全 文 ：浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis，2013，25(3) :450-455 http:/ /www． zjnyxb． cn
陆翔，张益锋． 金荞麦叶保护酶与保护物质对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应［J］．浙江农业学报，2013，25(3) :450-455．
DOI:10. 3969 / j． issn． 1004-1524. 2013. 03. 06
金荞麦叶保护酶与保护物质对增强 UV-B 辐射及干旱胁迫
的响应
收稿日期:2013-03-25
作者简介:陆翔(1991—) ，男，浙江湖州人，本科生，从事植物相关研究。E-mail:819895254@ qq． com
* 通讯作者，张益锋，E-mail:zhangyifeng_007@ 163． com
陆 翔，张益锋*
(绍兴文理学院元培学院 生命科学系，浙江 绍兴 312000)
摘 要:采用盆栽试验测定金荞麦在干旱和 UV-B 辐射胁迫下超氧化物歧化酶 (SOD)活性、过氧化物酶
(POD)活性、总黄酮含量、游离脯氨酸和可溶性蛋白含量。试验结果显示在充足水分状况下，增强的 UV-B辐
射提高了金荞麦叶 SOD活性、总黄酮含量、游离脯氨酸含量;增强的 UV-B 辐射在处理前期和后期提高了金
荞麦叶 POD活性;增强的 UV-B辐射在处理前期增加了金荞麦叶可溶性蛋白含量。在干旱胁迫下，增强的
UV-B辐射在处理中期提高了金荞麦叶 SOD活性，而在处理前期和后期却降低了其 SOD 活性;增强的 UV-B
辐射在处理后期提高了金荞麦叶 POD活性以及游离脯氨酸和可溶性蛋白含量。在干旱条件下，金荞麦通过
酶系统和保护物质的调节减少胁迫带来的不利影响，增强试验设定强度的 UV-B辐射在一定程度上有利于提
高其对干旱的抗性。
关键词:金荞麦;干旱胁迫;增强 UV-B辐射;酶系统;保护物质
中图分类号:S 567 文献标志码:A 文章编号:1004-1524(2013)03-0450-06
Response of the protective enzymes and protective substances of Fagopyrum dibotrys under
enhanced UV-B radiation and drought stress
LU Xiang，ZHANG Yi-feng*
(School of Life and Sciences，Yuanpei College Shaoxing University，Shaoxing 312000，China)
Abstract:This paper is about the influences of enhanced UV-B radiation in simulation and drought stress on the pro-
tective enzymes and protective substances of Fagopyrum dibotrys，and so as to provide a theoretical basis for the culti-
vation for F． dibotrys． We took experiments of potted plants，we mensurated the SOD activity，POD activity，total
flavonoids contents，free proline contents and soluble protein contents of F． dibotrys under different drought stress
and UV-B radiations． The results showed enhanced UV-B radiation can increase SOD activity，total flavonoids con-
tents and free proline contents of F． dibotrys under adequate water condition． In the early and late stages of the treat-
ment，POD activity of F． dibotrys was increased by enhanced UV-B radiation． In the early and late stages of the
treatment，soluble protein contents of F． dibotrys was increased by enhanced UV-B radiation． In conditions of
