鹽脅迫對(duì)雷竹生理生化特性的影響

何奇江，李 楠，王 波，周文偉，傅懋毅

（1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

鹽脅迫對(duì)雷竹生理生化特性的影響

何奇江1,2，李 楠2，王 波2，周文偉2，傅懋毅1

（1. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310023）

應(yīng)用盆栽法，研究了在不同NaCl濃度（0、0.1%、0.3%、0.5%）梯度脅迫下雷竹葉片內(nèi)的超氧化物歧化酶（SOD）活性、過(guò)氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的變化。結(jié)果表明：①不同鹽脅迫下雷竹都保持了較高的SOD活性成分，且在脅迫后期SOD活性成分高于對(duì)照或與對(duì)照持平；②高鹽脅迫后期葉片中POD活性成分和對(duì)照相比略有下降，但在初期持平，甚至在中期顯著高于對(duì)照，中鹽脅迫下的葉片中POD活性成分在中期高于對(duì)照，后期和對(duì)照持平，而低鹽脅迫和對(duì)照相比變化不是很明顯；③鹽脅迫下MDA的含量與對(duì)照差異不顯著，其中在后期低鹽脅迫下MDA的含量較對(duì)照低；④不同處理?xiàng)l件下，各項(xiàng)生理生化指標(biāo)間的相關(guān)性不顯著。綜合來(lái)看，中鹽脅迫下SOD和POD活性均保持較高水平，能抑制膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用，并使MDA含量保持在較低水平，表明雷竹能在短期內(nèi)忍受Na＋濃度在0.3%的脅迫。

雷竹；鹽脅迫；抗氧化酶活性；丙二醛（MDA）

雷竹（Phyllostachys praecoxcv.prevevnalis）是浙江西北地區(qū)的主要筍用竹種之一，因其出筍早、產(chǎn)量高、筍味好而受到廣泛栽培。近年來(lái)通過(guò)覆蓋早出豐產(chǎn)技術(shù)，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益，目前已成為竹區(qū)農(nóng)民提高經(jīng)濟(jì)收入的重要手段，并通過(guò)引種廣泛栽培到其它地區(qū)。近幾年在沿海地區(qū)也有所發(fā)展，但沿海有些地區(qū)種植地是近海圍墾地，含鹽量較高，致使個(gè)別引種地出現(xiàn)雷竹死亡現(xiàn)象，而有些地方雖然成活，但生長(zhǎng)也嚴(yán)重不良。

植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，為保護(hù)自身膜系統(tǒng)免受傷害而形成了一整套相應(yīng)的抗氧化保護(hù)系統(tǒng)。鹽分條件下，膜系統(tǒng)的變化分成兩個(gè)階段：首先，表現(xiàn)為鹽分對(duì)膜系統(tǒng)的破壞，也反映其對(duì)鹽分的忍耐程度；然后是植物對(duì)膜系統(tǒng)的修復(fù)。膜系統(tǒng)的修復(fù)與SOD、POD和CAT等酶活性的升高是分不開(kāi)的[1]。SOD的主要功能是清除自由基、控制脂質(zhì)過(guò)氧化和減少細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，其活性變化直接影響植物體內(nèi)O2與H2O2的含量，植物組織中SOD活性的高低以及在逆境中的變化在一定程度上可以反映植物抗逆性的強(qiáng)弱；POD也是抗氧化系統(tǒng)中的重要一員，主要清除H2O2形成體內(nèi)活性氧清除鏈的重要一環(huán)；CAT能夠在逆境脅迫或衰老過(guò)程中清除植物體內(nèi)的過(guò)氧化氫，保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，減輕有毒物質(zhì)對(duì)活細(xì)胞的毒害，延遲或阻止細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，從而使植物能在一定程度上忍耐、減緩或抵抗逆境的脅迫，其CAT活性高低與植物的抗逆性密切相關(guān)[2]。三種酶能夠相互協(xié)調(diào)，清除鹽脅迫下膜脂過(guò)氧化作用產(chǎn)生的MDA，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。王愛(ài)國(guó)等[3]研究證實(shí)，MDA含量多少可代表膜損傷程度的大小。因此，植物體內(nèi)的活性氧清除系統(tǒng)活性或含量的高低是反映植物抗性的重要標(biāo)志之一。鹽分脅迫對(duì)雷竹生長(zhǎng)和代謝的影響是多方面，目前對(duì)雷竹進(jìn)行鹽分脅迫處理尚未見(jiàn)報(bào)道。本文研究了在不同鹽分脅迫程度下，雷竹超氧化物歧化酶（SOD）活性、過(guò)氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的變化與鹽分脅迫的關(guān)系，為雷竹的耐鹽機(jī)理提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

