全 文 ：　山 东 农 业 科 学　2009, 2:23 ～ 26 ShandongAgriculturalSciences
收稿日期:2008-10-20
基金项目:黑龙江省教育厅骨干教师资助项目 、黑龙江省博士后启动基金。
作者简介:张　晗(1979-),女 ,助理研究员 ,从事 DUS测试工作。
低温胁迫下紫萼藓科植物保护酶活性的变化
张　晗 1, 2 ,高永超3 ,沙　伟 2 ,郑　琦2 ,李汝玉 1 ,姚凤霞1 ,许金芳 1 ,王东健 1
(1.山东省农业科学院作物研究所 , 山东 济南　250100;
2.齐齐哈尔大学生命科学与工程学院 , 黑龙江 齐齐哈尔　161006;
3.山东省科学院中日友好生物技术研究中心 ,山东 济南　250014)
　　摘　要:低温胁迫试验结果表明 ,东亚砂藓与毛尖紫萼藓的过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)
对低温的适应机制不同 , 东亚砂藓的 POD活性比毛尖紫萼藓的变化幅度大 , 而毛尖紫萼藓的 SOD活性比东
亚砂藓的变化幅度大。而且均表现为处理前期活性变化幅度较大 ,低温胁迫处理的酶活性要高于对照;后期
则趋于平稳 , 与对照差异较小。
关键词:低温胁迫;毛尖紫萼藓;东亚砂藓;保护酶
中图分类号:Q949.35 +2;Q783　　文献标识号:A　　文章编号:1001-4942(2009)02-0023-04
ChangesofCelDefenseEnzymeActivityinGrimmiaceae
underLowTemperatureStress
ZHANGHan1, 2 , GAOYong-chao3 , SHAWei2 , ZHENGQi2 , LIRu-yu1 ,
YAOFeng-xia1 , XUJin-fang1 , WANGDong-jian1
(1.CropResearchInstitute, ShandongAcademyofAgriculturalSciences, Jinan250100, China;
2.ColegeofLifeScienceandEngineering, QiqiharUniversity, Qiqihar161006, China;
3.BiotechnologyResearchCenterofShandongAcademyofSciences, Jinan250014, China)
Abstract　TheexperimentalresultsshowedthatPODandSODinGrimmiapiliferaandRacomitriumca-
nescensshoweddiferentadaptablemechanismstolowtemperature.Racomitriumcanesceshadgreatervariation
intheactivityofPODandlessvariationinSODactivitythanGrimmiapilifera.Thechangingamplitudeofthe
PODandSODactivitieswerelargeratprophaseoftreatmentandtheenzymeactivitiesofthelow-temperature
treatmentwerehigherthanthoseofthecontrol;butattheanaphase, thechangesoftheenzymeactivitieswere
smootherandtherewerenosignificantdiferencesamongthetreatments.
Keywords　Lowtemperaturestress;Grimmiapilifera;Racomitriumcanescens;Celdefenseenzyme
　　过氧化物酶 (POD)和超氧化物歧化酶
(SOD)作为植物系统防御外界不良环境的保护
酶 ,与植物的抗逆性有密切的关系 。苔藓植物对
逆性环境有很强的适应性 。许多苔藓植物既不被
动物取食 ,也不会遭受虫害 ,甚至至今还没有发现
