H2S供體NaHS對滲透脅迫下美國劍麻干旱適應性及抗氧化特性的影響

收稿日期Received：2023-05-25""" 修回日期Accepted：2023-08-27

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2017YFD0601301）；江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目（PAPD）。

第一作者：沈瑒（2276582506@qq.com）。

*通信作者：陳穎（chynjfu@163.com），教授。

引文格式：

沈瑒， 狄晶晶， 陳穎，等. H2S供體NaHS對滲透脅迫下美國劍麻干旱適應性及抗氧化特性的影響. 南京林業(yè)大學學報（自然科學版），2024，48（2）：121-128.

SHEN Y， DI J J， CHEN Y， et al. Effects of H2S donor NaHS on adaptability and antioxidant properties of Agave americana plantlets under" in vitro culture of osmotic stress. Journal of Nanjing Forestry University （Natural Sciences Edition），2024，48（2）：121-128.

DOI：10.12302/j.issn.1000-2006.202305030.

摘要：【目的】美國劍麻（Agave americana）是熱帶地區(qū)一種具有高經(jīng)濟價值的、重要的景天科酸代謝（CAM） 植物，研究其干旱適應性可為CAM植物的耐旱機制研究提供理論依據(jù)?！痉椒ā客ㄟ^對美國劍麻進行1.0 mmol/L NaHS （NS）、10% PEG（聚乙二醇， PEG10）、20% PEG （PEG20）、1.0 mmol/L NaHS+10%PEG （NS+PEG10）、1.0 mmol/L NaHS+20% PEG （NS+PEG20） 的處理，以不添加PEG和NaHS的處理為對照，研究美國劍麻組培苗對PEG滲透脅迫的響應，以及滲透脅迫下H2S供體NaHS對其滲透調(diào)節(jié)和抗氧化特性的影響?！窘Y(jié)果】美國劍麻組培苗在20% PEG高濃度處理下仍然存活，具有一定的抗旱能力。但植株出現(xiàn)了鮮質(zhì)量下降（PEG20處理比對照降低了16.6%）、超微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、丙二醛（MDA）和H2O2含量增加等受害癥狀和氧化脅迫反應。然而美國劍麻可以通過增加脯氨酸、可溶性糖的水平調(diào)節(jié)滲透壓，降低脅迫強度。在高濃度PEG存在下，添加NaHS可降低脯氨酸和H2O2含量，從而減少脯氨酸和H2O2的過度積累；通過調(diào)節(jié)超氧化物歧化酶（SOD）等5種抗氧化酶活性，提高還原型谷胱甘肽（GSH）含量清除活性氧和活性羰基物，降低美國劍麻的脂質(zhì)過氧化水平，增強其抗逆性?！窘Y(jié)論】美國劍麻本身具有一定的耐旱性，H2S能夠通過調(diào)控美國劍麻的滲透調(diào)節(jié)和抗氧化水平，使其更加適應干旱的環(huán)境。

關鍵詞：美國劍麻；滲透脅迫；硫化氫；抗旱性；滲透調(diào)節(jié)；抗氧化作用

中圖分類號：S759.3""""""" 文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1000-2006（2024）02-0121-08

Effects of H2S donor NaHS on the adaptability and antioxidant properties of Agave americana plantlets under an in vitro culture of osmotic stress

SHEN Yang， DI Jingjing， CHEN Ying*， FENG Kai， LU Jinling， HU Yuchen

（Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China， College of Life Sciences， Nanjing Forestry University， Nanjing 210037， China）

Abstract： 【Objective】Agave americana is an important crassulacean acid metabolism （CAM） plant with high economic value in tropical areas. Studying its drought adaptability could provide evidence of the drought tolerance mechanism， and support for resource development and engineering research regarding the utilization of CAM plants. 【Method】In this study， A. americana plantlets were treated with 1.0 mmol/L NaHS （NS）， 10% polyethylene glycol （PEG10）， 20% PEG （PEG20）， 1.0 mmol/L NaHS+10% PEG （NS+PEG10）， and 1.0 mmol/L NaHS+20% PEG （NS+PEG20） under an in vitro culture. The responses to PEG osmotic stress were studied and the effects of H2S donor NaHS on osmotic regulation and antioxidant properties in A. americana were investigated. 【Result】The results showed that the A. americana plantlets could survive under the 20% PEG （high concentration） treatment and had a degree of drought resistance. However， injury symptoms and oxidative stress reactions occurred， with the fresh mass decreasing by 16.6% in PEG20. The cell ultrastructure changed， and the malondialdehyde （MDA） and H2O2 contents increased in PEG20. Despite this， the plantlets regulated osmotic pressure and reduced the stress intensity by increasing the levels of proline and soluble sugars. In the presence of PEG， H2S donor NaHS could reduce the excessive accumulation of proline and H2O2. Furthermore， H2S could activate superoxide dismutase （SOD） and five antioxidases， and increased the glutathione （GSH） content to clear active oxygen species （ROS） and active carbonyl compounds， subsequently enhancing the antioxidant capacity. 【Conclusion】The A. americana plantlets had a certain degree of drought tolerance. The H2S had an important role in osmotic regulation and regulating antioxidant levels， making the plantlets better adapted to drought conditions.

