全 文 ：文章编号:1000-1573(2007)06-0025-04
SO2对 4种李属彩叶树木膜脂
过氧化和保护酶活性的影响①
李向应1 , 　王文凤2 , 　李彦慧2 , 　白瑞琴1 , 　韩亚琦1 , 　杨建民2
(1.内蒙古农业大学 农学院 , 内蒙古 呼和浩特 010019;2.河北农业大学 园林与旅游学院 , 河北 保定 071000)
摘要:为园林上科学地选用彩叶树种提供指导 ,以紫叶李 、紫叶矮樱 、黑杆樱李及美人梅 4 种李属彩叶树木为试
材 ,采用静态熏气系统进行熏气处理 ,研究了不同浓度 SO2 处理对其膜脂过氧化和保护酶活性的影响。结果表
明:随着SO2 浓度增加 , 4 种彩叶树木叶片膜透性增大 ,MDA含量增加, SOD、POD和 CAT 活性上升 , 这 5 项指标均
与最后综合评定结果呈显著相关关系 ,认为是测定彩叶植物对 SO2 抗性的关键指标;采用模糊数学隶属度对各项
指标综合评定得出, 4种彩叶树木对 SO2的抗性能力由强到弱顺序为紫叶李 、黑杆樱李 、紫叶矮樱 、美人梅。
关　键　词:彩叶树木;SO 2;膜脂过氧化;保护酶活性;抗性能力
中图分类号:S 731 文献标识码:A
Effects of sulfur dioxide stress on membrane lipid
peroxidation and protective enzyme activities of four
species of colored-leaf trees of Prunus
LI Xiang-ying1 , WANGWen-feng2 , LI Yan-hui2 ,
BAI Rui-qin1 , HAN Ya-qi1 , YANG Jian-min2
(1.College of Agronomy , Inner Mongo lia Agricultural University , Huhhot 010019 , China;
2.College of Landscape A rchitecture and Tourism , Agricultural University of Hebei , Baoding 071000 , China)
Abstract:This paper studied the effects of sulfur dioxide st ress on physiological characteristics of
Prunus cerasifera Var.at ropurea , Prunus×cistenena `Purpleleaf and Chevry , Prunus wrasi fers
`nig ra and Prunus×bliriana `Meiren in closed chamber.Results showed that the membrane-
lipid peroxidation enhanced , MDA content , SOD activity , POD activity and CAT activity increased
with increasing sulfur dioxide.There is evident correlation betw een these five indexes and the final
overall assessments , proving that these indexes are essential for identifying the colo red-leaf plant
resistance.Synthet ic evaluations by follow ing the fuzzy relevance model suggest that the tolerance of
the four species of colored-leaf t rees of prunus w as , f rom strongest to w eakest:Prunus cerasifera
Var.at ropurea >Prunus wrasifers `nigra >Prunus ×cistenena `Purpleleaf and Chevry >
Prunus×bl iriana `Meiren .
Key words:colo red-leaf t rees;sulfur dioxide;membrane-lipid peroxidation;pro tective enzyme
activities;resistance
① 收稿日期:2006-12-27
基金项目:国家“ 948”项目(2001-40)和河北省农业综合开发项目“新优彩色园林植物品种及繁育技术推广”
作者简介:李向应(1980-), 男 ,内蒙古乌兰察布人 , 硕士研究生 ,主要从事园林植物抗性方面研究工作.
通讯作者:杨建民(1962-), 男 ,河北清苑人 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事园林植物资源保护和利用及园林彩叶植物抗
逆等科研工作 , 电话:0312-7528798 , E-mail:yangjm3706@sina.com.
