干旱胁迫对丽豆等3种灌木保护酶活性的影响

韩丽君，郝向春，刘　捷

(1.山西省林业科学研究院，山西　太原　030012； 2.山西省林木育种研究中心，山西　太原　030031)



干旱胁迫对丽豆等3种灌木保护酶活性的影响

韩丽君1，郝向春1，刘捷2

(1.山西省林业科学研究院，山西太原030012； 2.山西省林木育种研究中心，山西太原030031)

摘要：笔者采用盆栽试验法，研究了自然干旱胁迫对丽豆、野皂荚、连翘3种灌木叶片形态和保护酶活性的影响。结果表明：从保护酶活性来看，野皂荚抗旱能力较强，干旱胁迫28 d时出现受害症状，SOD，POD增幅明显；丽豆抗旱能力次之，干旱胁迫21 d时出现胁迫症状，SOD，POD增幅仅次于野皂荚；连翘抗旱能力较差，干旱胁迫14 d时出现胁迫症状，SOD，POD增幅较小。关键词： 丽豆； 野皂荚； 连翘； 干旱胁迫； 保护酶活性

丽豆(Calophacasinica)，豆科丽豆属，深根性灌木或小灌木。椭圆形叶片单生，干和枝为褐红色，侧枝发达；花期6月至7月，8月至9月果实成熟；果实为荚果，1个～5个，种荚外有毛刺，种子墨绿色，椭圆形，不易自然发芽，种子子叶富含蛋白质、脂肪、碳水化合物。丽豆耐寒、抗旱、喜光、耐瘠薄，具有较强的水土保持能力。一般生长在浅山区阳坡或半阳坡的岩石旁及风化后的沙堆上，现天然分布于山西省太原市天龙山、交城、离石等地，种群数量很少。由于人为破坏等原因，丽豆的种群数量仍在减少，呈极度濒危之势，是山西省濒危保护植物。野皂荚(Gleditsiamicrophylla)和连翘(Forsythiasuspense)是山西省广泛分布的乡土灌木树种，具有较强的耐旱性。笔者通过比较研究丽豆、野皂荚、连翘在自然干旱胁迫下，其叶片症状及保护酶活性的变化规律，来评价丽豆抗旱性的强弱，以期为丽豆的保护和推广应用提供理论基础。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验区位于太原市山西省林业科学研究院内，东经37°26′，北纬111°29′，属暖温带大陆性季风气候，年平均降水量456 mm.冬无严寒，夏无酷暑，昼夜温差大，年均温9.5 ℃，1月份均温6.8 ℃，7月份均温23.5 ℃.无霜期长，平均202 d.日照充足，全年日照时数2 808 h.

1.2材料与方法

选用丽豆 1 年生苗作为试验材料，与抗逆性较强的山西省乡土灌木野皂荚(Gleditsiamicrophylla)、连翘(Forsythiasuspense)1年生苗作比较。丽豆平均苗高和地径分别为39.05 cm和0.49 cm，野皂荚平均苗高和地径分别为24.05 cm和0.34 cm，连翘平均苗高和地径分别为34.01 cm和0.43 cm.

2015年5月初，选择大小基本一致的苗木，种植在高约25 cm，上口径35 cm，下口径22 cm的塑料花盆中，盆中基质为等量的过筛田园土。栽植后正常浇水使苗木生长。试验采用自然干旱的方法对丽豆、野皂荚、连翘3种灌木进行干旱胁迫处理。7月29日，每种灌木选取30盆长势一致的苗木置于防雨棚下，1次性浇透水，以保证每个盆内土壤含水量一致。之后对其中15盆苗木进行正常浇水作为对照，另外15盆停止供水。7月30日开始，每隔7 d采集1次叶片样品，共5次，同时观察各树种苗木叶片的形态。采样完成后带回实验室进行保护酶活性的测定。

1.3指标测定

酶液的提取：称取0.5 g新鲜叶片放入研钵，加少许石英砂和PVP，再加入5 mL 0.05 mol/L的磷酸缓冲溶液，在冰浴条件下充分研磨成浆，转入离心管，在10 000 r/min的条件下冷冻离心10 min，取上清液。

SOD活性的测定：取50 μL酶液，加入6 mL NBT反应液，混合摇匀，将试管置于光强3 000 lx的荧光灯下，光照10 min，用721分光光度计，在560 nm波长下测定吸光值。以同样光照条件的NBT反应液作为对照，以置于暗处的样品NBT反应液为参比。

POD活性的测定：取0.15 mL的酶液，加入2 mL 0.05 mol/L的磷酸缓冲溶液、1 mL 0.05 mol/L的愈创木酚和1 mL 2%的H2O2，反应7 min后，用721分光光度计，在470 nm的波长下测定吸光值，每隔30 s读数1次，共读数5次。

SOD含量(U/g)=(Ack-Ae)×2V×Ack×W×Vt，

POD含量(U/g)=△A×D/0.01×W×t.

式中：Ack——对照在560 nm处的吸光值；

Ae——参比样品管的吸光值；

V——酶液提取液总体积，μL；

Vt——测定所用的酶液体积，μL；

W——提取酶液的叶片鲜重，g；

△A——反应时间内吸光值的变化；

t——反应时间，min；

D——总酶液为反应体系内酶液的倍数，倍。

1.4数据处理

试验数据用Excel和SPSS 19.0统计分析软件进行分析。

2结果与分析

2.1干旱胁迫下症状分析

不同植物在逆境胁迫下，其叶片形态特征变化较大，见表1.

