鹽脅迫對野生和栽培大豆幼苗生長和抗氧化酶活性及膜脂過氧化的影響

劉萌　陳鵬　王洪芹　王紅艷

摘要：研究了不同NaCl脅迫濃度（0、50、100、200、300 mmol/L）對野生和栽培大豆幼苗生長和抗氧化酶活性及膜脂過氧化的影響。結果表明：鹽脅迫顯著抑制了野生和栽培大豆的生長，但野生大豆在同樣鹽脅迫下所受影響較小，顯示出較強的抗鹽能力；兩種大豆幼苗葉中的MDA含量均隨著鹽濃度的升高而遞增，且栽培大豆的增幅大于野生大豆，高濃度鹽脅迫下尤其顯著，說明栽培大豆受到的膜脂傷害程度更為嚴重；同時，野生大豆中抗氧化酶的活性均高于栽培大豆，顯示出野生大豆具有更強的抗氧化能力。

關鍵詞：鹽脅迫；野生大豆；栽培大豆；丙二醛；抗氧化酶

中圖分類號：S565.101文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）05-0038-04

土壤鹽漬化是當今農業發展面臨的重大非生物環境脅迫因素之一，目前全球約有7%的土地、20%的耕地和近50%的水澆地受到鹽漬化的影響[1～3]，而且隨著工業的發展和水澆地面積的擴大，土壤鹽漬化面積仍在逐年增加。因此，改良和高效利用這些鹽土資源對于解決我國所面臨的人口、糧食、資源和環境之間的矛盾問題具有重要意義，而開發鹽土資源和發展鹽土農業的關鍵是耐鹽經濟植物的篩選和培育[4，5]。

栽培大豆屬中度耐鹽植物，鹽脅迫條件下，其產量明顯降低，所以進行栽培大豆的耐鹽性研究以及抗鹽品種的選育具有重要意義。與栽培大豆相比，野生大豆（Glycine soja）屬于一年生鹽生植物，具有花莢多、結實多、繁殖系數高、產量性狀突出、高蛋白、抗病抗逆性強等眾多優良性狀，是改良和選育抗鹽栽培大豆品種的重要基因源，具有廣闊的利用前景[6]。本研究選取東營野生大豆BB52和山東栽培大豆ZH13為試材，采用不同濃度的NaCl溶液模擬鹽脅迫處理幼苗，研究鹽脅迫對野生和栽培大豆幼苗生長和抗氧化酶活性及膜脂過氧化的影響，對比分析其抗鹽能力的差異及野生大豆的抗鹽機理，從而為利用野生大豆資源改良栽培大豆提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

栽培大豆品種ZH13由山東省農業科學院提供，BB52采自東營市黃河三角洲。

1.2試驗方法

1.2.1幼苗培養和脅迫處理萌發前先用濃硫酸浸泡10 min去除野生大豆表面硬實，栽培大豆用蒸餾水浸泡8 h至種子飽脹。選取顆粒飽滿、大小一致并且無損傷的豆種置于鋪有棉紗的培養皿中均勻排列，種上鋪一層棉紗，后用蒸餾水澆透以保持濕潤，黑暗條件下萌發，溫度控制在25℃。

萌發5天至第一對真葉完全展開后移到裝有蛭石的塑料盆中于溫室中培養，每盆3株，澆Hoagland營養液，且培養液每天更換一次。溫室培養20 天后，選擇長勢一致的豆苗分別用含不同濃度（50、100、200、300 mmol/L）NaCl的Hoagland營養液進行脅迫處理，每處理3盆，重復3次，對照為Hoagland營養液。為避免鹽沖擊，處理液濃度每天遞增50 mmol/L，各處理于同一天達到設定濃度，然后每天以設定濃度處理液澆灌，以使根部溶液徹底更新。脅迫處理2周后測定生長參數，取鮮樣稱重分組，保存于-80℃超低溫冰箱中備用。

