外源水楊酸浸種對干旱脅迫下國槐根系抗氧化酶系的影響

張海軍

（山西晉路園林綠化工程有限公司，山西 太原 030006）

山西省冬春干旱少雨，伏旱、秋旱時有發生，有“十年九旱”之稱。全省水資源總量約占全國的0.5%；人均水資源量約占世界人均的4%，全國人均的17.6%；耕地畝均水資源量約為世界畝均水平的10%，為全國畝均的13.5%。據第二次土壤普查結果顯示，全省耕地土壤有機質含量平均僅1.07%，旱地多數不足1%，中低產田占耕地總面積的2/3以上[1]。因此，如何使園林苗木在干旱條件的脅迫下獲得快速高效生長，引起了人們的高度重視。水楊酸（salicylic acid，SA）即鄰羥基苯甲酸，是一種植物生長物質和植物內源信號分子，環境脅迫下施用一定量的外源水楊酸，能夠影響苗木的生理活動，使其對不良環境產生一定的抗性[2]，外源水楊酸對植物的誘導作用，能提高SOD活性、游離脯氨酸含量、可溶性蛋白質含量、POD活性，使MDA含量減少，能顯著提高其抗旱性[3～5]。國槐（Sophora japonica Linn），屬于豆科、蝶形花亞科喬木植物，是良好的綠化樹種、常作庭蔭樹和行道樹，且具有一定的經濟價值、藥用價值、染料價值和人文價值，在不少國家都有種植，尤其在亞洲[6]。國槐是防風固沙、用材及經濟林兼用的樹種，是城鄉良好的遮蔭樹和行道樹種。國槐對二氧化硫、氯氣及煙塵抗性較強。原產我國北部，現南北各地普遍應用于綠化工程，是北方城市廣泛應用的行道樹和庭陰樹，也是目前嫁接龍爪槐、垂柳等觀賞品種的唯一砧木樹種，應用前景十分廣闊。市場分析:在綠色苗木生產方面，近幾年國槐苗木產量增加較快，數量多，種植密度大，不利于培育大苗，而且長期沿用“拔大苗”的出圃方式，使劣質苗木存圃量增多，干形、冠形較差，難以滿足城市綠化對苗木質量的需求。文章以國槐為材料，通過測定幼苗中CAT活性、SOD活性、POD活性、MDA含量，探索外源水楊酸浸種對國槐根系MDA含量和抗氧化酶的影響，尋求增強國槐抗旱能力、提高國槐產量的措施，具有重要的實用價值。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

國槐種子。

1.2 儀器與設備

試管、研缽、離心管、燒杯、移液管、滴定管、三角瓶、恒溫水浴鍋、微量加樣器。

1.3 實驗藥品

0.05 mol/L的愈創木酚溶液、2%的過氧化氫、0.05 mol/L PH=7.8磷酸緩沖液、10%的硫酸、0.1 mol/L高錳酸鉀、0.1 mol/L的過氧化氫、130 mmol/L Met溶液、750 umol/L NBT 溶液、100 umol/L EDTA-Na2溶液、5%三氯乙酸、0.5%硫代巴比妥酸。

1.4 試驗方法

該試驗在山西師范大學實驗室內進行。供試驗的種子是國槐。干旱脅迫的方法是將聚乙二醇（PEG—6 000）按一定比例溶入1/2 Hoagland營養液，聚乙二醇的濃度分別是79g/L、149g/L、178g/L，并以清水作為對照，模擬輕、中、重度干旱脅迫進行水培試驗，，水培容器采用30×40×20 cm長方形聚乙烯塑料盆，每盆裝培養液6 L。選取健壯飽滿、大小一致的種子，消毒15 min后，用去離子水沖洗若干次，陰干后，分別放置于蒸餾水（CK）、0.25、0.5、1、2、4 mmol/LSA溶液浸種，24 h之后取出，再分別均勻擺放在鋪有濾紙的培養皿中，置于25±2℃光照培養箱中培養，每天用去離子水澆灌，5 d后選擇長勢一致的健壯幼苗，用脫脂棉固定在事先打有定植孔的泡沫塑料板上，移入水培盤中培養，每盤24株，定時通氣，每5 d更換一次營養液，培養5 d后對6組不同處理，分別分成4組用1/2 Hoagland營養液，含79 g/L、149 g/L、178 g/L聚乙二醇（PEG—6 000），模擬不同程度的干旱處理，培養5 d后取樣調查分析各項指標。