第 30卷第 6期
20 0 7年1 1月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNAL OF AGRICU LT URAL UNIVERSI TY OF HEBEI
　 　 Vol.30 No.6
Nov .2 0 0 7
　　SO2 是我国主要的大气污染物之一 。众多的工
业活动产生了大量的 SO2 气体 ,我国 2005 年 SO2
排放量高达 2549万 t[ 1] 。SO2 污染对环境造成了很
大影响 ,为此 ,人们提出了许多办法降低其危害 ,认
为选用植物是减小此危害的较好方法之一[ 2] 。
20世纪 70年代以来 ,有关 SO2 对植物的影响
研究 ,多集中于对农作物和常绿植物的生态 、生理生
化以及常绿园林植物的抗性筛选研究上[ 2-4] , 但在
园林彩叶树木上的系统研究 ,国内未见报道。彩叶
植物因其鲜艳的叶色 、较长的观赏期 、易于形成大色
块景观 ,以及弥补淡花季节色彩单调的缺憾等诸多
优点 ,在园林应用中越来越广泛[ 5] 。本试验研究了
不同浓度 SO2 处理下 , 4种李属彩叶树木膜脂过氧
化和保护酶活性的变化 ,并对其抗性能力进行了综
合评价 ,旨在丰富彩叶植物对 SO2 抗性的相关理
论 ,为园林上科学合理地选用彩叶树种提供指导。
1　材料与方法
1.1　试验材料
试验于 2005-2006年在河北农业大学科研基
地进行 ,试材选用满城绿龙公司提供的生长状况相
近的两年生嫁接苗 , 砧木为毛桃 ,试材为紫叶李
(Prunus cerasi fera Var.at ropurea)、紫 叶 矮 樱
(Prunus×cistenena`Purpleleaf and Chevry )、黑杆
樱李(Prunus wrasi fers`nig ra )及美人梅(Prunus
×bliriana `Meiren )4 种李属彩叶树木 , 栽植于
26 cm×21 cm的泥瓦盆中 。3月初上盆 ,每盆 1株 ,
基质由园土和草炭土按 2∶1的比例混合而成 。苗木
在露地进入旺盛生长期后 ,放入自设的小棚中适应
7 d后进行熏气 ,取高度相近 、不同方位的功能叶片
进行各项指标测定。
1.2　熏气方法
采用简易静态熏气系统进行熏气处理。气室容
积为 10.8 m3 ,长3.6 m 、宽 2.0 m 、高 1.5 m ,由钢筋
焊结而成 ,外罩聚乙烯塑料薄膜 。熏气室上罩透光
率为 50%遮荫网 ,室内的温度为 25 ～ 32℃,湿度为
80%,另一个相同规格的气室作为对照。气源为北
京氦普北分气体有限公司生产的国家级标准 SO2
气体 ,气体组成为:1%(v/v)SO2 和 N2(平衡气)。
气体从钢瓶经减压稳流装置进入熏气系统 ,入口处
用风扇搅匀。试验设 4 个熏气浓度梯度(5.71 、
11.43 、17.14 、22.86 mg/m3),每个熏气室为一个浓
度处理 ,6株 1小区 ,3次重复 ,同时设置对照于相同
条件不熏气的气室中 ,处理时间为 15 d 。每天 8:00
开始熏气 ,达到设定浓度立即停止熏气 ,次日早晨打
开熏气室放气 20 min 后密闭气室继续熏气到设定
要求。
1.3　测定方法
细胞膜透性按李合生的方法[ 6] ;MDA 含量 、
SOD和 POD 活性测定参照金明红和李合生的方
法[ 6-7] ;CAT 活性测定参照宋凤鸣等[ 4]的方法 。
1.4　数据处理
采用 Excel和 DPS v7.55进行数据处理 。综合
评定方法用模糊数学隶属度公式进行定量转换[ 7] ,
具体公式方法为 ,对 SOD 、POD和 CAT 活性采用下
面公式:
U(X i)=(X ij -X j
min
)/(X j
max
-X j
min
),
Δ=∑U(X i)/ n ;
对细胞膜透性和 MDA含量采用反隶属函数的
方法计算 ,即:
U(X i)=1-(X ij -X j
min
)/(X j
max
-X j
min
),
Δ=∑U(X i)/ n
其中:X ij为第 i个树种第 j 个测定指标;U(X i)
∈[ 0 ,1] ;Δ为每个树种各项指标的综合评定结果;
X j
max
、X j
min
为全部树种第 j项指标的最大值和最小
值 。
2　结果与分析
2.1　SO2对叶片膜脂过氧化的影响
图 1 A显示 ,在 0 ～ 17.14 mg/m3 浓度之间 ,随
