外源NO对Pb胁迫下亚麻幼苗的保护效应

李宇洁，安 梅

（兰州职业技术学院，甘肃 兰州 730070）

植物生长过程中，常常会遭受到重金属离子如铅、汞、镉、砷、锌等的污染[1～3]。铅是一种具有对植物强毒性的重金属，铅土壤污染是当今世界面临的主要环境问题之一[4]，土壤中的铅被植物吸收后，可导致植物中毒，特别是导致植物根部、植株等形态生理变化[5]。亚麻（Linseed）在逆境胁迫下的生理生化指标变化已有大量报道，如水、盐、干旱、镉等协迫[6～9]，但关于Pb污染方面的研究未发现报道。一氧化氮（NO）在植物光态建成、生长发育、衰老等过程和对非生物胁迫的响应中有重要作用[10]。有研究表明，NO可以缓解非生物胁迫下植物氧化损伤，其效应与NO处理浓度有关[11～12]，低浓度的NO能够缓解盐胁迫对燕麦和番茄叶片的氧化性损伤，能够有效提高镉离子胁迫下亚麻幼苗叶片自我保护效应[6，13～14]。我们研究Pb胁迫与不同浓度SNP（NO供体）处理下亚麻的生理生化指标变化，旨在探讨Pb胁迫下亚麻防御机理以及NO在植物逆境中的作用。

1 材料与方法

1.1 供试材料

指示亚麻品种为陇亚10号。

1.2 试验方法

试验共5个处理，处理A，对照（CK）；处理B，0.2mmol/LPb（Ac）2；处理C，0.1mmol/LSNP+0.2 mmol/L Pb（Ac）2；处理D，0.5 mmol/L SNP+0.2 mmol/L Pb（Ac）2；处理E，1.0 mmol/L SNP+0.2 mmol/LPb（Ac）2。3次重复。

挑选饱满的亚麻种子，用蒸馏水冲洗浸泡12 h，再用0.1%升汞溶液消毒30 s，然后播种育苗。幼苗长至4片叶后移栽到装有已灭菌蛭石的花盆，每盆30株。每隔2 d浇1/8浓度的Hogland营养液100 mL，保持湿度在60%～70%。生长35 d后，选取生长整齐一致、健康的亚麻植株按试验设计进行SNP预处理，即分别量取50mL不同浓度SNP溶液喷施于叶面，每隔24 h处理1次，连续处理3次。第3次处理后24 h，在蛭石中施加有0.2m mol/LPb（Ac）2的Hogland营养液100mL，每隔24 h处理1次，连续处理4次。施Pb（Ac）2前及处理后24、48、72、96 h采集生长状况一致的幼苗叶片，取0.5 g幼苗叶片，用茚三酮显色法测定游离脯氨酸（Pro）含量[15]，用硫代巴比妥酸法测丙二醛（MDA）含量[16]。再取各处理幼苗叶片0.5 g，加入pH 7.8的0.05mol/L磷酸缓冲液（含1%PVP）研磨成匀浆，定容至10mL，在4℃、10 000 rpm下离心20min，取清液备用[17]。分别用NBT显色法测定过氧化氢酶（CAT）活性[18]、用愈创木酚氧化法测定过氧化物酶（POD）活性[19]、紫外吸收法测定超氧化物歧化酶（SOD）的活性[20]。

数据采用Excel 2003整理，使用SPSS 18.0分析。

2 结果与分析

2.1 Pb胁迫下SNP处理对亚麻幼苗中脯氨酸（Pro）含量的影响

逆境条件能够诱发植物脯氨酸含量积累。胁迫开始时各处理亚麻幼苗叶片内Pro含量无显著差异（P＞0.05）。随着胁迫时间的延长，处理B、D、E逐渐升高（图1），均在96 h后Pro含量达到最大值；而处理C却随着胁迫时间的延长呈先升后降再升高的趋势，在96 h时达到最大值。在胁迫的各个时间段，SNP处理的Pro含量均低于处理B，说明SNP处理可以缓解Pb胁迫下植物氧化损伤，其中处理C效果最明显，Pro含量较B处理在48、72与96 h时分别降低了44.42%、30.12%、29.86%（P<0.01）。可知，SNP处理可以显著缓解叶片氧化损伤，降低Pro的积累速度。

