外源水杨酸浸种对干旱胁迫下国槐根系抗氧化酶系的影响

张海军

（山西晋路园林绿化工程有限公司，山西 太原 030006）

山西省冬春干旱少雨，伏旱、秋旱时有发生，有“十年九旱”之称。全省水资源总量约占全国的0.5%；人均水资源量约占世界人均的4%，全国人均的17.6%；耕地亩均水资源量约为世界亩均水平的10%，为全国亩均的13.5%。据第二次土壤普查结果显示，全省耕地土壤有机质含量平均仅1.07%，旱地多数不足1%，中低产田占耕地总面积的2/3以上[1]。因此，如何使园林苗木在干旱条件的胁迫下获得快速高效生长，引起了人们的高度重视。水杨酸（salicylic acid，SA）即邻羟基苯甲酸，是一种植物生长物质和植物内源信号分子，环境胁迫下施用一定量的外源水杨酸，能够影响苗木的生理活动，使其对不良环境产生一定的抗性[2]，外源水杨酸对植物的诱导作用，能提高SOD活性、游离脯氨酸含量、可溶性蛋白质含量、POD活性，使MDA含量减少，能显著提高其抗旱性[3～5]。国槐（Sophora japonica Linn），属于豆科、蝶形花亚科乔木植物，是良好的绿化树种、常作庭荫树和行道树，且具有一定的经济价值、药用价值、染料价值和人文价值，在不少国家都有种植，尤其在亚洲[6]。国槐是防风固沙、用材及经济林兼用的树种，是城乡良好的遮荫树和行道树种。国槐对二氧化硫、氯气及烟尘抗性较强。原产我国北部，现南北各地普遍应用于绿化工程，是北方城市广泛应用的行道树和庭阴树，也是目前嫁接龙爪槐、垂柳等观赏品种的唯一砧木树种，应用前景十分广阔。市场分析:在绿色苗木生产方面，近几年国槐苗木产量增加较快，数量多，种植密度大，不利于培育大苗，而且长期沿用“拔大苗”的出圃方式，使劣质苗木存圃量增多，干形、冠形较差，难以满足城市绿化对苗木质量的需求。文章以国槐为材料，通过测定幼苗中CAT活性、SOD活性、POD活性、MDA含量，探索外源水杨酸浸种对国槐根系MDA含量和抗氧化酶的影响，寻求增强国槐抗旱能力、提高国槐产量的措施，具有重要的实用价值。

1 材料与方法

1.1 实验材料

国槐种子。

1.2 仪器与设备

试管、研钵、离心管、烧杯、移液管、滴定管、三角瓶、恒温水浴锅、微量加样器。

1.3 实验药品

0.05 mol/L的愈创木酚溶液、2%的过氧化氢、0.05 mol/L PH=7.8磷酸缓冲液、10%的硫酸、0.1 mol/L高锰酸钾、0.1 mol/L的过氧化氢、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 试验方法

该试验在山西师范大学实验室内进行。供试验的种子是国槐。干旱胁迫的方法是将聚乙二醇（PEG—6 000）按一定比例溶入1/2 Hoagland营养液，聚乙二醇的浓度分别是79g/L、149g/L、178g/L，并以清水作为对照，模拟轻、中、重度干旱胁迫进行水培试验，，水培容器采用30×40×20 cm长方形聚乙烯塑料盆，每盆装培养液6 L。选取健壮饱满、大小一致的种子，消毒15 min后，用去离子水冲洗若干次，阴干后，分别放置于蒸馏水（CK）、0.25、0.5、1、2、4 mmol/LSA溶液浸种，24 h之后取出，再分别均匀摆放在铺有滤纸的培养皿中，置于25±2℃光照培养箱中培养，每天用去离子水浇灌，5 d后选择长势一致的健壮幼苗，用脱脂棉固定在事先打有定植孔的泡沫塑料板上，移入水培盘中培养，每盘24株，定时通气，每5 d更换一次营养液，培养5 d后对6组不同处理，分别分成4组用1/2 Hoagland营养液，含79 g/L、149 g/L、178 g/L聚乙二醇（PEG—6 000），模拟不同程度的干旱处理，培养5 d后取样调查分析各项指标。