盆栽試驗(yàn)在浙江省林業(yè)科學(xué)研究院竹類植物園內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)的雷竹于2009年3月盆栽到內(nèi)徑約60 cm，深50 cm的陶瓷盆里，盆內(nèi)土壤取自浙江省林業(yè)科學(xué)研究院竹類植物園雷竹林內(nèi)，雷竹年齡為1年生竹苗（2008年的雷竹），地徑基本一致，為3 cm左右，共栽培40盆，并于7 d后對(duì)死亡的雷竹進(jìn)行重新種植，種植后進(jìn)行日常管理。2009年10月30號(hào)對(duì)盆栽竹子用不同濃度NaCl溶液進(jìn)行澆灌，共設(shè)4種處理：濃度梯度分別為0（ck）、0.1%、0.3%、0.5%，每種處理10盆。每2 d澆1次，每次澆灌至飽和，并在處理的第6、第12、第18、第24、第30天即11月4、10、16、22、28日取樣，采用混合采樣法采集植物功能葉片，每次每種處理取3盆，低溫處理下帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定，每項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次。

1.2 測(cè)定方法

SOD活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法，以抑制氯化硝基氮藍(lán)四唑（NBT）光化還原50%為一個(gè)酶活性單位；POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，以每分鐘內(nèi)A470變化0.01為1個(gè)過(guò)氧化物酶活性單位；MDA含量測(cè)定采用TBA法[4]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件

進(jìn)行方差分析、多重比較和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽分脅迫對(duì)SOD活性的影響

圖1 NaCl脅迫對(duì)竹葉SOD活性的影響Figure 1 Effect of NaCl on SOD activities in leaves ofPh. Praecoxcv.prevernalis

SOD是活性氧清除反應(yīng)過(guò)程中第一個(gè)發(fā)揮作用的抗氧化酶，SOD對(duì)于清除氧自由基，防止氧自由基破壞細(xì)胞的組成、結(jié)構(gòu)和功能，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷具有十分重要的作用[5]。它能將超氧化物陰離子自由基快速歧化為過(guò)氧化氫（H2O2）和分子氧。圖1顯示，4種處理的雷竹葉片中SOD活性成分都有一定的波動(dòng)。經(jīng)方差分析和多重比較，對(duì)照變化較為平緩；低鹽和中鹽處理的SOD活性成分在脅迫前期下降較快，中期的下降趨勢(shì)有所緩解，到脅迫后期低鹽處理中的SOD活性成分趨于穩(wěn)定，而中鹽中的活性成分則開(kāi)始下降；高鹽處理SOD活性成分呈上升趨勢(shì)。與對(duì)照相比（如表1所示），鹽脅迫初期低鹽和中鹽處理SOD活性成分比對(duì)照高，說(shuō)明雷竹在鹽處理后葉片中的SOD活性成分就迅速上升，此時(shí)高鹽處理和對(duì)照的差異不明顯；鹽脅迫的第12天，高鹽處理的SOD活性成分迅速升高，且顯著高于對(duì)照，低鹽處理也較對(duì)照高，且差異明顯；在脅迫的第18天，中鹽和高鹽處理的SOD活性成分和對(duì)照無(wú)顯著差異，低鹽處理的SOD活性成分略有下降，且達(dá)到顯著差異；在脅迫的第24天，各種鹽處理的SOD活性成分均保持了較高水平，并顯著高于對(duì)照；在鹽脅迫的后期，低鹽和高鹽處理SOD活性成分最高，顯著高于對(duì)照，中鹽處理的SOD活性成分和對(duì)照相似。