SO2 浓度增加 , 4种彩叶树木叶片膜透性迅速上升 ,
17.14 mg/m3 处理之后 ,各树木膜透性缓慢增加。
经方差分析 , 各处理与对照差异均极显著(P <
0.01)。紫叶矮樱和美人梅膜透性较紫叶李和黑杆
樱李膜透性上升幅度大。图 1 B 表明:4 种彩叶树
木叶片的 MDA含量 ,随着 SO2浓度的增加而上升 ,
呈极显著正相关关系(相关系数 0.956＊＊以上),在
22.86 mg/m3 处理上 ,紫叶矮樱和美人梅 MDA 含
量分别比对照增加了 331.46%和 367.62%,紫叶李
和黑杆樱李 与对照 相比增幅 为 112.06%和
198.92%,方差分析均达到极显著差异(P <0.01)。
从膜透性和 MDA 含量来看 , 4种彩叶树木的抗性强
弱顺序为:紫叶李 、黑杆樱李 、紫叶矮樱 、美人梅 。
26　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 30卷
图 1　SO2 对 4 种树木叶片膜透性和MDA含量的影响
Fig.1　Effect of SO2 on the membrane- lipid peroxidation and MDA content of four species of trees
2.2　SO2 对叶片抗氧化酶活性的影响
随着 SO2 浓度增加 ,抗氧化酶活性发生了明显
变化。如图 2 A 、C 所示 ,随 SO2 浓度增加 ,各彩叶
树木 SOD 和 CAT 活性总体呈上升趋势 ,在 17.14
mg/m3 处理到达一个峰值后除紫叶李缓慢上升外
其它 3种树木开始下降 ,其中紫叶李 SOD活性持续
上升 ,在 22.86 mg/m3 处理下 ,SOD 酶活性比对照
增加了 40.78%。图 2 B 所示 ,随 SO2 浓度的增大
各树木 POD 活性持续上升 ,两者呈显著正相关关
系 ,相关系数在 0.916＊以上 ,其中黑杆樱李相关系
数达 0.967＊＊;从图 2 C可看出 ,紫叶李和黑杆樱李
的CAT 活性高于紫叶矮樱和美人梅 ,说明紫叶李和
黑杆樱李对 SO2 的抗性能力强于紫叶矮樱和美人
梅。
2.3　种树木对 SO2抗性能力的综合评定
采用隶属函数值法对各项指标测定值进行定量
转换 ,用每个树种各项指标隶属度的平均值作为树
种抗污染能力 ,由表 1得出 4 种李属彩叶树木抗污
染能力的大小排列为:紫叶李>黑杆樱李>紫叶矮
樱>美人梅 。将隶属度值与各指标作相关分析(表
1),结果表明 ,POD活性和 CAT 活性两项指标与综
合评定结果之间极显著相关(P <0.01), SOD活性 、
膜透性和 MDA含量与综合评定结果之间存在显著
相关关系(P <0.05)。
图 2　SO2对 4种树木叶片 SOD活性 、
POD活性和 CAT活性的影响
Fig.2　Ef fect of SO2 on the SOD activity、POD activity
and CAT activity of four species of trees
表 1　4 种树木对 SO2 抗性能力的综合评定
Table 1　Synthetical evaluated result of resistable ability of four species trees
指标
Indexes
紫叶李
Prunus cerasi fera
Var.atropurea
紫叶矮樱
Prunus×cistenena
`Purpleleaf and Chevry
黑杆樱李
Prunus wrasi fers` nigra
美人梅
Prunus×bliriana
`Meiren
相关系数
Coefficient
SOD 0.249 0.183 0.200 0.168 0.955＊
POD 0.583 0.357 0.449 0.180 0.993＊＊
CAT 0.588 0.410 0.463 0.287 0.990＊＊
膜透性 0.498 0.299 0.417 0.269 0.977＊
MDA 0.671 0.575 0.586 0.504 0.968＊
平均值 0.517 0.364 0.423 0.281 1.000
27　第 6期　　　 李向应等:SO2对 4种李属彩叶树木膜脂过氧化和保护酶活性的影响
3　结论与讨论
酶是由生物细胞产生的 ,以蛋白质为主要成分
