光照強度對對萼獼猴桃試管苗生長及抗氧化酶活性的影響

袁華玲 齊璐璐 王文娟 王超群

摘 要：以對萼獼猴桃試管苗為試驗材料，研究光照強度對對萼獼猴桃試管苗生長和抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明，不同光照強度對萼獼猴桃試管苗的株高、根長、葉片數(shù)、根數(shù)、鮮重和葉綠素含量等指標均有影響，用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法綜合評價試管苗質(zhì)量，各處理試管苗質(zhì)量從高到低依次為2000lx>4000lx>1000lx>6000lx，其中2000lx光照強度最適合對萼獼猴桃試管苗的生長。低光照強度下（1000lx），丙二醛含量、SOD活性、POD活性和CAT活性均較高;高光照強度下（6000lx）丙二醛含量較高，但SOD、POD和CAT活性較低。

關(guān)鍵詞：對萼獼猴桃;光照強度;組織培養(yǎng);抗氧化酶活性

中圖分類號 S66 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）05-0051-04

Abstract： The growth and antioxidant enzyme activity of plantlets in vitro of Actinidia valvata Dun under different light intensity were studied. The results showed that the plant height， root length， leaf number， root number， fresh weight and total chlorophyll content of plantlets were affected by different light intensity. The quality of plantlets was comprehensively evaluated by fuzzy mathematics membership function method. The order of seedling quality from high to low is 2000lx>4000lx>1000lx>6000lx. The light intensity of 2000lxwas the most suitable for the growth of plantlets. The content of malondialdehyde， SOD activity， POD activity and CAT activity were higher under low light intensity（1000lx）. Under high light intensity（6000lx）， the content of malondialdehyde was higher， but the activities of SOD， POD and CAT were lower.

Key words： Actinidia valvata Dun; Light intensity; Tissue culture; Antioxidant enzyme activity

對萼獼猴桃（Actinidia valvata Dun）為獼猴桃科獼猴桃屬凈果組實髓系的一種中型落葉木質(zhì)藤本，主產(chǎn)于我國安徽、湖北、浙江等省份，生長在海拔100～1000m的山谷林緣或山坡疏林及灌叢中[1]。對萼獼猴桃的根可入藥為貓人參，是江蘇、浙江等地區(qū)常用的中草藥，具有祛風除濕、解毒消腫等效用，臨床中的應(yīng)用有治療風濕痹痛、瘡瘍腫毒、骨髓炎等，在民間也可以治療消化道腫瘤和肺癌[2，3]。近年來發(fā)現(xiàn)，對萼獼猴桃可作為砧木用于獼猴桃嫁接苗生產(chǎn)，大大提高了獼猴桃植株的抗性[4]。隨著貓人參應(yīng)用的增多，其需求量也相應(yīng)增加，而野生貓人參資源有限，自然更新緩慢，供需矛盾突出，因而通過建立離體快繁體系，可實現(xiàn)種苗的快速繁殖，為有效地保護和利用對萼獼猴桃資源奠定基礎(chǔ)[4-6]。

本試驗采用對萼獼猴桃試管苗為外植體，探討不同光照強度對對萼獼猴桃試管苗生長及生理特性的影響，以期優(yōu)化對萼獼猴桃試管苗離體快繁體系。

1 材料與方法

1.1 供試材料 對萼獼猴桃試管苗，由合肥師范學院組培實驗室保存。

1.2 試驗設(shè)計 將無菌、長勢大小一致的組培試管苗，切取莖段約2～3cm，每個莖段保留1節(jié)，接種于MS+1mg/L BA+0.5mg/L NAA+30g/L蔗糖+7g/L瓊脂培養(yǎng)基中，每處理10瓶，每瓶接種3個莖段，根據(jù)實驗設(shè)計分別放入1000lx、2000lx、4000lx、6000lx等不同光照條件下進行培養(yǎng)。光照時間為16h/d，溫度為（25±2）℃，28d后取樣測定試管苗各項生長及生理指標。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 形態(tài)生長指標 從各處理中隨機選取10株試管苗，測定試管苗的株高、根長、葉片數(shù)、根數(shù)、鮮重。

