鹽脅迫下不同品種小麥苗期抗氧化保護(hù)酶活性的變化

劉艷麗 劉桂珍 崔黨群

摘要 [目的]研究在鹽脅迫下小麥苗期葉片的抗氧化保護(hù)酶活性變化，為耐鹽小麥品種選育提供依據(jù)。[方法]采用盆栽試驗(yàn)，設(shè)置0（對(duì)照）、100、150、200、250和300 mmol/L 6個(gè)鹽濃度處理，測(cè)定鹽脅迫下石4185和豫麥47的苗期抗氧化保護(hù)酶活性等指標(biāo)。[結(jié)果]石4185的過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性均比豫麥47高。[結(jié)論]石4185比豫麥47具有更強(qiáng)的抗氧化保護(hù)系統(tǒng)，具有更強(qiáng)的耐受鹽脅迫的能力。

關(guān)鍵詞 鹽脅迫；小麥；丙二醛；POD；CAT；抗氧化保護(hù)酶

中圖分類號(hào) S501 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）28-0018-03

Abstract [Objective] The aim was to research the changes on the ability of antioxidant protection system of wheat seedling under salt stress to lay the foundation for the breeding of salttolerant wheat varieties.[Method]By the pot test，we set six salt concentrations such as 0（CK），100，150，200，250 and 300 mmol/L to test the antioxidant enzymes of Shi 4185 and Yumai 47 under the salt stress in seedling stage.[Result]The activity of CAT，POD and SOD of Shi 4185 were higher than that of Yumai 47.[Condlusion]It illustrated that Shi 4185 has stronger antioxidant protection system than Yumai47 and stranger ability to tolerate salt stress.

Key words Salt stress；Wheat；MDA；POD；CAT；Antioxidant enzymes

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球大約有10%的可耕地面積存在不同程度的鹽漬化，我國(guó)目前約有1/5的灌溉農(nóng)田屬于鹽堿地或鹽漬化土壤，而且鹽堿地和鹽漬化土壤面積逐年上升，影響作物高產(chǎn)的主要環(huán)境脅迫因子之一就包括鹽脅迫[1-3]。通過合理的水土管理和化學(xué)改良的途徑可以有效地改良、開發(fā)和利用鹽漬化土壤，而培育耐鹽作物品種則是經(jīng)濟(jì)、有效地改良和利用鹽堿地資源的措施之一[4]。小麥的耐鹽性受品種的種性、環(huán)境條件、發(fā)育時(shí)間及空間等多方面因素的影響和限制。對(duì)于小麥生產(chǎn)來說，苗期的耐鹽性強(qiáng)弱顯得十分重要[5]。研究認(rèn)為，小麥苗期較為可靠的鑒定指標(biāo)有丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性等。為此，筆者對(duì)豫麥47和石4185進(jìn)行了苗期抗氧化保護(hù)酶的研究，旨在為小麥耐鹽品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 參加試驗(yàn)的小麥品種豫麥47和石4185由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥課題組提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科教園區(qū)進(jìn)行，小麥種植在高30 cm、直徑20 cm的白塑料盆中，使用0～20 cm耕作層的壤土。土壤的有機(jī)質(zhì)含量21.6 g/kg，堿解氮62.00 mg/kg，速效鉀16.15 mg/kg，速效磷5.02 mg/kg。試驗(yàn)設(shè)計(jì)每盆裝土3.8 kg，每盆施氮磷鉀復(fù)合肥（N+P+K≥42%）12 g。當(dāng)小麥長(zhǎng)到2葉1心時(shí)進(jìn)行鹽脅迫處理，每個(gè)品種設(shè)6個(gè)鹽濃度處理，分別為0（對(duì)照）、100、150、200、250、300 mmol/L。每次澆水1 000 mL，對(duì)照澆灌清水，其他處理澆灌相應(yīng)濃度的鹽溶液。

1.3 取樣 鹽脅迫處理后第3天開始取樣，以后每間隔1 d取1次樣，共取5次，每次取小麥功能葉片待測(cè)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法 葉片MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸比色法[6]。葉片SOD活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法[7]。葉片過氧化氫酶（CAT）活性測(cè)定采用H2O2法[7]。葉片過氧化物酶（POD）活性測(cè)定參照楊麗濤等[8]的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對(duì)小麥幼苗MDA含量的影響

MDA含量的高低與膜傷害程度密切相關(guān)，是表示膜傷害程度的重要指標(biāo)[3，9]。由圖1可知，鹽脅迫下2個(gè)小麥品種葉片中的MDA含量都隨著鹽濃度的增加和鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加，豫麥47的含量高于石4185且增加的幅度遠(yuǎn)大于石4185，說明鹽脅迫對(duì)2個(gè)品種小麥的葉片細(xì)胞膜都產(chǎn)生了傷害，但石4185遠(yuǎn)沒有豫麥47受到的傷害程度嚴(yán)重。

2.2 鹽脅迫對(duì)小麥葉片SOD活性的影響

由圖2可知，SOD活性隨著鹽脅迫濃度的增加和時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降，豫麥47幼苗的SOD活性隨著鹽濃度的增加，在鹽脅迫后第3天迅速升高，而后隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD活性急劇下降，到鹽脅迫后第7天，高鹽脅迫下的SOD活性已接近或低于對(duì)照。石4185幼苗的SOD活性隨著鹽濃度的增加而逐漸升高，但隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低，但在鹽脅迫處理后第11天仍高于對(duì)照。豫麥47幼苗的SOD活性隨著鹽濃度的增加，到鹽脅迫后第7天，高鹽脅迫下的SOD活性已接近或低于對(duì)照水平。

