鹽脅迫對魚腥草幾種膜保護(hù)酶活性的影響

呂金海，劉鵬

（懷化學(xué)院1.民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.風(fēng)景園林學(xué)院，湖南懷化418008）

鹽脅迫對魚腥草幾種膜保護(hù)酶活性的影響

呂金海1，2，劉鵬2

（懷化學(xué)院1.民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.風(fēng)景園林學(xué)院，湖南懷化418008）

以峨眉蕺菜和湘白魚腥草為材料，研究了NaCl脅迫對其膜脂過氧化和膜保護(hù)酶系統(tǒng)的影響.結(jié)果表明：隨著NaCl濃度的增加，兩個品種MDA含量呈現(xiàn)明顯上升趨勢；SOD、POD、CAT活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；兩者地下莖、地上莖、葉的傷害率呈上升趨勢.魚腥草受到鹽脅迫時，最先受到影響的是葉片，其次是地上莖，再次是地下莖.峨眉蕺菜的膜系統(tǒng)耐鹽脅迫的能力較強(qiáng)，膜脂過氧化的產(chǎn)物含量比較低，而湘白魚腥草對鹽脅迫反應(yīng)較快，但波動較大，膜系統(tǒng)耐鹽脅迫的能力較弱.

鹽脅迫；魚腥草；膜脂過氧化；酶活性

1 前言

魚腥草（Houttuynia cordata Thunt.）為三白草科蕺菜屬植物，別名側(cè)耳根、豬鼻孔，是國家衛(wèi)生部正式確定為“藥食兩用”的品種之一，被2005年版《中華人民共和國藥典》收載[1].魚腥草含有魚腥草素、月桂醛、鉀鹽，黃酮類等功能性成分，具有清熱、解毒、利尿、消腫、止血等功效；對胃病、各種化膿性疾病、子宮瘤等也有很好的療效；長期食用，可以減少和預(yù)防各種疾病的發(fā)生.同時，它又具有很高的營養(yǎng)價值.每100 g鮮嫩魚腥草莖葉含有蛋白質(zhì)0.8 g，碳水化合物3 g，粗纖維1.2 g，維生素B10.013 mg，維生素B20.172mg，維生素C33.7 mg；此外，魚腥草還含有K、Na、Ca、Mg、Zn、Mn和17種氨基酸[2].峨眉蕺菜是蕺菜屬的一個自然變異類群，湘白魚腥草是選育的一個栽培品種，我們以峨眉蕺菜和湘白魚腥草為材料，開展耐鹽性研究.

相關(guān)的研究表明，由高濃度的NaCl等鹽分引起的植物氧化脅迫是非生物脅迫中一個非常重要的潛在因素.在高鹽脅迫條件下，植物體內(nèi)SOD等酶的活性與植物的抗氧化脅迫能力呈正相關(guān)，而且在鹽分脅迫下，鹽生植物與非鹽生植物相比，其SOD、CAT、POD活性更高，因而更能有效地清除活性氧，防止膜脂過氧化.

近年來，人們對植物抗鹽性的研究，已從植物形態(tài)指標(biāo)器官、組織和細(xì)胞發(fā)展到分子水平，并取得顯著進(jìn)展[3].然而有關(guān)魚腥草抗鹽性方面的研究國內(nèi)尚未報道.為此，本文以湘白魚腥草和峨眉蕺菜，研究了NaCl脅迫對它們的膜脂過氧化和幾種保護(hù)酶活性的影響.為魚腥草抗鹽機(jī)理的研究、抗鹽良種的選擇和推廣提供理論依據(jù).

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料處理

選用峨眉蕺菜和湘白魚腥草為材料.共設(shè)5個NaCl濃度水平，分別為0、0.1、0.15、0.2、0.25 mol/L，每個處理設(shè)三個重復(fù)，每個重復(fù)5株.選生長狀態(tài)良好、無病的魚腥草地下莖進(jìn)行盆栽營養(yǎng)繁殖.待其生長至成熟，將其移入溫室內(nèi)，編號處理.從2010年9月3號開始加鹽，每天分別澆灌不同濃度的NaCl溶液150 mL，經(jīng)過預(yù)備實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，5 d后材料發(fā)生較明顯變化.所以本次實(shí)驗(yàn)要測定的指標(biāo)在第6 d進(jìn)行，取材為每株從上到下數(shù)第三片葉的生理指標(biāo).