1.3.2 生理指標 葉綠素含量采用丙酮提取法測定[7]，丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法測定[7]，超氧化物歧化酶（SOD）采用氮藍四唑法測定[7]，過氧化氫酶（CAT）采用比色法測定[7]，過氧化物酶（POD）采用愈創(chuàng)木酚法測定[7]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 用Excel 2012進行數(shù)據(jù)的計算分析。模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法綜合評價試管苗質(zhì)量，即依公式Fi=（Xij-Xmin）/（Xmax-Xmin）求出每處理各指標的隸屬函數(shù)值，并計算各處理的平均隸屬函數(shù)值[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照強度對對萼獼猴桃試管苗生長指標的影響 由表1可知，不同的光照強度處理對對萼獼猴桃試管苗各項生長指標的影響較大。低光照條件下（1000lx）對萼獼猴桃試管苗生長瘦弱，葉片黃化。2000lx光照條件下，試管苗生長較健壯，株高、根長、葉片數(shù)、根數(shù)及鮮重均達到最大值，株高為5.80cm，葉片數(shù)為10.4，根長和根數(shù)分別為7.36cm、4.8個，鮮重達2.46g。隨著光照強度的增加，試管苗的株高、根長、葉片數(shù)、根數(shù)及鮮重呈下降趨勢。6000lx光照條件下，試管苗整株表現(xiàn)為矮小，顏色深綠，株高、根長、葉片數(shù)、根數(shù)及鮮重均為最低值，株高和根長分別為4.10cm、4.11cm，葉片數(shù)和根數(shù)分別為8.4、3.4，鮮重為0.94g?？?cè)~綠素含量測定結(jié)果表明，低光照條件下（1000lx），總?cè)~綠素含量最低，僅為可見0.82mg/g;隨著光照強度增加，總?cè)~綠素含量增加，強光照條件下（6000lx），試管苗葉綠素含量最高，達1.81mg/g，但植株矮小生長緩慢?？傊?，光照強度太低、光照不足，試管苗瘦弱黃化、生長不良;光照強度太高、光輻照量過多，試管苗矮小、葉色深綠，生長受到抑制。

2.2 不同光照強度下對萼獼猴桃試管苗質(zhì)量綜合評判 不同光照強度下，試管苗生長狀況不同，用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法綜合評價試管苗質(zhì)量。由表2可知，2000lx光照強度下，除葉綠素含量外，株高、葉片數(shù)、根長、根數(shù)和鮮重的隸屬函數(shù)值都最大，平均隸屬函數(shù)值為0.899，2000lx光照強度條件下試管苗質(zhì)量最佳。各光照處理試管苗綜合質(zhì)量從高到低依次為2000lx>4000lx>1000lx>6000lx。

2.3 不同光照強度對對萼獼猴桃試管苗丙二醛含量的影響 丙二醛含量的高低是植物受迫害程度的體現(xiàn)，其含量越高說明植物細胞受到外界環(huán)境的侵害越嚴重。當植株處于溫度過高、光照過強等逆境條件下，其膜質(zhì)過氧化程度就會升高。因此，植物對不良環(huán)境抵抗能力的大小和植物受逆境影響造成的損害程度，通常用丙二醛含量的高低來衡量。

由圖1可知，試管苗丙二醛含量隨著光照強度的增加呈現(xiàn)先下降后升高的趨勢。低光照強度下（1000lx），丙二醛含量較高，為6.65μmol/g。隨著光照強度的增加，2000lx光照強度下試管苗丙二醛含量顯著降低，僅為5.68μmol/g，為各處理中丙二醛含量最低。隨著光照強度的進一步增加，丙二醛含量也逐漸增加，6000lx光照強度下試管苗丙二醛含量最高，為8.55μmol/g。可見，低光照強度和高光照強度下，膜質(zhì)過氧化程度都會加重。

