盐胁迫对野生和栽培大豆幼苗生长和抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响

刘萌　陈鹏　王洪芹　王红艳

摘要：研究了不同NaCl胁迫浓度（0、50、100、200、300 mmol/L）对野生和栽培大豆幼苗生长和抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响。结果表明：盐胁迫显著抑制了野生和栽培大豆的生长，但野生大豆在同样盐胁迫下所受影响较小，显示出较强的抗盐能力；两种大豆幼苗叶中的MDA含量均随着盐浓度的升高而递增，且栽培大豆的增幅大于野生大豆，高浓度盐胁迫下尤其显著，说明栽培大豆受到的膜脂伤害程度更为严重；同时，野生大豆中抗氧化酶的活性均高于栽培大豆，显示出野生大豆具有更强的抗氧化能力。

关键词：盐胁迫；野生大豆；栽培大豆；丙二醛；抗氧化酶

中图分类号：S565.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）05-0038-04

土壤盐渍化是当今农业发展面临的重大非生物环境胁迫因素之一，目前全球约有7%的土地、20%的耕地和近50%的水浇地受到盐渍化的影响[1～3]，而且随着工业的发展和水浇地面积的扩大，土壤盐渍化面积仍在逐年增加。因此，改良和高效利用这些盐土资源对于解决我国所面临的人口、粮食、资源和环境之间的矛盾问题具有重要意义，而开发盐土资源和发展盐土农业的关键是耐盐经济植物的筛选和培育[4，5]。

栽培大豆属中度耐盐植物，盐胁迫条件下，其产量明显降低，所以进行栽培大豆的耐盐性研究以及抗盐品种的选育具有重要意义。与栽培大豆相比，野生大豆（Glycine soja）属于一年生盐生植物，具有花荚多、结实多、繁殖系数高、产量性状突出、高蛋白、抗病抗逆性强等众多优良性状，是改良和选育抗盐栽培大豆品种的重要基因源，具有广阔的利用前景[6]。本研究选取东营野生大豆BB52和山东栽培大豆ZH13为试材，采用不同浓度的NaCl溶液模拟盐胁迫处理幼苗，研究盐胁迫对野生和栽培大豆幼苗生长和抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响，对比分析其抗盐能力的差异及野生大豆的抗盐机理，从而为利用野生大豆资源改良栽培大豆提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

栽培大豆品种ZH13由山东省农业科学院提供，BB52采自东营市黄河三角洲。

1.2试验方法

1.2.1幼苗培养和胁迫处理萌发前先用浓硫酸浸泡10 min去除野生大豆表面硬实，栽培大豆用蒸馏水浸泡8 h至种子饱胀。选取颗粒饱满、大小一致并且无损伤的豆种置于铺有棉纱的培养皿中均匀排列，种上铺一层棉纱，后用蒸馏水浇透以保持湿润，黑暗条件下萌发，温度控制在25℃。

萌发5天至第一对真叶完全展开后移到装有蛭石的塑料盆中于温室中培养，每盆3株，浇Hoagland营养液，且培养液每天更换一次。温室培养20 天后，选择长势一致的豆苗分别用含不同浓度（50、100、200、300 mmol/L）NaCl的Hoagland营养液进行胁迫处理，每处理3盆，重复3次，对照为Hoagland营养液。为避免盐冲击，处理液浓度每天递增50 mmol/L，各处理于同一天达到设定浓度，然后每天以设定浓度处理液浇灌，以使根部溶液彻底更新。胁迫处理2周后测定生长参数，取鲜样称重分组，保存于-80℃超低温冰箱中备用。

1.2.2生长参数测定分别选取经过相同时间梯度盐胁迫处理的野生大豆和栽培大豆，测量株高、单株根长、单株鲜重、单株叶柄数和茎粗，并用叶面积仪（LI-3000A，美国）测定相同叶位完全展开叶片的叶面积。各指标取5个重复的平均值并记录。

1.2.3膜脂过氧化程度（MDA含量）测定采用硫代巴比妥酸法测定MDA含量[7]。称取大豆样品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匀浆，4℃、10 000×g离心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，混匀后95℃水浴反应30 min，然后转移到冰水混合物中迅速冷却终止反应，10 000×g离心10 min，测定发生反应的混合溶液吸光值D532、D600和D450。

MDA含量= 6.452×（D532-D600）-0.559D450

1.2.4抗氧化酶活性的测定取0.2 g样品于液氮中研磨后，加入5 mL含有1 mmol/L EDTA和2% PVP的磷酸缓冲液（pH 7.8）匀浆，13 000×g离心10 min，留上清液，用磷酸缓冲液（pH 7.8）稀释25倍后用于SOD和CAT活性测定。SOD活性测定参照Krüger 等[7]的方法。CAT活性测定参照Knorzer等[9]的方法。

