兩種外源物對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗抗氧化酶活性的影響

姚俠妹,偶春,殷明明,郭健

(1.阜陽(yáng)師范學(xué)院生物與食品工程學(xué)院,安徽阜陽(yáng)236037;2.林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100091)

兩種外源物對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗抗氧化酶活性的影響

姚俠妹1,2,偶春1,殷明明1,郭健1

(1.阜陽(yáng)師范學(xué)院生物與食品工程學(xué)院,安徽阜陽(yáng)236037;2.林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100091)

以梔子幼苗為材料,采用水培法,研究5-氨基乙酰丙酸(ALA)、水楊酸(SA)對(duì)150 mmol/L NaCl脅迫下梔子幼苗抗氧化酶活性等生理指標(biāo)的影響,探討ALA和SA對(duì)鹽脅迫的緩解作用.結(jié)果表明:150 mmol/L NaCl脅迫下,施加適量的ALA或SA可降低梔子幼苗葉片丙二醛含量,提高可溶性蛋白含量和抗氧化系統(tǒng)SOD、POD、CAT活性,其中以25～50 mg/L ALA或0.5～1.0 mmol/L SA的緩解效果最好.研究顯示25～50 mg/L ALA或0.5～1.0 mmol/L SA能夠有效緩解鹽脅迫對(duì)梔子幼苗造成的生理傷害,提高其抗鹽性.

梔子;5-氨基乙酰丙酸;水楊酸;NaCl脅迫;抗氧化酶

梔子(Gardenia jasminoides)是茜草科植物,其果實(shí)是傳統(tǒng)中藥,且含有天然梔子黃色素,是目前國(guó)際上流行的天然色素和食品添加劑[1],屬衛(wèi)生部頒布的藥食兩用資源之一[2].由于梔子的藥用價(jià)值,國(guó)內(nèi)外需求量大增,各地都進(jìn)行人工栽培.而土壤鹽漬化嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境建設(shè),制約了植物的生長(zhǎng)和發(fā)育.如何保證植物在鹽漬環(huán)境中的正常生長(zhǎng)以及產(chǎn)量與質(zhì)量,已經(jīng)成為長(zhǎng)期以來(lái)亟待解決的問(wèn)題.

水楊酸(salicylic acid,SA)廣泛存在于多種植物體內(nèi),是一種簡(jiǎn)單的酚類化合物,具有廣泛的生理效應(yīng),參與調(diào)解植物的許多生理過(guò)程[3-4].研究發(fā)現(xiàn)SA能夠誘導(dǎo)植物系統(tǒng)的抗病能力,提高植物對(duì)某些逆境的抗性.5-氨基乙酰丙酸(ALA)是生物化合物中非常重要的化合物,ALA可以提高作物的抗逆性,提高作物產(chǎn)量并改善作物品質(zhì)[5-6].本研究以梔子幼苗為材料,對(duì)比不同外源物SA和ALA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗抗氧化酶活性的影響,為解決梔子幼苗在栽培生產(chǎn)中遇到的鹽脅迫問(wèn)題提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料與處理

梔子一年生扦插苗由阜陽(yáng)卜子?xùn)|園林苗木基地提供.挑選長(zhǎng)勢(shì)一致、植株健康的梔子幼苗,用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的高錳酸鉀消毒15 min,然后用蒸餾水反復(fù)沖洗,將幼苗放入塑料花盆(500 mL,3株/盆)進(jìn)行1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液水培,置于光照強(qiáng)度為2 000 lx,溫度為白天25℃、12 h,夜間18℃、12 h的光照培養(yǎng)箱.培養(yǎng)2周后,進(jìn)行不同劑量的ALA和SA處理,其中ALA由韓國(guó)KAIST提供,SA為分析純,由上海國(guó)藥集團(tuán)生產(chǎn).試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)處理,每組設(shè)5個(gè)重復(fù),分別為:以蒸餾水為對(duì)照1(CK);150 mmol/L NaCl為對(duì)照2(NaCl);ALA質(zhì)量濃度為25、50、100、200 mg/L;SA濃度為0.5、1、2、4 mmol/L.處理14 d后取梔子葉片測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo),各處理重復(fù)3次.試驗(yàn)期間隔天17:00更換處理溶液.

1.2 生理生化指標(biāo)測(cè)定

超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法;過(guò)氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法;過(guò)氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定采用紫外分光光度法;丙二醛(MDA)含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸比色法;蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[7-8].

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖;用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片MDA含量的影響

ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片MDA含量的影響見圖1.

圖1 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片MDA含量的影響Fig.1 Effect of ALA and SA on MDA content of Gardenia jasminoides seedlings under salt stress

由圖1可知,鹽脅迫時(shí)的MDA含量是CK1的1.33倍,說(shuō)明鹽脅迫造成了MDA在植物體內(nèi)的積累,適當(dāng)濃度的ALA和SA能使MDA含量減少,在一定程度上緩解梔子幼苗的鹽漬化.ALA和SA處理效果較好的分別是25 mg/L和1 mmol/L,之后隨著濃度的增加MDA含量又開始逐漸變大.說(shuō)明低濃度的ALA和SA可以使MDA含量減小,從而緩解梔子幼苗的鹽脅迫,但較高濃度時(shí)反而有可能加劇鹽脅迫的進(jìn)程.