1.5 测定方法

超氧化物歧化酶（SOD）采用氮蓝四唑（NBT）法测定；过氧化氢酶（CAT）采用高锰酸钾滴定法；过氧化物酶（POD）采用愈创木酚法测定；丙二醛含量（MDA）用硫代巴比妥酸法测定

1.6 分析方法

采用Duncan，s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同浓度SA处理对干旱胁迫下国槐根系MDA含量的影响

大量研究表明，植物在逆境下遭受伤害与活性氧积累诱发的膜脂过氧化作用密切相关，膜脂过氧化是膜上不饱和脂肪酸中所发生的一系列活性氧反应,其产物丙二醛（MDA）含量是反映脂质过氧化作用强弱的一个重要指标[7]。

MDA积累反应了膜脂过氧化程度的高低，因此，人们通过测定试验材料中MDA含量了解膜脂过氧化的程度，并间接测定膜系统受损程度。

国槐在干旱胁迫下，随着干旱程度的加深，根系细胞中MDA的含量总体呈上升趋势，轻度与中度干旱胁迫下MDA含量与对照相比增加不显著，而在重度干旱胁迫下MDA含量有明显的增加。这就表明，干旱程度越大，根系中MDA的含量越多，对国槐根系伤害也就越严重。但是经过水杨酸浸种以后的国槐，与没有经过浸种的清水对照相比较，MDA的含量都普遍呈现下降趋势。这就说明，SA浸种能够有效地减缓干旱对国槐根系的伤害。从表中可以看出，无论胁迫与否，利用1 mmol/L SA浸种处理可以明显降低国槐根系细胞中的MDA含量，以减轻干旱胁迫危害。但是当水杨酸浓度大于1 mmol/L时，MDA含量又呈上升趋势。此种现象表明，并不是SA浓度越高，国槐根系的抗旱能力就越强，高浓度的水杨酸不能够减缓干旱对根系的伤害。

2.2 不同浓度SA处理对干旱胁迫下国槐根系抗氧化酶系的影响

过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）普遍存在于植物体内，是一类重要的抗氧化酶，参与植物的许多生理生化过程，在清除体内活性氧自由基的多酶复合体系中，具有抗自由基的联合、协同作用，使细胞内的活性氧保持较低水平。

SOD是广泛存在生物体内参与氧代谢的一种含金属酶，它能够很有效地阻止活性氧和其他过氧化物在植物体内的积累，排除了活性氧和其他过氧化物对细胞膜系统的潜在伤害的可能性，以减轻逆境胁迫对植物造成的危害。因此，植物组织中SOD、POD及CAT活性的高低以及在逆境中的变化趋势在一定程度上可反映植物抗逆性的强弱。SOD可以消除超氧化物阴离子产生H2O2，POD可以将H2O2分解为水。所有植物都具有抗氧化酶系统,在受到干旱胁迫、盐胁迫或其他环境胁迫时，抗氧化酶的活力也会相应地提高。

过氧化物酶（peroxidase，POD）是广泛存在于各种动物、植物和微生物体内的一类氧酶，POD催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应:RH2+H2O2→2H2O+R，植物过氧细胞壁的形成等许多重要过程，由于涉及H2O2代谢，所以，POD与植物对环境应答方面越来越受到重视。过氧化物酶（POD）是影响作物生长发育最重要的酶类之一，特别对作物抗逆具有重要作用。同时植物体内的过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）能抵御和清除活性氧，阻抑膜脂过氧化，维持膜系统的稳定性。

2.2.1 不同浓度SA处理对干旱胁迫下国槐根系SOD活性的影响

干旱胁迫后国槐根系中SOD活性随着SA的浓度先上升后下降。SA浓度为1 mmol/L时SOD的活性最大，大于1 mmol/L时活性逐渐降低，SA浓度在1mmol/L以下国槐对干旱有一定的缓冲能力，超过1 mmol/L，SOD活性逐渐降低,缓冲能力下降。

