全 文 ：　 　 倡 国家发改委稀土专项基金 （GFZ０４０６２８）资助
　 　 倡倡 通讯作者
收稿日期 ：２００６唱０１唱２０ 　 改回日期 ：２００６唱０３唱０９
Ce 对 UV唱B 胁迫下油菜幼苗光合与保护酶的影响 倡
梁婵娟 　周 　青 倡倡
（江南大学工业生物技术教育部重点实验室 　 无锡 　 ２１４０３６）
Effects of cerium on photosynthesis and protective enzymes in rape seedlings under elevated ultraviolet唱B radiation
stress． LIANG Chan唱Juan ，ZHOU Qing （The Key Lab of Industrial Biotechnology ， Ministry of Education ，Southern
Yangtze University ，Wuxi ２１４０３６ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（４） ：２１１ ～ ２１２
（Received Jan ．２０ ，２００６ ； revised March ９ ， ２００６）
UV唱B 辐射增强对植物生理 、生化和生长发育的影响 ，国内外已有大量报道［１］ ，这为科学评价 UV唱B 环
境植物学效应奠定了基础 。 与此交臂的是 ，稀土（RE）用于酸雨 、重金属 、臭氧及农药污染防治等方面的工作
也已初见端倪［２］ 。 本文初步考察了 RE 对 UV唱B 辐射胁迫下植物光合与保护酶功能的影响 ，旨在为 RE 农
用拓展及环境污染防治提供依据 。
1 　 试验材料与方法
供试油菜（ Brassica j uncea）“杂油 １ 号”种子用 ０ ．１ ％ HgCl２ 消毒 ，置光照箱中萌发 、培养 ，温度 ２５（ ±
１） ℃ ，光强 ８ ．０klx 。 待上胚轴 ２cm 时移入盛有 Arnon ＋ Hogland 营养液塑杯中培养 ，每杯 ５ 株 。 ３d更换 １ 次
营养液 ，确保 pH稳定 ，培养 ６ 周后（４ 枚真叶）处理 。 用喷雾器于油菜叶片均匀喷布 １２mg／L CeCl３ 溶液 ，滴
液为限 ，对照（CK）喷等量蒸馏水 。 ４８h 后置辐射强度定为 ０ ．１５W／m２ 和 ０ ．３５W／m２ 的紫外灯（ λ＝ ２８０ ～
３２０nm）下胁迫处理 ，每日照射 ５h（１０ ：００ ～ １５ ：００） ，连照 ６d 。 为保持试验中 UV唱B 剂量不变 ，需调节灯管高
度 。试验设 CK （喷水） 、Ce（喷 Ce） 、T１ （ UV唱B ０ ．１５W／m２ ） 、T２ （ UV唱B ０ ．３５W／m２ ） 、Ce ＋ T１ （Ce ＋ UV唱B
０ ．１５W／m２ ）及 Ce ＋ T２ （Ce ＋ UV唱B ０ ．３５W／m２ ）６ 个处理 。 以上各处理与 CK 均 ３ 杯 ，３ 次重复 。
光合速率 、蒸腾速率 、气孔导度 、胞间 CO２ 浓度用 CIRAS唱１ 光合系统 （ UK ）测定 。 设定光强 ３００
μmol／m２·s ，闭合气路（CO２ ３２０ μL／ L） ，叶片水分利用率以光合速率／蒸腾速率比值表示 。 叶绿素含量 、质
膜透性 、过氧化物酶与过氧化氢酶活性测定参照文献［３ ，４］ ，SOD 活性测定采用南京建成生物试剂公司提
供的试剂盒 。
2 　 结果与分析
2 ．1 　 Ce对 UV唱B 胁迫下油菜幼苗光合作用的影响
表 １ 显示 ，Ce处理植株叶绿素含量 、净光合速率 、蒸腾速率 、气孔导度和胞间 CO２ 浓度均大于对照 ，增幅
为 １６ ．８ ％ 、２６ ．４ ％ 、２２ ．９ ％ 、１２ ．６ ％ 与 １２ ．６ ％ 。 气孔导度与胞间 CO２ 浓度增加满足了光合速率对 CO２ 高通
量和底物供应需求 。 由净光合速率与蒸腾速率增幅可知 ，Ce对二者促效近似 ，且净光合速率／蒸腾速率比值
变化不大 ，相对水分利用效率提高 。 除胞间 CO２ 浓度外 ，UV唱B 处理其他 ５ 项指标均小于 CK ，降幅 T２ ＞ T１ 。
胞间 CO２ 浓度升高表明细胞光合受阻 ，保卫细胞溶质减少 ，气孔开度下降 ，导度降低 ，阻遏蒸腾速率提高 。
因净光合速率降幅大于蒸腾速率降幅 ，使水分利用效率呈降势 。 Ce ＋ UV唱B 处理除胞间 CO２ 浓度外的 ５ 项