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 丙二醛（MDA）含量和酶活性測定方法丙二醛（MDA）含量的測定采用硫代巴比妥酸法，超氧化物歧化酶（SOD）采用鄰苯三酚法，過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，過氧化氫酶（CAT）活性測定采用紫外吸收法[4].

2.2.2 植物電導(dǎo)度的測定選取魚腥草葉片剪下除去塵土，稱取兩份質(zhì)量均為2 g，一份插入水杯中，置于室溫下做對照，用注射器抽出細(xì)胞間隙中的空氣，在杯中準(zhǔn)確加入蒸餾水20 mL，浸沒葉片，靜置20 min，然后用玻璃棒輕輕攪動葉片，在20-25℃恒溫下用電導(dǎo)儀測定溶液電導(dǎo)率，再放入100℃沸水浴中15 min，以殺死植物組織，取出后用自來水冷卻10 min，在室溫下測定其電導(dǎo)率.

3 結(jié)果與分析

3.1 鹽脅迫對魚腥草葉MDA含量的影響

圖1 NaCl脅迫對峨眉蕺菜和湘白魚腥草葉MDA含量的影響

由圖1可以看出，NaCl濃度在0-0.25 mol/L之間，湘白魚腥草葉的MDA含量呈上升趨勢；NaCl濃度在0-0.25 mol/L之間，湘白魚腥草的MDA含量小幅穩(wěn)定上升.NaCl濃度在0-0.15 mol/L之間，峨眉蕺菜的MDA含量上升不明顯；NaCl濃度在0.15-0.25 mol/L之間，峨眉蕺菜的MDA含量上升約一個百分點(diǎn)，但總體平均水平峨眉蕺菜的MDA含量低于湘白魚腥草.

3.2 鹽脅迫對魚腥草地下莖、地上莖、葉SOD活性的影響

圖2 NaCl脅迫對峨眉蕺菜和湘白魚腥草地下莖SOD活性的影響

圖2 表明，湘白魚腥草和峨眉蕺菜兩者地下莖的SOD酶活性都是呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢.在鹽濃度為0.1 mol/L處，峨眉蕺菜SOD活性最強(qiáng)；在0.15 mol/L處，湘白魚腥草SOD活性最強(qiáng).總體來說，峨眉蕺菜SOD酶活性水平高于湘白魚腥草，峨眉蕺菜對于抗鹽的反應(yīng)速度較快.

本研究表明，湘白魚腥草地上莖的SOD活性總體呈平緩趨勢，說明鹽脅迫對湘白魚腥草的地上莖的影響相對較少，但對峨眉蕺菜的影響比較明顯，呈現(xiàn)出先下降后上升變化.在0.15 mol/L的時候，峨眉蕺菜SOD活性最強(qiáng)，說明峨眉蕺菜通過自身調(diào)節(jié)，SOD活性抵抗外界的鹽脅迫；當(dāng)鹽濃度高于0.15 mol/L的時候，超出了地上莖的自身抵抗能力，所以開始下降趨勢.在NaCl濃度0-0.10 mol/L之間時，湘白魚腥草葉的SOD活性呈直線上升趨勢；在0.10-0.25 mol/L之間時，湘白魚腥草葉的SOD活性下降.在NaCl濃度0-0.15 mol/L之間時，峨眉蕺菜葉的SOD活性上升；在0.15-0.25 mol/L之間時，峨眉蕺菜葉的SOD活性下降.說明湘白魚腥草葉在0-0.15 mol/L濃度NaCl脅迫下可能誘導(dǎo)或者激活SOD，使峨眉蕺菜葉的SOD活性增強(qiáng).當(dāng)鹽濃度超過0.15 mol/L時，活性氧的積累已超過魚腥草本身所調(diào)控的范圍，植物體內(nèi)的過多的活性氧自由基無法清除，導(dǎo)致SOD本身活性下降.總體SOD活性水平是峨眉蕺菜超過湘白魚腥草.

