H2O2對(duì)低溫下油菜幼苗幾個(gè)生理指標(biāo)的影響

摘要：以油菜為試驗(yàn)材料，研究不同濃度外源過(guò)氧化氫（H2O2）對(duì)油菜幼苗抗冷生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，利用H2O2噴施后，油菜幼苗葉片在低溫脅迫下丙二醛（MDA）含量呈明顯下降趨勢(shì)，葉綠素含量、脯氨酸含量和超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）等保護(hù)酶的活性呈升高趨勢(shì)?？梢?jiàn)H2O2預(yù)處理可以提高油菜幼苗的抗冷性，以0.3 mmol/L H2O2處理效果最好，推測(cè)H2O2通過(guò)降低對(duì)膜脂的氧化、提高葉綠素含量和提高保護(hù)酶活性等緩解低溫對(duì)油菜幼苗的傷害。

關(guān)鍵詞：油菜幼苗；過(guò)氧化氫（H2O2）；低溫脅迫；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào)：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）21-5144-03

Effects of H2O2 on Some Physiological Indexes of Rape Seedlings under Chilling Stress

HOU Li-xia

（Life Science College of Qingdao Agricultural University/Key Lab of Plant Biotechnology in Universities of Shandong Province， Qingdao 266109， Shandong， China）

Abstract： Using the rape seedlings as experiment materials， the effects of different concentrations of H2O2 on some physiological indexes of rape seedlings under chilling stress were studied. The results showed that the exogenous H2O2 could reduce the content of MDA in rape seedlings leaves under low temperature. At the same time， it could enhance both the contents of chlorophyl and praline and the cell defensive enzymes activity. These results indicated that H2O2 could remit the effect of chilling stress on the rape seedlings and the effect of 0.3 mmol/L H2O2 was the best.

Key words： rape seedlings； H2O2； chilling stress； physiological indexes

低溫是作物種植中常遇到的一種災(zāi)害，會(huì)出現(xiàn)植株苗弱小、生長(zhǎng)緩慢、黃化等諸多不良表現(xiàn)，對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響[1]。油菜是我國(guó)廣泛種植的油料作物，雖然屬于秋播作物，自身具有一定的抵御嚴(yán)寒的能力，但由于越冬期間的冷空氣侵襲、播栽期偏晚、施肥管理措施應(yīng)用不當(dāng)?shù)仍颍饍龊?，造成不同程度的減產(chǎn)，甚至絕收[2]。因此選育優(yōu)良的抗寒品種是一項(xiàng)重要的任務(wù)。

過(guò)氧化氫（H2O2）是植物體內(nèi)重要的信號(hào)分子，植物在逆境脅迫初期內(nèi)源H2O2快速上升，從而引起逆境相關(guān)基因表達(dá)[3-5]，而且外源H2O2預(yù)處理可提高植物對(duì)多種脅迫的耐性[6]。目前有關(guān)低溫對(duì)油菜的影響多集中在生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)方面，也有關(guān)于H2O2浸種提高油菜種子發(fā)芽率的報(bào)道[7]，而外施H2O2對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗抗冷性的研究報(bào)道較少。試驗(yàn)以油菜幼苗為材料，外施H2O2預(yù)處理后，通過(guò)測(cè)定低溫脅迫下油菜幼苗葉片的葉綠素含量、丙二醛（MDA）含量、脯氨酸含量和超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）活性的變化，從生理角度探討H2O2對(duì)油菜幼苗抗冷性的影響，以期闡明H2O2在低溫下作用的生理機(jī)制，為油菜抗寒育種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及其低溫處理

供試油菜品種為秦優(yōu)3號(hào)（雜交種）。選取飽滿一致的油菜種子，用0.1%的HgCl2消毒10 min，自來(lái)水沖洗干凈后，溫箱30 ℃避光催芽24 h，然后播種到營(yíng)養(yǎng)缽中，并在自然條件下培養(yǎng)。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至5～6片葉時(shí)，分別用0、0.1、0.3、0.5 mmol/L H2O2噴施葉片，6 h后，將其移到光照培養(yǎng)箱中4℃低溫處理48 h，取幼苗葉片備用。