0.2 g叶片液氮中研磨后，加入3.5 mL含有1 mmol/L EDTA、2% PVP和1 mmol/L AsA的磷酸缓冲液（pH 7.6）匀浆，13 000×g离心10 min，取上清液用于APX活性测定。APX活性测定参照Krivosheeva等[10]的方法。

1.3数据处理与分析

用Excel 2003 和 SPSS 17.0对数据进行统计分析，用 Origin 7.5作图。

2结果与分析

2.1不同浓度盐胁迫对野生和栽培大豆幼苗生长参数的影响

如图1所示，盐胁迫显著影响野生和栽培大豆幼苗的生长。栽培大豆的株高、单株鲜重、叶面积均显著下降（P<0.05），高盐胁迫下（300 mmol/L）降幅分别达到54.5%、30.4%和16.7%，单株根长、茎粗降幅较小。野生大豆的各项生长参数所受影响较栽培大豆小得多，300 mmol/L处理时，单株鲜重、茎粗、叶面积未见显著降低，株高、根长降幅分别只有22.4%和10.8%。两种大豆的叶柄数变化不明显，栽培大豆维持在2～3个/株，野生大豆维持在4～5个/株。由此可见，野生大豆具有较强的耐盐性。

图1盐胁迫对栽培大豆和野生大豆幼苗生长参数的影响endprint

2.2不同浓度盐胁迫对野生和栽培大豆幼苗丙二醛含量及抗氧化酶活性的影响

如图2A所示，栽培大豆和野生大豆幼苗叶片中的MDA含量均随盐处理浓度的升高而递增，其中前者的增幅要大于后者，尤其是在高浓度盐胁迫下。当NaCl浓度超过100 mmol/L时，栽培大豆叶片内的MDA含量出现快速升高，至300 mmol/L浓度时升高了60.1%，而同样处理下野生大豆叶片内的MDA含量只升高了22.8%，说明前者受到的膜脂伤害更重。

如图2B、2C、2D所示，盐胁迫提高了栽培大豆和野生大豆幼苗叶片中SOD、CAT和APX的活性，并且随着NaCl浓度的升高，SOD和APX活性逐渐升高，而CAT的活性在0～200 mmol/L盐浓度范围内逐渐升高，超过200 mmol/L时则下降。此外，在同等盐浓度胁迫下，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较强。

3讨论与结论

盐胁迫对植物的伤害主要是通过渗透胁迫、离子毒害、营养失衡以及由盐胁迫的次级反应如氧化胁迫等过程而实现的[1]。植物适应盐胁迫的机制一直是国内外众多学者关注的焦点，大量研究发现植物适应盐胁迫的生理机制主要包括：提高抗氧化酶系统的活性、离子选择性吸收、离子区域化、拒盐作用以及合成渗透调节物质等[11]。但是，对于不同强度和不同持续时间的盐胁迫，不同植物有不同的生理响应机制。探讨野生大豆和栽培大豆对盐胁迫的生理响应，不仅有助于理解其抗盐能力的差异，而且对于开发野生大豆资源及选育抗盐栽培大豆品种具有重要意义。

本研究结果显示，盐胁迫显著影响栽培大豆的生长，株高、单株鲜重、叶面积在300 mmol/L浓度处理时其下降幅度分别达到54.5%、30.4%和16.7%，而野生大豆在同样盐胁迫下单株鲜重、茎粗、叶面积未见显著降低，株高和根长虽然受到影响但降幅较小，显示出较强的抗盐能力。对盐胁迫条件下野生和栽培大豆幼苗生长和抗氧化酶活性及膜脂过氧化研究表明，两种大豆幼苗叶片中的MDA含量均随着盐处理浓度的升高而递增，但栽培大豆的增幅要大于野生大豆，尤其是在高浓度盐胁迫下，说明栽培大豆受到的膜脂伤害程度更为严重。同时，野生大豆中抗氧化酶的活性均高于栽培大豆，显示出野生大豆具有更强的抗氧化能力，这可能是野生大豆具有较强抗盐能力的原因之一。这是因为盐胁迫导致植物光合作用受到抑制，碳同化能力下降，最终产生活性氧自由基，造成膜脂过氧化。MDA作为膜脂过氧化产物，其含量大小可以反映膜脂过氧化的程度。为了抵御盐胁迫导致的氧化伤害，植物进化出完整的抗氧化系统，其中SOD、CAT和APX是植物细胞内重要的活性氧清除酶，它们相互协作可以控制细胞内活性氧的平衡。因此，膜脂过氧化的程度及抗氧化能力的高低可以反映植物的抗盐能力。

参考文献：

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

[2]Mudgal V，Madaan N，Mudgal A. Biochemical mechanisms of salt tolerance in plants： a review[J]. International Journal of Botany，2010，6（2）：136-143.