Keywords：Agave americana; osmotic stress; H2S; drought resistance; osmotic regulation; oxidation resistance

美國劍麻（Agave americana）為龍舌蘭科劍麻屬（Agave）植物，原產(chǎn)于墨西哥中部和美國西南部的沙漠和干旱地區(qū)，我國華南及西南各省區(qū)皆有引種栽培。劍麻屬植物葉含有高質(zhì)量、豐富的纖維，可用于制作船纜、繩索、麻袋等，還可用于生產(chǎn)生物燃料、纖維和釀酒，其葉片液汁含有劍麻皂苷元，具有殺菌抗炎、解熱鎮(zhèn)痛、增強免疫等功效， 因此劍麻是熱帶地區(qū)重要的經(jīng)濟作物。

劍麻的光合作用類型屬于景天科植物酸代謝（crassulacean acid metabolism， CAM）途徑，能夠長期在干旱和極端高溫地區(qū)、不可開墾的巖石土壤上生長。其氣孔晚上開放，吸收CO2;白天關閉，進行碳同化固定CO2合成糖類。CAM中羧化酶活性的晝夜分離，導致其具有較高的水分利用效率，比C3植物高 6.0 倍，比C4植物高2.0倍。將 CAM 光合作用途徑轉(zhuǎn)移到C3作物中，可提高 C3 作物水分利用效率。因此深入探究CAM植物光合作用及抗旱相關的調(diào)控機制，可以為合理開發(fā)利用CAM植物資源、提高經(jīng)濟效益、實現(xiàn)CAM工程化等提供參考。

硫化氫（H2S）是繼一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）之后發(fā)現(xiàn)的第3個氣體信號分子。研究表明，內(nèi)源性硫化氫能夠在沒有受體的情況下穿過細胞膜，參與信號轉(zhuǎn)導，是一種新型氣體遞質(zhì)信號物質(zhì)。H2S可以調(diào)節(jié)植物種子萌發(fā)、側(cè)根發(fā)生、氣孔開放、逆境脅迫響應及適應性等多種生理代謝過程。適宜的外源硫化氫可促進植物種子萌發(fā)和幼苗生長。外源添加NaHS促進了多種植物的根系產(chǎn)生，如0.2 mmol/L NaHS處理調(diào)節(jié)了桃樹（Prunus persica）苗的根構(gòu)型，增加了側(cè)根數(shù)量，再如H2S能促進秋茄（Kandelia obovata）根系的形態(tài)建成，且誘導作用呈劑量依賴性。外源NaHS的添加也有助于植物適應逆境和增強抗性，如提高青錢柳 （Cyclolocarya paliurus）、板栗（Castanea mollissima） 和煙草（Nicotiana tabacum） 抗氧化酶的活性。但H2S對CAM 植物，特別是劍麻的生長和逆境適應性影響還鮮見報道。

本研究以美國劍麻組培苗為試驗材料，在離體培養(yǎng)條件下，探究滲透脅迫時H2S 供體NaHS對美國劍麻組培苗生長及抗氧化性能的影響，為劍麻的抗旱性機制和H2S 在逆境中的作用機制研究提供理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 材料來源及組培苗培養(yǎng)

美國劍麻的無菌苗來自南京林業(yè)大學組培室，從培養(yǎng)30 d的美國劍麻叢生芽中分出單芽，接種在MS + 0.5 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L NAA的芽伸長培養(yǎng)基上。培養(yǎng)1個月后，芽苗長至3～4 cm時，將其接種在MS+ 0.5 mg/L NAA培養(yǎng)基中進行生根培養(yǎng)，生長60 d左右（高6～7 cm），選出長勢較一致的組培苗，進行NaHS及PEG （聚乙二醇）處理。

1.2" NaHS和PEG處理

NaHS和PEG處理中設置0" mmol/L NaHS+0%PEG（CK，對照組）、1.0 mmol/L NaHS （NS）、10%PEG（PEG10）、20%PEG （PEG20）、1.0" mmol/L NaHS+10%PEG （NS+PEG10）、1.0 mmol/L NaHS+20%PEG （NS+PEG20） 共6組。先將各處理的PEG按照相應的濃度添加到不含調(diào)節(jié)劑的MS半固體培養(yǎng)基中（含0.4% 瓊脂、3.0%蔗糖），pH調(diào)至5.8左右，120 ℃高壓滅菌20 min，滅菌后待培養(yǎng)基溫度降至35 ℃左右，立即將過濾滅菌后的NaHS 添加到相應的培養(yǎng)基中，待培養(yǎng)基凝固且冷卻至室溫后，選擇生長較一致、長勢良好的美國劍麻無菌苗，接種于上述培養(yǎng)基中，每瓶放入 2 株苗，每個處理15瓶，培養(yǎng)15 d， 期間定期觀察。至第15天時，將苗木從培養(yǎng)基中取出，用清水洗凈培養(yǎng)基，用濾紙吸干水分，拍照、稱質(zhì)量后剪取葉片混合，一部分用于生理指標測定，一部分用于電鏡觀察，3次重復。