苔藓中存有病毒[ 1] 。有些苔藓植物既可以常年
生活在温度高达 50℃的热泉周围 ,也可以在年均
气温低于 0℃的环境下生长 。一些山地苔藓在适
当的水分和光照条件下 ,即使温度低至 -8或
-9℃时仍可以进行光合作用 ,在寒温带 ,一些苔
藓在冬季仍可以生长 [ 2] 。不仅如此 ,苔藓植物还
具有很强的耐旱性 ,很多种类的苔藓可以随着环
境变干将体内的含水量降到最低 ,以休眠状态生
存 [ 3] 。Richardson(1981)[ 4]将在黑暗条件下干燥
保存了 19年的丛本藓放在适当的条件下培养 ,结
果仍有生活力。
毛尖紫萼藓 (Grimmiapilifera)和东亚砂藓
(Racomitriumcanescens)都属于典型的小型旱生
DOI :10.14083/j.issn.1001-4942.2009.02.002
藓类 ,植物体粗壮 ,密集或松散丛生 ,主要生长在
裸露的岩石表面或岩石表面的薄土和砂土上 ,其
单层细胞的叶片没有特殊的耐旱 、抗寒及抗紫外
线的结构。目前尚未见这两种藓类体内保护酶与
其抗逆性之间关系的报道 。本文分析了经低温胁
迫后两种植物体内 POD和 SOD的活性变化 ,以
期揭示 POD和 SOD活性变化与苔藓植物抗寒能
力的关系。
1　材料与方法
1.1　供试材料
毛尖紫萼藓和东亚砂藓 ,采自五大连池(位
于黑龙江省的北部地区 ,地处中高纬度。地理坐
标为东经 126°06′～ 126°26′, 北纬 48°36′～
48°50′)的石龙山 、黑龙山和火烧山的火山岩上 ,
取样点距离 10 ～ 15 m,采集后室温培养待用 ,其
上覆盖一层塑料膜以保持水分 。
1.2　试验设计与方法
试验设 3个温度处理:25℃、4℃、 -20℃,以
25℃为对照 ,用冰箱控制温度 。并分别于处理 0、
2、4、6、8、10、12d时取样 ,重复 3次 。
取 0.5g样品 ,加入 62.5 mmol/L(pH7.8)
的磷酸缓冲液 1.5 ml,冰浴研磨(研前加入适量
PVP), 12 000 r/min、4℃离心 15min,上清液即为
粗酶液 ,于 4℃冰箱保存备用 。
SOD活性测定参照刘祖棋(1994)[ 5]的方法;
POD活性测定参照张志良(1990)[ 6]的方法 ,以每
分钟吸光度变化值表示酶活性大小 , 即以
■A470 /(min·mgPr)表示 。
2　结果与分析
2.1　低温胁迫对两种苔藓植物 SOD活性的影响
由图 1可知 ,东亚砂藓 4℃处理的 SOD活性
随胁迫处理时间延长的变化趋势与 -20℃和对照
不同 ,呈先升高后降低的趋势 ,处理 6天时 ,活性
最高。而对照和 -20℃处理则均在处理 4天时活
性最高 , 6天时最低 ,之后又有所回升 , 8天后 3个
处理均趋于平缓 。
毛尖紫萼藓 3个处理的 SOD活性变化趋势
相似 ,均于处理 2天时升至最高 ,而后下降 , 4天
后趋于稳定 。其中 4℃胁迫处理前 4天的 SOD活
性变化显著 ,先快速上升至最高 ,活性达 4.065
U/mgPr,显著高于其它处理 ,而后又急剧下降 。
两种藓类植物相比 ,毛尖紫萼藓的 SOD活性
变化幅度较大。
图 1　低温胁迫对东亚砂藓和
　　毛尖紫萼藓 SOD活性的影响
2.2　低温胁迫对两种苔藓植物 POD活性的影响
由图 2可知 , 25℃处理的两种藓类植物 POD
活性变化幅度较小 ,东亚砂藓 2天时 POD活性最
低 ,而毛尖紫萼藓 4天时 POD活性升至一个较高
水平 ,而后下降 , 6天后又开始上升 , 8天时活性最
高 ,之后又下降 , 12天时降至最低。东亚砂藓 4℃
和 -20℃胁迫处理的 POD活性先急剧升高 , 2天
时升至最高 ,之后又急剧下降 , 4天后变化幅度较
小 。而 4℃处理的毛尖紫萼藓 POD活性呈明显的
双峰曲线变化 ,分别于 2天和 6天时达峰值 ,且处
理 6天时的活性最高 ,之后大幅下降 ,至 12天时
图 2　低温胁迫对东亚砂藓和
　　毛尖紫萼藓 POD活性的影响
24 山 东 农 业 科 学　　　　　　　　　　　　　　2009年　
活性最低;-20℃处理的 POD活性则呈单峰曲线
变化 , 6天时升至最高 ,之后逐渐降低。