總體來(lái)看，不同鹽脅迫下雷竹都保持了較高的SOD活性成分，且在脅迫后期SOD活性成分高于對(duì)照或與對(duì)照持平。說(shuō)明在整個(gè)鹽脅迫過(guò)程中，SOD活性隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)和加重呈升高的趨勢(shì)。

表1 不同鹽濃度處理對(duì)竹葉各項(xiàng)生理生化指標(biāo)的影響Table 1 Effect of different NaCl treatments on the physiochemical index in leaf

2.2 鹽分脅迫對(duì)POD活性的影響

SOD清除超氧陰離子后，又會(huì)產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的過(guò)氧化氫、羥自由基和單線態(tài)分子氧，這些物質(zhì)也對(duì)細(xì)胞造成很大的傷害。POD是植物體內(nèi)擔(dān)負(fù)清除H2O2的主要酶類之一，能夠催化H2O2氧化產(chǎn)生H2O[6]，從而降低膜內(nèi)不飽和脂肪酸的過(guò)氧化程度，維持了細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性，使植物耐鹽性進(jìn)一步提高。由圖2可以看出，4種處理的雷竹葉片中POD活性成分也有一定的波動(dòng)。經(jīng)方差分析和多重比較，中鹽處理中POD活性變化較為平緩；對(duì)照和低鹽處理中POD活性變化趨勢(shì)相似，在初期下降較快，后期又有所回升；高鹽處理中POD活性，表現(xiàn)為先上升并在第18天達(dá)到最大值，而后開(kāi)始迅速下降，并低于對(duì)照。與對(duì)照相比（如表1所示），在鹽脅迫初期低鹽和中鹽處理POD活性成分比對(duì)照低，高鹽處理與對(duì)照沒(méi)有差異；在第12天各種鹽脅迫處理中POD活性成分均較對(duì)照高，其中低鹽和高鹽處理的POD活性成分顯著高于對(duì)照；第18天到第22天，中鹽和高鹽脅迫處理中POD活性成分均較對(duì)照高，低鹽和對(duì)照沒(méi)有顯著差異；到脅迫后期，中鹽處理和對(duì)照POD活性成分沒(méi)有顯著差異，且均比低鹽和高鹽處理高。

圖2 NaCl脅迫對(duì)雷竹葉片保護(hù)酶POD活性的影響Figure 2 Effect of NaCl on POD activities in leaves ofPh. praecoxcv.prevernalis

總體來(lái)說(shuō)，高鹽脅迫后期葉片中POD活性成分和對(duì)照相比略有下降，但在初期持平，甚至在中期顯著高于對(duì)照；中鹽脅迫下的葉片中POD活性成分在中期高于對(duì)照，后期和對(duì)照持平；而低鹽脅迫和對(duì)照相比變化不是很明顯。

2.3 鹽分脅迫對(duì)MDA含量的影響

鹽分能增加細(xì)胞膜透性，加強(qiáng)脂質(zhì)過(guò)氧化作用，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的破壞。丙二醛（MDA）是膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物之一，會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷生物膜，其含量的高低反映了細(xì)胞膜脂過(guò)氧化水平[7]。由圖3所示，4種處理的雷竹葉片中MDA的含量的變化趨勢(shì)相似，均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，并在后期趨于穩(wěn)定。經(jīng)方差分析和多重比較，在初期各種處理MDA的含量均迅速上升，在第12天又迅速下降，到后期變化趨于平緩。與對(duì)照相比（如表1所示），在鹽脅迫初期中鹽處理的MDA的含量顯著高于對(duì)照，低鹽和高鹽處理與對(duì)照無(wú)顯著差異；第12天各種處理的MDA的含量均達(dá)到最大，其中低鹽處理的MDA的含量最大，較對(duì)照和中鹽處理無(wú)顯著差異，并顯著高于高鹽處理，第18天各鹽處理的MDA的含量均顯著高于對(duì)照，說(shuō)明鹽脅迫引發(fā)了雷竹的膜脂過(guò)氧化作用，并隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，其MDA的含量也呈升高的趨勢(shì)；第24天高鹽處理的MDA的含量和對(duì)照相似，低鹽和中鹽處理低于對(duì)照水平；到后期，各種鹽脅迫下的MDA的含量與對(duì)照持平，低鹽處理的MDA的含量最低。

