李新林++鄒吉祥++高榕擇++盛莉

摘 要：為了研究楊樹(shù)在甲基紫精脅迫下的抗氧化能力，以小胡楊和吳屯楊葉片為材料，經(jīng)甲基紫精脅迫后分別測(cè)定各葉片中葉綠素的含量。結(jié)果表明：在甲基紫精脅迫下吳屯楊的抗氧化能力、抗逆性比小胡楊的強(qiáng)。該研究可為研究楊樹(shù)抗氧化機(jī)理提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：甲基紫精；楊樹(shù)；抗氧化能力

中圖分類(lèi)號(hào)：S792.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.005

Abstract： Leaves of Populus simonii×P. euphratica and Populus wutunensis were selected as the materials to study the antioxidant capacity of poplar under methyl viologen stress， and the chlorophyll contents of the leaves were measured after methyl viologen stress. The results showed that the antioxidant capacity and resistance of Populus wutunensis was stronger than Populus simonii×P. euphratica under methyl viologen stress. This paper provided evidence for studying the antioxidant mechanism of poplar.

Key words：methyl viologen； Populus； antioxidant capacity

楊樹(shù)（Populus），為楊柳科楊屬植物落葉喬木的統(tǒng)稱(chēng)[1]，是世界上分布最廣、適應(yīng)性最強(qiáng)的樹(shù)種之一，因此，楊樹(shù)是一種適合在鹽堿或干旱地區(qū)栽種的樹(shù)種，但因品種不同，適應(yīng)性也不同。目前，對(duì)于楊樹(shù)的研究主要集中于通過(guò)轉(zhuǎn)基因的生物技術(shù)手段來(lái)培育楊樹(shù)新品種，以及對(duì)楊樹(shù)抗逆生理機(jī)制的研究。楊樹(shù)正常生長(zhǎng)時(shí)體內(nèi)活性氧（ROS）的產(chǎn)生和清除處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，不會(huì)對(duì)植物體造成傷害，但是在逆境脅迫條件下，這種平衡會(huì)被破壞，積累大量的ROS。ROS使其產(chǎn)物丙二醛增加，導(dǎo)致膜脂不飽和度降低、膜蛋白聚合和交聯(lián)，使膜流動(dòng)性降低、膜透性增加[2-3]，ROS 還可以引起蛋白質(zhì)功能損失，攻擊核酸導(dǎo)致DNA 損傷和突變[4]，并阻斷DNA 復(fù)制和轉(zhuǎn)錄[5] ， 造成細(xì)胞死亡或異常蛋白如熱激蛋白的形成。

楊樹(shù)主要利用抗氧化酶系統(tǒng)和抗氧化劑來(lái)清除ROS阻止氧化損傷。研究表明， 抗氧化酶類(lèi)可能是植物抵抗氧化脅迫的關(guān)鍵因素。對(duì)于抗逆性、抗氧化能力的研究，目前大多數(shù)人通過(guò)鹽脅迫的方式來(lái)測(cè)定不同種類(lèi)楊樹(shù)的抗逆性、抗氧化能力強(qiáng)度[6]，從而篩選出抗氧化能力、抗逆性較強(qiáng)的品種。本研究通過(guò)甲基紫精對(duì)吳屯楊和小胡楊兩種楊樹(shù)品種的葉片進(jìn)行氧化脅迫處理，測(cè)定吳屯楊與小胡楊葉片中葉綠素的含量，進(jìn)而討論甲基紫精對(duì)于楊樹(shù)抗氧化能力的影響，為楊樹(shù)的抗氧化機(jī)理研究提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

以大連民族大學(xué)溫室旁種植的吳屯楊和小胡楊為試驗(yàn)材料，分別取長(zhǎng)勢(shì)一致的20株待發(fā)芽的樹(shù)枝，高約60 cm，消毒后用霍格蘭氏營(yíng)養(yǎng)液于室內(nèi)培養(yǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

取吳屯楊和小胡楊枝條，分別在4，28 ℃條件下用水培法對(duì)兩種楊樹(shù)品種枝條進(jìn)行水培發(fā)芽。在清洗干凈的培養(yǎng)皿內(nèi)放入經(jīng)水濕潤(rùn)的濾紙，分別取不同條件處理的兩種楊樹(shù)側(cè)芽頂端以下第3片葉子，清洗后正面向上整齊地?cái)[放在培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿放4片葉子，分別用濃度為2，4，6，8 mmol·L-1的甲基紫精對(duì)葉片進(jìn)行滴定，每皿的右下角一片葉子滴清水做空白對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)3次，28 ℃光照培養(yǎng)24 h進(jìn)行照相及葉綠素測(cè)定。