2.2 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片SOD活性的影響

ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片SOD活性的影響見圖2.

圖2 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片SOD活性的影響Fig.2 Effect of ALA and SA on SOD activity of Gardenia jasminoides seedlings under salt stress

由圖2可知,鹽脅迫(CK2)下梔子幼苗的SOD活性小于CK1,較CK1下降了17.34%(P＜0.05),外施25、50 mg/L的ALA和0.5、1 mmol/L的SA可顯著提高鹽脅迫下梔子幼苗葉片SOD含量,分別為鹽脅迫時(shí)的1.18、1.32、1.12和1.29倍.隨著SA濃度的升高,SOD活性先表現(xiàn)出增大的趨勢(shì),SA濃度為1mmol/L時(shí), SOD達(dá)到最大值;當(dāng)SA濃度繼續(xù)升高后,SOD活性開始降低,且明顯低于CK1.ALA質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)SOD活性達(dá)到最大值,為377.32 U/(g·min).

2.3 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片POD活性的影響

ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片POD含量的影響見圖3.

圖3 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片POD活性的影響Fig.3 Effect of ALA and SA on POD activity of Gardenia jasminoides seedlings under salt stress

由圖3可知,CK1處理的梔子幼苗POD活性要比鹽脅迫下的高出19%.SA的調(diào)節(jié)效果在濃度為1mmol/L時(shí)最好,POD活性為2465U/(g·min),但濃度增加到2mmol/L時(shí),POD活性減小.適宜濃度的ALA在一定程度上可緩解梔子幼苗在鹽脅迫下的破壞,在50mg/L質(zhì)量濃度時(shí),POD達(dá)到最大值(2553.33U/(g·min)),效果最好.對(duì)比兩種外源物,可知ALA較SA更能明顯提高鹽脅迫下梔子幼苗的POD活性.

2.4 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片CAT活性的影響

ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片CAT活性的影響見圖4.

圖4 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片CAT活性的影響Fig.4 Effect of ALA and SA on CAT activity of Gardenia jasminoides seedlings under salt stress

由圖4可知,鹽脅迫梔子幼苗外施ALA或SA后,CAT活性明顯高于鹽脅迫時(shí)的CAT活性.但是相較于CK1來(lái)說(shuō),25～100 mg/L ALA或0.5～2 mmol/L SA提高鹽脅迫梔子葉片CAT活性差異不顯著,緩解脅迫效果明顯.隨著鹽脅迫梔子幼苗外施SA濃度的增加,CAT活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),并且在0.5 mmol/L時(shí)達(dá)到最大,其活性值為118.6 U/(g·min),比鹽脅迫時(shí)的活性值升高了28.6%(P＜0.05).同樣, ALA也能取得相應(yīng)的效果,隨著質(zhì)量濃度的增加,到50 mg/L時(shí),CAT活性達(dá)到最大為120.2 U/(g·min).與SA相同,較高質(zhì)量濃度的ALA也能使CAT活性降低.由以上可知,較低濃度的ALA和SA都能夠調(diào)節(jié)CAT活性,緩解植株的鹽漬脅迫危害.

2.5 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響

ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響見圖5.

圖5 ALA和SA對(duì)鹽脅迫下梔子幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響Fig.5 Effect of ALA and SA on soluble protein content of Gardenia jasminoides seedlings under salt stress

由圖5可知,鹽脅迫梔子幼苗外施50 mg/L ALA或1 mmol/L SA溶液,其葉片可溶性蛋白含量分別為CK2的1.21、1.45倍.0.5～1 mmol/L SA處理鹽脅迫下梔子幼苗葉片可溶性蛋白含量高于CK2,到24.42 mg/g時(shí)達(dá)到最大值,隨著濃度持續(xù)升高,可溶性蛋白含量減少,可知較低濃度的SA能夠很好地緩解梔子幼苗鹽脅迫的進(jìn)程,而較高濃度的SA則會(huì)抑制可溶性蛋白含量的增加,或許會(huì)加劇鹽脅迫的進(jìn)程.與SA相比,ALA也能在一定程度上通過(guò)增加可溶性蛋白含量來(lái)緩解梔子幼苗鹽脅迫程度,25～50 mg/L ALA溶液引起葉片可溶性蛋白含量提高,其中50 mg/LALA的外施效果最好.