總的來(lái)說(shuō)在各個(gè)時(shí)期，鹽脅迫下MDA的含量與對(duì)照差異不顯著，其中在后期低鹽脅迫下MDA的含量較對(duì)照低。雷竹在鹽脅迫下MDA含量雖然在前期迅速增加，但和對(duì)照沒(méi)有達(dá)到顯著差異，且沒(méi)有隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)生明顯的上升趨勢(shì)，說(shuō)明盡管雷竹體內(nèi)可能存在鹽脅迫而誘導(dǎo)自由基的傷害，但能夠通過(guò)一定的自我調(diào)控機(jī)制來(lái)降低鹽分脅迫所引發(fā)的膜脂過(guò)氧化作用。

圖3 NaCl脅迫對(duì)雷竹葉片MDA含量的影響Figure 3 Effect of NaCl on MDA content in leaves ofPh. praecoxcv.prevernalis

2.4 鹽分脅迫下雷竹葉片內(nèi)SOD活性、POD活性與MDA含量關(guān)系

鹽脅迫對(duì)雷竹葉片內(nèi)的SOD、POD活性和MDA含量均產(chǎn)生了一定的影響，三者間的關(guān)系如表2。

由表2可知，不同處理?xiàng)l件下，各項(xiàng)生理生化指標(biāo)間的相關(guān)性不顯著。其中對(duì)照、低鹽和中鹽處理下的SOD活性和MDA含量呈負(fù)相關(guān)，高鹽脅迫下SOD活性和MDA含量呈正相關(guān)，這表明較高的SOD活性能夠抑制膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用，使MDA含量保持在較低水平。而隨著脅迫的加深，氧自由基的積累，使膜系統(tǒng)的脂質(zhì)過(guò)氧化作用增強(qiáng)，MDA含量也隨之升高。POD活性和MDA含量在對(duì)照和中鹽脅迫下也呈負(fù)相關(guān)，低鹽和高鹽處理下呈正相關(guān)。SOD活性與POD活性之間，除了低鹽脅迫下呈負(fù)相關(guān)外，其余處理下均呈負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

表2 不同鹽濃度處理下竹葉各項(xiàng)生理生化指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系Table 2 Correlations of physiochemical indexes among different treatments

（1）活性氧清除系統(tǒng)對(duì)植株抗鹽生理有十分重要的作用，其中SOD是抗氧化系統(tǒng)中一種極為重要和在生物體內(nèi)普遍存在的金屬酶。在酶促保護(hù)系統(tǒng)中，SOD處于核心地位，是活性氧清除反應(yīng)過(guò)程中第一個(gè)發(fā)揮作用的抗氧化酶。在本實(shí)驗(yàn)中，SOD首先對(duì)鹽脅迫所造成的膜傷害作出反應(yīng)，可以看到雷竹在鹽脅迫初期低鹽和中鹽處理的SOD活性成分就迅速上升，且明顯高于對(duì)照。不同鹽脅迫條件下雷竹都保持了較高的SOD活性成分，表明雷竹在抗鹽機(jī)理方面對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)性。隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)和加重，酶促防御系統(tǒng)機(jī)能有所降低，高鹽脅迫下雷竹葉片中POD活性成分要明顯低于對(duì)照，但在初期持平，甚至在中期顯著高于對(duì)照；中鹽脅迫下的葉片中POD活性成分在中期高于對(duì)照，后期和對(duì)照持平；而低鹽脅迫和對(duì)照相比變化不是很明顯。何開(kāi)躍等[8]研究表明，隨著鹽脅迫濃度的加重，白竹（Phyllostachys dulcis）筍體內(nèi)的SOD、POD活性先升高后降低，紅竹（Phyllostachy iridenscens）則為先降低后升高，而翠竹（Arundinaria pygmaea）葉片酶活性則變化平緩。

