干旱脅迫對(duì)杏脂氧合酶活性的影響

摘 要：為了研究脂氧合酶(LOX)在植物干旱反應(yīng)中的作用，以抗旱的山杏和抗旱性弱的龍王帽實(shí)生苗為試材，觀察了自然干旱過(guò)程中葉片的生長(zhǎng)狀況以及測(cè)定了土壤含水量、新葉生長(zhǎng)率、葉片脫落率、根和葉片的LOX活性。結(jié)果表明，在自然干旱過(guò)程中隨著土壤含水量的降低，山杏和龍王帽的新葉增長(zhǎng)率也下降。干旱后期山杏比龍王帽的新葉增長(zhǎng)速率下降快、生長(zhǎng)停止早。干旱使山杏比龍王帽葉片早脫落，而且落葉比率明顯高于龍王帽。自然干旱時(shí)杏的LOX活性表現(xiàn)為葉片升高，在根中變化不大。而且山杏葉片的LOX活性增加幅度比龍王帽大，峰值出現(xiàn)比龍王帽早。因此，干旱條件下抗旱的山杏葉片脂氧合酶活性比龍王帽提早增加而且葉片易早脫落。山杏葉片LOX活性急劇升高出現(xiàn)在葉片萎蔫衰老之前，推測(cè)LOX活性增強(qiáng)可能與引發(fā)衰老有關(guān)。

關(guān)鍵詞：杏；干旱；葉片；脂氧合酶；衰老

中圖分類號(hào)：S662.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009－9980(2007)01－102－03

前人研究認(rèn)為，脂氧合酶會(huì)影響植物脂肪的氧化，進(jìn)而影響植物的衰老、死亡和脫落，在植物抗病、抗蟲(chóng)和傷害反應(yīng)中研究較多。有關(guān)LOX活性變化與果實(shí)的成熟衰老關(guān)系密切，但干旱脅迫對(duì)LOX活性影響的報(bào)道較少。杏主要分布在干旱和半干旱地區(qū)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，是干旱地區(qū)脫貧致富的首選樹(shù)種。因此研究杏的抗旱性具有重要意義。本試驗(yàn)以山杏和龍王帽實(shí)生幼苗為試材，檢測(cè)干旱脅迫下杏幼苗體內(nèi)LOX活性與葉片生長(zhǎng)和脫落的變化，為進(jìn)一步了解LOX在干旱反應(yīng)中的作用提供參考。

1 材料和方法

試驗(yàn)于2004—2005年在北京農(nóng)學(xué)院進(jìn)行，以生長(zhǎng)3個(gè)月的山杏(Prunus arlTtelziaca L.var.ansu Max-im)和龍王帽(Armeniaca vulgaris.Lain.cv.Longwang-mao)實(shí)生苗為試材。栽于上口徑15cm、下口徑10cm、高15cm的塑料盆中，盆中基質(zhì)為園土：細(xì)沙：草炭：有機(jī)肥=3:3:3:1。在人工氣候箱中(白天24～26℃，夜間19～21℃，16h光照，8h黑暗，光強(qiáng)為250μmol/(m²·s)，不控制相對(duì)濕度)培養(yǎng)。對(duì)照，即處理0d，一直保持充足供水；自然失水3，6，9，12d后取樣，第12天晚上開(kāi)始復(fù)水(每盆澆100mL水，連澆3次，保證把盆土澆透)，第13，15天取復(fù)水1，3d的樣，每次取15株苗。用烘干法測(cè)定土壤含水量。用葉面積儀測(cè)定新葉葉面積。新葉增長(zhǎng)率，即干旱2d時(shí)杏新葉葉面積增加值與充足供水2d時(shí)杏新葉葉面積增加值之比。取老葉和新根各0.5g，用液氮速凍，-80℃冰箱中保存，為待測(cè)樣。脂氧合酶LOX活性測(cè)定采用Ederli等C5I的方法，改進(jìn)用無(wú)水乙醇做終止反應(yīng)。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)平行測(cè)定2次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2．1 自然干旱對(duì)土壤含水量的影響

從圖1可看出，自然失水0～12d，土壤含水量都一直呈下降趨勢(shì)，第6、12天的土壤相對(duì)含水量降到對(duì)照的50％和24％。

2．2 自然干旱對(duì)山杏和龍王帽葉片生長(zhǎng)的影響

圖2說(shuō)明自然干旱0～12d，山杏和龍王帽新葉生長(zhǎng)增長(zhǎng)率基本呈下降趨勢(shì)。自然干旱第6天，此時(shí)土壤含水量降到對(duì)照的50％，山杏新葉增長(zhǎng)比龍王帽的高26.5％。干旱第8天，山杏新葉增長(zhǎng)比龍王帽的低20％。干旱第10天，山杏新葉停止生長(zhǎng)，龍王帽則是12d新葉停止生長(zhǎng)。與龍王帽相比，干旱前期，山杏的新葉增長(zhǎng)率下降慢；而干旱后期即8～12d，山杏新葉增長(zhǎng)率下降快。