3 結(jié)論與討論

MDA是檢驗(yàn)細(xì)胞膜過(guò)氧化程度和植物衰老指標(biāo)對(duì)逆境條件反應(yīng)強(qiáng)弱的重要標(biāo)志之一,植物在逆境中會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng),MDA的含量升高,MDA的積累對(duì)膜和細(xì)胞造成不同程度的傷害[9].本試驗(yàn)中,NaCl處理顯著促進(jìn)了梔子植株葉片中MDA的積累,添加25～50 mg/L ALA或0.5～1 mmol/L SA則導(dǎo)致其含量顯著降低,減輕了膜脂過(guò)氧化作用并增強(qiáng)了膜的穩(wěn)定性,表明外施適宜濃度的ALA或SA可有效降低鹽脅迫給梔子幼苗造成的傷害.

植物內(nèi)存在SOD、POD、CAT等抗氧化物酶,其作為酶促抗氧化系統(tǒng)的重要組成部分,發(fā)揮協(xié)同作用,共同清除植株體內(nèi)活性氧物質(zhì)[10].鹽脅迫時(shí)梔子幼苗葉片中SOD、POD、CAT三種酶的活性降低,影響了植物體內(nèi)正常的生理生化反應(yīng).研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)施加外源SA和ALA調(diào)節(jié)植株體內(nèi)三種酶的活性, SOD、POD、CAT活性隨著外源物濃度的增加,表現(xiàn)為先增大后變小的趨勢(shì).并且在ALA質(zhì)量濃度為50 mg/L或SA濃度為1 mmol/L時(shí),緩解植株鹽脅迫的傷害的效果最好.

逆境條件下蛋白的積累是植物響應(yīng)外界不良環(huán)境的調(diào)節(jié)機(jī)制,這些蛋白不僅能夠調(diào)節(jié)控制膜的透水性,而且在某種程度上也體現(xiàn)了植物的光合能力[11].本研究中,相較于CK1,NaCl脅迫(CK2)下可溶性蛋白含量顯著降低,外施25～50 mg/L ALA或0.5～1 mmol/L SA均可顯著提高梔子葉片中可溶性蛋白的含量,且在50 mg/L ALA或1 mmol/L SA處理下達(dá)到最高值.由此可知,適量的ALA或SA均能有效提高鹽脅迫下梔子幼苗葉片中蛋白的合成,保證植物體水分運(yùn)輸和葉片光合功能正常進(jìn)行,促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育并提高其耐鹽性.

總之,植物的抗氧化系統(tǒng)在緩解鹽脅迫方面起著重要的作用,它可清除植物體內(nèi)的一些有害物質(zhì).可通過(guò)施加外源物質(zhì)SA和ALA來(lái)調(diào)節(jié)植物生理活動(dòng)以適應(yīng)逆境環(huán)境.25～50 mg/L ALA或0.5～1 mmol/L SA能緩解抗氧化酶在鹽逆境下酶活性的降低,更好地調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng),增加產(chǎn)量.

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（責(zé)任編輯：鄧天福）

ALA and salicylic acid on antioxidant enzymes in gardenia seedlings under salt stress mitigation effect of protection system

YAO Xiamei1,2,OU Chun1,YIN Mingming1,GUO Jian1
(1.School of Biotechnology and Food Engineering,Fuyang Normal College,Fuyang 236037,China; 2.State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding,Research Institute of Forestry,Chinese Academy of Forestry Sciences,Bejing 100091,China)

Gardenia jasminoides seedlings living in the circumstance were cultured with 150 mmol/L NaCl and different concentrations ALA and SA,physiological and biochemical indexes were studied,including malondialdehyde (MDA),soluble protein content and antioxidant system in order to discuss ALA and SA alleviate the damages to the seedlings of G.jasminoides under salt stress.The results showed that 150 mmol/L NaCl significantly inhibited the physiological and biochemical indexes of G.jasminoides seedlings.Appropriate concentration ALA and SA could improve soluble protein,superoxide(SOD),peroxidase(POD)and catalase(CAT)of G.jasminoides seedlings under 150 mmol/L NaCl,meanwhile reduced their malondialdehyde(MDA),especially their value with 25～50 mg/L ALA and 0.5～1.0 mmol/L SA reached the maximum or minimum value.25～50 mg/L ALA and 0.5～1.0 mmol/L SA could significantly alleviate the physiological damages to the seedlings of G.jasminoides under salt stress,and promote the salt resistance of the seedlings.

Gardenia jasminoides;5-aminolevulinic acid;salicylic acid;salt stress;antioxidant system

S182

：A

：1008-7516（2015）05-0015-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2015.05.004

2015-09-05

國(guó)家卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(教高函[2014]7號(hào));安徽省高校質(zhì)量工程項(xiàng)目(2014jyxm231,2013zy049);阜陽(yáng)師范學(xué)院質(zhì)量工程項(xiàng)目(2012ZYJH03,2014SJJD01);安徽省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(AH201410371065);阜陽(yáng)師范學(xué)院自然科學(xué)研究項(xiàng)目(2015FSKJ01ZD,2015FSKJ15).

姚俠妹(1981―),女,安徽蚌埠人,博士研究生,講師.主要從事植物地理與應(yīng)用研究.

偶春(1983―),男,安徽合肥人,碩士,副教授.主要從事景觀規(guī)劃與園林植物應(yīng)用研究.