubstrateAsAdecreasedgra uallytthesametimefDNAdegradatedgradu-
ally，only80melowmolecularweightframentsexi tedatthend．(2)alltheindexesm ntionedaboveshowedanop-
positet ndencyontherehydrationphase．Basedonthese．iteaRbeconcludedthatP．acutuYnhasthetypicalharac-
teristicofresurrectionplant，possessa trongabilityonanti-dry(drought)duringthevariatioofm isturecontent，and
itmainlyattributesto heabilityofrepairing．
Keywords：Plagiomniumacutum；osmo-regulation；antioxidativesystemDNAdamage／repair
湿地匍灯藓(Plagiomniumacut )属于匍灯
藓属，喜阴湿，多见于林下土壤、溪沟近旁的土坡或
岩石表面的薄土层上，是五倍子蚜虫冬寄主藓类植
物。传统上认为多数苔藓植物属于典型的变水植
物，控水能力弱，极易失去水分。而多数苔藓植物虽
生长于潮湿的环境，却能在长期缺水情况下生存，且
大部分具有不同程度上忍耐失水和干旱的能力。一
旦环境的水分条件适宜，又能迅速地吸收水分，恢复
正常的生理代谢活动(李燕红，1998)，是典型的复苏
植物(resurrectionplant)特征。到目前为止，已有
大量关于变水条件下植物体内生理生化响应的研
究，但多集中于对种子植物尤其是复苏被子植物和
种子的研究上，对苔藓植物此方面的研究却非常少。
本文以湿地匍灯藓为材料，研究其在脱水一再水化
收稿日期：2007-08—20修回日期：2008--07-12
基金项目：国家自然科学基金(30470181)[-SuppOrted的theNationalNaturalScienceFoundation0fChina(30470181)]
作者简介：李朝阳(1969-)，女．湖南古丈人．硕士，副教授，主要从事生物化学与分子生物学研究·(E-mail)lizy0000@sina．咖．∞．
‘通讯作者(Authorf rcorrespondence．E-mail：lkg@jsu．edu．en)
万方数据
140 广西植物 29卷
的变水过程中的生理生化响应，以期为藓类耐干
(早)机制的研究提供理论依据。
1 材料与方法
供实验的材料采于湖南省吉首市以西约20km
的德夯风景区雷公洞下小溪边的石头表面和草丛
中，位于28。30’N，109。40’E，海拔300--400In。材
料采集后，温室培养。材料共分7组，分别为对照(1
组)，不同脱水程度(3组)和不同复水程度(3组)，每
组3个重复。每1个重复分别取30个长势一致，健
壮的枝条进行各项生理生化指标的检测。脱水采用
饱和氯化钠溶液脱水法，材料悬于西30cm干燥器
中，将饱和氯化钠溶液置干燥器底部(RH75％)进
行脱水(伍贤进等，2001)。脱水24h后。于去离子
水中进行复水培养。
植株相对含水量(RWC)用饱和含水量法；可溶
性糖含量用葸酮比色法测定(林炎坤，1989)；游离脯
氨酸含量用磺基水杨酸法测定(张殿忠等，1990)；质
膜相对透性用电导仪法测定(刘应迪等，2001)；超氧
化物歧化酶(SOD)活性用NBT光还原法测定(石
进校等，2002)；过氧化物酶(POD)活性用愈创木酚
法测定(刘应迪等，2001)；抗坏血酸(AsA)含量用
2，4一二硝基苯肼法测定(袁叶飞等，2006)；过氧化氢
酶(CAT)活性测定用高锰酸钾滴定法(赵亚华，
2000)。植物总DNA的提取用改良的CTAB法(李
朝阳等，2006)，0．9oA的琼脂糖电泳检测总DNA降
解情况。
2结果与分析
2．1脱水与复水处理对湿地匍灯藓相对含水■和质
膜透性的影响
正常湿地匍灯藓植株含水量约为77．14％，随
脱水处理时间的增加，植株含水量逐渐下降，24h
时达该脱水方式的最低含水量值18．26％；当进行复
水处理时，含水量迅速恢复，6h时已接近对照水平为
64．26％(图1)；而其质膜相对透性则随脱水程度加深
显著增加，在脱水12h达最大，随后逐渐降低。
2．2脱水与复水处理对湿地匍灯藓渗透调节能力的
影响
实验结果表明(图2)，随脱水处理时间的增加，
湿地匍灯藓的可溶性糖、还原性糖及游离脯氨酸含
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图1脱水与复水处理对湿地匍灯藓相对
含水量及细胞膜相对透性的影响
Fig．1Effectsofdesiccationndrehydration
processonrelativewatercontenta dmembrane
peameabilityinP．acutum
量明显增加，在脱水12h达到最高，12h后上述物
质的含量不增反降，脱水24h明显降低。在复水期
间，随处理时间增加，上述物质含量持续降低，其中
游离脯氨酸含量降低更显著。
2．3脱水与复水处理对湿地匍灯藓膜保护体系的影响
湿地匍灯藓抗坏血酸(AsA)含量随脱水时间延
长显著降低，作为植物防御活性氧伤害的重要保护
酶类，湿地匍灯藓超的氧化物歧化酶(SOD)、CAT
和POD的活性则随脱水时间延长持续上升(图3)。
复水后，AsA含量随复水时间延长逐渐回升，各保
护酶活性则逐渐降低。
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图2脱水与复水处理对湿地匍灯藓
渗透调节物质含量的影响
Fig．2Effectsofdesiccationndrehydrationprocess