干旱使山杏比龍王帽葉片早脫落。而且落葉比率明顯高于龍王帽。山杏從干旱第6天葉片脫落3％上升到第12天的10％，而龍王帽則從第10天才開(kāi)始落葉，第12天落葉率僅為3％。這與干旱后期山杏新葉生長(zhǎng)率比龍王帽下降快的結(jié)果相吻合，說(shuō)明干旱后期山杏葉片比龍王帽易于衰老(圖3)。

2．3 自然干旱對(duì)山杏和龍王帽脂氧合酶(LOX)活性的影響

由圖4和圖5可知，無(wú)論是山杏還是龍王帽在干旱過(guò)程中葉片脂氧合酶活性要比根變化明顯。圖4說(shuō)明干旱第6天山杏葉片脂氧合酶活性達(dá)最高值，山杏高于對(duì)照約1.5倍，之后曲折下降。而龍王帽則在復(fù)水1d葉片脂氧合酶活性達(dá)最高值，高出對(duì)照約0.7倍。

圖5說(shuō)明整個(gè)干旱過(guò)程中山杏和龍王帽根的脂氧合酶活性都無(wú)大變化，山杏復(fù)水過(guò)程中根脂氧合酶活性也維持在對(duì)照水平，龍王帽復(fù)水1d時(shí)根脂氧合酶活性比對(duì)照高23％，復(fù)水3d時(shí)又降到對(duì)照水平。

3 討 論

本試驗(yàn)表明，干旱時(shí)杏葉片LOX活性增加，這同水分脅迫下離體煙草葉片中的結(jié)果相類似。而且山杏葉片的LOX活性增加幅度比龍王帽大，峰值出現(xiàn)比龍王帽早。這與干旱后期山杏比龍王帽的新葉增長(zhǎng)速率下降快、生長(zhǎng)停止早(圖2)、葉片早脫落，且落葉率高(圖3)的現(xiàn)象相吻合，并且山杏葉片LOX活性急劇升高出現(xiàn)在葉片萎蔫衰老之前，推測(cè)LOX活性增強(qiáng)可能與引發(fā)衰老有關(guān)悶，干旱條件下LOX是否促進(jìn)葉片衰老還有待研究。

自然干旱時(shí)杏的LOX活性表現(xiàn)為葉片升高，根中無(wú)變化，這與在本研究中發(fā)現(xiàn)的干旱下杏JA含量變化相一致(未發(fā)表)。而且抗旱的山杏葉片LOX活性比龍王帽增加幅度大，這與山杏葉片JA含量高于龍王帽的結(jié)果也一致。LOX是JA生物合成過(guò)程中的第一個(gè)酶。本試驗(yàn)中LOX活性與JA含量相關(guān)聯(lián)，也可能是干旱脅迫下山杏葉片LOX活性升高進(jìn)而產(chǎn)生JA，通過(guò)JA起到促進(jìn)葉片衰老的作用，因?yàn)檐岳蛩嵩谥参锼ダ现械淖饔檬潜豢隙ǖ摹?/p>

本研究還發(fā)現(xiàn)自然干旱12d后，山杏葉片比龍王帽脫落干枯嚴(yán)重。復(fù)水2個(gè)月后山杏復(fù)活而龍王帽沒(méi)有成活。推測(cè)抗旱性強(qiáng)的山杏在脅迫下是通過(guò)促葉衰老以此減少水分蒸騰來(lái)抵抗干旱的。正如入冬前落葉樹(shù)木葉片脫落，降低代謝，以此來(lái)度過(guò)寒冷干燥的冬季一樣。春天溫度水分適宜時(shí)，樹(shù)木又開(kāi)始了發(fā)芽，恢復(fù)生長(zhǎng)。杏也是多年生樹(shù)木。它很可能是以這種方式抵抗干旱的。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果顯示，干旱后期山杏比龍王帽的新葉增長(zhǎng)速率下降快、生長(zhǎng)停止早。并且干旱使山杏比龍王帽葉片早脫落，落葉比率明顯高于龍王帽。說(shuō)明干旱后期山杏葉片比龍王帽易于衰老。在干旱過(guò)程中，無(wú)論是山杏還是龍王帽葉片的脂氧合酶活性都增加，2者根中的脂氧合酶活性都變化較小。而且山杏葉片的LOX活性增加幅度比龍王帽大，峰值出現(xiàn)比龍王帽早。干旱條件下抗旱的山杏葉片脂氧合酶活性比龍王帽提早增加而且葉片易早衰老。推測(cè)脂氧合酶在干旱過(guò)程中是通過(guò)促使杏樹(shù)葉片衰老而使植物減少水分散失，以此來(lái)抵抗逆境的。

作者簡(jiǎn)介：葛云俠，女，講師，在讀博士生。