表1　胁迫症状调查

由表1可知，3种植物在干旱胁迫的0 d～7 d均能正常生长。干旱胁迫14 d时，连翘开始出现胁迫症状，表现出部分叶片叶缘卷曲；而丽豆和野皂荚在此阶段均能正常生长，没有出现明显的胁迫症状。干旱胁迫21 d时，丽豆开始出现胁迫症状，表现为植株底部叶片开始发黄，且叶表的柔毛脱落；连翘胁迫症状加剧，部分叶片开始下垂；而野皂荚则正常生长。随着干旱胁迫时间的延长，在胁迫28 d时，野皂荚开始出现胁迫症状，表现为部分新叶叶梢干枯；丽豆与连翘胁迫症状继续加剧，丽豆表现为植株底部叶片由发黄变为干枯，连翘表现为叶片全部下垂，且干瘪，部分脱落。

2.2干旱胁迫对3种植物 SOD 含量的影响

超氧化物歧化酶(SOD)是一种重要的保护酶，它可以抵御干旱胁迫下产生的活性氧对细胞的伤害。

干旱胁迫下3种植物SOD的增幅见第15页表2.

干旱胁迫对植物SOD含量增幅的影响见第15页图1.

表2　干旱胁迫下3种植物SOD增幅　U/g

图1　干旱胁迫对植物SOD含量增幅的影响

由图1可知，随着干旱胁迫时间的延长，3种植物的SOD活性总体呈先上升后下降的趋势。在干旱胁迫的第7天，3种植物SOD含量增幅迅速升高，且连翘SOD增幅达到最大值，为112.01 U/g；胁

迫的第14天，连翘SOD含量增幅迅速下降，而丽豆与野皂荚则继续升高，且达到最大值，分别为153.58 U/g，140.24 U/g.说明在此阶段，连翘SOD活性开始下降，丽豆与野皂荚SOD活性则继续随着胁迫时间的延长而增强。在干旱胁迫的第21天和第28天，3种植物SOD活性随着胁迫时间的延长均降低，种间差异性显著，见表2.其中，连翘SOD降幅最大，丽豆次之，野皂荚最小。在整个胁迫过程中，3种植物的SOD增幅大小依次为野皂荚>丽豆>连翘。

2.3干旱胁迫对3种植物POD含量的影响

过氧化物酶(POD)同超氧化物歧化酶(SOD)一样，是一种重要的保护酶，能够清除植物组织内的活性氧自由基。干旱胁迫下3种植物POD的增幅见表3.

表3　干旱胁迫下3种植物POD增幅　U/g

干旱胁迫对植物POD含量增幅的影响见图2.

图2　干旱胁迫对植物POD含量增幅的影响

由图2可知，在干旱胁迫的前14 d，3种植物POD含量增幅迅速升高，且丽豆、连翘POD增幅达到最大值，分别为37.85 U/g，43.64 U/g.胁迫的第21天，野皂荚POD增幅缓慢上升，且达到最大值49.85 U/g；而丽豆、连翘POD含量增幅开始下降，连翘下降幅度大于丽豆。在干旱胁迫28 d时，3种植物POD活性随着胁迫时间的延长均降低，种间差异性显著，见表3.其中，连翘降幅最大，丽豆次之，野皂荚最小。在整个胁迫过程中，3种植物的POD增幅大小依次为野皂荚>丽豆>连翘。

3结论

随着干旱胁迫时间的延长，3种灌木叶片中SOD，POD的含量均呈先上升后下降的趋势。这表明植物组织细胞可以适应逆境，增强保护酶的活性。但干旱胁迫达到植物本身的耐受程度时，其保护酶活性不再增强。

丽豆、野皂荚SOD增幅均在胁迫14 d时达到最大值，而连翘在胁迫7 d时达到最大值；丽豆、连翘POD增幅在14 d时达到最大值，而野皂荚在21 d时达到最大值。比较2种酶活性的变化，结合胁迫症状，在干旱胁迫的中、后期，POD的作用可能更大。所以，仅从保护酶活性来看，它们抗旱性的强弱依次为野皂荚>丽豆>连翘。但是，影响植物抗旱性的因素是多方面的，更多抗旱机制还需要进一步研究。

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Influence of Drought Stress onCalophacasinicaand Other Two Shrubs Protective Enzyme Activity

Han Lijun1， Hao Xiangchun1， Liu Jie2

(1.ShanxiAcademyofForestrySciences，Taiyuan030012，China;2.ShanxiResearchCenterforTreeBreeding，Taiyuan030031，China)

Abstract：Author used dpot experiment under natural drought stress on leaves and protective enzyme of Gleditsia microphylla, Calophaca sinica, Forsythia suspense. The results showed that, Gleditsia microphylla drought stress symptoms appeared after 28 d, SOD, POD increased significantly; followed by drought resistance, drought stress 21d stress symptoms appeared, SOD, POD growth second only to Gleditsia microphylla, Forsythia suspensa poor drought resistance, drought stresss symptoms appeared after 14 d, SOD, POD smaller.

Key words：Calophaca sinica; Cleditsia microphylla; Forsythia suspense; Drought stress; Protective enzyme activity

中图分类号：S793.9

文献标识码：A

文章编号：1007-726X(2016)01-0013-04

作者简介：韩丽君(1978—)，女，山西武乡人，2008年毕业于东北林业大学，工程师。

基金项目：山西省青年科技研究基金(2013021023-2)

收稿日期：2016-01-09