2.4 不同光照強度對對萼獼猴桃試管苗SOD、POD和CAT酶活性的影響 植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)可維持植物體內(nèi)活性氧平衡，保護細胞膜結(jié)構(gòu)不被過氧化破壞。植物中的抗氧化酶系統(tǒng)主要包括SOD、CAT、APX和GR 等，細胞中SOD、APX、CAT酶活性之間的平衡是確定超氧自由基和H2O2的穩(wěn)態(tài)水平的關(guān)鍵。

由圖2～4可知：對萼獼猴桃試管苗SOD、POD和CAT活性隨著光照強度的增加變化趨勢基本一致。在低光照強度下（1000lx），SOD、POD和CAT活性較高，可能試管苗生長在弱光環(huán)境中，試圖提高酶活性以清除弱光逆境生成的活性氧，適應(yīng)弱光逆境環(huán)境。2000lx光照強度下，SOD、POD和CAT活性下降;隨著光照強度的進一步增加，在較高光照強度下（4000lx），試管苗SOD、POD和CAT活性增加;在強光照（6000lx）下，SOD、POD和CAT活性顯著降低，可能試管苗生長受強光抑制代謝紊亂，使得氧化酶活性降低。

3 結(jié)論與討論

光照強度與植物生長有著密切關(guān)系，若光強不足，植株會因為光合作用的降低而出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，根系生長也會受到影響，從而導致植株整體生長發(fā)育不良;若光強過高，對植物莖的生長有著抑制作用，使葉綠素發(fā)生氧化，蛋白質(zhì)合成減少，進而導致光抑制、光破壞等現(xiàn)象[9-11]。研究發(fā)現(xiàn)，不同的光照強度下對萼獼猴桃試管苗的植株高度、根長、葉片數(shù)、根數(shù)和植株鮮重等生長指標均發(fā)生變化。光照強度不足，試管苗瘦弱黃化生長不良;光照強度太高、光輻照量過多，試管苗矮小顏色深綠生長也受到抑制。用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法綜合評價試管苗質(zhì)量，依次為2000lx>4000lx>6000lx>1000lx，其中2000lx光照強度最適合對萼獼猴桃試管苗的生長。

脅迫條件下，植物光合器官產(chǎn)生的活性氧使膜脂過氧化程度加劇，膜脂過氧化物產(chǎn)物MDA增加，細胞受損，為了避免活性氧造成的傷害，葉綠體形成了一套完整的抗氧化系統(tǒng)以減少逆境脅迫對植物體造成的傷害。SOD可以催化O2–發(fā)生歧化反應(yīng)，生成H2O2和O2，CAT使H2O2經(jīng)歧化反應(yīng)生成H2O和O2，APX是葉綠體中清除H2O2的關(guān)鍵酶，抗氧化酶系統(tǒng)中SOD、CAT和POD等抗氧化酶協(xié)調(diào)運作負責清除超氧陰離子自由基（[O-2]）、羥基自由基（OH–）和過氧化氫（H2O2），是細胞抵御活性氧損傷的保護酶體系的主要組成部分[12-14]。

關(guān)曉溪等[15]在煙草、馬曉麗[16]在大白菜、劉新[17]在金銀花上的研究均表明，弱光使丙二醛（MDA）含量增加，SOD、POD和CAT活性提高。本試驗結(jié)果表明，在低光照強度下（1000lx），丙二醛含量、SOD活性、POD活性和CAT活性均較高，與前人研究結(jié)果一致。其可能的原因是試管苗生長在弱光環(huán)境中，產(chǎn)生較多的活性氧使膜脂過氧化程度增加，試管苗試圖提高酶活性以適應(yīng)弱光逆境環(huán)境。

本試驗還發(fā)現(xiàn)，高光照強度下（6000lx），丙二醛含量較高，但SOD、POD和CAT活性較低，推測可能是高溫強光脅迫下，大量產(chǎn)生的ROS破壞了酶活性中心，改變了酶的結(jié)構(gòu)或者抑制了酶的表達，致使抗氧化酶活性下降。梁永富等[18]研究高溫強光對多花黃精抗氧化酶系統(tǒng)的影響，吳燕等[19]研究強光脅迫下栝樓SOD、POD和CAT活性的變化時，也發(fā)現(xiàn)強光下植物組織積累丙二醛，SOD、POD和CAT活性下降。

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