鹽脅迫下抗壞血酸對(duì)小麥幼苗保護(hù)功能的分析

白鳳麟,雷海英

（長(zhǎng)治學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)系，山西 長(zhǎng)治 046011）

鹽脅迫已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的逆境因子。全世界大約有10×108 hm2的土地發(fā)生了鹽漬化，其中中國(guó)的次生鹽漬化土壤約占耕地面積的1/10[1]。鹽脅迫引起一系列的生理變化，抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育，如干擾細(xì)胞的離子平衡、抑制光合作用、破壞膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)、DNA等[2]，其中細(xì)胞質(zhì)膜是鹽脅迫對(duì)植物傷害最敏感的部位[3,4,5]。植物在鹽脅迫下積累大量活性氧（AOS）攻擊原生質(zhì)膜中的不飽和脂肪酸，使膜系統(tǒng)變性。

抗壞血酸（AsA）又叫維生素C，是一種水溶性維生素，參與膠原蛋白的合成，也是一種非酶促小分子的水溶性抗氧化劑。近年來(lái)關(guān)于AsA提高植物抗逆性方面的研究較廣泛，結(jié)果表明AsA具有可增強(qiáng)油菜幼苗的耐鹽性[6]，緩解O3對(duì)水稻的脅迫作用[7]，減弱強(qiáng)光引起的姜葉片光抑制作用[8]等。本實(shí)驗(yàn)以煙農(nóng)19和長(zhǎng)5222為材料，研究鹽脅迫條件下AsA對(duì)它們的緩解作用，為發(fā)現(xiàn)新的抗鹽方法提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

取粒大飽滿的煙農(nóng)19和長(zhǎng)5222小麥種子各800粒，用0.1%氯化汞浸泡小麥種子30 min；無(wú)菌水反復(fù)沖洗至少3次；最后用適量室溫的無(wú)菌水浸泡小麥種子約24 h。水培法種植小麥[1]，溫度25℃，光照40 W，濕度35.5%RH，每天更換無(wú)菌水。待小麥生長(zhǎng)芽長(zhǎng)2 cm左右后對(duì)其進(jìn)行三種處理：Hoagland營(yíng)養(yǎng)液作為對(duì)照（T0）；100 mmol/L氯化鈉+Hoagland營(yíng)養(yǎng)液（T1）；100 mmol/L氯化鈉+1.5 mmol/L AsA[1]+Hoagland營(yíng)養(yǎng)液（T2）。待生長(zhǎng)到第16天測(cè)量、取樣。

1.2 測(cè)定方法

選取第16天的幼苗測(cè)量根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)。隨機(jī)選取30株幼苗，沖洗干凈，剪碎葉片和根部，混勻，硫代巴比妥酸發(fā)測(cè)定MDA含量[9]，H2O2含量用硫酸太絡(luò)合比色法測(cè)定[10]，POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[11]、CAT的活性按照Chance[12]的方法測(cè)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010、Origin8.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 AsA對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗生長(zhǎng)的影響

對(duì)兩個(gè)品種的小麥進(jìn)行鹽脅迫處理，16天后測(cè)量它們的株高和根長(zhǎng)，取平均值進(jìn)行比較。由圖1、圖2可知，鹽脅迫下煙農(nóng)19和長(zhǎng)5222的生長(zhǎng)均受到抑制，兩品種根長(zhǎng)的抑制效果明顯，長(zhǎng)5222株高對(duì)鹽脅迫不敏感。加入AsA后，兩個(gè)品種的株高有不同程度恢復(fù)，而根長(zhǎng)則比對(duì)照（T0）長(zhǎng)勢(shì)更好，根長(zhǎng)更長(zhǎng)。說(shuō)明一定濃度的AsA可以提高小麥抵抗鹽脅迫的能力，并且可促進(jìn)根的生長(zhǎng)。

圖1 AsA對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗株高的影響Fig.1 Effect of AsA on height of plants under salt stress

圖2 AsA對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗根長(zhǎng)的影響Fig.2 Effect of AsA on longth of roots under salt stress