1.2.2生長參數測定分別選取經過相同時間梯度鹽脅迫處理的野生大豆和栽培大豆，測量株高、單株根長、單株鮮重、單株葉柄數和莖粗，并用葉面積儀（LI-3000A，美國）測定相同葉位完全展開葉片的葉面積。各指標取5個重復的平均值并記錄。

1.2.3膜脂過氧化程度（MDA含量）測定采用硫代巴比妥酸法測定MDA含量[7]。稱取大豆樣品0.2 g于液氮中研磨至粉末，加入5%三氯乙酸（TCA）3 mL和少量石英砂研磨至勻漿，4℃、10 000×g離心20 min，取1 mL上清液加入4 mL用20%TCA配制的0.5%硫代巴比妥酸，混勻后95℃水浴反應30 min，然后轉移到冰水混合物中迅速冷卻終止反應，10 000×g離心10 min，測定發生反應的混合溶液吸光值D532、D600和D450。

MDA含量= 6.452×（D532-D600）-0.559D450

1.2.4抗氧化酶活性的測定取0.2 g樣品于液氮中研磨后，加入5 mL含有1 mmol/L EDTA和2% PVP的磷酸緩沖液（pH 7.8）勻漿，13 000×g離心10 min，留上清液，用磷酸緩沖液（pH 7.8）稀釋25倍后用于SOD和CAT活性測定。SOD活性測定參照Krüger 等[7]的方法。CAT活性測定參照Knorzer等[9]的方法。

0.2 g葉片液氮中研磨后，加入3.5 mL含有1 mmol/L EDTA、2% PVP和1 mmol/L AsA的磷酸緩沖液（pH 7.6）勻漿，13 000×g離心10 min，取上清液用于APX活性測定。APX活性測定參照Krivosheeva等[10]的方法。

1.3數據處理與分析

用Excel 2003 和 SPSS 17.0對數據進行統計分析，用 Origin 7.5作圖。

2結果與分析

2.1不同濃度鹽脅迫對野生和栽培大豆幼苗生長參數的影響

如圖1所示，鹽脅迫顯著影響野生和栽培大豆幼苗的生長。栽培大豆的株高、單株鮮重、葉面積均顯著下降（P<0.05），高鹽脅迫下（300 mmol/L）降幅分別達到54.5%、30.4%和16.7%，單株根長、莖粗降幅較小。野生大豆的各項生長參數所受影響較栽培大豆小得多，300 mmol/L處理時，單株鮮重、莖粗、葉面積未見顯著降低，株高、根長降幅分別只有22.4%和10.8%。兩種大豆的葉柄數變化不明顯，栽培大豆維持在2～3個/株，野生大豆維持在4～5個/株。由此可見，野生大豆具有較強的耐鹽性。

圖1鹽脅迫對栽培大豆和野生大豆幼苗生長參數的影響endprint

2.2不同濃度鹽脅迫對野生和栽培大豆幼苗丙二醛含量及抗氧化酶活性的影響

如圖2A所示，栽培大豆和野生大豆幼苗葉片中的MDA含量均隨鹽處理濃度的升高而遞增，其中前者的增幅要大于后者，尤其是在高濃度鹽脅迫下。當NaCl濃度超過100 mmol/L時，栽培大豆葉片內的MDA含量出現快速升高，至300 mmol/L濃度時升高了60.1%，而同樣處理下野生大豆葉片內的MDA含量只升高了22.8%，說明前者受到的膜脂傷害更重。

如圖2B、2C、2D所示，鹽脅迫提高了栽培大豆和野生大豆幼苗葉片中SOD、CAT和APX的活性，并且隨著NaCl濃度的升高，SOD和APX活性逐漸升高，而CAT的活性在0～200 mmol/L鹽濃度范圍內逐漸升高，超過200 mmol/L時則下降。此外，在同等鹽濃度脅迫下，野生大豆的抗氧化酶活性高于栽培大豆，表明野生大豆的抗氧化能力較強。