2.2.2 不同浓度SA处理对干旱胁迫下国槐根系POD活性的影响

干旱胁迫后国槐根系中POD活性随着SA的浓度先上升后下降。SA浓度为1 mmol/L时POD的活性最大，大于1 mmol/L时活性逐渐降低。SA浓度在1 mmol/L以下国槐对干旱有一定的缓冲能力，超过1 mmol/L，POD活性逐渐降低,缓冲能力下降。

2.2.3 不同浓度SA处理对干旱胁迫下国槐根系CAT活性的影响

SA浓度为1 mmol/L时CAT活性最高，超过1 mmol/L活性越来越低，SA浓度在1 mmol/以下，国槐对干旱有一定的缓冲能力，大于1 mmol/L时，对干旱的缓冲能力下降。在国槐根系没有受到干旱胁迫时，CAT的活性最大，随着干旱胁迫程度的增加，CAT的活性逐渐下降。说明干旱程度越大，CAT的活性越小。但是经过SA处理后，CAT活性始终高于未被SA处理的活性。

3 结论与讨论

环境胁迫能够影响和改变植物的生理生化特性，同时植物对环境胁迫也会产生生理响应。用不同浓度的SA处理国槐种子，结果表明，SA的浸种处理可以改变国槐根系细胞中抗氧化酶系的活性，干旱胁迫后国槐根系中SOD、POD及CAT活性均呈现不同程度的降低趋势，国槐根系中POD、SOD及CAT活性随着SA的浓度先上升后下降。但是经过SA处理的POD、SOD及CAT活性始终高于清水处理的酶活性。SA浓度为1 mmol/L时POD、SOD及CAT的活性最大，大于1 mmol/L时活性逐渐降低。SA浓度在1mmol/L以下国槐对干旱有一定的缓冲能力，超过1mmol/L，抗氧化酶系的活性逐渐降低,缓冲能力下降。无论胁迫与否，利用1 mmol/LSA浸种处理，抗氧化酶系均表现出最大的酶活力，从而有效清除国槐细胞内H2O2，降低氧化伤害。但随着SA浓度的增加，国槐根系中SOD、POD及CAT活性又呈现下降的态势，这说明低浓度的SA浸种可以缓解干旱胁迫带来的危害，但是随着SA浓度的升高，缓解作用降低甚至起抑制作用。

植物对环境胁迫的响应之一就是抗氧化酶活性的变化，干旱胁迫能使植物体内SOD、POD、CAT活性降低，MDA水平增加。国槐在干旱胁迫下，随着干旱程度的加深，根系细胞中MDA的含量不断增多，对国槐根系的伤害也就越严重。但是经过水杨酸浸种处理以后的国槐，与没有经过浸种的清水对照相比较，MDA的含量都普遍呈现下降趋势。这就说明，SA浸种能够有效地减缓干旱对国槐根系的伤害。无论胁迫与否，利用1 mmol/L SA浸种处理可以明显降低国槐根系细胞中的MDA含量，以减轻干旱胁迫危害。当水杨酸浓度大于1 mmol/L时，MDA含量增多。说明高浓度的水杨酸不能够减缓干旱对根系的伤害。

[1]戴静，山西旱情发生及对策探讨，山西农经，2007年第5期.

[2]陆晓民，水分胁迫下外源水杨酸对毛豆某些生理指标及其抗旱性的影响(简报)，热带作物学报，2008年第4期.

[3]刘杰，杨絮茹，方婧等，水杨酸对植物抗旱性的影响[J]，黑龙江农业科学，2008年第4期.

[4]张继澍，植物生理学[M].高等教育出版社，2006年1月：278-279.

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

[6]任宪威（北方本）树木学.北京：中国林业出版社，1997年5月.

[7]赵惠新，覃建兵,祝长青，李群，铅胁迫对甜瓜种子胚芽酶系统及MDA含量的影响,种子，2008年12月.