两种藓类植物相比 ,东亚砂藓的 POD活性变
化幅度大于毛尖紫萼藓。
3　结论与讨论
3.1　东亚砂藓和毛尖紫萼藓的 SOD活性对低温
胁迫的响应
许多逆境能影响植物体内活性氧代谢系统的
平衡 ,增加活性氧如超氧阴离子自由基(O-·2 )的
产量 ,破环或降低活性氧清除剂如 SOD等的结
构 、活性或含量水平 ,从而导致植物死亡或保护酶
系统做出适当的调整来适应逆境生活 。本试验结
果显示 ,经低温胁迫后 ,东亚砂藓和毛尖紫萼藓的
SOD活性发生了不同的变化 , 4℃处理的两种苔
藓植物及 -20℃处理的毛尖紫萼藓的 SOD酶活
性变化趋势基本一致 ,均先升后降而后趋于平缓;
而 -20℃处理的东亚砂藓的 SOD活性变化较复
杂 ,先升至最高 ,而后迅速降至最低 ,之后略有回
升 ,然后趋于平缓。低温胁迫初期两种藓的 SOD
活性均明显高于对照 ,表明低温胁迫可诱使 SOD
活性上升 ,这与张泽煌[ 7] 、邹志荣[ 8]的研究结果
相同 ,但当低温达到一定强度和持续一定的时间
之后 , SOD受到低温伤害 ,活性下降 ,最后趋于稳
定状态 。
3.2　东亚砂藓和毛尖紫萼藓的 POD活性对低温
胁迫的响应
在植物对膜脂过氧化的酶促防御系统中 ,
POD是重要的保护酶之一 ,其在低温胁迫中所起
的作用已经得到了证明[ 9 ～ 11] 。 Dhindsa[ 12] 、Ger-
lof[ 13] 、McCown[ 14] 、由继红 [ 15]等认为 POD活性
越强的植物 ,其抗寒性越强 。低温胁迫中 , POD
酶活性变化不一 ,曾韶西等 [ 16]在黄瓜子叶 、李晶
等 [ 8]在红松幼苗 、王淑杰等[ 18]在葡萄叶片中都
曾观察到 ,低温胁迫下 POD活性逐渐下降;与此
相反 ,裴宝第等[ 19]发现 ,冬小麦 POD活性在低温
胁迫条件下会逐渐升高;而詹福建等 [ 20] 则发现 ,
在低温胁迫下 ,马占相思树中 POD活性一般在处
理初期逐渐升高 ,达到最大值后 ,随着处理时间的
延长又会逐渐下降。
本试验结果显示 ,经低温胁迫后 ,两种藓类植
物的 POD活性发生了不同的变化 。 4℃和 -20℃
处理的东亚砂藓 ,其 POD活性在处理初期急剧升
高 ,达到最大值后 ,随着处理时间的延长又会迅速
下降 ,最后趋于稳定状态;而毛尖紫萼藓 4℃处理
的 POD活性变化呈双峰曲线 , -20℃处理的 POD
活性则随着处理时间的延长逐渐升高 ,达高峰后
又缓慢下降。可见 ,低温胁迫可以提高 POD活
性 ,但超过一定的温度界限或低温胁迫超过一定
的时间 ,可能使酶蛋白结构遭到破坏而使其活性
下降。处理前期两种藓的 POD活性变化较大 ,处
理后期则变化较小。其原因可能是处理初期藓类
植物是通过提高酶活性来增强保护功能的 ,而处
理后期可能是通过酶的稳定性来提高保护能力或
者蛋白质结构已遭破坏。
3.3　东亚砂藓和毛尖紫萼藓的保护酶活性差异
POD和 SOD与植物的抗逆性有密切的关
系 [ 21, 22] ,李建设[ 23] 、廖启[ 24] 、马智宏 [ 25] 和马艳
青 [ 26]分别在茄子幼苗 、加拿利海枣 、草坪草和辣
椒中观察到 ,抗寒性越强的品种 ,其 POD和 SOD
活性越高。
本试验结果显示东亚砂藓的 POD活性比毛
尖紫萼藓的变化幅度大 ,而毛尖紫萼藓的 SOD活
性比东亚砂藓的变化幅度大 ,且两者的 SOD、POD
活性变化趋势也不同 。 4℃和 -20℃处理的后期 ,
两种藓的 SOD、POD活性趋于稳定且与 25℃处理
的活性大小基本相同 ,这可能是两种藓对低温胁
迫适应的结果 ,也可能是 25℃(室温培养)并不是
两种藓类植物生长的最适条件 。
无论是东亚砂藓还是毛尖紫萼藓 ,其酶活性
最高峰并不是同时出现的 ,东亚砂藓和毛尖紫萼
藓的 SOD分别在处理的第 4 ～ 6天和第 2天时发
挥主要作用 ,而 POD则分别在处理的第 2天和第
6天时发挥主要作用 。可见 , SOD和 POD在两种
苔藓植物抗御低温的过程中相互配合 ,从而降低
低温胁迫所造成的伤害。
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