3討論與結論

鹽脅迫對植物的傷害主要是通過滲透脅迫、離子毒害、營養失衡以及由鹽脅迫的次級反應如氧化脅迫等過程而實現的[1]。植物適應鹽脅迫的機制一直是國內外眾多學者關注的焦點，大量研究發現植物適應鹽脅迫的生理機制主要包括：提高抗氧化酶系統的活性、離子選擇性吸收、離子區域化、拒鹽作用以及合成滲透調節物質等[11]。但是，對于不同強度和不同持續時間的鹽脅迫，不同植物有不同的生理響應機制。探討野生大豆和栽培大豆對鹽脅迫的生理響應，不僅有助于理解其抗鹽能力的差異，而且對于開發野生大豆資源及選育抗鹽栽培大豆品種具有重要意義。

本研究結果顯示，鹽脅迫顯著影響栽培大豆的生長，株高、單株鮮重、葉面積在300 mmol/L濃度處理時其下降幅度分別達到54.5%、30.4%和16.7%，而野生大豆在同樣鹽脅迫下單株鮮重、莖粗、葉面積未見顯著降低，株高和根長雖然受到影響但降幅較小，顯示出較強的抗鹽能力。對鹽脅迫條件下野生和栽培大豆幼苗生長和抗氧化酶活性及膜脂過氧化研究表明，兩種大豆幼苗葉片中的MDA含量均隨著鹽處理濃度的升高而遞增，但栽培大豆的增幅要大于野生大豆，尤其是在高濃度鹽脅迫下，說明栽培大豆受到的膜脂傷害程度更為嚴重。同時，野生大豆中抗氧化酶的活性均高于栽培大豆，顯示出野生大豆具有更強的抗氧化能力，這可能是野生大豆具有較強抗鹽能力的原因之一。這是因為鹽脅迫導致植物光合作用受到抑制，碳同化能力下降，最終產生活性氧自由基，造成膜脂過氧化。MDA作為膜脂過氧化產物，其含量大小可以反映膜脂過氧化的程度。為了抵御鹽脅迫導致的氧化傷害，植物進化出完整的抗氧化系統，其中SOD、CAT和APX是植物細胞內重要的活性氧清除酶，它們相互協作可以控制細胞內活性氧的平衡。因此，膜脂過氧化的程度及抗氧化能力的高低可以反映植物的抗鹽能力。

參考文獻：

[1]Mahajan S，Tuteja N. Cold，salinity and drought stresses： An overview[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics，2005，444：139-158.

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[9]Knorzer O C，Durner J，Boger P. Alterations in the antioxidative system of suspension-cultured soybean cells（Glycine max） induced by oxidative stress[J]. Physiol. Plant，1996，97：388-396.

[10]Krivosheeva A，Tao D L，Ottander C，et al. Cold acclimation and photoinhibition of photosynthesis in Scots pine[J]. Planta，1996，200：296-305.

[11]Hasegawa P，Bressan R A，Zhu J K，et al. Plant cellular and molecular responses to high salinity[J]. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol.，2000，51：463-499. 山 東 農 業 科 學2014，46（5）：42～44，48Shandong Agricultural Sciences山 東 農 業 科 學第46卷第5期李鵬，等：魯中地區播期播量對不同類型小麥品種生育及其產量構成因素的影響

收稿日期：2013-12-31endprint

2.2不同濃度鹽脅迫對野生和栽培大豆幼苗丙二醛含量及抗氧化酶活性的影響

如圖2A所示，栽培大豆和野生大豆幼苗葉片中的MDA含量均隨鹽處理濃度的升高而遞增，其中前者的增幅要大于后者，尤其是在高濃度鹽脅迫下。當NaCl濃度超過100 mmol/L時，栽培大豆葉片內的MDA含量出現快速升高，至300 mmol/L濃度時升高了60.1%，而同樣處理下野生大豆葉片內的MDA含量只升高了22.8%，說明前者受到的膜脂傷害更重。