图1 外源NO对Pb胁迫下亚麻幼苗中脯氨酸的影响

2.2 Pb胁迫下SNP处理对亚麻幼苗中丙二醛（MDA）含量的影响

由图2可知，胁迫开始时各处理含量无显著差异（P＞0.05）。随胁迫时间的延长，处理B、E叶片内MDA含量随之逐渐升高，在96 h时达到最大值，与对照差异极显著（P<0.01），较对照提高190.64%、159.15%；处理C、D中MDA含量逐渐升高，至72 h时达到最大值，与对照差异极显著（P<0.01），较对照提高136.88%、140.92%，而后随之降低。SNP处理在胁迫各时间段，其MDA含量均低于单纯Pb胁迫（处理B）。至96时处理C、D、E的MDA含量较处理B降低了44.21%（P<0.01）、13.35%（P<0.05）、12.15%（P<0.05），其中以处理C效果最佳。由此看出，SNP能够缓解Pb协迫下亚麻幼苗叶片中MDA含量的升高。

图2 外源NO对Pb胁迫下亚麻幼苗中丙二醛的影响

2.3 Pb胁迫下SNP处理对亚麻幼苗中抗氧化酶（SOD、CAT和POD）活性的影响

由图3可知，在Pb胁迫96 h内，SNP对亚麻幼苗SOD、CAT和POD活性具有显著的影响。Pb胁迫开始时，SNP各处理CAT活性均高于单纯胁迫（处理B）。随着Pb胁迫时间的延长，处理B、C、D、E中CAT活性呈先升高后逐渐降低的趋势，在24 h时CAT活性达到最大值，均高于对照处理，其中以处理C效果显著（P<0.05），较处理B提高了14.30%；24 h后，各处理CAT活性均快速下降，处理B下降程度较处理C、D、E快，至96 h达到最低值，均低于对照处理，其中以处理C的CAT活性下降速率最慢。可知，外源SNP能够降低Pb胁迫幼苗叶片CAT活性的下降速率，提高CAT活性，以处理C效果最为显著。

胁迫初期，SNP处理POD活性均高于对照。随着胁迫时间的延长，POD活性呈先升高后下降的趋势（图3b）。在48 h时，Pb、SNP处理组POD活性达到最大值，其中处理C的POD活性最大，较对照提高了122.04%（P<0.01）；随着胁迫时间延长，各处理组POD活性均下降，其中处理B的POD活性下降速率最大，在96 h降至最低，显著低于对照（P<0.05）和处理C（P<0.01）。说明外源NO可提高亚麻幼苗逆境下POD活性。

图3 外源NO对Pb胁迫下亚麻幼苗中SOD、CAT、POD酶活性的影响

由图3c可知，在胁迫初期，SNP各处理SOD活性均高于对照；随着胁迫时间的延长，处理B、C、D、E的SOD活性呈先升高后下降的趋势。其中处理B在24 h时SOD活性达到最大值；处理D、E在48 h达到最大值；处理C在72 h时达到最大值，说明SNP处理可缓解亚麻幼苗超氧阴离子的生成。其后降低过程中处理B中SOD活性下降速率最快，处理C最慢，说明处理C效果最佳。

3 小结与讨论

1） 研究结果表明，NO缓解了Pb胁迫下亚麻幼苗叶片中丙二醛含量的升高，促进脯氨酸含量升高，提高了过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶的活性，减缓抗氧化酶的活性Pb胁迫下的下降速率，缓解叶片受到的氧化损伤。且保护效应与SNP的浓度相关，0.1mmol/LSNP处理效果显著优于1.0mmol/LSNP处理。即NO具有清除植物体内活性氧，促进抗逆性物质的积累，调节抗氧化酶活性的功能。

2）植物在逆境胁迫时，植物体内会产生大量的活性氧，若逆境时间过长就会导致细胞受到氧化损伤，引发细胞膜脂质过氧化反应，导致细胞膜裂解和丙二醛含量增加。本研究对丙二醛含量测定的结果说明，外源NO对细胞膜具有良好的保护作用，可减轻Pb胁迫对其造成的伤害，这与王宪叶等人外源NO能够缓解渗透胁迫下的小麦幼苗叶片膜脂过氧化，提高其抗性的结论吻合[21]。

3）植物体内脯氨酸的积累在一定程度上反映了植物的抗逆性。本研究表明，外源NO能促进Pb胁迫下亚麻幼苗叶片中游离脯氨酸含量的积累，这与NO不仅可以提高黑麦草的抗冷性和番茄的抗盐性[14，22]，还能增强了亚麻的抗重金属Pb能力，以及李源等人在蚕豆上取得的结果相吻合[23]。

4）Pb胁迫对这3种抗氧化酶的诱导效果并不一致，这可能与Pb胁迫过程中SOD、POD和CAT在膜脂质过氧化过程所起的不同作用有关，如SOD可以清除超氧阴离子，其产物是过氧化氢，过氧化氢含量的增加，导致了CAT失活。同时，H2O2和O2-有可能与CAT形成复合物，抑制了CAT的活性[24]。

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