簡述抗氧化酶活性與林木抗旱性的關系

趙言 蔣思 張宏 王云峰

[摘 要] 植物遭受干旱等逆境脅迫時，植物通過自身的抗氧化酶來抵御不良環境的侵襲。本文簡要概述了植物抗氧化酶的作用機理及研究進展，為干旱地區篩選適合本地區林木品種做以參考。

[關鍵詞] 林木 抗旱 抗氧化酶

[中圖分類號] S31 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2016）04-0106-01

植物受到干旱逆境脅迫時，細胞內會產生大量的活性氧（ROS），植物的抗氧化酶對ROS的清除起重要的作用，抗氧化酶的活性變化既可以反應植物對干旱脅迫的適應性，也可以反應細胞內ROS代謝的平衡狀態[1]。本文概述了干旱脅迫下植物抗氧化酶系統的變化情況以及植物的抗逆能力，為干旱選擇適合本地區的林木品種提供理論依據。

1 抗氧化酶作用機理

活性氧是氧還原的中間產物O2·（超氧化物陰離子自由基）、1O2（高能態單線態養）、H2O2（過氧化氫）和·OH（羥基自由基）的統稱。如果ROS的產生與清除調節系統失調，植物就會因ROS的過量積累而造成傷害，植物細胞產生過量的ROS，會導致植物的膜系統、蛋白質和DNA分子結構受到損傷。

干旱脅迫下，·OH直接啟動膜脂過氧化的自由基鏈式反應，反應產生的脂質氫化物繼續分解成低級氧化產物，例如丙二醛（MAD），其他活性氧也可通過其他途徑轉化為·OH啟動自由基鏈式反應。超氧化物岐化酶（SOD）通過歧化反應清除O2-， 形成過氧化氫（H2O2）與分子氧，過氧化氫酶（CAT）可以將H2O2轉化為H2O，還可以減少·OH形成，從根源遏制了鏈式反應的發生，過氧化物酶（POD）協助CAT一起清除H2O2，這三種保護酶共同組成了植物的防御系統，維持ROS的代謝平衡，保護膜結構不受傷害，使植物在一定程度上抵抗水分脅迫。

2 林木抗氧化酶活性研究進展

徐蓮珍[2]研究發現刺槐苗木整個生長期在輕度水分脅迫處理下SOD活性比較高，而CAT的活性在前期呈現了與SOD相似的升高的趨勢，在中后期，并且重度脅迫下，CAT活性增加速率最快，而SOD活性變化恰好相反，可見生長后期和重度水分脅迫下，刺槐通過增加CAT活性來提高抗旱能力，CAT對SOD的活性的降低起到了補充作用，也說明了刺槐對水分脅迫的忍耐力比較好。張怡[3]認為飼料性和速生型的四倍體刺槐在干旱脅迫的后期SOD與CAT的活性極顯著超過對照水平，二倍體刺槐的保護酶活性比對照弱，我們可以據此在西北干旱地區選用四倍體刺槐造林，在中度和輕度干旱的地區仍可以選用傳統的二倍體刺槐品種來降低造林成本。井大煒[4]等研究發現，歐美I-107楊樹苗不同程度水分脅迫SOD和CAT的活性平均值變化規律為輕度脅迫>中度脅迫>重度脅迫，說明了楊樹苗在中度和重度干旱時對細胞膜的傷害較大，在選育品種時要避免使其遭受嚴重的水分脅迫。阿力木·沙比爾[5]通過分析3份新疆狗牙根新品系干旱脅迫下的保護酶變化，發現在干旱脅迫前期（3-30D）CAT活性緩慢變活，隨著脅迫時間的推進，CAT極具升高，而SOD和POD的活性一直保持升高趨勢，他認為這3份狗牙根新品系已經形成了一定的耐旱機制，適合新疆地區生長。崔大練的研究發現，即便實在重度水分脅迫下，紫穗槐與俄羅斯大果沙棘的SOD與POD活性均顯著高于對照，這兩種植物有超強的抗旱能力，紫穗槐的POD活性增幅比俄羅斯大果沙棘大，說明紫穗槐的抗氧化能力更勝一籌。吳雪海發現在180m3/（666.7m2·a）和240m3/（666.7m2·a）水分處理下銀新楊的可溶性蛋白與脯氨酸含量明顯高于360m3/（666.7m2·a）和480m3/（666.7m2·a）水分處理，所以360m3/（666.7m2·a）是銀新楊的最佳的灌溉水量。楊淑紅認為3種楊樹抗旱能力強弱依次為2025>中紅楊>全紅楊，葉片中的CAT和多酚氧化酶（PPO）活性與楊樹品種抗旱性的關系最密切，可作為評價楊樹抗旱性的首要生理指標。

3 展望

抗養活酶的活性可以反映林木的抗旱能力。在栽植推廣前，可以根據前人的研究成果，選擇適合本地區的林木品種；也可通過測驗不同梯度水分脅迫下林木的抗氧化酶的變化來選育品種，確定灌溉方法和程度。抗氧化酶活性作為判斷植物抗性強弱的指標之一，可以指導品種選育和地方引種。

酶活性的變化敏感，與水分條件、樹種本身的特性、苗木的生長發育狀況均有關聯，所以只以一種或兩種酶活性的高低來判斷植物的抗性強弱是不科學的。

參考文獻

[1]Zhang J X，KirkhamM B.Drought-stress—induced changes in activities of super oxide dismutase，catalase，and peroxide inwheat species.Plant C Physiology，1994，35（5）：785-791.

[2]徐蓮珍.三個樹種抗旱生理生態特性的研究.西北農林科技大學，2008：59-61.

[3]張怡，羅曉芳，沈應柏.土壤逐漸干旱過程中刺槐新品種苗木抗氧化系統的動態變化.浙江林學院學報，2005，22（2）：166～169.

[4]井大煒，邢尚軍，馬海林，杜振宇，劉方春，馬丙堯.水分脅迫對歐美I—107 楊樹苗生理生化特性的影響.干旱區資源與環境，2015，29（1）：53-57.

[5]阿力木·沙比爾，阿不來提·阿不都熱依，齊曼·尤努斯，阿力甫·提力娃，伊斯拉·依達吾提.干旱脅迫對3份新疆狗牙根新品系保護酶的影響.新疆農業科學，2010，47（6）：1265-1269.