如圖2B、2C、2D所示，鹽脅迫提高了栽培大豆和野生大豆幼苗葉片中SOD、CAT和APX的活性，并且隨著NaCl濃度的升高，SOD和APX活性逐漸升高，而CAT的活性在0～200 mmol/L鹽濃度范圍內逐漸升高，超過200 mmol/L時則下降。此外，在同等鹽濃度脅迫下，野生大豆的抗氧化酶活性高于栽培大豆，表明野生大豆的抗氧化能力較強。

3討論與結論

鹽脅迫對植物的傷害主要是通過滲透脅迫、離子毒害、營養失衡以及由鹽脅迫的次級反應如氧化脅迫等過程而實現的[1]。植物適應鹽脅迫的機制一直是國內外眾多學者關注的焦點，大量研究發現植物適應鹽脅迫的生理機制主要包括：提高抗氧化酶系統的活性、離子選擇性吸收、離子區域化、拒鹽作用以及合成滲透調節物質等[11]。但是，對于不同強度和不同持續時間的鹽脅迫，不同植物有不同的生理響應機制。探討野生大豆和栽培大豆對鹽脅迫的生理響應，不僅有助于理解其抗鹽能力的差異，而且對于開發野生大豆資源及選育抗鹽栽培大豆品種具有重要意義。

本研究結果顯示，鹽脅迫顯著影響栽培大豆的生長，株高、單株鮮重、葉面積在300 mmol/L濃度處理時其下降幅度分別達到54.5%、30.4%和16.7%，而野生大豆在同樣鹽脅迫下單株鮮重、莖粗、葉面積未見顯著降低，株高和根長雖然受到影響但降幅較小，顯示出較強的抗鹽能力。對鹽脅迫條件下野生和栽培大豆幼苗生長和抗氧化酶活性及膜脂過氧化研究表明，兩種大豆幼苗葉片中的MDA含量均隨著鹽處理濃度的升高而遞增，但栽培大豆的增幅要大于野生大豆，尤其是在高濃度鹽脅迫下，說明栽培大豆受到的膜脂傷害程度更為嚴重。同時，野生大豆中抗氧化酶的活性均高于栽培大豆，顯示出野生大豆具有更強的抗氧化能力，這可能是野生大豆具有較強抗鹽能力的原因之一。這是因為鹽脅迫導致植物光合作用受到抑制，碳同化能力下降，最終產生活性氧自由基，造成膜脂過氧化。MDA作為膜脂過氧化產物，其含量大小可以反映膜脂過氧化的程度。為了抵御鹽脅迫導致的氧化傷害，植物進化出完整的抗氧化系統，其中SOD、CAT和APX是植物細胞內重要的活性氧清除酶，它們相互協作可以控制細胞內活性氧的平衡。因此，膜脂過氧化的程度及抗氧化能力的高低可以反映植物的抗鹽能力。

參考文獻：

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[10]Krivosheeva A，Tao D L，Ottander C，et al. Cold acclimation and photoinhibition of photosynthesis in Scots pine[J]. Planta，1996，200：296-305.

[11]Hasegawa P，Bressan R A，Zhu J K，et al. Plant cellular and molecular responses to high salinity[J]. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol.，2000，51：463-499. 山 東 農 業 科 學2014，46（5）：42～44，48Shandong Agricultural Sciences山 東 農 業 科 學第46卷第5期李鵬，等：魯中地區播期播量對不同類型小麥品種生育及其產量構成因素的影響

收稿日期：2013-12-31endprint

2.2不同濃度鹽脅迫對野生和栽培大豆幼苗丙二醛含量及抗氧化酶活性的影響

如圖2A所示，栽培大豆和野生大豆幼苗葉片中的MDA含量均隨鹽處理濃度的升高而遞增，其中前者的增幅要大于后者，尤其是在高濃度鹽脅迫下。當NaCl濃度超過100 mmol/L時，栽培大豆葉片內的MDA含量出現快速升高，至300 mmol/L濃度時升高了60.1%，而同樣處理下野生大豆葉片內的MDA含量只升高了22.8%，說明前者受到的膜脂傷害更重。