drought stress，enhanced UV-B radiation increased SOD activity of F． dibotrys in the middle stage of the treatment
while decreased it in the early and late stages of the treatment． In the late stage of the treatment，enhanced UV-B ra-
diation increased POD activity，free proline contents and soluble protein contents of F． dibotrys． In conditions of
drought stress，F． dibotrys reduced the adverse effects by regulating protective enzyme system and protective sub-
stances，the enhanced UV-B radiation improved the resistance of F． dibotrys to drought stress to some extent．
Key words:Fagopyrum dibotrys;drought stress;enhanced UV-B radiation;enzyme system;protective substances
据统计，在我国干旱、半干旱土地面积占全
国总面积的 47%。另一方面，臭氧量的减少带来
的后果是导致到达地表的 UV-B 辐射增强，而地
表的 UV-B辐射增强对植物造成很大影响。近年
来，干旱胁迫与 UV-B 辐射的相互作用对植物的
影响受到国内外学者重视，有研究表明干旱胁迫
会减轻或掩盖增强 UV-B 辐射对植物的不利影
响［1］，也有相反的结论［2］。本试验以广泛栽培的
药用植物金荞麦为材料，探讨金荞麦叶保护酶与
保护物质对增强 UV-B 辐射及干旱胁迫的响应，
不但有利于深化两种胁迫相互作用机理的认识，
进一步拓展相关研究领域，而且可以为金荞麦种
植提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 试验设计
参照文献［3］的方法，设计 3 个水平干旱处
理:充足水分(土壤含水量为饱和含水量的 70% ～
80% ，下同)、中度胁迫(35% ～ 45%)、重度胁迫
(15% ～25%)。同时设置 2 个增强 UV-B 辐射水
平:不增强 UV-B 辐射和增强 UV-B 辐射(强度为
3. 82 kJ·m －2·d －1)。处理开始前一天，将材料随机
分为 6 个组:T1 处理组，充足水分，不增强 UV-B
辐射;T2 处理组，中度干旱胁迫，不增强 UV-B 辐
射;T3处理组，重度干旱胁迫，不增强 UV-B 辐射;
T4处理组，充足水分，进行强度为 3. 82 kJ·m －2·
d －1增强 UV-B辐射;T5 处理组，中度干旱胁迫，进
行强度为 3. 82 kJ·m －2·d －1增强 UV-B辐射;T6 处
理组，重度干旱胁迫，进行强度为3. 82 kJ·m －2·d －1
增强 UV-B辐射。每处理组均设 5 个重复，处理开
始后每隔 10 d取样一次，共处理 50 d。
1． 2 测定方法
取 0. 5 g叶片，精密称重后按 1∶10 (m/V)比
例加入预冷的酶提取液(0. 1 mmol·L －1 EDTA、
0. 3%(m/V)Triton X-100、4% (m/V)PVP、50
mmol·L －1 pH 7. 8 磷酸缓冲液) ，在冰浴条件下充
分研磨后，冷冻离心 10 500 g，20 min，取上清液
冷藏备用。参照张志良［21］的方法测定超氧化物
歧化酶 (SOD)和过氧化物酶 (POD)活性;参照
李芳兰［5］的方法测定总黄酮含量;参照文献［6］
的方法测定游离脯氨酸、可溶性蛋白含量。
2 结果与分析
2． 1 金荞麦叶片保护酶活性对增强 UV-B 辐射
及干旱胁迫处理的响应
由图 1 可知，各处理组随处理时间的增加有
升高的趋势。在不增强 UV-B辐射的情况下在各
时间点上都有 T3 ＞ T2 ＞ T1，且各处理组间差异
显著，表明在不增强 UV-B辐射的情况下，SOD活
性随干旱胁迫的增加而显著上升。
图中 a，b，c表示每一处理时间同一 UV-B辐射水平处理组间有显著性差异;r和 s表示每一处理时间同一干旱胁迫水平处理组间有显
著性差异(P ＜ 0. 05) ，下同。
图 1 金荞麦叶 SOD活性对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应
