李宇潔，安 梅

（蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

植物生長(zhǎng)過(guò)程中，常常會(huì)遭受到重金屬離子如鉛、汞、鎘、砷、鋅等的污染[1～3]。鉛是一種具有對(duì)植物強(qiáng)毒性的重金屬，鉛土壤污染是當(dāng)今世界面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一[4]，土壤中的鉛被植物吸收后，可導(dǎo)致植物中毒，特別是導(dǎo)致植物根部、植株等形態(tài)生理變化[5]。亞麻（Linseed）在逆境脅迫下的生理生化指標(biāo)變化已有大量報(bào)道，如水、鹽、干旱、鎘等協(xié)迫[6～9]，但關(guān)于Pb污染方面的研究未發(fā)現(xiàn)報(bào)道。一氧化氮（NO）在植物光態(tài)建成、生長(zhǎng)發(fā)育、衰老等過(guò)程和對(duì)非生物脅迫的響應(yīng)中有重要作用[10]。有研究表明，NO可以緩解非生物脅迫下植物氧化損傷，其效應(yīng)與NO處理濃度有關(guān)[11～12]，低濃度的NO能夠緩解鹽脅迫對(duì)燕麥和番茄葉片的氧化性損傷，能夠有效提高鎘離子脅迫下亞麻幼苗葉片自我保護(hù)效應(yīng)[6，13～14]。我們研究Pb脅迫與不同濃度SNP（NO供體）處理下亞麻的生理生化指標(biāo)變化，旨在探討Pb脅迫下亞麻防御機(jī)理以及NO在植物逆境中的作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示亞麻品種為隴亞10號(hào)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共5個(gè)處理，處理A，對(duì)照（CK）；處理B，0.2mmol/LPb（Ac）2；處理C，0.1mmol/LSNP+0.2 mmol/L Pb（Ac）2；處理D，0.5 mmol/L SNP+0.2 mmol/L Pb（Ac）2；處理E，1.0 mmol/L SNP+0.2 mmol/LPb（Ac）2。3次重復(fù)。

挑選飽滿(mǎn)的亞麻種子，用蒸餾水沖洗浸泡12 h，再用0.1%升汞溶液消毒30 s，然后播種育苗。幼苗長(zhǎng)至4片葉后移栽到裝有已滅菌蛭石的花盆，每盆30株。每隔2 d澆1/8濃度的Hogland營(yíng)養(yǎng)液100 mL，保持濕度在60%～70%。生長(zhǎng)35 d后，選取生長(zhǎng)整齊一致、健康的亞麻植株按試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行SNP預(yù)處理，即分別量取50mL不同濃度SNP溶液噴施于葉面，每隔24 h處理1次，連續(xù)處理3次。第3次處理后24 h，在蛭石中施加有0.2m mol/LPb（Ac）2的Hogland營(yíng)養(yǎng)液100mL，每隔24 h處理1次，連續(xù)處理4次。施Pb（Ac）2前及處理后24、48、72、96 h采集生長(zhǎng)狀況一致的幼苗葉片，取0.5 g幼苗葉片，用茚三酮顯色法測(cè)定游離脯氨酸（Pro）含量[15]，用硫代巴比妥酸法測(cè)丙二醛（MDA）含量[16]。再取各處理幼苗葉片0.5 g，加入pH 7.8的0.05mol/L磷酸緩沖液（含1%PVP）研磨成勻漿，定容至10mL，在4℃、10 000 rpm下離心20min，取清液備用[17]。分別用NBT顯色法測(cè)定過(guò)氧化氫酶（CAT）活性[18]、用愈創(chuàng)木酚氧化法測(cè)定過(guò)氧化物酶（POD）活性[19]、紫外吸收法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）的活性[20]。

數(shù)據(jù)采用Excel 2003整理，使用SPSS 18.0分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Pb脅迫下SNP處理對(duì)亞麻幼苗中脯氨酸（Pro）含量的影響

逆境條件能夠誘發(fā)植物脯氨酸含量積累。脅迫開(kāi)始時(shí)各處理亞麻幼苗葉片內(nèi)Pro含量無(wú)顯著差異（P＞0.05）。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，處理B、D、E逐漸升高（圖1），均在96 h后Pro含量達(dá)到最大值；而處理C卻隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降再升高的趨勢(shì)，在96 h時(shí)達(dá)到最大值。在脅迫的各個(gè)時(shí)間段，SNP處理的Pro含量均低于處理B，說(shuō)明SNP處理可以緩解Pb脅迫下植物氧化損傷，其中處理C效果最明顯，Pro含量較B處理在48、72與96 h時(shí)分別降低了44.42%、30.12%、29.86%（P<0.01）?？芍?，SNP處理可以顯著緩解葉片氧化損傷，降低Pro的積累速度。