1.5 測定方法

超氧化物歧化酶（SOD）采用氮藍四唑（NBT）法測定；過氧化氫酶（CAT）采用高錳酸鉀滴定法；過氧化物酶（POD）采用愈創木酚法測定；丙二醛含量（MDA）用硫代巴比妥酸法測定

1.6 分析方法

采用Duncan，s新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同濃度SA處理對干旱脅迫下國槐根系MDA含量的影響

大量研究表明，植物在逆境下遭受傷害與活性氧積累誘發的膜脂過氧化作用密切相關，膜脂過氧化是膜上不飽和脂肪酸中所發生的一系列活性氧反應,其產物丙二醛（MDA）含量是反映脂質過氧化作用強弱的一個重要指標[7]。

MDA積累反應了膜脂過氧化程度的高低，因此，人們通過測定試驗材料中MDA含量了解膜脂過氧化的程度，并間接測定膜系統受損程度。

國槐在干旱脅迫下，隨著干旱程度的加深，根系細胞中MDA的含量總體呈上升趨勢，輕度與中度干旱脅迫下MDA含量與對照相比增加不顯著，而在重度干旱脅迫下MDA含量有明顯的增加。這就表明，干旱程度越大，根系中MDA的含量越多，對國槐根系傷害也就越嚴重。但是經過水楊酸浸種以后的國槐，與沒有經過浸種的清水對照相比較，MDA的含量都普遍呈現下降趨勢。這就說明，SA浸種能夠有效地減緩干旱對國槐根系的傷害。從表中可以看出，無論脅迫與否，利用1 mmol/L SA浸種處理可以明顯降低國槐根系細胞中的MDA含量，以減輕干旱脅迫危害。但是當水楊酸濃度大于1 mmol/L時，MDA含量又呈上升趨勢。此種現象表明，并不是SA濃度越高，國槐根系的抗旱能力就越強，高濃度的水楊酸不能夠減緩干旱對根系的傷害。

2.2 不同濃度SA處理對干旱脅迫下國槐根系抗氧化酶系的影響

過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）普遍存在于植物體內，是一類重要的抗氧化酶，參與植物的許多生理生化過程，在清除體內活性氧自由基的多酶復合體系中，具有抗自由基的聯合、協同作用，使細胞內的活性氧保持較低水平。

SOD是廣泛存在生物體內參與氧代謝的一種含金屬酶，它能夠很有效地阻止活性氧和其他過氧化物在植物體內的積累，排除了活性氧和其他過氧化物對細胞膜系統的潛在傷害的可能性，以減輕逆境脅迫對植物造成的危害。因此，植物組織中SOD、POD及CAT活性的高低以及在逆境中的變化趨勢在一定程度上可反映植物抗逆性的強弱。SOD可以消除超氧化物陰離子產生H2O2，POD可以將H2O2分解為水。所有植物都具有抗氧化酶系統,在受到干旱脅迫、鹽脅迫或其他環境脅迫時，抗氧化酶的活力也會相應地提高。

過氧化物酶（peroxidase，POD）是廣泛存在于各種動物、植物和微生物體內的一類氧酶，POD催化由過氧化氫參與的各種還原劑的氧化反應:RH2+H2O2→2H2O+R，植物過氧細胞壁的形成等許多重要過程，由于涉及H2O2代謝，所以，POD與植物對環境應答方面越來越受到重視。過氧化物酶（POD）是影響作物生長發育最重要的酶類之一，特別對作物抗逆具有重要作用。同時植物體內的過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）能抵御和清除活性氧，阻抑膜脂過氧化，維持膜系統的穩定性。

2.2.1 不同濃度SA處理對干旱脅迫下國槐根系SOD活性的影響

干旱脅迫后國槐根系中SOD活性隨著SA的濃度先上升后下降。SA濃度為1 mmol/L時SOD的活性最大，大于1 mmol/L時活性逐漸降低，SA濃度在1mmol/L以下國槐對干旱有一定的緩沖能力，超過1 mmol/L，SOD活性逐漸降低,緩沖能力下降。