（2）隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各種處理下MDA的含量與對(duì)照差異不顯著，其中低鹽脅迫下MDA的含量在后期要低于對(duì)照。雖然在鹽脅迫的前期MDA含量迅速增加，但沒(méi)有和對(duì)照達(dá)到顯著差異，也沒(méi)有隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)生明顯的上升趨勢(shì)，說(shuō)明雷竹能夠通過(guò)一定的自我調(diào)控機(jī)制來(lái)降低鹽分脅迫所引發(fā)的膜脂過(guò)氧化作用。這也表明雷竹在一定的鹽濃度范圍及時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)自身誘導(dǎo)抗氧化酶系統(tǒng)以提高適應(yīng)能力而忍受逆境。有研究表明不同濃度NaCl脅迫下，隨著時(shí)間的增加，菲白竹（Pleioblastus fortune）、鋪地竹（Pleioblastus argenteostriatus）葉片的MDA含量呈上升趨勢(shì)[9]，紅竹和早竹（Phyllostachys praecox）呈先降后升趨勢(shì)，而白哺雞竹的MDA相對(duì)含量變化不大[10]，可見(jiàn)各竹種間的耐鹽能力不同。

（3）相關(guān)分析表明，各項(xiàng)生理生化指標(biāo)間的相關(guān)性不顯著。只有高鹽處理下SOD活性和MDA含量呈正相關(guān)，說(shuō)明隨著脅迫的加深，氧自由基的積累，使膜系統(tǒng)的脂質(zhì)過(guò)氧化作用增強(qiáng)，MDA含量也隨之升高。POD活性和MDA含量在對(duì)照和中鹽脅迫下也呈負(fù)相關(guān)。SOD活性與POD活性之間，除了低鹽脅迫下呈負(fù)相關(guān)外，其余處理下均呈負(fù)相關(guān)。

（4）綜合來(lái)看，中鹽脅迫下SOD活性和POD活性均保持了較高的水平，能夠抑制膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用，并使MDA含量保持在較低水平。表明雷竹能在短期內(nèi)忍受Na＋濃度在0.3%的脅迫。

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Effect of NaCl Treatment on Phisiochem ica l Properties o fPhyllostachys praecoxcv.prevernalis

HE Qi-jiang1,2，LI Nan2，WANG Bo，ZHOU W en-wei2，F(xiàn)U Mao-yi1
（1. Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 2. Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou 310023, China）

Determ ination was conducted on SOD and POD activity and MDA content in leaf of pottedPhyllostachys praecoxcv.prevernalisunder different NaCl treatments(0, 0.1%, 0.3%,0.5%). The result showed that different NaC l treatedPh. praecoxcv.prevernaliscould hold high SOD activity, and even higher than the control at the later period. POD activity in leaf under high stress decreased a little than that of the control at the later stage, but similar at earlier stage and even higher evidently at middle state. POD activity in leaf under medium stress was higher and similar that that of the control at middle and later stage. POD under low salt stress had no evident difference of both treated bamboo and the control. MDA content in leaf of treated bamboo had no great difference w ith that in the control. It had no close relationship among different physiochemical properties under different salt stress. The result demonstrated that medium salt stress treated bamboo could hold high SOD and POD activity and low MDA content, indicatingPh. praecoxcv.prevernalishad salt tolerance under 0.3% of Na+ during short time.

Ph. praecoxcv.prevernalis; salt stress; SOD; POD; MDA

S718.43

A

1001-3776（2011）01-0044-05

2010-08-11；

2010-12-13

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃專題“亞熱帶基巖質(zhì)海岸防護(hù)林體系構(gòu)建技術(shù)試驗(yàn)示范”（2006BAD 03A 1406）

何奇江（1976－），男，浙江諸暨人，副研究員，從事竹林培育研究。