圖1 外源NO對(duì)Pb脅迫下亞麻幼苗中脯氨酸的影響

2.2 Pb脅迫下SNP處理對(duì)亞麻幼苗中丙二醛（MDA）含量的影響

由圖2可知，脅迫開(kāi)始時(shí)各處理含量無(wú)顯著差異（P＞0.05）。隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，處理B、E葉片內(nèi)MDA含量隨之逐漸升高，在96 h時(shí)達(dá)到最大值，與對(duì)照差異極顯著（P<0.01），較對(duì)照提高190.64%、159.15%；處理C、D中MDA含量逐漸升高，至72 h時(shí)達(dá)到最大值，與對(duì)照差異極顯著（P<0.01），較對(duì)照提高136.88%、140.92%，而后隨之降低。SNP處理在脅迫各時(shí)間段，其MDA含量均低于單純Pb脅迫（處理B）。至96時(shí)處理C、D、E的MDA含量較處理B降低了44.21%（P<0.01）、13.35%（P<0.05）、12.15%（P<0.05），其中以處理C效果最佳。由此看出，SNP能夠緩解Pb協(xié)迫下亞麻幼苗葉片中MDA含量的升高。

圖2 外源NO對(duì)Pb脅迫下亞麻幼苗中丙二醛的影響

2.3 Pb脅迫下SNP處理對(duì)亞麻幼苗中抗氧化酶（SOD、CAT和POD）活性的影響

由圖3可知，在Pb脅迫96 h內(nèi)，SNP對(duì)亞麻幼苗SOD、CAT和POD活性具有顯著的影響。Pb脅迫開(kāi)始時(shí)，SNP各處理CAT活性均高于單純脅迫（處理B）。隨著Pb脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，處理B、C、D、E中CAT活性呈先升高后逐漸降低的趨勢(shì)，在24 h時(shí)CAT活性達(dá)到最大值，均高于對(duì)照處理，其中以處理C效果顯著（P<0.05），較處理B提高了14.30%；24 h后，各處理CAT活性均快速下降，處理B下降程度較處理C、D、E快，至96 h達(dá)到最低值，均低于對(duì)照處理，其中以處理C的CAT活性下降速率最慢。可知，外源SNP能夠降低Pb脅迫幼苗葉片CAT活性的下降速率，提高CAT活性，以處理C效果最為顯著。

脅迫初期，SNP處理POD活性均高于對(duì)照。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，POD活性呈先升高后下降的趨勢(shì)（圖3b）。在48 h時(shí)，Pb、SNP處理組POD活性達(dá)到最大值，其中處理C的POD活性最大，較對(duì)照提高了122.04%（P<0.01）；隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，各處理組POD活性均下降，其中處理B的POD活性下降速率最大，在96 h降至最低，顯著低于對(duì)照（P<0.05）和處理C（P<0.01）。說(shuō)明外源NO可提高亞麻幼苗逆境下POD活性。

圖3 外源NO對(duì)Pb脅迫下亞麻幼苗中SOD、CAT、POD酶活性的影響

由圖3c可知，在脅迫初期，SNP各處理SOD活性均高于對(duì)照；隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，處理B、C、D、E的SOD活性呈先升高后下降的趨勢(shì)。其中處理B在24 h時(shí)SOD活性達(dá)到最大值；處理D、E在48 h達(dá)到最大值；處理C在72 h時(shí)達(dá)到最大值，說(shuō)明SNP處理可緩解亞麻幼苗超氧陰離子的生成。其后降低過(guò)程中處理B中SOD活性下降速率最快，處理C最慢，說(shuō)明處理C效果最佳。

3 小結(jié)與討論

1） 研究結(jié)果表明，NO緩解了Pb脅迫下亞麻幼苗葉片中丙二醛含量的升高，促進(jìn)脯氨酸含量升高，提高了過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶的活性，減緩抗氧化酶的活性Pb脅迫下的下降速率，緩解葉片受到的氧化損傷。且保護(hù)效應(yīng)與SNP的濃度相關(guān)，0.1mmol/LSNP處理效果顯著優(yōu)于1.0mmol/LSNP處理。即NO具有清除植物體內(nèi)活性氧，促進(jìn)抗逆性物質(zhì)的積累，調(diào)節(jié)抗氧化酶活性的功能。

2）植物在逆境脅迫時(shí)，植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧，若逆境時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞受到氧化損傷，引發(fā)細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞膜裂解和丙二醛含量增加。本研究對(duì)丙二醛含量測(cè)定的結(jié)果說(shuō)明，外源NO對(duì)細(xì)胞膜具有良好的保護(hù)作用，可減輕Pb脅迫對(duì)其造成的傷害，這與王憲葉等人外源NO能夠緩解滲透脅迫下的小麥幼苗葉片膜脂過(guò)氧化，提高其抗性的結(jié)論吻合[21]。

3）植物體內(nèi)脯氨酸的積累在一定程度上反映了植物的抗逆性。本研究表明，外源NO能促進(jìn)Pb脅迫下亞麻幼苗葉片中游離脯氨酸含量的積累，這與NO不僅可以提高黑麥草的抗冷性和番茄的抗鹽性[14，22]，還能增強(qiáng)了亞麻的抗重金屬Pb能力，以及李源等人在蠶豆上取得的結(jié)果相吻合[23]。

