水楊酸對(duì)低溫脅迫下香水百合葉片生理活性的影響

唐淑蓉 李靈玲 潘遠(yuǎn)智

摘要：將分別經(jīng) 0.3、0.5、0.7、1.0 mmol/L水楊酸（SA）于常溫預(yù)處理的香水百合（Lilium casa blanca）幼苗置于5 ℃下進(jìn)行低溫脅迫試驗(yàn)，以清水處理為對(duì)照（CK），處理0、6、12、18、24 h后測(cè)定其葉片丙二醛（MDA）、可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性。結(jié)果表明，葉片噴施一定濃度的SA可緩解低溫對(duì)香水百合幼苗的傷害，與對(duì)照相比，噴施SA的幼苗在低溫脅迫下葉片中丙二醛含量降低，可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖含量升高，SOD、CAT和POD活性升高。綜合比較，以0.5 mmol/L SA處理后低溫脅迫12 h的抗低溫效果最明顯。

關(guān)鍵詞：香水百合（Lilium casa blanca）；水楊酸；低溫脅迫；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào)：Q949.71+8.23；Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）07-1581-03

香水百合（Lilium casa blanca）是百合科（Liliaceae）百合屬（Lilium）東方百合雜交系統(tǒng)的多年生草本植物，為近年來(lái)花卉市場(chǎng)上的暢銷品種之一[1]。但其開花適宜溫度在15～24 ℃，低于5 ℃時(shí)其生育近乎停止[2]，限制了香水百合在中國(guó)北方地區(qū)的商品供花。

水楊酸（Salicylic acid，SA）是苯丙氨酸的代謝產(chǎn)物[3]，大量研究發(fā)現(xiàn)用SA處理龍船花[4]、菊花[5]、紅掌[6]等園林植物幼苗，均能對(duì)其生理生化特性產(chǎn)生正面影響，提高其抗寒能力。但國(guó)內(nèi)關(guān)于SA對(duì)低溫脅迫下香水百合幼苗抗寒生理生化特性影響的研究鮮見報(bào)道。試驗(yàn)通過(guò)SA噴施葉片，探討低溫脅迫下SA對(duì)香水百合幼苗葉片生理活性的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011年4月6日至5月20日在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都校區(qū)風(fēng)景園林學(xué)院植物試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試用的種球?yàn)槲鞑魅诊L(fēng)園藝有限責(zé)任公司提供的荷蘭進(jìn)口香水百合天霸（Lilium ‘Tiber），種球周徑10～12 cm。

1.2 試驗(yàn)方法

香水百合種植后40 d，即從基部第三片葉開始向上數(shù)有15～18片葉時(shí)，選擇長(zhǎng)勢(shì)相近的植株，分為5組，每組3次重復(fù)，每重復(fù)10株。分別用0.3、0.5、0.7、1.0 mmol/L SA進(jìn)行葉面噴施，以清水處理的作對(duì)照。于每日19∶00噴施一次，連續(xù)噴施3 d，每次噴至葉片有滴液為止。噴施3 d后將香水百合幼苗置于5 ℃的冰柜中進(jìn)行低溫處理[7]，分別在處理0、6、12、18、24 h后采樣進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1.3 主要指標(biāo)測(cè)定方法

MDA含量用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定；可溶性糖含量用蒽酮比色法測(cè)定；可溶性蛋白質(zhì)含量用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定；SOD活性用氮藍(lán)四唑比色法測(cè)定；CAT活性用紫外分光光度法測(cè)定；POD活性用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel和 DPS 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和LSD檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫下SA對(duì)香水百合幼苗葉片中MDA含量的影響

由圖1可以看出，隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理的香水百合葉片中的MDA含量均升高，說(shuō)明細(xì)胞膜受到了不同程度的破壞。噴施水楊酸組的MDA含量總體低于對(duì)照，說(shuō)明噴施水楊酸減慢了膜脂過(guò)氧化作用，對(duì)細(xì)胞膜有保護(hù)作用。在低溫脅迫下香水百合幼苗葉片MDA含量隨SA濃度變化均呈先下降后上升的趨勢(shì)。SA濃度對(duì)幼苗葉片MDA含量影響并不明顯，但當(dāng)SA濃度為0.5 mmol/L時(shí)MDA含量最低，抗低溫效果較其他處理好。