指标明显优于 UV唱B处理 ，Ce ＋ T１ 处理接近 CK 。 其中胞间 CO２ 浓度与气孔导度增加在一定程度上补偿了
光合器官损伤带来净光合速率下降 。 从差异显著性分析可知 ，Ce对 T１ 防护效果优于 T２ 。
第 １５卷第 ４ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．４
２ ０ ０ ７ 年 ７ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture July ，　 ２００７
表 1 　 Ce对 UV唱B辐射胁迫下油菜幼苗光合作用的影响 倡
T ab ．１ 　 Ef fects o f Ce on pho tosynthesis of rape seedlings under U V唱B radiation stress
处 　 理
T reat ment
叶绿素含
量 ／mg·g － １
Chlorophyll
cont ent
净光合速
率／μmol·m － ２· s － １
Net phot osyn唱
th etic ra te
胞内 CO２ 浓
度 ／μL·L － １
Intracellular CO ２
content
气孔导
度 ／ m m o l（ H ２ O ） · m － ２ · s － １
St omat al
conduc tance
蒸腾速
率 ／ m mo l（ H ２ O） · m － ２ · s － １
T ranspira tion ra te
水分利用效
率 ／ μ mo l· m m o l － １ （ H ２ O）
Wat er use
eff iciency
CK １ ．３４ ± ０ ．０３b（１００ ．０） ４ ．５ ± ０ ．１b（１００ ．０） １８４ ± ５a（１００ ．０） １２４ ± ６b（１００ ．０） １ ．０３ ± ０ ．０６b（１００ ．０） ４ ．３７ ± ０ ．０８a（１００ ．０）
Ce １ ．５７ ± ０ ．０３a（１１６ ．８） ５ ．７ ± ０ ．４a（１２６ ．４） ２０８ ± ６a（１１２ ．６） １４２ ± ３a（１１２ ．６） １ ．２６ ± ０ ．０６a（１２２ ．９） ４ ．５２ ± ０ ．１２a（１０３ ．３）
T１ １ ．０１ ± ０ ．０４cd（７５ ．５） ３ ．３ ± ０ ．１c（７４ ．１） ２３４ ± ４b（１２７ ．２） １０８ ± ２c（８４ ．０） ０ ．８５ ± ０ ．０４bc（８２ ．４） ３ ．８８ ± ０ ．０６ab（８８ ．８）
T２ ０ ．８９ ± ０ ．０２d（６６ ．５） １ ．９ ± ０ ．１d（４３ ．１） ２３９ ± ３b（１２６ ．８） ６８ ± ４d（６８ ．０） ０ ．５５ ± ０ ．０１e（５４ ．０） ３ ．４５ ± ０ ．１４b（７９ ．１）
Ce ＋ T１ １ ．１７ ± ０ ．０７bc（８７ ．０） ３ ．９ ± ０ ．１bc（８６ ．２） ２４０ ± ４b（１２９ ．８） １２８ ± １b（１０３ ．２） ０ ．９８ ± ０ ．０５b（９５ ．６） ３ ．９８ ± ０ ．１２a（９１ ．１）
Ce ＋ T２ １ ．０３ ± ０ ．０７cd（７６ ．９） ２ ．８ ± ０ ．２c（７２ ．４） ２４３ ± ５b（１３２ ．１） １１８ ± ６bc（９５ ．１） ０ ．８０ ± ０ ．０１cd（７８ ．０） ３ ．５０ ± ０ ．０５b（８０ ．１）
　 　 倡 括号内均为相对值 ，同列中相同字母表示差异不显著 ，下同 。
2 ．2 　 Ce对 UV唱B 胁迫下油菜幼苗保护酶系统的影响
质膜透性是逆境胁迫下细胞膜脂过氧化指标 ，超氧化物歧化酶 、过氧化氢酶 、过氧化物酶则是细胞内 ３
种重要的自由基清除酶 ，能有效阻遏自由基对细胞伤害 。 表 ２ 表明 ，Ce 处理质膜透性小于 CK ，３ 种酶活均
大于 CK ，表明 Ce促酶活使植物淬灭自由基效能提高 ，膜稳性增加 ；UV唱B 处理上述 ４ 项指标均大于 CK ，T１
处理酶活变序为超氧化物歧化酶 ＞ 过氧化氢酶 ＞ 过氧化物酶 ，T２ 处理为过氧化物酶 ＞ 超氧化物歧化酶 ＞ 过
氧化氢酶 。 推测 ３ 种酶对 UV唱B辐射胁迫的敏感程度不同（超氧化物歧化酶 ＞ 过氧化氢酶 ＞ 过氧化物酶） ，
且酶催化功能（过氧化物酶 ＞ 超氧化物歧化酶）也发生改变（参与衰老）［２］ 。 此刻 ３ 种酶活虽应激升高 ，仍难