3.3 鹽脅迫對魚腥草地下莖、地上莖、葉POD活性的影響

圖3 NaCl脅迫對峨眉蕺菜和湘白魚腥草地下莖POD活性的影響

圖3 可以看出，隨著NaCl濃度增加，兩種魚腥草地下莖的POD活性變化均不大，說明鹽脅迫對其地下莖POD活性影響較少，但湘白魚腥草地下莖的POD活性高于峨眉蕺菜.

本研究表明，隨著NaCl濃度增加，兩種魚腥草地上莖的POD活性變化都是先上升再減少，并且其POD活性最高點(diǎn)對應(yīng)的鹽濃度均為0.1 mol/L，說明其兩者地上莖的所能承受的最適鹽濃度都是0.1 mol/L，但湘白魚腥草地上莖的POD活性略高于峨眉蕺菜.在NaCl濃度0-0.25 mol/L范圍內(nèi)，兩品種魚腥草葉的POD活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢.在0.15 mol/LNaCl濃度處理下，這兩個品種的POD活性均達(dá)到最高點(diǎn)，與最低點(diǎn)相比，峨眉蕺菜葉的POD活性上升約40 U，而湘白魚腥草的上升約20 U.湘白魚腥草葉POD活性一直比峨眉蕺菜低，所以湘白魚腥草在減少H2O2對植株的傷害作用方面較峨眉蕺菜差.

3.4 鹽脅迫對魚腥草地下莖、地上莖、葉CAT活性的影響

圖4 NaCl脅迫對峨眉蕺菜和湘白魚腥草地下莖CAT活性的影響

圖4 可以看出，隨著NaCl濃度增加，兩種魚腥草地下莖的CAT活性都是先增加后減少，都表現(xiàn)了其抵抗外界鹽脅迫的過程，但兩者的CAT活性最高點(diǎn)不同，湘白魚腥草地下莖的最高點(diǎn)在0.1 mol/L的鹽濃度處，而峨眉蕺菜地下莖的最高點(diǎn)到了0.2 mol/L，這說明兩者地下莖的所能承受的最適鹽濃度不同，湘白魚腥草在0.1 mol/L鹽濃度，而峨眉蕺菜在0.2 mol/L鹽濃度.

本研究表明，隨NaCl濃度增加，兩種魚腥草地上莖的CAT活性都是先增加后減少，都表現(xiàn)了其抵抗外界鹽脅迫的過程，但兩者的CAT活性最高點(diǎn)不同，湘白魚腥草地上莖的最高點(diǎn)在0.1 mol/L的鹽濃度處，而峨眉蕺菜莖的最高點(diǎn)到了0.2 mol/L，這說明湘白魚腥草和峨眉蕺菜地上莖的所能承受的最適鹽濃度不同，分別為0.1和0.2 mol/L鹽濃度.隨NaCl濃度增加，峨眉蕺菜和湘白魚腥草葉的CAT活性總體都是先上升后下降的趨勢.在NaCl濃度0.15 mol/L時，湘白魚腥草葉的CAT活性達(dá)到最高點(diǎn)；在0.15-0.25 mol/L之間時，湘白魚腥草葉的CAT活性下降.在0-0.10 mol/L之間時，峨眉蕺菜葉的CAT活性上升；在Nacl濃度0.15 mol/L時，峨眉蕺菜葉的CAT活性也達(dá)到最高點(diǎn).