2.2 低溫脅迫下SA對(duì)香水百合幼苗葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

從圖2可以看出，隨SA濃度的增加，香水百合幼苗葉片在低溫脅迫下可溶性蛋白質(zhì)含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，且SA處理組的可溶性蛋白質(zhì)含量均高于對(duì)照。隨著低溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)，香水百合幼苗葉片中可溶性蛋白質(zhì)的含量也呈先升后降的趨勢(shì)。

2.3 低溫脅迫下SA對(duì)香水百合幼苗葉片中可溶性糖含量的影響

圖3表明，隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)香水百合幼苗葉片中的可溶性糖含量均升高。噴施SA的幼苗葉片中可溶性糖含量均高于對(duì)照，且總體呈先上升后下降的趨勢(shì)，其中0.5 mmol/L SA處理與對(duì)照相比差異明顯，分別比對(duì)照提高了28.52%、42.41%、38.42%、41.97%、42.53%。

2.4 低溫脅迫下SA對(duì)香水百合幼苗葉片中SOD活性的影響

由圖4可以看出，低溫脅迫對(duì)SOD活性的影響較為明顯，隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD活性呈先上升后下降的趨勢(shì)。但處理組下降程度小于對(duì)照，且以SA濃度為0.5 mmol/L時(shí)對(duì)幼苗葉片中SOD活性影響最明顯，比對(duì)照分別高3.37%、6.01%、 10.31%、11.58%、13.09%。

2.5 低溫脅迫下SA對(duì)香水百合幼苗葉片中POD活性的影響

從圖5可以看出，香水百合幼苗葉片中POD活性隨低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)，不同低溫脅迫時(shí)間對(duì)幼苗葉片中POD活性的影響以12 h差異最為明顯，經(jīng)SA處理的幼苗POD活性均高于對(duì)照。不同濃度SA處理除1.0 mmol/L外，其余處理與對(duì)照相比差異明顯，其中0.5 mmol/L的SA處理與對(duì)照相比差異最明顯，POD活性分別比對(duì)照高32.50%、77.85%、74.65%、52.48%、55.98%。

2.6 低溫脅迫下SA對(duì)香水百合幼苗葉片中CAT活性的影響

從圖6可以看出，不同低溫脅迫時(shí)間下香水百合幼苗葉片CAT活性先上升后下降。且SA處理的幼苗葉片CAT活性總體上高于對(duì)照。其中0.5 mmol/L 的SA處理香水百合幼苗葉片CAT表現(xiàn)出了較高的活性，差異較其他處理也最為明顯，分別比對(duì)照高64.38%、16.21%、38.19%、17.15%、28.40%。

3 小結(jié)與結(jié)論

MDA是膜脂過(guò)氧化的主要產(chǎn)物之一，能與細(xì)胞內(nèi)各種物質(zhì)發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)從而引起酶和膜的嚴(yán)重?fù)p傷，最終造成膜的整體性破壞和過(guò)敏性死亡[9]。試驗(yàn)中噴施SA的香水百合幼苗葉片中MDA含量低于對(duì)照，增加也較對(duì)照緩慢，這可能是由于SA處理提高了幼苗葉片內(nèi)SOD和POD的活性，維持了酶保護(hù)系統(tǒng)的功能，從而有效地清除活性氧，保護(hù)細(xì)胞膜免受因活性氧積累而引起膜脂過(guò)氧化及其他傷害。