Fig． 1 Effect of enhanced UV-B radiation and drought stress on SOD activity in leaves of Fagopyrum dibotrys
·154·陆 翔，等．金荞麦叶保护酶与保护物质对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应
在增强 UV-B辐射的情况下，都有 T6 ＞ T5 ＞
T4，第 20 ～ 50 天时各处理组间差异显著，表明在
增强 UV-B 辐射的情况下，SOD 活性随干旱胁迫
的增加而显著上升。在充足水分状况下，在各时
间点上 T4 都要高于 T1，处理中后期(第 30 ～ 50
天时)达到显著差异，表明在充足水分状况下，增
强的 UV-B 辐射在处理中后期显著提高了 SOD
活性。在中度干旱胁迫下，第 20 ～ 40 天时 T5 都
要显著高于 T2，而第 10，50 天时 T2 都要显著高
于 T5，表明在中度干旱胁迫下，增强的 UV-B 辐
射在处理中期提高了 SOD活性，而在处理前期和
后期却降低了 SOD活性。在重度干旱胁迫下，第
10 ～ 40 天时 T6 都要显著高于 T3，第 50 天时 T3
都要显著高于 T6，表明在重度干旱胁迫下，增强
的 UV-B辐射在处理前中期提高了 SOD 活性，而
在处理后期却降低了 SOD活性。
由图 2 可知，POD活性随着处理时间的增加
有先升高后下降的趋势。在不增强 UV-B辐射条
件下，在各时间点上都有 T3 ＞ T2 ＞ T1，第 30 天时
各组处理间差异显著，第 10，40，50 天时，只有 T1
和 T3 差异显著，第 20 天时，只有 T1 和 T2 差异
显著，表明在不增强 UV-B 辐射条件下，POD 活
性表现出随干旱胁迫的加重而升高的趋势，在处
理中期尤为明显。在增强 UV-B 辐射条件下，基
本都表现为 T6 ＞ T5 ＞ T4，第 30，40 天时各处理组
间差异显著，第 20 天时 T4 和 T5 无显著差异，第
50 天时各处理组无显著差异，表明在增强 UV-B
辐射条件下，POD活性随干旱胁迫的加重而升高
的趋势，在处理中期尤为明显。在充足水分状况
下各时间点上都表现为 T4 ＞ T1，显著差异只在第
10，50 天时达到，表明在充足水分状况下，增强的
UV-B辐射提高了 POD 活性，在处理前期和后期
尤为明显。在中度干旱胁迫下，第 10 ～ 30 天时
T2 和 T5 无显著差异，第 40，50 天时，T5 要显著
高于 T2，表明在中度干旱胁迫下，增强的 UV-B
辐射在处理后期提高了 POD 活性。在重度干旱
胁迫下情况和中度干旱胁迫类似，即增强的 UV-
B辐射在处理后期提高了 POD活性。
2． 2 金荞麦叶片保护物质含量对增强 UV-B 辐
射及干旱胁迫处理的响应
由图 3 可知，总体上各处理组随处理时间的
增加有先缓慢上升后缓慢下降的趋势。在不增
强 UV-B辐射条件下，在各时间点上都有 T3 ＞ T2
＞ T1，第 20 天时各处理组差异达到显著水平，其
他时间点上，只有 T3 和 T2 差异不显著，这表明
在不增强 UV-B 辐射条件下，总黄酮含量随干旱
胁迫程度加重而升高，只在充足水分和干旱胁迫
间差异显著。在增强 UV-B辐射条件下情况和不
增强 UV-B辐射条件类似，即总黄酮含量随干旱
胁迫程度加重而升高，而只在充足水分和干旱胁
迫间达到显著差异。在充足水分状况下，T4 在各
时间点上都要显著高于 T1，表明在充足水分状况
下，增强的 UV-B辐射显著提高了总黄酮含量。
在中度干旱胁迫下，T2 和 T5 在各时间点上
都无显著差异，表明在中度干旱胁迫下总黄酮含
量对增强的 UV-B辐射不敏感。在重度干旱胁迫
下，T2 和 T5 只在第 40 天时有显著差异，表明在
重度干旱胁迫下，不增强 UV-B辐射条件类似，即
图 2 金荞麦叶 POD活性对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应
Fig． 2 Effect of enhanced UV-B radiation and drought stress on POD activity in leaves of Fagopyrum dibotrys
·254· 浙江农业学报 第 25 卷 第 3 期(2013 年 5 月)
图 3 金荞麦叶总黄酮含量对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应
Fig． 3 Effect of enhanced UV-B radiation and drought stress on total flavonoids content in leaves of Fagopyrum dibotrys