[3]Flowers T J. Improving crop salt tolerance[J]. Journal of Experimental Botany，2004，55（396）：307-319.

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

[5]赵可夫. 中国盐生植物[M]. 北京：科学出版社，1999.

[6]朱俊义， 杨光宇， 赵凤娟. 野生大豆抗盐解剖结构研究[J]. 东北师大学报：自然科学版， 2003，35（4）：105-108.

[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.

[8]Heath R L，Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplasts.Ⅰ.kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics， 1968，125：189-198.

[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 东 农 业 科 学2014，46（5）：42～44，48Shandong Agricultural Sciences山 东 农 业 科 学第46卷第5期李鹏，等：鲁中地区播期播量对不同类型小麦品种生育及其产量构成因素的影响

收稿日期：2013-12-31endprint

2.2不同浓度盐胁迫对野生和栽培大豆幼苗丙二醛含量及抗氧化酶活性的影响

如图2A所示，栽培大豆和野生大豆幼苗叶片中的MDA含量均随盐处理浓度的升高而递增，其中前者的增幅要大于后者，尤其是在高浓度盐胁迫下。当NaCl浓度超过100 mmol/L时，栽培大豆叶片内的MDA含量出现快速升高，至300 mmol/L浓度时升高了60.1%，而同样处理下野生大豆叶片内的MDA含量只升高了22.8%，说明前者受到的膜脂伤害更重。

如图2B、2C、2D所示，盐胁迫提高了栽培大豆和野生大豆幼苗叶片中SOD、CAT和APX的活性，并且随着NaCl浓度的升高，SOD和APX活性逐渐升高，而CAT的活性在0～200 mmol/L盐浓度范围内逐渐升高，超过200 mmol/L时则下降。此外，在同等盐浓度胁迫下，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较强。

3讨论与结论

盐胁迫对植物的伤害主要是通过渗透胁迫、离子毒害、营养失衡以及由盐胁迫的次级反应如氧化胁迫等过程而实现的[1]。植物适应盐胁迫的机制一直是国内外众多学者关注的焦点，大量研究发现植物适应盐胁迫的生理机制主要包括：提高抗氧化酶系统的活性、离子选择性吸收、离子区域化、拒盐作用以及合成渗透调节物质等[11]。但是，对于不同强度和不同持续时间的盐胁迫，不同植物有不同的生理响应机制。探讨野生大豆和栽培大豆对盐胁迫的生理响应，不仅有助于理解其抗盐能力的差异，而且对于开发野生大豆资源及选育抗盐栽培大豆品种具有重要意义。

本研究结果显示，盐胁迫显著影响栽培大豆的生长，株高、单株鲜重、叶面积在300 mmol/L浓度处理时其下降幅度分别达到54.5%、30.4%和16.7%，而野生大豆在同样盐胁迫下单株鲜重、茎粗、叶面积未见显著降低，株高和根长虽然受到影响但降幅较小，显示出较强的抗盐能力。对盐胁迫条件下野生和栽培大豆幼苗生长和抗氧化酶活性及膜脂过氧化研究表明，两种大豆幼苗叶片中的MDA含量均随着盐处理浓度的升高而递增，但栽培大豆的增幅要大于野生大豆，尤其是在高浓度盐胁迫下，说明栽培大豆受到的膜脂伤害程度更为严重。同时，野生大豆中抗氧化酶的活性均高于栽培大豆，显示出野生大豆具有更强的抗氧化能力，这可能是野生大豆具有较强抗盐能力的原因之一。这是因为盐胁迫导致植物光合作用受到抑制，碳同化能力下降，最终产生活性氧自由基，造成膜脂过氧化。MDA作为膜脂过氧化产物，其含量大小可以反映膜脂过氧化的程度。为了抵御盐胁迫导致的氧化伤害，植物进化出完整的抗氧化系统，其中SOD、CAT和APX是植物细胞内重要的活性氧清除酶，它们相互协作可以控制细胞内活性氧的平衡。因此，膜脂过氧化的程度及抗氧化能力的高低可以反映植物的抗盐能力。

参考文献：

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

[2]Mudgal V，Madaan N，Mudgal A. Biochemical mechanisms of salt tolerance in plants： a review[J]. International Journal of Botany，2010，6（2）：136-143.

[3]Flowers T J. Improving crop salt tolerance[J]. Journal of Experimental Botany，2004，55（396）：307-319.

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

[5]赵可夫. 中国盐生植物[M]. 北京：科学出版社，1999.

[6]朱俊义， 杨光宇， 赵凤娟. 野生大豆抗盐解剖结构研究[J]. 东北师大学报：自然科学版， 2003，35（4）：105-108.