如圖2B、2C、2D所示，鹽脅迫提高了栽培大豆和野生大豆幼苗葉片中SOD、CAT和APX的活性，并且隨著NaCl濃度的升高，SOD和APX活性逐漸升高，而CAT的活性在0～200 mmol/L鹽濃度范圍內逐漸升高，超過200 mmol/L時則下降。此外，在同等鹽濃度脅迫下，野生大豆的抗氧化酶活性高于栽培大豆，表明野生大豆的抗氧化能力較強。

3討論與結論

鹽脅迫對植物的傷害主要是通過滲透脅迫、離子毒害、營養失衡以及由鹽脅迫的次級反應如氧化脅迫等過程而實現的[1]。植物適應鹽脅迫的機制一直是國內外眾多學者關注的焦點，大量研究發現植物適應鹽脅迫的生理機制主要包括：提高抗氧化酶系統的活性、離子選擇性吸收、離子區域化、拒鹽作用以及合成滲透調節物質等[11]。但是，對于不同強度和不同持續時間的鹽脅迫，不同植物有不同的生理響應機制。探討野生大豆和栽培大豆對鹽脅迫的生理響應，不僅有助于理解其抗鹽能力的差異，而且對于開發野生大豆資源及選育抗鹽栽培大豆品種具有重要意義。

本研究結果顯示，鹽脅迫顯著影響栽培大豆的生長，株高、單株鮮重、葉面積在300 mmol/L濃度處理時其下降幅度分別達到54.5%、30.4%和16.7%，而野生大豆在同樣鹽脅迫下單株鮮重、莖粗、葉面積未見顯著降低，株高和根長雖然受到影響但降幅較小，顯示出較強的抗鹽能力。對鹽脅迫條件下野生和栽培大豆幼苗生長和抗氧化酶活性及膜脂過氧化研究表明，兩種大豆幼苗葉片中的MDA含量均隨著鹽處理濃度的升高而遞增，但栽培大豆的增幅要大于野生大豆，尤其是在高濃度鹽脅迫下，說明栽培大豆受到的膜脂傷害程度更為嚴重。同時，野生大豆中抗氧化酶的活性均高于栽培大豆，顯示出野生大豆具有更強的抗氧化能力，這可能是野生大豆具有較強抗鹽能力的原因之一。這是因為鹽脅迫導致植物光合作用受到抑制，碳同化能力下降，最終產生活性氧自由基，造成膜脂過氧化。MDA作為膜脂過氧化產物，其含量大小可以反映膜脂過氧化的程度。為了抵御鹽脅迫導致的氧化傷害，植物進化出完整的抗氧化系統，其中SOD、CAT和APX是植物細胞內重要的活性氧清除酶，它們相互協作可以控制細胞內活性氧的平衡。因此，膜脂過氧化的程度及抗氧化能力的高低可以反映植物的抗鹽能力。

參考文獻：

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[4]Gallagher J L. Halophytic crops for cultivation at seawater salinity[J]. Plant and Soil， 1985，89：323-326.

[5]趙可夫. 中國鹽生植物[M]. 北京：科學出版社，1999.

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[7]Krüger G H J，Tsimilli-Michael M，Strasser R J. Light stress provokes plastic and elastic modifications in structure and function of photosystemⅡin camellia leaves[J]. Physiologia Plantarum，1997，101：265-277.

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[9]Knorzer O C，Durner J，Boger P. Alterations in the antioxidative system of suspension-cultured soybean cells（Glycine max） induced by oxidative stress[J]. Physiol. Plant，1996，97：388-396.

[10]Krivosheeva A，Tao D L，Ottander C，et al. Cold acclimation and photoinhibition of photosynthesis in Scots pine[J]. Planta，1996，200：296-305.

[11]Hasegawa P，Bressan R A，Zhu J K，et al. Plant cellular and molecular responses to high salinity[J]. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol.，2000，51：463-499. 山 東 農 業 科 學2014，46（5）：42～44，48Shandong Agricultural Sciences山 東 農 業 科 學第46卷第5期李鵬，等：魯中地區播期播量對不同類型小麥品種生育及其產量構成因素的影響

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