1.2 生理指標(biāo)測(cè)定方法

葉綠素含量采用SPAD-502型手持葉綠素儀進(jìn)行測(cè)定，每組取15片葉進(jìn)行測(cè)定，求其平均值。MDA 含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法，利用雙組分分光光度計(jì)法計(jì)算MDA含量；脯氨酸含量測(cè)定采用酸性茚三酮比色法；SOD活性測(cè)定采用NBT 光還原法，以抑制NBT光化還原50%的酶量為1個(gè)酶活性單位；CAT活性測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法，以每分鐘每克鮮重樣品分解H2O2的量（μmol）表示；POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，以每分鐘內(nèi)OD470 nm變化0.01為一個(gè)酶活性單位。

2 結(jié)果與分析

2.1 H2O2對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是與光合作用密切相關(guān)的重要色素，葉綠素含量的多少在一定程度上反映了植物光合作用的高低，從而影響植物的生長(zhǎng)。從圖1可以看出，H2O2處理可以提高低溫脅迫下油菜幼苗葉片葉綠素含量，其中0.3 mmol/L H2O2噴施葉片后油菜幼苗葉綠素含量比對(duì)照升高58.3%，差異顯著。由此可見(jiàn)，H2O2預(yù)處理可以提高低溫脅迫下油菜幼苗葉片葉綠素含量，緩解低溫對(duì)油菜的傷害。

2.2 H2O2對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗葉片MDA含量的影響

MDA作為膜脂過(guò)氧化的終產(chǎn)物，可以表示細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化程度和植物受到逆境傷害的程度，植物受到逆境脅迫后MDA含量會(huì)有所增加。從圖2可以看出，H2O2處理可以降低低溫脅迫下油菜幼苗葉片MDA含量，其中0.1 mmol/L H2O2噴施后油菜幼苗葉片MDA含量比對(duì)照降低47.3%，差異顯著。由此可見(jiàn)，H2O2可以降低低溫脅迫下油菜幼苗葉片中MDA含量，緩解低溫對(duì)油菜的傷害。

2.3 H2O2對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗葉片脯氨酸含量的影響

植物在正常條件下，游離脯氨酸含量很低，但是遇到低溫、干旱、鹽堿等逆境時(shí)，游離脯氨酸便會(huì)大量積累，并且脯氨酸的誘導(dǎo)合成與植物的抗逆性增強(qiáng)呈正相關(guān)。試驗(yàn)測(cè)定了各處理油菜幼苗葉片中脯氨酸的含量，結(jié)果（圖3）表明，H2O2可以提高低溫脅迫下油菜幼苗葉片脯氨酸含量，其中0.3 mmol/L H2O2處理后油菜幼苗葉片脯氨酸含量比對(duì)照升高66.7%，差異顯著。推測(cè)H2O2可以通過(guò)增加油菜幼苗葉片中脯氨酸含量來(lái)緩解低溫對(duì)油菜的傷害。

2.4 H2O2對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗葉片SOD活性的影響

SOD普遍存在于動(dòng)植物體內(nèi)，可以清除生物體內(nèi)超氧陰離子自由基，反應(yīng)產(chǎn)物過(guò)氧化氫可被過(guò)氧化氫酶進(jìn)一步分解或被過(guò)氧化物酶利用，因此SOD有保護(hù)生物體免受活性氧傷害的能力，其大小通常作為植物抗逆性強(qiáng)弱的生理指標(biāo)。通過(guò)對(duì)各處理油菜幼苗葉片SOD活性的測(cè)定可以看出，H2O2可以提高低溫脅迫下油菜幼苗葉片SOD活性，其中0.3 mmol/L H2O2處理后油菜幼苗葉片SOD活性比對(duì)照升高43.6%，差異顯著（圖4）。推測(cè)H2O2通過(guò)調(diào)節(jié)SOD活性緩解了低溫對(duì)油菜的傷害。