2.2.2 不同濃度SA處理對干旱脅迫下國槐根系POD活性的影響

干旱脅迫后國槐根系中POD活性隨著SA的濃度先上升后下降。SA濃度為1 mmol/L時POD的活性最大，大于1 mmol/L時活性逐漸降低。SA濃度在1 mmol/L以下國槐對干旱有一定的緩沖能力，超過1 mmol/L，POD活性逐漸降低,緩沖能力下降。

2.2.3 不同濃度SA處理對干旱脅迫下國槐根系CAT活性的影響

SA濃度為1 mmol/L時CAT活性最高，超過1 mmol/L活性越來越低，SA濃度在1 mmol/以下，國槐對干旱有一定的緩沖能力，大于1 mmol/L時，對干旱的緩沖能力下降。在國槐根系沒有受到干旱脅迫時，CAT的活性最大，隨著干旱脅迫程度的增加，CAT的活性逐漸下降。說明干旱程度越大，CAT的活性越小。但是經過SA處理后，CAT活性始終高于未被SA處理的活性。

3 結論與討論

環境脅迫能夠影響和改變植物的生理生化特性，同時植物對環境脅迫也會產生生理響應。用不同濃度的SA處理國槐種子，結果表明，SA的浸種處理可以改變國槐根系細胞中抗氧化酶系的活性，干旱脅迫后國槐根系中SOD、POD及CAT活性均呈現不同程度的降低趨勢，國槐根系中POD、SOD及CAT活性隨著SA的濃度先上升后下降。但是經過SA處理的POD、SOD及CAT活性始終高于清水處理的酶活性。SA濃度為1 mmol/L時POD、SOD及CAT的活性最大，大于1 mmol/L時活性逐漸降低。SA濃度在1mmol/L以下國槐對干旱有一定的緩沖能力，超過1mmol/L，抗氧化酶系的活性逐漸降低,緩沖能力下降。無論脅迫與否，利用1 mmol/LSA浸種處理，抗氧化酶系均表現出最大的酶活力，從而有效清除國槐細胞內H2O2，降低氧化傷害。但隨著SA濃度的增加，國槐根系中SOD、POD及CAT活性又呈現下降的態勢，這說明低濃度的SA浸種可以緩解干旱脅迫帶來的危害，但是隨著SA濃度的升高，緩解作用降低甚至起抑制作用。

植物對環境脅迫的響應之一就是抗氧化酶活性的變化，干旱脅迫能使植物體內SOD、POD、CAT活性降低，MDA水平增加。國槐在干旱脅迫下，隨著干旱程度的加深，根系細胞中MDA的含量不斷增多，對國槐根系的傷害也就越嚴重。但是經過水楊酸浸種處理以后的國槐，與沒有經過浸種的清水對照相比較，MDA的含量都普遍呈現下降趨勢。這就說明，SA浸種能夠有效地減緩干旱對國槐根系的傷害。無論脅迫與否，利用1 mmol/L SA浸種處理可以明顯降低國槐根系細胞中的MDA含量，以減輕干旱脅迫危害。當水楊酸濃度大于1 mmol/L時，MDA含量增多。說明高濃度的水楊酸不能夠減緩干旱對根系的傷害。

[1]戴靜，山西旱情發生及對策探討，山西農經，2007年第5期.

[2]陸曉民，水分脅迫下外源水楊酸對毛豆某些生理指標及其抗旱性的影響(簡報)，熱帶作物學報，2008年第4期.

[3]劉杰，楊絮茹，方婧等，水楊酸對植物抗旱性的影響[J]，黑龍江農業科學，2008年第4期.

[4]張繼澍，植物生理學[M].高等教育出版社，2006年1月：278-279.

[5]潘瑞熾，植物生理學（第五版）[M]，高等教育出版社，2004年6月：200.

[6]任憲威（北方本）樹木學.北京：中國林業出版社，1997年5月.

[7]趙惠新，覃建兵,祝長青，李群，鉛脅迫對甜瓜種子胚芽酶系統及MDA含量的影響,種子，2008年12月.