4）Pb脅迫對(duì)這3種抗氧化酶的誘導(dǎo)效果并不一致，這可能與Pb脅迫過(guò)程中SOD、POD和CAT在膜脂質(zhì)過(guò)氧化過(guò)程所起的不同作用有關(guān)，如SOD可以清除超氧陰離子，其產(chǎn)物是過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫含量的增加，導(dǎo)致了CAT失活。同時(shí)，H2O2和O2-有可能與CAT形成復(fù)合物，抑制了CAT的活性[24]。

[1]夏增祿， 穆從如，孟維奇，等.Cd、Zn、Pb及其相互作用對(duì)煙草小麥的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1984，4（3）：231-236.

[2]安建平，焦成瑾，王廷璞，等.Cd2+脅迫對(duì)黃瓜幼苗生物膜損傷和保護(hù)酶的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技，2006（4）：4-7.

[3]任繼凱，陳清朗，陳靈芝，等.土壤中鎘、鉛、鋅及其相互作用對(duì)作物的影響[J].植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)叢刊，1982，6（4）：320-329.

[4]SHEN ZG，LIX D，WANG CC，et al.Lead phytoextraction from contaminated soil with high-biomass plant species[J].Environ.Qual.，2002，31：1893-1900.

[5]楊元根，PATERSON E，CAMPBELL C.城市土壤中重金屬元素的積累及其微生物效應(yīng)[J].環(huán)境科學(xué)，2001，22（3）：44-48.

[6]徐 嚴(yán)，魏小紅，李兵兵.外源NO對(duì)重金屬Cd脅迫下亞麻幼苗葉片抗氧化能力的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，47（5）：45-49.

[7]張曉平，薛召東，郝冬梅，等.亞麻耐漬的生理機(jī)制研究初探[J].中國(guó)麻業(yè)科學(xué)，2007，29（3）：169-172.

[8]王紅梅，金忠民，孫雪瑰，等.鹽脅迫對(duì)亞麻幼苗生長(zhǎng)的影響[J]. 齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，21（4）：87-89.

[9]王曉琦，沙 偉，徐忠文.亞麻幼苗對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)[J]. 作物雜志，2005（2）：13-15.

[10]張緒成，上官周平，高世銘.NO對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控機(jī)制[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2005，25（1）：812-818.

[11]BELIGNIM V，LAMATTINA L.Is nitric oxide toxic or protective[J].Trends in Plant Science，1999，4（8）：229-300.

[12]BELIGNIM V，LAMATTINA L.Nitric oxide protects against cellular damage produced bymethylviologen herbicides in potato plants[J].Nitric Oxide，1999，3（3）：199-202.

[13]蘇 桐，龍瑞軍，魏小紅，等.外源NO對(duì)NaCl脅迫下燕麥幼苗氧化損傷的保護(hù)作用[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2008，17（5）：48-53.

[14]蘇 桐，魏小紅，丁學(xué)智，等.外源NO與蔗糖對(duì)鹽脅迫下番茄幼苗氧化損傷的保護(hù)效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 2008，28（4）：1558-1564.

[15]趙福庚，劉友良.大麥幼苗多胺合成比脯氨酸合成對(duì)鹽脅迫更敏感[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，2000，26（4）：243-349.

[16]趙世杰，許長(zhǎng)成，鄒 琦，等.植物組織中丙二醛測(cè)定方法的改進(jìn)[J]. 植物生理學(xué)通訊，1994，30（3）：207-210.

[17]李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000：260-261.

[18]CHANDER M S.Enzymic associationswith resistance to rust and pow deymildew in pea[J].Indian Journal of Horticulture，1990，47（3）：341-345.

[19]孫 群，胡景江.植物生理學(xué)研究技術(shù)[M].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2006：113-115.

[20]DHINDSA R S，PLUMB D P，THORPE T A.Leaf senescence correlated with increased levels ofmembrane permeability and lipid peroxidation and decreased levels dismutase and catalase[J].Journal of Experimental Botany，1982，32：91-101.

[21]王憲葉，沈文彪，徐朗萊.外源NO對(duì)滲透脅迫下小麥幼苗葉片膜脂過(guò)氧化的緩解作用[J].植物生理與分子生物學(xué)報(bào)，2004，3（4）：195-200.

[22]馬向麗，魏小紅，龍瑞軍，等.外源一氧化氮提高黑麥草抗冷性機(jī)制的研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，25（6）：1269-1274.

[23]李 源，李金娟，魏小紅.鎘脅迫下蠶豆幼苗抗氧化能力對(duì)外源NO和H2O2的響應(yīng)[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2009，18（6）：186-191.

[24]ASADA K.The water-water cycle in chlorop lasts：scavenging of active oxygens and dissipation of excess photons[J].Annual Review of Plant Physiology and PlantMolecular Biology，1999，50：601-639.