3.5 鹽脅迫對魚腥草地下莖、地上莖、葉的傷害率的影響

圖5表明，NaCl脅迫對湘白魚腥草地下莖的影響比較明顯，其中在0-0.2 mol/L鹽濃度處理時，其傷害率急上升明顯；在0.2-0.25 mol/L時，趨于平緩，其中在0.2 mol/L時達(dá)到最大傷害值.而峨眉蕺菜從0-0.20 mol/L一直呈緩慢上升趨勢.這表明峨眉蕺菜對低NaCl濃度的脅迫有一定的適應(yīng)性，隨著NaCl濃度的加大，對兩種魚腥草地下莖的膜結(jié)構(gòu)傷害在增加；當(dāng)超過0.2 mol/L趨于平緩，表明此時對膜透性的影響已經(jīng)達(dá)到最大值.

本研究表明，NaCl脅迫對峨眉蕺菜地上莖的傷害率影響比較明顯，其中在0-0.20 mol/L NaCl濃度處理時，其傷害率一直緩慢上升，但兩者都是在0.20 mol/L處達(dá)到最高點(diǎn).隨著NaCl濃度加大，對兩種魚腥草地上莖的膜結(jié)構(gòu)傷害也同時增加，當(dāng)超過0.2 mol/L時，趨于平緩，表明此時對膜透性的影響已經(jīng)達(dá)到最大值.NaCl脅迫對湘白魚腥草葉的影響從0.1-0.25 mol/L比較明顯；從0-0.1 mol/L傷害率變化平緩；從0.1-0.25 mol/L一直緩慢上升，其中在0.20 mol/L時，達(dá)到最高點(diǎn)，表明此時對膜透性的影響已經(jīng)達(dá)到最大值.而峨眉蕺菜從0-0.15 mol/L一直比較平緩，這表明峨眉蕺菜對低NaCl濃度的脅迫有一定的適應(yīng)性.當(dāng)超過0.15 mol/L時，隨著NaCl濃度的加大，對峨眉蕺菜葉的膜結(jié)構(gòu)傷害增加，最高點(diǎn)為0.25 mol/L.

圖5 NaCl脅迫對峨眉蕺菜和湘白魚腥草地下莖的傷害

4 結(jié)論與討論

鹽脅迫造成植物的脂質(zhì)過氧化作用，MDA是其最終產(chǎn)物之一，其含量的多少可反映細(xì)胞膜受損傷程度的大小[5].MDA可以通過影響細(xì)胞質(zhì)膜透性及膜蛋白而影響細(xì)胞對離子的吸收和積累及活性氧代謝系統(tǒng)的平衡，最終對細(xì)胞造成損傷甚至導(dǎo)致死亡，其含量的多少可以反映細(xì)胞膜受損程度的大小.本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明湘白魚腥草，是一個緩慢上升過程，上升表明其膜系統(tǒng)受NaCl脅迫刺激使其膜系統(tǒng)受傷害，NaCl脅迫濃度超過0.15 mol/L后面又上升表明損傷已經(jīng)超過魚腥草自身修復(fù)的速率，鹽脅迫正在對植物造成傷害.而峨眉蕺菜在0.15 mol/L后開始上升說明自身修復(fù)能力較強(qiáng)但不持久，這與張桂菊，吳軍等人的研究結(jié)果一致[6].由MDA得整體變化可以看出在整個處理期間湘白魚腥草變化較明顯，而峨眉蕺菜表現(xiàn)較緩慢，說明在NaCl脅迫下峨眉蕺菜過氧化反應(yīng)并不是很強(qiáng)烈，其對膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的破壞不大，并且在低濃度下兩者的差別不多.由此可以推斷，在NaCl脅迫下，湘白魚腥草比峨眉蕺菜損傷修復(fù)濃度低，損傷已經(jīng)超過魚腥草自身修復(fù)的速率后，MDA含量急劇上升，脂質(zhì)過氧化程度低，峨眉蕺菜表現(xiàn)出較好的抗性.

超氧化物歧化酶（SOD）一直被認(rèn)為是生物體內(nèi)最重要的抗氧化酶之一，它可以歧化超氧化物陰離子自由基為O2和H2O2，從而有效降低自由基對膜系統(tǒng)的傷害[7].然而SOD在清除自由基因子也會產(chǎn)生對植物體不利的H2O2，而POD、CAT等酶就能將過量的H2O2及時清除，三者協(xié)同作用能有效防止植物體內(nèi)的膜脂過氧化.本研究發(fā)現(xiàn)，兩種魚腥草都有先上升后下降的趨勢，表明植物SOD受鹽脅迫的影響，開始有所增加，但由于后面的濃度過高，使SOD酶活性受損.

