干旱脅迫對(duì)麗豆等3種灌木保護(hù)酶活性的影響

韓麗君，郝向春，劉　捷

(1.山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西　太原　030012； 2.山西省林木育種研究中心，山西　太原　030031)

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干旱脅迫對(duì)麗豆等3種灌木保護(hù)酶活性的影響

韓麗君1，郝向春1，劉捷2

(1.山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西太原030012； 2.山西省林木育種研究中心，山西太原030031)

摘要：筆者采用盆栽試驗(yàn)法，研究了自然干旱脅迫對(duì)麗豆、野皂莢、連翹3種灌木葉片形態(tài)和保護(hù)酶活性的影響。結(jié)果表明：從保護(hù)酶活性來看，野皂莢抗旱能力較強(qiáng)，干旱脅迫28 d時(shí)出現(xiàn)受害癥狀，SOD，POD增幅明顯；麗豆抗旱能力次之，干旱脅迫21 d時(shí)出現(xiàn)脅迫癥狀，SOD，POD增幅僅次于野皂莢；連翹抗旱能力較差，干旱脅迫14 d時(shí)出現(xiàn)脅迫癥狀，SOD，POD增幅較小。關(guān)鍵詞： 麗豆； 野皂莢； 連翹； 干旱脅迫； 保護(hù)酶活性

麗豆(Calophacasinica)，豆科麗豆屬，深根性灌木或小灌木。橢圓形葉片單生，干和枝為褐紅色，側(cè)枝發(fā)達(dá)；花期6月至7月，8月至9月果實(shí)成熟；果實(shí)為莢果，1個(gè)～5個(gè)，種莢外有毛刺，種子墨綠色，橢圓形，不易自然發(fā)芽，種子子葉富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物。麗豆耐寒、抗旱、喜光、耐瘠薄，具有較強(qiáng)的水土保持能力。一般生長(zhǎng)在淺山區(qū)陽坡或半陽坡的巖石旁及風(fēng)化后的沙堆上，現(xiàn)天然分布于山西省太原市天龍山、交城、離石等地，種群數(shù)量很少。由于人為破壞等原因，麗豆的種群數(shù)量仍在減少，呈極度瀕危之勢(shì)，是山西省瀕危保護(hù)植物。野皂莢(Gleditsiamicrophylla)和連翹(Forsythiasuspense)是山西省廣泛分布的鄉(xiāng)土灌木樹種，具有較強(qiáng)的耐旱性。筆者通過比較研究麗豆、野皂莢、連翹在自然干旱脅迫下，其葉片癥狀及保護(hù)酶活性的變化規(guī)律，來評(píng)價(jià)麗豆抗旱性的強(qiáng)弱，以期為麗豆的保護(hù)和推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于太原市山西省林業(yè)科學(xué)研究院內(nèi)，東經(jīng)37°26′，北緯111°29′，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量456 mm.冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，晝夜溫差大，年均溫9.5 ℃，1月份均溫6.8 ℃，7月份均溫23.5 ℃.無霜期長(zhǎng)，平均202 d.日照充足，全年日照時(shí)數(shù)2 808 h.

1.2材料與方法

選用麗豆 1 年生苗作為試驗(yàn)材料，與抗逆性較強(qiáng)的山西省鄉(xiāng)土灌木野皂莢(Gleditsiamicrophylla)、連翹(Forsythiasuspense)1年生苗作比較。麗豆平均苗高和地徑分別為39.05 cm和0.49 cm，野皂莢平均苗高和地徑分別為24.05 cm和0.34 cm，連翹平均苗高和地徑分別為34.01 cm和0.43 cm.

2015年5月初，選擇大小基本一致的苗木，種植在高約25 cm，上口徑35 cm，下口徑22 cm的塑料花盆中，盆中基質(zhì)為等量的過篩田園土。栽植后正常澆水使苗木生長(zhǎng)。試驗(yàn)采用自然干旱的方法對(duì)麗豆、野皂莢、連翹3種灌木進(jìn)行干旱脅迫處理。7月29日，每種灌木選取30盆長(zhǎng)勢(shì)一致的苗木置于防雨棚下，1次性澆透水，以保證每個(gè)盆內(nèi)土壤含水量一致。之后對(duì)其中15盆苗木進(jìn)行正常澆水作為對(duì)照，另外15盆停止供水。7月30日開始，每隔7 d采集1次葉片樣品，共5次，同時(shí)觀察各樹種苗木葉片的形態(tài)。采樣完成后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行保護(hù)酶活性的測(cè)定。

1.3指標(biāo)測(cè)定

酶液的提?。悍Q取0.5 g新鮮葉片放入研缽，加少許石英砂和PVP，再加入5 mL 0.05 mol/L的磷酸緩沖溶液，在冰浴條件下充分研磨成漿，轉(zhuǎn)入離心管，在10 000 r/min的條件下冷凍離心10 min，取上清液。

SOD活性的測(cè)定：取50 μL酶液，加入6 mL NBT反應(yīng)液，混合搖勻，將試管置于光強(qiáng)3 000 lx的熒光燈下，光照10 min，用721分光光度計(jì)，在560 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值。以同樣光照條件的NBT反應(yīng)液作為對(duì)照，以置于暗處的樣品NBT反應(yīng)液為參比。

POD活性的測(cè)定：取0.15 mL的酶液，加入2 mL 0.05 mol/L的磷酸緩沖溶液、1 mL 0.05 mol/L的愈創(chuàng)木酚和1 mL 2%的H2O2，反應(yīng)7 min后，用721分光光度計(jì)，在470 nm的波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值，每隔30 s讀數(shù)1次，共讀數(shù)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——對(duì)照在560 nm處的吸光值；

Ae——參比樣品管的吸光值；

V——酶液提取液總體積，μL；

Vt——測(cè)定所用的酶液體積，μL；

W——提取酶液的葉片鮮重，g；

△A——反應(yīng)時(shí)間內(nèi)吸光值的變化；

t——反應(yīng)時(shí)間，min；

D——總酶液為反應(yīng)體系內(nèi)酶液的倍數(shù)，倍。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel和SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫下癥狀分析

不同植物在逆境脅迫下，其葉片形態(tài)特征變化較大，見表1.