葉綠素含量測(cè)定方法：取28 ℃下培養(yǎng)的甲基紫精處理后的兩種楊樹(shù)葉片，用蒸餾水沖洗干凈后用吸水紙吸干，稱(chēng)取0.1 g，剪成細(xì)絲，浸泡于乙醇∶丙酮∶水=4.5∶4.5∶1的浸提液中，45 ℃恒溫12 h，利用分光光度計(jì)在663 nm和645 nm下測(cè)定其吸收值。利用公式：CA=12.7D663-2.59D645，CB=22.9D645-4.67D663，CA+B=20.3D645+8.04D663計(jì)算葉綠素濃度。根據(jù)稀釋倍數(shù)利用公式：葉綠素含量=C×V×10/（A×1 000）計(jì)算葉綠素的含量，其中C為葉綠素濃度（mg·L-1） ， V為提取液總體積（mL）， A為葉片鮮質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)中所得數(shù)據(jù)用Excel軟件整理后，采用spss22.0通過(guò)單因素分析法進(jìn)行方差分析（ANOVE）。

2 結(jié)果與分析

2.1 甲基紫精對(duì)不同培養(yǎng)條件下兩種楊樹(shù)葉片的影響

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，隨著甲基紫精的處理濃度增大葉片受損程度逐漸增大，28 ℃培養(yǎng)下的吳屯楊和小胡楊葉片在不同濃度甲基紫精處理下均出現(xiàn)褐色斑點(diǎn)，吳屯楊葉片在低濃度甲基紫精處理下褐斑顏色較淺，相比小胡楊受損程度較輕，說(shuō)明28 ℃培養(yǎng)下吳屯楊的抗氧化能力比小胡楊強(qiáng)。

從圖2可以看出，4 ℃培養(yǎng)下的吳屯楊和小胡楊葉片隨著甲基紫精的處理濃度增大葉片受損程度逐漸增大，吳屯楊相比小胡楊的葉片受損程度較輕，說(shuō)明4 ℃培養(yǎng)下吳屯楊的抗氧化能力比小胡楊強(qiáng)。28 ℃和4 ℃條件下培養(yǎng)的吳屯楊葉片分別經(jīng)2，4，6，8 mmol·L-1甲基紫精處理，28 ℃的葉片受損程度與4 ℃葉片受損程度相差不大，說(shuō)明吳屯楊在28 ℃和4 ℃下抗氧化能力基本相同。將4 ℃和28 ℃培養(yǎng)下的小胡楊葉片分別經(jīng)2，4，6，8 mmol·L-1甲基紫精處理，28 ℃培養(yǎng)下的小胡楊和4 ℃培養(yǎng)下小胡楊葉片受損程度無(wú)明顯差異，初步說(shuō)明兩種楊樹(shù)分別在28 ℃和4 ℃下抗氧化能力無(wú)明顯差異。

2.2 甲基紫精處理下小胡楊和吳屯楊葉綠素的含量

試驗(yàn)中測(cè)得甲基紫精處理24 h后小胡楊的葉綠素a含量為0.138 mg·g-1，葉綠素b含量為0.967 mg·g-1，總?cè)~綠素含量為1.226 mg·g-1；吳屯楊的葉綠素a含量為0.136 mg·g-1，葉綠素b含量為1.005 mg·g-1，總?cè)~綠素含量為1.258 mg·g-1，吳屯楊總?cè)~綠素含量高于小胡楊，說(shuō)明吳屯楊的抗氧化能力比小胡楊強(qiáng)。

3 結(jié)論與討論

植物生長(zhǎng)在正常環(huán)境下時(shí)，其體內(nèi)代謝有條不紊地進(jìn)行著，當(dāng)植物受到逆境脅迫時(shí)其主要特征是活性氧代謝失調(diào)，從而引發(fā)抗氧化酶系統(tǒng)發(fā)揮作用，抗氧化酶能加快對(duì)活性氧的清除，以維持植物體穩(wěn)態(tài)[7-8]。不同植物的抗氧化能力與抗逆性不同，當(dāng)植物長(zhǎng)期處于甲基紫精脅迫下，植物葉片光合色素降解，光合作用削弱，植物生長(zhǎng)阻止[9-10]，并且植物細(xì)胞遭受氧化損傷，導(dǎo)致一系列代謝變化。在甲基紫精處理下對(duì)小胡楊和吳屯楊的抗氧化能力進(jìn)行對(duì)比，不同濃度的甲基紫精對(duì)楊樹(shù)葉片損傷程度不同，本研究分別采用2，4，6，8 mmol·L-1甲基紫精對(duì)楊樹(shù)葉片上表面進(jìn)行滴定，發(fā)現(xiàn)在相同條件處理下的吳屯楊受損程度都比小胡楊低，初步說(shuō)明吳屯楊的抗氧化能力比小胡楊的強(qiáng)。