2.2 AsA對(duì)鹽脅迫下不同小麥幼苗MDA含量的影響

MDA對(duì)細(xì)胞有毒性，能夠引起細(xì)胞膜功能紊亂，干擾正常的生理代謝[13]。設(shè)定T0處理煙農(nóng)19的MDA平均含量為100%，將兩種小麥MDA相對(duì)含量進(jìn)行比較分析。由圖3可知，T1處理?xiàng)l件下兩種小麥幼苗的MDA相對(duì)含量與T0處理相比均顯著增加；外施AsA作用下（T2處理），MDA的相對(duì)含量均顯著降低，說(shuō)明外施AsA可以緩解鹽脅迫下MDA對(duì)膜的細(xì)胞毒害作用，并且對(duì)兩種小麥幼苗的影響趨勢(shì)一致。

圖3 AsA對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗MDA含量的 影響Fig.3 Effect of AsA on MDA content in wheat seedlings under salt

2.3 AsA對(duì)鹽脅迫下不同小麥幼苗H2O2含量的影響

H2O2是植物體內(nèi)主要的活性氧，它可以反映逆境脅迫下氧化損傷的程度。設(shè)定T0處理的煙農(nóng)19 H2O2平均含量為100%，其余數(shù)據(jù)都是相對(duì)于它的百分?jǐn)?shù)。由圖4可知，T1處理的煙農(nóng)19和長(zhǎng)5222，它們的H2O2含量增幅基本一致；T2處理煙農(nóng)19 H2O2含量比T1處理含量減少了23.57%，長(zhǎng)5222降低了25.68%。圖4表明，AsA可以減輕鹽脅迫下小麥幼苗的過(guò)氧化損傷，并且對(duì)兩個(gè)小麥品種的緩解效應(yīng)差異不大。研究還發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)品種小麥正常生長(zhǎng)情況下H2O2含量有顯著差異，說(shuō)明兩品種對(duì)H2O2的清除能力存在顯著差異。

圖4 AsA對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗H2O2相對(duì)含量的影響Fig.4 Effect of AsA on H2O2 relative content in wheat seedlings under salt stress

2.4 AsA對(duì)鹽脅迫下不同小麥幼苗POD活性的影響

POD是清除H2O2的重要的保護(hù)酶，它可以減輕H2O2對(duì)植物的毒害作用。設(shè)定煙農(nóng)19 T0處理的POD平均值為100%，比較兩種小麥POD的相對(duì)活性。由圖5可知，T1處理后，煙農(nóng)19 POD相對(duì)含量下降至35.33%，長(zhǎng)5222下降至30.85%；AsA作用下煙農(nóng)19的POD相對(duì)含量增加至95.76%，長(zhǎng)5222增加至66.79%。以上結(jié)果說(shuō)明NaCl處理后小麥幼苗的POD活性明顯下降，降低了小麥幼苗清除H2O2含量的能力，導(dǎo)致其受到過(guò)氧化損傷，其中煙農(nóng)19的POD活性變化比長(zhǎng)5222更大；AsA作用下POD活性明顯提高，可以減輕植物的過(guò)氧化損傷。

圖5 AsA對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗POD相對(duì)活性的影響Fig.5 Effect of AsA on POD relative activity in wheat seedlings under salt

2.5 AsA對(duì)鹽脅迫下不同小麥幼苗的CAT活性的影響

CAT是廣泛存在于需氧動(dòng)植物及微生物細(xì)胞中的一種氧化還原酶[14]，它可以分解過(guò)氧化物，在生物體內(nèi)主要清除H2O2[15]。比較兩種供試小麥的CAT酶活性，以相對(duì)活性進(jìn)行比較。文章設(shè)定T0處理煙農(nóng)19的CAT平均酶活值為100%。由圖6可知，NaCl脅迫下兩種小麥的CAT活性顯著下降，煙農(nóng)19下降趨勢(shì)更顯著；AsA作用下煙農(nóng)19增加到84.45%，長(zhǎng)5222增加到122.97%。實(shí)驗(yàn)表明鹽脅迫減弱CAT活性；外施AsA處理CAT活性升高，活性氧代謝能力增強(qiáng)，AsA對(duì)鹽脅迫下煙農(nóng)19和長(zhǎng)5222緩解作用的差異不明顯。

圖6 AsA對(duì)鹽脅迫下小麥幼苗CAT相對(duì)活性的影響Fig.6 Effect of AsA on CAT relative activity in wheat seedlings under salt