御自由基触发的质膜透性增大 ；Ce ＋ T１ 处理 ３ 种酶活小于 T１ 处理同种酶活 ，Ce ＋ T２ 处理超氧化物歧化酶
与过氧化氢酶酶活小于 T２ 处理 ，但 Ce ＋ T２ 与 T２ 的过氧化物酶酶活倒置 ，其因同前 。 说明 Ce 通过调节保
护酶功能 ，有效缓解了自由基对细胞膜系统伤害 ，使 Ce ＋ UV唱B处理质膜透性小于 UV唱B 处理 。 差异显著性
分析表明 ，Ce缓解 T１ 伤害的效果优于 T２ 。
表 2 　 Ce对 UV唱B辐射胁迫下油菜幼苗质膜透性 、超氧化物歧化酶 、过氧化氢酶及过氧化物酶活性的影响 倡
Tab ．２ 　 Ef fec ts of Ce on membrane permeability and activit ies o f pro tective enzym es in rape seedlings under U V唱B radiation stress
处 　 理
T rea tments
质膜透性／ ％
Membrane per meabilit y
过氧化物酶 ／Δ A４ ７ ０·min·g － １
Peroxidase
过氧化氢酶／mg·g － １
Cat lase
超氧化物歧化酶 ／ U·g － １
Superox ide dismut ase
CK ２２ ．３８ ± ０ ．９５c（０ ．０） ０ ．２２ ± ０ ．０１d（１００ ．０） ６１８ ．００ ± １７ ．３７e（１００ ．０） ６２３ ．８２ ± ２４ ．１０d（１００ ．０）
Ce １７ ．５７ ± １ ．１３d （ － ４ ．８） ０ ．２６ ± ０ ．０１c（１１８ ．７） ６９９ ．５７ ± ４ ．１９d（１１３ ．２） ７３１ ．１１ ± １３ ．７５c（１１７ ．２）
T １ ２９ ．２９ ± １ ．６５b（６ ．９） ０ ．２４ ± ０ ．００cd（１０９ ．５） ７５０ ．６１ ± ６ ．９５c（１２１ ．５） ７６５ ．９８ ± ９ ．６７bc（１２２ ．８）
T ２ ５８ ．８０ ± １ ．９４a（３６ ．６） ０ ．６７ ± ０ ．０５b（３０８ ．９） １２５７ ．６９ ± ９ ．８３a（２０３ ．５） １３８６ ．８２ ± １３ ．５９a（２２２ ．３）
Ce ＋ T１ ２４ ．７４ ± １ ．３９bc（２ ．４） ０ ．２２ ± ０ ．００d（１０１ ．２） ６５８ ．５７ ± ９ ．６９de（１０６ ．６） ６７６ ．０９ ± １７ ．６３c（１０８ ．４）
Ce ＋ T２ ５２ ．５０ ± ０ ．９７a（３０ ．１） ０ ．７７ ± ０ ．０５a（３５６ ．４） １０８３ ．９７ ± ２９ ．４６b（１７５ ．４） ８１７ ．６１ ± ３２ ．８１b（１３１ ．４）
　 　 倡 第一列括号内为差值 。
3 　 小 　 结
对叶绿素含量 、净光合速率 、蒸腾速率 、气孔导度和水分利用效率的变化而言 ，Ce ＋ UV唱B 处理变幅小于
UV唱B 处理 ，其中 Ce ＋ T１ 处理变幅小于 T１ 处理变幅 ，Ce ＋ T２ 处理变幅小于 T２ 处理变幅 。 表明 Ce能缓解
UV唱B辐射对油菜光合作用的抑制 ，且对 T１ 的效应优于 T２ ；就保护酶而论 ，Ce ＋ T１ 处理酶活小于 T１ 处理 ；
Ce ＋ T２ 处理超氧化物歧化酶与过氧化氢酶酶活小于 T２ 处理 ，但 Ce ＋ T２ 与 T２ 处理过氧化物酶的酶活倒置 。
说明 Ce通过调节保护酶功能 ，有效缓解自由基对细胞膜系统伤害 ，而 T２ 处理过氧化物酶催化功能改变（参
与自由基诱发的细胞衰老） ，使 Ce ＋ T２ 处理质膜透性大于 Ce ＋ T１ 处理 。 同样显示 Ce 对 T１ 的缓解效应优
于 T２ 。
参 　 考 　 文 　 献
１ 　 梁婵娟 ，陶文沂 ，周 　 青 ．U V唱B 辐射增强的环境植物学效应研究 ．中国生态农业学报 ，２００４ ，１２（４） ：４０ ～ ４２
２ 　 周 　 青 ，黄晓华 ，张光生 ，等 ．污染生态学领域中的稀土应用研究进展 ．中国稀土学报 ，２００４ ，２２（２） ：１７７ ～ １８２
３ 　 张志良 ．植物生理学实验指导 ．北京 ：高等教育出版社 ，１９９０ ．８８ ，１５４ ，２５７
４ 　 邹 　 奇 ．植物生理生化实验指导 ．北京 ：中国农业出版社 ，１９９７ ．７７
２１２　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