在NaCl脅迫下，湘白魚腥草比峨眉蕺菜的CAT活性都有先下降后上升的趨勢，這可能是鈉離子影響了CAT活性，但此時并啟動自身的CAT酶修復(fù)系統(tǒng)，而湘白魚腥草在0.15 mol/L時下降，使鹽脅迫的影響超出了自身的修復(fù)能力，活力下降.在0.15-0.25 mol/L時，雖然SOD酶活性有所下降，但峨眉蕺菜的CAT活性仍然增加，這說明雖然SOD酶將超氧自由基轉(zhuǎn)化為H2O2的能力有所下降，但CAT把H2O2轉(zhuǎn)換成O2和H2O的能力水平仍在較高水平.這與孫景寬[8]等人的研究結(jié)果相符.通過對兩種魚腥草地下莖、地上莖、葉的傷害率的測定，表明鹽脅迫對魚腥草葉和地下莖的影響較大.

通過對兩種魚腥草不同部位的SOD、POD、CAT的酶活性影響比較發(fā)現(xiàn)，其波動變化最大的葉片，其次是地上莖，再次是地下莖.從而證明魚腥草受到鹽脅迫時，最先受到影響的是葉片.當(dāng)魚腥草受鹽脅迫的時候，與SOD、POD相比，CAT最先反應(yīng)，對CAT影響最大.

綜上所述，峨眉蕺菜的膜系統(tǒng)對耐鹽脅迫的能力較強(qiáng)，膜脂過氧化的產(chǎn)物含量比較穩(wěn)定，而湘白魚腥草反應(yīng)較快，但波動較大，膜系統(tǒng)的抗鹽能力不強(qiáng).在鹽脅迫下，峨眉蕺菜葉和地上莖的傷害較大，而對湘白魚腥草的地上莖和地下莖的傷害較大.植物的抗鹽機(jī)理是一個多基因控制的數(shù)量性狀，這也決定了抗鹽機(jī)理的復(fù)雜性.本實(shí)驗(yàn)僅研究了保護(hù)酶對魚腥草耐鹽脅迫程度的影響，至于其它因素的影響還有待深入研究.

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The Impact of Salt Stress on Several Membrane Protective Enzyme Activity of Houttuynia Cordata Thunb.

LV Jin-hai1，2，LIU Peng2
（1.Key Laboratory of Hunan Province for Study and Utilization of Ethnic Medicinal Plant Resources；2.College of Landscape Architecture，Huaihua University，Huaihua 418008）

The two varieties，i.e.Houttuynia Cordata and Xiangbai Houttuynia were used to study the impact of NaCl stress on their membrane lipid peroxidation and membrane protective enzyme systems.The results showed that：with the increasing concentration of NaCl，malondialdehyde（MDA）levels showed a gradual upward trend，and superoxide dismutase（SOD），peroxidase（POD），and catalase（CAT）activities increased at first and then decreased；The injury of their stems was similar，showing the rising trend.Then the cordate Houttuynia Cordata

the salty coercion，what came under the influence first was the leaf blade，next was the root，was the stem once more.The Omei cordate Houttuynia Cordata's membrane system can bear strongly the salty coercion，and the membrane fat peroxidation's product content was quite stable.But the Xiangbai Houttuynia Cordata response to the salty coercion was very quick，fluctuated big，and the membrane system's anti-salty ability was not strong.

salt stress；Houttuynia Cordata；membrane lipid peroxidation；membrane protective enzyme

Q945

A

1671－9743（2017）05－0001－04

2016-10-17

湖南省重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（2011-42）.

呂金海，1968年生，男，湖南永順人，教授，研究方向：資源植物開發(fā)與利用.