2.5 H2O2對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗葉片CAT活性的影響

CAT主要存在于過(guò)氧化體中，其活性與植物的代謝強(qiáng)度及抗寒、抗病能力有一定關(guān)系。通過(guò)對(duì)各處理油菜幼苗葉片CAT活性的測(cè)定（圖5）可以看出，H2O2可以提高低溫脅迫下油菜幼苗葉片CAT活性，其中0.3 mmol/L H2O2處理后油菜幼苗CAT活性比對(duì)照升高85.4%，差異顯著。

2.6 H2O2對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗葉片POD活性的影響

POD是植物在逆境條件下酶促防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶之一，它與SOD、CAT相互協(xié)調(diào)配合，清除過(guò)剩的自由基，使植物體內(nèi)自由基維持在正常的動(dòng)態(tài)水平，以提高植物的抗逆性。通過(guò)對(duì)各組油菜幼苗葉片POD活性的測(cè)定（圖6）可以看出，H2O2可以提高低溫脅迫下油菜幼苗葉片POD活性，其中0.3 mmol/L H2O2預(yù)處理后油菜幼苗葉片POD活性比對(duì)照升高58.2%，差異顯著。推測(cè)H2O2通過(guò)調(diào)節(jié)POD活性緩解了低溫對(duì)油菜的傷害。

3 結(jié)論與討論

H2O2作為信號(hào)分子參與了植物抵御低溫的過(guò)程。Prasad等[8]研究發(fā)現(xiàn)外施H2O2可以緩解低溫對(duì)玉米的傷害，提高其抗性，其后相繼在香蕉[9]、黃瓜[10]、大豆[11]和草莓[12]等植物中也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果，但外施H2O2濃度在不同物種之間存在差異。基于油菜受到低溫脅迫后，葉片的葉綠素含量、MDA含量和抗氧化酶活性等可以作為檢測(cè)的生理指標(biāo)[13，14]，因此，試驗(yàn)分析了H2O2噴施油菜葉片后對(duì)低溫脅迫下油菜幼苗葉片生理指標(biāo)的影響，分別測(cè)定了葉綠素含量、MDA含量、脯氨酸含量、保護(hù)酶活性的變化規(guī)律。從結(jié)果可以看出，不同濃度的H2O2處理均可以緩解油菜幼苗受到的低溫傷害。外源H2O2可以提高低溫脅迫下油菜幼苗葉片的葉綠素含量，抑制膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物MDA的積累；外源H2O2還可以提高低溫脅迫下油菜幼苗葉片脯氨酸含量從而增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)應(yīng)對(duì)低溫；此外，外源H2O2處理后提高油菜幼苗葉片SOD、CAT和POD等保護(hù)酶的活性從而清除低溫引起的活性氧的積累。0.3 mmol/L H2O2處理對(duì)于緩解油菜幼苗的低溫脅迫效果最好， 0.1 mmol/L H2O2處理后MDA含量最低，0.5 mmol/L H2O2處理的緩解效果較差，推測(cè)外源H2O2在低濃度時(shí)作為信號(hào)物質(zhì)參與低溫抵御過(guò)程，高濃度可能成為一種脅迫。由此可見(jiàn)，H2O2通過(guò)提高油菜幼苗葉片葉綠素含量、抑制MDA積累和提高抗氧化能力來(lái)緩解低溫對(duì)油菜幼苗的傷害，提高其抗寒性。然而植物對(duì)低溫的反應(yīng)是非常復(fù)雜的生理過(guò)程，涉及到基因表達(dá)和信號(hào)傳導(dǎo)等多種途徑[15]，因此從生理角度去解析抗冷性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而且H2O2在大田中的應(yīng)用濃度是否與試驗(yàn)一致等諸多問(wèn)題仍有待解決。

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