葉綠素是一種重要的光合色素，構(gòu)成光系統(tǒng)和光系統(tǒng)反應(yīng)的中心[11]。葉綠素的含量處于合成與降解的動(dòng)態(tài)平衡[12-15]，氧化脅迫可影響葉綠素含量的變化。植物體內(nèi)葉綠體類(lèi)囊體膜上的電子傳遞鏈?zhǔn)钱a(chǎn)生活性氧較活躍的部位，產(chǎn)生的超氧離子形成H2O2對(duì)植物產(chǎn)生傷害[16]。目前，氧化脅迫通常用甲基紫精作為內(nèi)源誘導(dǎo)物，本研究通過(guò)甲基紫精處理不同條件培養(yǎng)下的兩種楊樹(shù)葉片，發(fā)現(xiàn)兩種楊樹(shù)的葉綠素含量均處于較低水平，且吳屯楊的葉綠素含量比小胡楊的高，說(shuō)明甲基紫精對(duì)小胡楊葉綠素的合成有較大影響。因此，可得出吳屯楊的抗氧化能力比小胡楊強(qiáng)。

參考文獻(xiàn) ：

[1]王俊.淺談楊樹(shù)病害防治技術(shù)[J].現(xiàn)代園藝，2012 （14）：140.

[2]陳少欲.膜脂過(guò)氧化對(duì)植物細(xì)胞的傷害[J].植物生理學(xué)通訊，1991，27（2）：84-90.

[3]WANG H Z，MA J，LI X Y，et al.Effects of water stress on active Oxygen Generation and protection system in rice during grain filling stage[J].Scientia Agricultural Sinica，2007，40（7）：1379-1387.

[4]IMLAY J A，LINN S.DNA damage and Oxygen radical toxicity[J].Science，1988，240（4857）：1302-1309.

[5]BYRD S，REINS D，DOETSCH P W.Effects of oxidative DNA damage on transcription by RNA polymerases[J].Free radical biology & medicine，1990，9（1）：47-57.

[6]姜國(guó)斌，丁麗娜，金華，等.鹽脅迫對(duì)楊樹(shù)幼苗葉片光合特性及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J].遼寧林業(yè)科技，2007 （1）：20-23， 43.

[7]LIU J C，ZHONG Z C，HE Y J.Effects of drought stress and re-watering on the active Oxygen scavenging system of Cupressus funebris seedlings in Karst area[J].The Journal of Applied Ecology， 2011，22（11）：2836-2840.

[8] XU Q Z ，HUANG B R . Antioxidant metabolism associated with summer leaf senescence and quality decline for creeping bentgrass[J].Crop Science，2004，44：553-560.

[9]GOGORCENA Y，LARBI A，ANDALUZ S，et al.Effects of cadmium on cork oak （Quercus suber L.） plants grown in hydroponics[J].Tree Physiology，2011，31（12）：1401-1412.

[10]MOHAMED A A，CASTAGNA A，RANIERI A，et al.Cadmium tolerance in Brassica juncea roots and shoots is affected by antioxidant status and phytochelatin biosynthesis[J].Plant Physiology and Biochemistry，2012，57：15-22.

[11] CHEESEMA J M. Mechanism of salinity tolerance in plants[J].Plant Physiology，1988，87： 547-550.

[12]張景云，繆南生，白雅梅，等.鹽脅迫下二倍體馬鈴薯葉綠素含量和抗氧化酶活性的變化[J].作物雜志，2014 （5）：59-63.

[13]朱敏嘉，欒彩霞，韓普，等.萘乙酸與乙草胺混用對(duì)谷子葉綠素含量及保護(hù)酶活性的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（2）：129-131.

[14]李春雷.氯脅迫對(duì)幼齡茶樹(shù)葉綠素含量及抗氧化系統(tǒng)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014 （9）：56-59， 65.

[15]伍鈞，付婷婷，鄭超，等.Pb脅迫下氮素形態(tài)對(duì)日本毛連菜生物量、葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2015 （1）：213-218.

[16] 周瑋， 張榮銑， 李瑞， 等. 不同甲基紫精誘導(dǎo)離體水稻葉片氧化脅迫方法的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2007，35（32）：10314-10315.