[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.

[8]Heath R L，Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplasts.Ⅰ.kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics， 1968，125：189-198.

[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 东 农 业 科 学2014，46（5）：42～44，48Shandong Agricultural Sciences山 东 农 业 科 学第46卷第5期李鹏，等：鲁中地区播期播量对不同类型小麦品种生育及其产量构成因素的影响

收稿日期：2013-12-31endprint

2.2不同浓度盐胁迫对野生和栽培大豆幼苗丙二醛含量及抗氧化酶活性的影响

如图2A所示，栽培大豆和野生大豆幼苗叶片中的MDA含量均随盐处理浓度的升高而递增，其中前者的增幅要大于后者，尤其是在高浓度盐胁迫下。当NaCl浓度超过100 mmol/L时，栽培大豆叶片内的MDA含量出现快速升高，至300 mmol/L浓度时升高了60.1%，而同样处理下野生大豆叶片内的MDA含量只升高了22.8%，说明前者受到的膜脂伤害更重。

如图2B、2C、2D所示，盐胁迫提高了栽培大豆和野生大豆幼苗叶片中SOD、CAT和APX的活性，并且随着NaCl浓度的升高，SOD和APX活性逐渐升高，而CAT的活性在0～200 mmol/L盐浓度范围内逐渐升高，超过200 mmol/L时则下降。此外，在同等盐浓度胁迫下，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较强。

3讨论与结论

盐胁迫对植物的伤害主要是通过渗透胁迫、离子毒害、营养失衡以及由盐胁迫的次级反应如氧化胁迫等过程而实现的[1]。植物适应盐胁迫的机制一直是国内外众多学者关注的焦点，大量研究发现植物适应盐胁迫的生理机制主要包括：提高抗氧化酶系统的活性、离子选择性吸收、离子区域化、拒盐作用以及合成渗透调节物质等[11]。但是，对于不同强度和不同持续时间的盐胁迫，不同植物有不同的生理响应机制。探讨野生大豆和栽培大豆对盐胁迫的生理响应，不仅有助于理解其抗盐能力的差异，而且对于开发野生大豆资源及选育抗盐栽培大豆品种具有重要意义。

本研究结果显示，盐胁迫显著影响栽培大豆的生长，株高、单株鲜重、叶面积在300 mmol/L浓度处理时其下降幅度分别达到54.5%、30.4%和16.7%，而野生大豆在同样盐胁迫下单株鲜重、茎粗、叶面积未见显著降低，株高和根长虽然受到影响但降幅较小，显示出较强的抗盐能力。对盐胁迫条件下野生和栽培大豆幼苗生长和抗氧化酶活性及膜脂过氧化研究表明，两种大豆幼苗叶片中的MDA含量均随着盐处理浓度的升高而递增，但栽培大豆的增幅要大于野生大豆，尤其是在高浓度盐胁迫下，说明栽培大豆受到的膜脂伤害程度更为严重。同时，野生大豆中抗氧化酶的活性均高于栽培大豆，显示出野生大豆具有更强的抗氧化能力，这可能是野生大豆具有较强抗盐能力的原因之一。这是因为盐胁迫导致植物光合作用受到抑制，碳同化能力下降，最终产生活性氧自由基，造成膜脂过氧化。MDA作为膜脂过氧化产物，其含量大小可以反映膜脂过氧化的程度。为了抵御盐胁迫导致的氧化伤害，植物进化出完整的抗氧化系统，其中SOD、CAT和APX是植物细胞内重要的活性氧清除酶，它们相互协作可以控制细胞内活性氧的平衡。因此，膜脂过氧化的程度及抗氧化能力的高低可以反映植物的抗盐能力。

参考文献：

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

[2]Mudgal V，Madaan N，Mudgal A. Biochemical mechanisms of salt tolerance in plants： a review[J]. International Journal of Botany，2010，6（2）：136-143.

[3]Flowers T J. Improving crop salt tolerance[J]. Journal of Experimental Botany，2004，55（396）：307-319.

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

[5]赵可夫. 中国盐生植物[M]. 北京：科学出版社，1999.

[6]朱俊义， 杨光宇， 赵凤娟. 野生大豆抗盐解剖结构研究[J]. 东北师大学报：自然科学版， 2003，35（4）：105-108.

[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.

[8]Heath R L，Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplasts.Ⅰ.kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics， 1968，125：189-198.

[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 东 农 业 科 学2014，46（5）：42～44，48Shandong Agricultural Sciences山 东 农 业 科 学第46卷第5期李鹏，等：鲁中地区播期播量对不同类型小麦品种生育及其产量构成因素的影响

收稿日期：2013-12-31endprint