表1　脅迫癥狀調(diào)查

由表1可知，3種植物在干旱脅迫的0 d～7 d均能正常生長(zhǎng)。干旱脅迫14 d時(shí)，連翹開始出現(xiàn)脅迫癥狀，表現(xiàn)出部分葉片葉緣卷曲；而麗豆和野皂莢在此階段均能正常生長(zhǎng)，沒有出現(xiàn)明顯的脅迫癥狀。干旱脅迫21 d時(shí)，麗豆開始出現(xiàn)脅迫癥狀，表現(xiàn)為植株底部葉片開始發(fā)黃，且葉表的柔毛脫落；連翹脅迫癥狀加劇，部分葉片開始下垂；而野皂莢則正常生長(zhǎng)。隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，在脅迫28 d時(shí)，野皂莢開始出現(xiàn)脅迫癥狀，表現(xiàn)為部分新葉葉梢干枯；麗豆與連翹脅迫癥狀繼續(xù)加劇，麗豆表現(xiàn)為植株底部葉片由發(fā)黃變?yōu)楦煽?，連翹表現(xiàn)為葉片全部下垂，且干癟，部分脫落。

2.2干旱脅迫對(duì)3種植物 SOD 含量的影響

超氧化物歧化酶(SOD)是一種重要的保護(hù)酶，它可以抵御干旱脅迫下產(chǎn)生的活性氧對(duì)細(xì)胞的傷害。

干旱脅迫下3種植物SOD的增幅見第15頁表2.

干旱脅迫對(duì)植物SOD含量增幅的影響見第15頁圖1.

表2　干旱脅迫下3種植物SOD增幅　U/g

圖1　干旱脅迫對(duì)植物SOD含量增幅的影響

由圖1可知，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種植物的SOD活性總體呈先上升后下降的趨勢(shì)。在干旱脅迫的第7天，3種植物SOD含量增幅迅速升高，且連翹SOD增幅達(dá)到最大值，為112.01 U/g；脅

迫的第14天，連翹SOD含量增幅迅速下降，而麗豆與野皂莢則繼續(xù)升高，且達(dá)到最大值，分別為153.58 U/g，140.24 U/g.說明在此階段，連翹SOD活性開始下降，麗豆與野皂莢SOD活性則繼續(xù)隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)。在干旱脅迫的第21天和第28天，3種植物SOD活性隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)均降低，種間差異性顯著，見表2.其中，連翹SOD降幅最大，麗豆次之，野皂莢最小。在整個(gè)脅迫過程中，3種植物的SOD增幅大小依次為野皂莢>麗豆>連翹。

2.3干旱脅迫對(duì)3種植物POD含量的影響

過氧化物酶(POD)同超氧化物歧化酶(SOD)一樣，是一種重要的保護(hù)酶，能夠清除植物組織內(nèi)的活性氧自由基。干旱脅迫下3種植物POD的增幅見表3.

表3　干旱脅迫下3種植物POD增幅　U/g

干旱脅迫對(duì)植物POD含量增幅的影響見圖2.

圖2　干旱脅迫對(duì)植物POD含量增幅的影響

由圖2可知，在干旱脅迫的前14 d，3種植物POD含量增幅迅速升高，且麗豆、連翹POD增幅達(dá)到最大值，分別為37.85 U/g，43.64 U/g.脅迫的第21天，野皂莢POD增幅緩慢上升，且達(dá)到最大值49.85 U/g；而麗豆、連翹POD含量增幅開始下降，連翹下降幅度大于麗豆。在干旱脅迫28 d時(shí)，3種植物POD活性隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)均降低，種間差異性顯著，見表3.其中，連翹降幅最大，麗豆次之，野皂莢最小。在整個(gè)脅迫過程中，3種植物的POD增幅大小依次為野皂莢>麗豆>連翹。

3結(jié)論

隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3種灌木葉片中SOD，POD的含量均呈先上升后下降的趨勢(shì)。這表明植物組織細(xì)胞可以適應(yīng)逆境，增強(qiáng)保護(hù)酶的活性。但干旱脅迫達(dá)到植物本身的耐受程度時(shí)，其保護(hù)酶活性不再增強(qiáng)。

麗豆、野皂莢SOD增幅均在脅迫14 d時(shí)達(dá)到最大值，而連翹在脅迫7 d時(shí)達(dá)到最大值；麗豆、連翹POD增幅在14 d時(shí)達(dá)到最大值，而野皂莢在21 d時(shí)達(dá)到最大值。比較2種酶活性的變化，結(jié)合脅迫癥狀，在干旱脅迫的中、后期，POD的作用可能更大。所以，僅從保護(hù)酶活性來看，它們抗旱性的強(qiáng)弱依次為野皂莢>麗豆>連翹。但是，影響植物抗旱性的因素是多方面的，更多抗旱機(jī)制還需要進(jìn)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

中圖分類號(hào)：S793.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007-726X(2016)01-0013-04

作者簡(jiǎn)介：韓麗君(1978—)，女，山西武鄉(xiāng)人，2008年畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)，工程師。

基金項(xiàng)目：山西省青年科技研究基金(2013021023-2)

收稿日期：2016-01-09