可溶性蛋白質(zhì)具有較強(qiáng)的親水性，其含量的增加可以束縛更多的水分，減少低溫條件下原生質(zhì)因結(jié)冰而受傷害致死的機(jī)會(huì)[10]。大量研究表明，SA預(yù)處理能提高番茄幼苗[11]、冬小麥[12]在低溫脅迫下的可溶性蛋白質(zhì)含量。試驗(yàn)中可溶性蛋白質(zhì)含量隨低溫處理時(shí)間的延長(zhǎng)和SA濃度的增加，呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，先上升可能是冷害初期的一種應(yīng)激反應(yīng)，通過(guò)提高可溶性蛋白質(zhì)的含量來(lái)抵御低溫脅迫。而用SA處理的幼苗能明顯提高香水百合幼苗葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量，活化細(xì)胞內(nèi)某些蛋白質(zhì)的合成基因，提高蛋白質(zhì)的合成量?？扇苄蕴鞘侵参锛?xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，它們能夠增加胞內(nèi)溶質(zhì)濃度，降低細(xì)胞的冰點(diǎn)，防止細(xì)胞過(guò)度脫水，從而減少低溫對(duì)細(xì)胞的傷害。試驗(yàn)證明，SA通過(guò)抑制低溫下香水百合幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的降解來(lái)增強(qiáng)百合幼苗的抗寒性。

CAT是植物細(xì)胞中負(fù)責(zé)清除H2O2的主要抗氧化酶。Kang等[13]提出外源SA能改變低溫條件下香蕉幼苗抗氧化酶活性，并通過(guò)抑制CAT的活性而積累H2O2，H2O2作為第二信使誘導(dǎo)一系列防衛(wèi)反應(yīng)的發(fā)生。試驗(yàn)雖然沒有測(cè)定香水百合幼苗葉片內(nèi)的H2O2量，但結(jié)果表明，隨著低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，經(jīng) SA 處理的香水百合幼苗葉片的CAT活性總體上均高于對(duì)照，維持了較高的活性氧清除速率，這可能是 SA 處理提高香水百合幼苗抗寒性的另一個(gè)原因。

由此可見，SA作為一種類似植物激素的小分子物質(zhì)，對(duì)低溫脅迫下香水百合幼苗生理功能的保持具有促進(jìn)作用。因此，在低溫環(huán)境下栽培香水百合，可對(duì)幼苗噴施低濃度的SA以提高其抗寒能力，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，控制生產(chǎn)成本，從而擴(kuò)大其栽培地域及在園林中的應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1] 阮少寧，楊 華，梁一池，等.香水百合組織培養(yǎng)的試驗(yàn)研究[J]. 福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，21（2）：142-145.

[2] 包滿珠.花卉學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[3] 易小林，楊丙賢，宗學(xué)鳳，等.信號(hào)分子水楊酸減緩干旱脅迫對(duì)紫御谷光合和膜脂過(guò)氧化的副效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（1）：67-74.

[4] 張玄兵，夏春華，黃碧蘭，等.水楊酸對(duì)龍船花抗低溫脅迫的影響[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2004，25（3）：85-88.

[5] 李永華，蘇志國(guó)，李洪濤，等.水楊酸預(yù)處理對(duì)低溫脅迫下菊花葉片生理活性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（12）：99-101，106.

[6] 田丹青，葛亞英，劉曉靜，等.葉面噴施水楊酸對(duì)紅掌植株抗寒性的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，23（2）：304-308.

[7] 李合生.現(xiàn)代植物生理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[8] 李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[9] BOWLER C， MONTAGU M V， INZE D. Superoxide dismutase and srtess tolerance[J]. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biology，1992，43：83-116.

[10] PRASAD T K. Role of catalase in inducing chilling tolerance in pre-emergent maize seedlings[J]. Plant Physiol，1997，114（4）：1369-1376.

[11] 李艷軍，王麗麗，蔣欣梅，等.外源水楊酸誘導(dǎo)對(duì)番茄幼苗抗冷性的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，37（4）：463-467.

[12] TASGIN E， ATICI O， NALBANTOGLU B， et al. Effects of salicylic acid and cold treatments on protein levels and on the activities of antioxidant enzymes in the apoplast of winter wheat leaves[J]. Phytochemistry，2006，67（7）：710-715.

[13] KANG G Z，WANG Z X， SUN G C. Participation of H2O2 in enhancement of cold chilling by salicylic acid in banana seedlings[J]. Acta Bot Sin，2003，45（5）：567-573.