的生物催化剂 ,植物体内复杂的新陈代谢过程都是
在酶的参与下完成 ,酶的活性受到影响 ,生物的正常
代谢活动必定遭到破坏[ 8] 。SO2会对植物抗氧化酶
系统产生影响 ,引起酶分子空间结构的变化 ,使双硫
键断裂 ,导致酶的活性丧失[ 9] 。本试验结果表明 ,
各彩叶树木抗氧化酶活性发生了明显的变化 , 随
SO2 浓度增加 , POD 活性持续上升 , CAT 活性先上
升 ,当浓度达到 17.14 mg/m3 值后开始下降 ,可能
是 4 种树木叶片内 POD 对 SO2 的抵御能力强于
CAT 的抵御能力 ,也可能是 SO2 对 CAT 的破坏程
度较 POD大 ,这与金红明等用臭氧处理水稻得出的
结论一致[ 10] ;这两项指标进行模糊隶属度转换后的
值与最后评定结果呈极显著相关关系 ,说明这两个
指标是测定李属彩叶树木对 SO2抗性的关键指标 。
另外 SOD活性 、膜透性和 MDA 含量与综合评定结
果之间存在显著相关关系 ,这 3 个指标也可作为测
定李属彩叶树木对 SO2 抗性的可靠指标 。
植物受到逆境时其生理变化是错综复杂的 ,并
受到多种因素的影响 ,孤立的用一个指标评价植物
抗污染能力很难真实反映植物的抗性本质 。因此 ,
为综合评价各种树木的抗污染能力的大小 ,模糊隶
属函数值法是一种较好的抗性综合评价方法 ,本试
验综合评定得出 ,其抗性能力从大到小为紫叶李 、黑
杆樱李 、紫叶矮樱 、美人梅 。
人工熏气实验与自然状况下的 SO2 污染对植
物造成的影响会有差异 ,自然状况下 SO2 对植物的
污染结合内部生理指标与外部伤害症状的综合反应
特性来研究彩叶树木的抗性 ,将会对为本研究作进
一步证实。
参考文献:
[ 1] 　国家环境保护总局.“十五”期间我国环境质量整体状
况及其变化的报告[ R] .2005 , 10.
[ 2] 　廖飞勇 , 何平.SO2 熏气对油桐叶片细胞膜脂组成和
叶绿体超微结构的影响[ J] .植物生理学通讯 , 2004 ,
40(1):42-44.
[ 3] 　蒋明义.水分胁迫下植物体内·OH 的产生与细胞的
氧化损伤[ J] .植物学报 , 1999 , 41(3):229-234.
[ 4] 　宋凤鸣 , 葛秀春 ,郑重.活性氧及膜脂过氧化与棉花对
枯萎病抗性的关系[ J] .植物病理学报 , 2001 , 31(2):
110-116.
[ 5] 　张启翔 ,吴静 ,周肖红 , 等.我国彩叶植物资源及其在
园林中的应用[ J] .北京林业大学学报 , 1998 , 20(4):
126-127.
[ 6] 　李合生 , 孙群 ,赵世杰.植物生理生化实验原理和技术
[ M] .北京:高等教育出版社 , 2000.
[ 7] 　李彦慧 ,佟爱民 , 刘冬云 , 等.廊坊杨抗寒性研究[ J] .
河北农业大学学报 , 2005 , 28(4):23-26.
[ 8] 　高吉喜.二氧化硫对植物新陈代谢的影响(Ⅰ)—对气
孔 、膜透性与物质代谢的影响[ J] .环境科学研究 ,
1997 , 10(2):36-39.
[ 9] 　刘荣坤.二氧化硫对植物伤害及其机理的研究[ J] .中
国环境科学 , 1982(6):75-78.
[ 10] 　金明红 , 冯宗炜 ,张福珠.臭氧对水稻叶片膜脂过氧化
和抗氧化系统的影响[ J] .环境科学 , 2000 , 21(3):1-5.
(编辑:祁振声)
欢　迎　订　阅
2008年《河北农业大学学报(农林教育版)》
　　《河北农业大学学报(农林教育版)》为河北农业大学主办的农林教育综合性学术期刊 ,主要刊登有关农
林教育及相关的理论研究 、实践成果 、文献综述等文章 。主要栏目:大学书记 、校长论坛 ,教育理论新探索 ,大
学生思想政治工作 ,农业经济管理与贸易 ,农业发展战略研究 ,农业政策与法制 ,农业史学研究 。适合于农业
科研人员 、农林院校师生以及管理干部阅读和参考 。
本刊为季刊 ,国内外公开发行 ,大 16开本 ,每期定价 10.00元 ,全年定价 40.00 元。全国各地邮局均可
订阅 ,邮发代号 18-183。如错过订阅时间 ,请直接与本刊编辑部联系。
联系电话:(0312)7521043　E-mail:xuebao1@hebau.edu.cn
《河北农业大学学报(农林
教育版)》编辑室
28　　　　　 河 北 农 业 大 学 学 报 第 30卷