总黄酮含量随干旱胁迫程度加重而升高，而只在
充足水分和干旱胁迫间达到显著差异。在充足
水分状况下，T4 在各时间点上都要显著高于 T1，
表明在充足水分状况下，增强的 UV-B 辐射显著
提高了总黄酮含量。在中度干旱胁迫下，T2 和
T5 在各时间点上都无显著差异，表明在中度干旱
胁迫下总黄酮含量对增强的 UV-B 辐射不敏感。
在重度干旱胁迫下，T2 和 T5 只在第 40 天时有显
著差异，表明在重度干旱胁迫下，不增强 UV-B 辐
射条件类似，即总黄酮含量随干旱胁迫程度加重
而升高，而只在充足水分和干旱胁迫间达到显著
差异。在充足水分状况下，T4 在各时间点上都要
显著高于 T1，表明在充足水分状况下，增强的
UV-B辐射显著提高了总黄酮含量。在中度干旱
胁迫下，T2 和 T5 在各时间点上都无显著差异，表
明在中度干旱胁迫下总黄酮含量对增强的 UV-B
辐射不敏感。在重度干旱胁迫下，T2 和 T5 只在
第 40 天时有显著差异，表明在重度干旱胁迫下，
中度干旱胁迫下总黄酮含量对增强的 UV-B 辐射
不甚敏感。
由图 4 可知，各处理组随着处理时间的增加
有先升高后降低的趋势。在不增强 UV-B辐射条
件下，第 10 ～ 40 天时，基本都表现为 T3 ＞ T2 ＞
T1，差异显著，第 50 天时，T2 要显著高于 T1 和
T3，T1 和 T3 差异不显著，这表明在不增强 UV-B
辐射条件下，在处理前中期游离脯氨酸含量随干
旱胁迫的加重而上升，在处理后期则无明显规
律。在增强 UV-B 辐射条件下，情况和不增强
UV-B辐射类似。在充足水分状况下，在各时间
点上 T1 都要显著低于 T4，表明在充足水分状况
下，增强的 UV-B 辐射提高了游离脯氨酸含量。
在中度干旱胁迫和充足水分条件下情况类似。
在重度干旱胁迫条件下，第 10 天时，T3 要显著高
于 T6，第 30天时，T6 要显著高于 T3，在其他时间
点上，差异不显著，表明在重度干旱胁迫条件下，增
强的 UV-B辐射对游离脯氨酸的影响无明显规律。
图 4 金荞麦叶游离脯氨酸含量对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应( 平均值 +标准误)
Fig． 4 Effect of enhanced UV-B radiation and drought stress on proline content in leaves of Fagopyrum dibotrys
·354·陆 翔，等．金荞麦叶保护酶与保护物质对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应
图 5 金荞麦叶可溶性蛋白含量对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应
Fig． 5 Effect of enhanced UV-B radiation and drought stress on soluable protein content in leaves of Fagopyrum dibotrys
由图 5 可知，各处理组随处理时间的增加
大体有先上升后下降的趋势(T1 一直上升)。
在增强 UV-B 辐射条件下类似在不增强 UV-B
辐射条件时，可溶性蛋白含量在处理前期随干
旱胁迫的加深而升高，而到处理后期则随干旱
胁迫的加深而降低。在充足水分状况下，第 10，
20 天时表现为 T6 ＞ T3，在第 20 天时差异不显
著，第 30 ～ 50 天时表现为 T3 ＞ T6，只在第 50 天
时达到显著差异，表明在充足水分状况下，增强
的 UV-B 辐射在处理前期增加了可溶性蛋白含
量，而在后期则减小了可溶性蛋白含量。在中
度干旱胁迫下，在各时间点上都表现为 T5 ＞
T2，在第 10 ～ 50 天时达到显著差异，表明在中
度干旱胁迫下，增强的 UV-B 辐射提高了可溶性
蛋白含量，在处理前期和后期尤为显著。在重
度干旱胁迫下，第 10 ～ 40 天时，基本都表现为
T6 ＞ T3，在第 10，30 天时达到显著差异，而在第
50 天时，T3 要显著高于 T6，表明在重度干旱胁
迫下，增强的 UV-B 辐射在处理前中期增加了可
溶性蛋白含量，而在后期则减小了可溶性蛋白
含量。经过双因素方差分析的有关增强 UV-B
辐射、干旱水平以及两者交互作用对金荞麦叶
保护酶和保护物质含量的影响程度在表 1 中体
现出来，和以上分析结果一致。
表 1 增强 UV-B辐射及干旱水平处理对金荞麦保护酶和保护物质特征影响的方差分析
