Ca2+-CaM系统对野生苦菜耐盐抗氧化系统的调控

陈贵华，石岭

（内蒙古农业大学农学院，呼和浩特，010019）

Ca2+-CaM系统对野生苦菜耐盐抗氧化系统的调控

陈贵华，石岭

（内蒙古农业大学农学院，呼和浩特，010019）

用两种从不同位点阻断Ca2+信号途径的抑制剂，即Ca2+螯合剂EGTA（乙二醇双四乙酸）（5 mmol/L）和CaM拮抗剂W7（N-氨乙基-5-氯-1-磺胺酰萘）（0.3 mmol/L），分别处理盐胁迫（0.5 mmol/L）下的野生苦菜幼苗，测定其抗氧化系统中酶的活性，H2O2、Pro和可溶性蛋白的含量。结果表明，EGTA（5 mmol/L）、W7（0.3 mmol/L）可降低超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性，提高H2O2的含量，降低Pro和可溶性蛋白的含量，说明Ca2+-CaM系统与野生苦菜耐盐性密切相关。

Ca2+-CaM；野生苦菜；耐盐性；生理特性

Ca2+是一种广泛的细胞内信号分子[1，2]，在逆境条件下，胞内Ca2+浓度升高，结合并激活CaM，形成钙信号系统（Ca2+-CaM），调节相关基因的表达，调控相应的生理生化变化[3]。许多研究已证实，以Ca2+-CaM为核心的钙信使系统在植物对逆境胁迫的信号感受与逆境适应中起中心作用[4~6]。苦菜（Sonchus ol-eraceusL.）为菊科苦苣属多年生草本植物，主要分布于我国西北、华北和东北等地。苦菜含有大量的维生素、胡萝卜素、甘露醇和胆碱等营养成分，具有较高的营养价值和保健作用[7]。土壤盐渍化是世界范围内影响农业生产的主要非生物逆境之一。近年来，盐碱地和次生盐渍化土壤的面积逐年增加，严重制约我国农作物的生产。前期研究表明，野生苦菜具有较强的耐盐性[8]，但其耐盐机制尚不清楚。本研究以内蒙古地区野生苦菜为试验材料，研究盐胁迫下，Ca2+-CaM系统对其抗氧化系统的调控作用，以期揭示野生苦菜耐盐机理，为改良盐渍化土壤提供理论依据。

1 材料与方法

试验于内蒙古农业大学农场温室内进行，采用盆栽法。野生苦菜种子播于0.5%的盐土中，在其苗龄30、40、50和60 d时，取不同苗龄的野生苦菜叶柄基部分别置于Ca2+螯合剂EGTA（5 mmol/L）、CaM拮抗剂W7（0.3 mmol/L）溶液中光照吸收3 h，后取其叶片测定酶活和其他指标，以未处理的为对照（CK）。

SOD活性测定参照Dhindsa等[9]的方法；POD和CAT活性、H2O2含量和游离脯氨酸（Pro）含量测定参照张志良[10]的方法；可溶性蛋白质含量的测定参照王学奎[11]文中的方法。

2 结果与分析

2.1 Ca2+、CaM抑制剂对野生苦菜抗氧化酶的影响

我们已研究证明，在盐胁迫下，野生苦菜抗氧化酶活性升高。经抑制剂W7和EGTA处理后，野生苦菜SOD、POD和CAT酶活性均下降，但降低的幅度明显不同（图1~3）。经方差分析表明，野生苦菜未处理的SOD、POD和CAT活性均显著高于抑制剂处理后的，且以W7的抑制作用较为明显。结果表明，Ca2+-CaM系统可通过调控抗氧化酶的活性来提高野生苦菜耐盐能力。