onosmo-regulationsubsta cecontentsi P．acutum
2．4脱水与复水处理引起的湿地匍灯藓DNA的损
伤与修复
湿地匍灯藓对脱水与复水处理的另一重要生理
反应是DNA的损伤与修复。随脱水时间的增加，
DNA受损伤程度逐渐加大，在电泳图谱上表现为
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万方数据
1期 李朝阳等：脱水与复水过程中湿地匍灯藓的生理生化响应 141
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图3脱水与复水处理对湿地匍灯藓膜保护体系的影响
Fig．3EffectsofdesiccationndrehydrationprocessonmembraneprotectsysteminP．acutum
DNA条带的模糊和缺失(图4)，脱水4h时，DNA
电泳检测未见损伤，条带完整。12h时损伤明显，
除一组尚有成形条带外，另外两组仅有拖尾，24h
时则全无条带。随复水时间延长，DNA自我修复能
力逐渐增加，复水6h，无条带，复水12h后，电泳检
测DNA已有成形条带，至24h时，已基本接近对照
水平。表明湿地匍灯藓对DNA损伤修复的能力比
较强。
图4脱水与复水处理引起的湿地
匍灯藓DNA的损伤与修复
Fig．4DNAdamage／rapaircausedby esiccation
andrehydrationprocessinP．acutum
A：ControlDNA；B：DH4h；C：DH12h；D：DH24h；
E：RH6 hIF：RH12h；G：RH24h。
3 讨论
湿地匍灯藓对变水过程有较强的渗透调节能
力。渗透调节是植物适应水分胁迫的一种重要机
制，渗透调节物质包括脯氨酸和甜菜碱等(李莉等，
2000)。湿地匍灯藓在变水过程中游离脯氨酸含量
在变水过程中先显著增加后明显降低，表现出较强
的渗透调节能力，也表明湿地匍灯藓对干旱有较强
的适应能力。可溶性糖和还原性糖是重要的保护性
物质，变水过程中湿地匍灯藓可溶性糖和还原性糖
变化与脯氨酸一致，说明抗逆境能力在诱导下得到
提高。值得注意的是复水处理1h的可溶性糖含量
比脱水24h的含量要高，有可能是湿地匍灯藓在复
水初期能与环境迅速建立起更明显的水势梯度以加
速水分的运动，使植物更为迅速地吸收水分缘故，这
一点与Santarius(1994)的结论一致。
湿地匍灯藓能较迅速的修复由脱水引起的膜损
伤。水分胁迫通常都直接引起细胞内活性氧的大量
积累，破坏由抗氧化保护酶和非酶保护物质维持的
氧化还原平衡，从而伤害细胞质膜和各种细胞器，以
及各种生物大分子，导致细胞死亡。本实验中湿地
匍灯藓质膜相对透性在脱水时上升表明脱水处理对
湿地匍灯藓造成了相当程度的膜损伤。与此对照，
在脱水过程中SOD、CAT和POD活性都是逐渐上
升，结合AsA含量的变化看，水分丧失的伤害是通
过活性氧的大量产生来起作用的。为了清除这些多
余的活性氧，保护酶的活性被诱导而增加，AsA含
量下降。相反，在复水过程中，细胞膜的损伤被逐渐
修复。相应的，SOD、CAT和POD活性，AsA含量
等也与脱水时呈相反趋势，表明因活性氧引起的质
膜伤害和氧化还原平衡紊乱得到了修复。
湿地匍灯藓也能迅速修复由脱水引起的DNA
损伤。许多研究发现，干旱胁迫下植物细胞膜系统
受到破坏而引起膜透性增加，膜系统的破坏引起某
些物质从细胞区隔中释放出来，可能是激活DNase、
RNase活性的直接或间接原因之一(郭蔼光等，
1994)。此外，脱水处理中增加的活性氧可导致膜脂
过氧化，甚至直接损伤核DNA，剪切破坏DNA双
螺旋结构，导致DNA的降解，对DNA分子发生剪
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万方数据
142 广西植 物 29卷
切、降解和修饰，从而使DNA分子发生断裂、损伤
和破坏。王俊刚等(2001)在研究水分胁迫引起的两
种不同生态型芦苇的DNA损伤与修复发现，水分
胁迫可引起植物体内DNA损伤且该损伤与活性氧
有关，植物的抗旱性与DNA损伤及修复密切相关。
旱生芦苇抵抗水分胁迫引起的DNA损伤的能力较
强，而且复水后DNA损伤修复较快且完全。湿地
匍灯藓脱水与复水实验表明，随脱水程度增加，湿地
匍灯藓的DNA损伤明显，脱水24h时已无完整
DNA片段，说明长时间脱水能导致湿地匍灯藓的
DNA严重损伤，结合抗氧化系统活性的增加和抗坏
血酸的消耗可以说明DNA的损伤与活性氧的增加
有关。复水后，这种损伤能迅速得到恢复，复水24
h时电泳检测得到的条带完整性与对照相差无几，
显示湿地匍灯藓对脱水引起的DNA损伤有较强的
修复能力。
以上的讨论支持作为变水植物的湿地匍灯藓具
备复苏植物的典型特征，有较强的抗干(旱)性，且其
抗性主要体现为修复能力。
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万方数据
脱水与复水过程中湿地匍灯藓的生理生化响应
作者： 李朝阳， 田向荣， 陈军， 李菁， LI Zhao-Yang， TIAN Xiang-Rong， CHEN Jun， LI
Jing
作者单位： 湖南吉首大学,生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000
刊名： 广西植物
英文刊名： GUIHAIA
年，卷(期)： 2009,29(1)
被引用次数： 18次

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引用本文格式：李朝阳.田向荣.陈军.李菁.LI Zhao-Yang.TIAN Xiang-Rong.CHEN Jun.LI Jing 脱水与复水过程中
湿地匍灯藓的生理生化响应[期刊论文]-广西植物 2009(1)