Table 1 Variance analysis on effect of enhanced UV-B radiation and drought stress on protective enzymes and protective sub-
stances in Fagopyrum dibotrys
指标 影响因子 处理时间 /d
10 20 30 40 50
超氧化物歧化酶活性 UV-B ＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊
G ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊
UV-B × G ＊＊＊ ＊＊ ＊ ＊＊＊ ＊＊＊
过氧化物酶活性 UV-B n． s． ＊＊ n． s． ＊＊＊ ＊＊＊
G ＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊
UV-B × G * n． s． n． s． * n． s．
总黄酮含量 UV-B n． s． n． s． n． s． * n． s．
G ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊ ＊
UV-B × G * n． s． n． s． n． s． n． s．
游离脯氨酸含量 UV-B n． s． ＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊
G ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊
UV-B × G ＊＊＊ n． s． ＊＊＊ ＊＊＊ n． s．
可溶性蛋白质含量 UV-B ＊＊＊ ＊＊ n． s． n． s． *
G ＊＊＊ ＊＊＊ ＊＊ ＊＊＊ ＊＊＊
注:G．干旱;n． s． ．不显著;* ．显著性概率 P ＜ 0. 05;＊＊．显著性概率 P ＜ 0. 01;＊＊＊．显著性概率 P ＜ 0. 001。
·454· 浙江农业学报 第 25 卷 第 3 期(2013 年 5 月)
3 讨论
植物自身酶保护系统和非酶保护系统的成
员协同作用使细胞内的活性氧维持在较低水平
才能确保其正常生长和代谢［7］。超氧化物歧化
酶(SOD)和过氧化物酶(POD)是酶保护系统的
重要成员，能有效地清除自由基。黄酮类物质能
清除活性氧已经得到越来越多的学者证实［8，9］。
游离脯氨酸是植物体内有效的非酶类抗氧化物
质［35］，能有效清除羟自由基，和可溶性蛋白一样
作为渗透调节物在植物体内积累对抵抗逆境具
有重要作用［11］。
本研究结果发现金荞麦 SOD活性、总黄酮含
量随干旱胁迫的增加而显著上升;POD 活性随干
旱胁迫的加深而升高，在处理中期达到显著水
平，而在处理前期和后期，这种影响似乎有减弱
的趋势;在处理前中期游离脯氨酸含量随干旱胁
迫的加重而上升，在处理后期则无明显规律;金
荞麦可溶性蛋白含量在处理前期随干旱胁迫的
加深而升高，而到处理中后期则随干旱胁迫的加
深而降低。以上结果与前人有关干旱胁迫对植
物保护酶和保护物质影响的研究结果基本一致。
在充足水分状况下，增强的 UV-B 辐射处理
提高了金荞麦叶 SOD 活性、总黄酮含量、游离脯
氨酸含量;增强的 UV-B 辐射在处理前期和后期
升高了金荞麦 POD活性;增强的 UV-B 辐射在处
理前期增加了金荞麦叶可溶性蛋白含量，而在后
期则减小了金荞麦叶可溶性蛋白含量。
Pastori 和 Trippi［12］认为植物不仅具有抵抗
某种环境胁迫的能力，而且具有抵抗其他逆境的
能力，即交叉抗性，这种交叉抗性与植物体内活
性氧清除系统存在密切关系。本研究表明，在干
旱胁迫下，增强的 UV-B 辐射在处理中期提高了
金荞麦 SOD活性，而在处理前期和后期却降低了
其 SOD 活性，UV-B 辐射和干旱胁迫导致金荞麦
叶 O2
·－在中期积累较多，两种胁迫的伤害在中期
可能有累加效应，同时需要更高的 SOD活性来清
除 O2
·－，在处理前期和中期则相反，增强的 UV-B
辐射缓解了干旱胁迫导致的 O2
·－ 积累;增强的
UV-B 辐射在处理后期升高了金荞麦叶 POD 活
性;增强的 UV-B 辐射提高了金荞麦叶游离脯氨
酸含量;在中度干旱胁迫下，增强的 UV-B 辐射提
高了金荞麦叶可溶性蛋白含量，而在重度干旱胁
迫下，增强的 UV-B 辐射在处理前中期提高了金
荞麦叶可溶性蛋白含量，而在后期则减小了可溶
性蛋白含量。因此，本研究认为，酶保护系统或
非酶保护系统在植物受到胁迫的反应灵敏度是
可能因植物本身特性、胁迫强度、胁迫时间差异
而不同。
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(责任编辑 张 韵)
·554·陆 翔，等．金荞麦叶保护酶与保护物质对增强 UV-B辐射及干旱胁迫的响应