图1 钙、钙调素抑制剂对盐胁迫下野生苦菜SOD活性的影响

图2 钙、钙调素抑制剂对盐胁迫下野生苦菜POD活性的影响

2.2 Ca2+、CaM抑制剂对野生苦菜H2O2含量的影响越来越多的研究表明，H2O2在植物体内作为第二信使发挥功能[17]。从图4可见，经抑制剂处理的野生苦菜H2O2含量有一定的升高。图3显示，CAT活性下降，但图4结果H2O2含量升高幅度不大，因此说明抑制剂可能抑制了Ca2+-CaM系统，同时也降低了H2O2的生成，说明H2O2可作为野生苦菜耐盐碱的一个信号分子。

2.3 Ca2+、CaM抑制剂对野生苦菜Pro含量的影响

经抑制剂W7和EGTA处理后，野生苦菜Pro含量下降，经方差分析与CK差异显著（图5）。野生苦菜通过产生大量的游离脯氨酸调节体内渗透压，降低细胞水势，提高苦菜的耐盐性，可见Ca2+-CaM系统与野生苦菜耐盐性密切相关。

2.4 Ca2+、CaM抑制剂对野生苦菜可溶性蛋白质含量的影响

图3 钙、钙调素抑制剂对盐胁迫下野生苦菜CAT活性的影响

图4 钙、钙调素抑制剂对盐胁迫下野生苦菜H2O2含量的影响

图5 钙、钙调素抑制剂对盐胁迫下野生苦菜游离脯氨酸含量的影响

图6 钙、钙调素抑制剂对盐胁迫下野生苦菜可溶性蛋白含量的影响

植物可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类，是反应植物总代谢强度的重要指标之一。图6表明，经抑制剂处理后，野生苦菜可溶性蛋白质含量明显下降。经方差分析表明，经抑制剂处理后野生苦菜可溶性蛋白质含量与CK差异显著，说明Ca2+-CaM系统可通过调控野生苦菜可溶性蛋白质含量，增强代谢，提高其对盐碱胁迫的耐性。

3 小结

细胞信号转导，主要是研究细胞感受转导环境刺激的分子途径及其调控的基因表达和生理反应。Ca2+信号通路是植物中已经确认的转导途径，CaM是目前已知胞内Ca2+信号受体中较重要的一种。在逆境下，胞内Ca2+浓度升高，结合并激活CaM，形成钙信号系统（Ca2+-CaM），调节相关基因的表达，推动相应的生理生化变化[12]。

本试验中，经Ca2+和CaM抑制剂的处理发现，Ca2+和CaM对盐胁迫下野生苦菜的作用表现一致，通过Ca2+-CaM系统调控野生苦菜抗氧化系统，调控游离脯氨酸和可溶性蛋白质的含量，提高代谢，增强野生苦菜耐盐碱能力。说明盐胁迫引起的信号转导既可通过Ca2+本身，也可通过其受体CaM的变化来实现。

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Regulation of Ca2+-CaM on Antioxidant System of Salt Tolerance inSonchus oleraceusL.

CHEN Guihua,SHI Ling(Agricultural College,Inner Mogolia Agriculture University,Huhhot 010019)

The seedling ofSonchus oleraceusL.were treated by two inhibitors(EGTA and W7)under salt stress condition (0.5 mmol/L),and the enzyme activity,the contents of H2O2,Pro and soluble protein of the antioxidant system were determined.The results showed that,after treating by EGTA (0.5 mmol/L)and W7 (0.3 mmol/L),the SOD activity,POD activity,CAT activity and the contents of Pro and soluble protein decreased,with the H2O2content increased,indicating a close relationship between Ca2+-CaM system and the salt tolerance ofS.oleranceusL.

Ca2+-CaM;Sonchus oleraceusL.;Salt tolerance;Physiological characteristics

10.3865/j.issn.1001-3547.2012.06.014

博士启动基金（BJ09-13）

陈贵华（1973-），博士，讲师，主要从事植物抗逆生理研究，电话：18247196960，E-mail：guihuachen2008@yahoo.com.cn

石岭，通信作者，E-mail：llingshi@hotmail.com

2011-11-25