2.3 鹽脅迫對(duì)小麥幼苗葉片POD活性的影響

由圖3可知，石4185和豫麥47幼苗的POD活性隨著鹽濃度的增加而增加。在低鹽脅迫下，2個(gè)小麥品種幼苗的POD活性增加幅度均較小；在高鹽脅迫下，石4185幼苗的POD活性增加幅度較大，而豫麥47仍然只有較小的增幅。隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，2個(gè)品種POD活性均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。石4185的POD活性大于豫麥47。這說明石4185比豫麥47有較強(qiáng)的抗氧化脅迫的能力，能更加有效地抑制活性氧的過量積累。

2.4 鹽脅迫對(duì)小麥幼苗葉片CAT活性的影響

由圖4可知，在第3～11天的脅迫過程中，2個(gè)小麥品種的CAT活性變化呈現(xiàn)相同的趨勢(shì)：在鹽脅迫的第5天CAT活性迅速上升到最大值，隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，但是石4185的CAT活性升高的幅度較豫麥47的大而下降的幅度又比豫麥47的小。鹽脅迫下，雖然2個(gè)品種小麥葉片的CAT活性的變化趨勢(shì)相同，但豫麥47的CAT活性始終低于石4185。

3 結(jié)論與討論

在逆境環(huán)境中，諸如干旱、鹽漬、冷害等，膜脂過氧化作用常常發(fā)生，反映在植物體內(nèi)即活性氧迅速大量積累，破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，影響植物體的正常生長(zhǎng)。MDA是膜脂過氧化重要的產(chǎn)物之一，它的產(chǎn)生能加劇膜的損傷，因此在植物衰老生理和抗性生理研究中MDA含量是一個(gè)常用指標(biāo)，可通過MDA了解膜脂過氧化的程度，以間接測(cè)定膜系統(tǒng)受損程度以及植物的抗逆性[10]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，2個(gè)參試小麥品種石4185和豫麥47葉片的MDA含量隨著鹽脅迫濃度的增加而增加，隨著鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而呈逐漸增多的趨勢(shì)，豫麥47葉片的MDA含量比石4185增加顯著，石4185比豫麥47細(xì)胞膜受到的損傷程度小。

植物在脅迫條件下，細(xì)胞內(nèi)的各種反應(yīng)能產(chǎn)生大量的過氧化氫、單線態(tài)氧和超氧自由基等，為保護(hù)自身免受傷害，植物體內(nèi)形成一套主要包括抗氧化酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)的抗氧化劑類的防御體系，清除活性氧的主要的抗氧化酶類包括超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）等，可以有效地清除活性氧并盡可能地減少活性氧的積累，減輕膜脂過氧化的程度，保護(hù)膜系統(tǒng)的完整性、有序性和穩(wěn)定性。該試驗(yàn)結(jié)果表明，豫麥47的SOD活性在脅迫初期急劇上升，接著又顯著下降，到鹽脅迫后第7天，高鹽脅迫下的SOD活性已接近或低于對(duì)照。石4185的SOD活性隨鹽濃度的增加而上升，隨鹽脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，但其活性始終高于對(duì)照，且SOD活性變化較豫麥47平穩(wěn)，且能較長(zhǎng)時(shí)間保持比對(duì)照高的水平，所以石4185比豫麥47更能耐受鹽脅迫。這一結(jié)果與齊志廣等[11]的研究結(jié)果不太一致，這可能與取樣部位和鹽處理濃度、時(shí)間等條件不同有關(guān)。POD能分解植物體內(nèi)過多的過氧化物，也是植物體內(nèi)重要的一種保護(hù)酶。POD通過催化其他底物與過氧化氫反應(yīng)以消耗過氧化氫，與CAT共同作用使過氧化氫維持在一個(gè)較低的水平。2個(gè)品種幼苗的POD活性隨著鹽脅迫濃度的增加和時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升的趨勢(shì)，這與劉鵬等[12]、張美云等[13]的研究結(jié)果基本一致。植物葉片中的CAT是其保護(hù)自身免受OH-毒害的關(guān)鍵，主要清除羥基自由基。該試驗(yàn)中，2個(gè)供試品種在鹽脅迫下CAT活性隨鹽脅迫濃度的增加而增加，在脅迫第5天達(dá)到最高，隨后急速下降。石4185升高的幅度比豫麥47大而降低的幅度比豫麥47小。

鹽脅迫前期小麥幼苗產(chǎn)生的活性氧主要靠SOD清除，而后期主要靠POD和CAT清除。3種酶在脅迫過程中的每個(gè)階段所起的作用不一樣。在該試驗(yàn)的整個(gè)脅迫過程中，總體上石4185的3種酶的活性均比豫麥47高，其耐鹽脅迫的機(jī)制之一是能有效地抑制鹽脅迫導(dǎo)致的活性氧過量積累，減輕膜脂過氧化作用，維持細(xì)胞膜的相對(duì)完整性和有序性?？梢姡?185具有較強(qiáng)的抗氧化脅迫的能力，這也正是它能在鹽脅迫下保持較好生長(zhǎng)的重要原因之一。

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