3 結(jié)論與討論

植物在鹽脅迫下，過(guò)多活性氧積累導(dǎo)致其生理生化性質(zhì)的改變。MDA、H2O2含量反映了氧化損傷的強(qiáng)弱，抗氧化酶（SOD、POD、CAT）主要清除過(guò)多的活性氧。研究結(jié)果顯示：鹽脅迫后小麥幼苗長(zhǎng)勢(shì)緩慢，MDA、H2O2含量增加，POD、CAT活性下降，外源AsA作用下小麥幼苗得到緩解；本實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果與常云霞等[1]的文章中涉及的部分基本一致。

實(shí)驗(yàn)表明AsA作用下小麥幼苗的各生理指標(biāo)得到緩解，且AsA對(duì)煙農(nóng)19的保護(hù)效應(yīng)更明顯。因此，抗壞血酸可能參與活性氧的代謝，減少活性氧對(duì)小麥幼苗的傷害，能對(duì)植物起到一定的保護(hù)作用。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得小麥幼苗的苗高和根長(zhǎng)在鹽脅迫下被抑制，在AsA的作用下小麥幼苗的苗高和根長(zhǎng)明顯被促進(jìn)，這說(shuō)明AsA存在可能在根的生長(zhǎng)中起到較大的促進(jìn)作用，抑或AsA促進(jìn)了植物在逆境下的代償性生長(zhǎng)。本實(shí)驗(yàn)僅從小麥幼苗生長(zhǎng)及生理指標(biāo)方面進(jìn)行研究，而對(duì)于鹽脅迫和緩解鹽脅迫是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工作，這其中具體的生理生化機(jī)制還需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和探索。

［1］常云霞，徐克東，周琳，等.抗壞血酸對(duì)脅迫下小麥幼苗生長(zhǎng)抑制的緩解效應(yīng)［J］.麥類作物學(xué)報(bào)，2013，33（1）：151-155.

［2］楊穎麗，楊寧，王萊，等.鹽脅迫對(duì)小麥幼苗生理指標(biāo)的影響［J］.蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，43（2）：0455-2059.

［3］董發(fā)才，苗琛，荊艷彩，等.小麥根系過(guò)氧化氫的積累與耐鹽性的關(guān)系［J］.武漢植物研究，2002，20（4）：293-298.

［4］謝居清，李國(guó)學(xué)，王效科，等.外源抗壞血酸對(duì)臭氧脅迫下水稻光合及生長(zhǎng)參數(shù)的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，17（6）：1176-1181.

［5］周琴，張佩，曹春信，等.外源抗壞血酸對(duì)酸雨脅迫油菜幼苗的緩解效應(yīng)［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（8）：1437-1442.

［6］范美華，張義鑫，石戈，等.外源抗壞血酸對(duì)油菜種子在海水脅迫下萌發(fā)生長(zhǎng)的影響［J］.中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2009，31（1）：34-38.

［7］謝居清，李國(guó)學(xué)，王?？?，等.外源抗壞血酸對(duì)臭氧脅迫下水稻光合及生長(zhǎng)參數(shù)的影響［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，17（6）：1176-1181.

［8］黃金麗，王紹輝，張振賢.外源抗壞血酸對(duì)姜離體葉片光抑制和抗氧化酶活性的影響［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2008，28（10）：2041-2046.

［9］何文亮，黃承紅，楊穎麗，等.鹽脅迫過(guò)程中抗壞血酸對(duì)植物的保護(hù)功能［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2004，249（12）：2196-2201.

［10］張志良.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京：高等教育出版社，2003：39-41.

［11］李忠光，李江鴻，杜朝昆，等.在單一提取系統(tǒng)中同時(shí)測(cè)定五種植物抗氧化酶［J］.云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版，2002，22（6）：44-48.

［12］Chance B，Maehly A C.Assay of catalase and peroxidase.MethodsEnzymol，1955，12：764-775.

［13］任璐，屈會(huì)選，馮曉鵬，等.小麥種衣劑配方篩選及包膜后田間效果研究［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（7）：62-65.

［14］張福平，陳暢.豌豆過(guò)氧化氫活性的研究［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49（5）：1117-1119.

［15］林少琴，蘭瑞芳，余萍，等.貽貝過(guò)氧化氫酶的純化及部分性質(zhì)［J］.食品科學(xué)，2000，21（11）：22-24.