水分脅迫對3個棗品種過氧化氫酶含量的影響

摘要： ?通過設置4個不同土壤水分處理梯度，采用大平頂棗、金鈴圓棗和三星大棗2年生嫁接苗進行盆栽控水試驗，研究在不同水分脅迫條件下，隨著脅迫時間延長，3個棗苗品種葉片過氧化氫酶的活性變化。結果表明：三星大棗在不同水分脅迫下，過氧化氫酶活性比較大。因此，三星大棗相比其他2個棗品種抗旱性是最強的。

關鍵詞： ?水分脅迫; ?棗苗; ?過氧化氫酶

中圖分類號： ? S 665. 1 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ? A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001 - 9499（2020）02 - 0021 - 02

植物在遭受外界環(huán)境脅迫時，細胞膜上的受體物質(zhì)接收并傳遞脅迫信號，促發(fā)活性氧的產(chǎn)生。過氧化氫酶作為過氧化氫專一清除劑，在植物抗逆上起重要作用。目前，在水分脅迫條件下，針對棗葉片過氧化氫酶含量的研究很少，本試驗通過盆栽人為控制土壤水分，研究了3個棗苗品種在不同水分脅迫下的過氧化氫酶變化情況。旨在為開展棗樹抗旱性鑒定及抗旱育種提供理論依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1. 1 材料及處理

于2014年4月下旬開始，將3個棗苗品種的2年生嫁接棗苗分別盆栽于花盆中，盆土中土壤的最大持水量為46.03%，利用環(huán)刀法測出土壤容重為1.12 g/cm3。按照土壤容積含水量劃分出4個土壤水分處理梯度，即對照（CK）：28.35%～30.93%;輕度水分脅迫（S1）：20.62%～23.20%;中度水分脅迫（S2）：15.46%～18.04%;重度水分脅迫（S3）：10.31%～12.89%。7月份以前為緩苗階段，7月份以后，開始進行不同水分處理的控水試驗，搭建遮雨棚，利用土壤水分測定儀于每天15點左右測定花盆內(nèi)土壤容積含水量，從而補充當天丟失的水分。選取無病蟲害，并且葉片在枝條位置上大致相同的葉片，分別測定不同水分處理條件下的葉片過氧化氫酶指標，每個指標重復測定3次，每隔10天測定一次。

1. 2 過氧化氫測定方法

采用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性。反應原理：通過加入反應過量的過氧化氫溶液，在酸性條件下，經(jīng)酶促反應后，用標準高錳酸鉀溶液滴定多余的過氧化氫，求出消耗的過氧化氫含量，從而測定該過氧化氫酶活性大小[ 1 ]。

2 結果與分析

過氧化氫酶（CAT）是催化過氧化氫分解成氧和水的酶，存在于細胞的過氧化物體內(nèi)。其作為細胞中的抗氧化防御酶，在植物受外界環(huán)境脅迫時，可以清除由于植物體內(nèi)活性氧代謝加強而產(chǎn)生的過氧化氫，過氧化氫酶受到過氧化氫誘導，終止進一步生物自由基連鎖反應，是植物重要的酶促防御系統(tǒng)之一。

由圖1、圖2可以看出，隨著水分脅迫強度的增加，3個棗品種的CAT值基本呈現(xiàn)降低趨勢。在CK水分處理條件下，3個棗品種的變化趨勢基本一致，呈“先升后降”。在S1水分處理條件下，3個棗品種變化趨勢也基本一致，呈“升-降-升-降”;在水分脅迫0～10天內(nèi)，這3個棗品種都增加了少量CAT，它可以清除H2O2，使得H2O2不致于與O2在鐵螯合物作用下反應生成非常有害的-OH，減少棗苗細胞膜系統(tǒng)受到傷害;在脅迫后期，即30～40天，隨著脅迫時間的延長，CAT活性隨之迅速下降，細胞膜系統(tǒng)受到了傷害。在S2水分處理條件下，3個棗品種CAT的變化趨勢均呈現(xiàn)出“先降后升”的趨勢，在0～20天內(nèi)，CAT值就開始不斷下降;到第20天時，受到細胞膜傷害程度最大，其中，三星大棗CAT值下降幅度最小，大平頂棗的CAT值下降幅度最大，三星大棗抗旱性更強一些。在重度脅迫S3水分處理條件下，在0～10天內(nèi)，CAT值開始有小幅度上升;在10～20天內(nèi)，CAT值下降幅度最大，說明脅迫到第20天時，細胞膜系統(tǒng)受到了比較嚴重的傷害。從圖2可以看出，三星大棗相比其他棗品種的CAT活性較強，但隨著細胞膜結構的破壞，CAT的防御能力也在不斷衰弱。

3 結論與討論

3. 1 植物在逆境脅迫下，會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，CAT在植物體內(nèi)正是起著清除過氧化氫的作用，從而減輕對植物體的毒害。3個棗品種CAT 活性除了在S2水分脅迫處理外，在水分脅迫過程中均先增強后減弱，CAT活性變化是棗品種抵御水分脅迫的有效途徑。其中三星大棗CAT活性比較強，大平頂棗CAT活性比較弱。

3. 2 過氧化氫酶活性為機體提供了抗氧化防御機理，能讓過氧化氫分解成水和分子氧，使細胞免于遭受過氧化氫的毒害。有研究證實，通過增強抗氧化酶活性及增強活性氧代謝來增強植物耐受性，將過氧化氫酶基因KatG轉(zhuǎn)進棉花中，轉(zhuǎn)基因棉花表現(xiàn)出較好的抗旱性[ 6 ]。目前，已從一些植物中克隆了CATs，其不但具有各自的時空表達模式，而且其不同成員在植物中有不同的功能。

參考文獻

[1] 張以順， ?黃霞， ?陳云鳳. ?植物生理實驗教程[M]. ?北京： ?高 ?等教育出版社， ?2009.

[2] 張述義， ?邵嘉鳴， ?李新鳳， ?等. ?水分脅迫對小麥芽和根中脯氨酸含量及電導率的影響[J]. ?干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， ?2013（3）：156 - 160.

[3] 徐建欣， ?楊潔， ?高玉堯， ?等. ?水分脅迫對3個不同地區(qū)橡膠草生理特性的影響[J]. ?干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， ?2016（3）： ?159 - 165.

[4] 單立山， ?李毅， ?石萬里， ?等. ?土壤水分脅迫對紅砂幼苗生長和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響[J]. ?水土保持通報， ?2015（6）：116-119.

[5] 馮淑華， ?陳雅君. ?三葉草對干旱脅迫的反應及適應性研究[D].哈爾濱： ?東北農(nóng)業(yè)大學， ?2012.

[6] 蔡永智， ?祝建波， ?郝曉云， ?等. ?轉(zhuǎn)過氧化氫酶基因katG棉花的抗旱性[J]. ?西北農(nóng)業(yè)學報， ?2013， ?22（12）： ?56 - 61

第1作者簡介： ?馬艷麗（1978-）， ?女， ?高級工程師， ?主要從事林地經(jīng)濟研究。

收稿日期： 2020 - 01 - 20

（責任編輯： ? 張亞楠）