培養(yǎng)室中溫度控制在（25±2）℃，光照強度55 mmol/（m2·s），光照時間 14 h/10 h （光照/黑暗）。

1.3" 指標測定

丙二醛（MDA）、 H2O2、可溶性糖（SS）含量（蒽酮比色法）、可溶性蛋白質(zhì)（SP）含量（考馬斯亮藍法）測定均參照文獻方法。超氧化物歧化酶（SOD）活性（氮藍四唑還原法）、過氧化氫酶（CAT）活性（紫外吸收法）、過氧化物酶（POD）活性（愈創(chuàng)木酚法）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性、脯氨酸（Pro）含量測定均參照文獻方法。谷胱甘肽還原酶（GR）活性、谷胱甘肽（GSH）含量測定參照文獻方法。

1.4" 透射電鏡觀察

選取3～4 mm2的劍麻葉片，參照文獻方法制片，并使用JEM-1400 透射電子顯微鏡（JEOL Ltd.）觀察并拍照。

1.5" 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019對數(shù)據(jù)進行處理，SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計分析，方差分析采用Duncan新復極差法。

2" 結(jié)果與分析

2.1" PEG與NaHS處理對美國劍麻組培苗生長的影響

滲透脅迫下添加1.0" mmol/L NaHS后，美國劍麻的生長表現(xiàn)不同（圖1）。從圖1中可以看出，與對照相比，PEG處理降低了美國劍麻的單株鮮質(zhì)量，高濃度PEG抑制強度大于低濃度，PEG20處理單株鮮質(zhì)量比對照降低了16.6%。而NS+ PEG20處理組的單株鮮質(zhì)量較對照組增加了21.7%，較PEG20組增加了54.9%，說明添加1.0 mmol/L NaHS可以減緩滲透脅迫，甚至可以消除PEG 的影響。單施NaHS也提高了美國劍麻組培苗的單株鮮質(zhì)量。

不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著（P lt; 0.05）。下同。Different lowercase letters indicated significant differences at 0.05 levels （P lt; 0.05）. The same below.

2.2" PEG與NaHS處理對美國劍麻組培苗超微結(jié)構(gòu)的影響

在透射電鏡下可以看出美國劍麻葉肉細胞沒有柵欄組織和海綿組織的劃分。對照植株葉片的維管束鞘細胞完整、體積小、細胞質(zhì)濃厚，部分細胞有細胞核和線粒體，有的還沒有形成，周圍的葉肉細胞體積大，有的有葉綠體存在（圖2a）。20%PEG處理的維管束細胞結(jié)構(gòu)與對照相似，但維管束鞘細胞的細胞質(zhì)內(nèi)含物減少，細胞質(zhì)濃度低，葉肉細胞葉綠體數(shù)量減少，有的細胞壁出現(xiàn)裂痕（箭頭方向，圖2b）。20%PEG+NaHS 處理的美國劍麻維管束鞘細胞結(jié)構(gòu)完整，細胞核大，細胞質(zhì)濃厚，葉肉細胞內(nèi)有較多葉綠體，維管束周圍葉肉細胞體積減小。與對照相比，葉肉細胞結(jié)構(gòu)稍微有所損壞，部分細胞壁也出現(xiàn)了裂痕，但相對于20%PEG處理的傷害程度小，說明NaHS能夠緩解滲透脅迫對美國劍麻的細胞傷害（圖2c）。

2.3" PEG與NaHS處理對美國劍麻組培苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

NaHS對滲透脅迫下美國劍麻可溶性糖含量的影響如圖3a所示。添加PEG和NaHS的5個處理都顯著提高了可溶性糖含量，其中單獨采用NS和PEG10處理可使美國劍麻可溶性糖含量顯著提高，分別比對照組提高了174.1%和104.9%（Plt;0.05）。而NS+PEG10的處理盡管較對照高，但比單獨10%PEG處理降低了44.8%。NS+PEG10與PEG20和NS+PEG20間無顯著差異，均高于對照，但低于10%PEG和 NaHS單獨處理（圖3a）。NaHS 和PEG 5個處理組均顯著促進了美國劍麻組培苗脯氨酸的積累（圖3b）。但與可溶性糖的變化不同，以PEG20處理的美國劍麻脯氨酸含量最高，較對照組提高了3.4倍（Plt;0.05）；NS+PEG20處理的脯氨酸積累較單獨PEG20處理的下降了21.2%，但比對照提高了2.5倍，說明適宜濃度的NaHS處理能夠緩解高強度滲透脅迫造成的脯氨酸含量的過度積累。PEG10處理和NS+PEG10處理之間沒有顯著差異（都遠高于對照）（圖3b）。

單獨添加NaHS和NS+PEG處理下也都顯著提高了美國劍麻的可溶性蛋白含量，NS、NS+PEG10、NS+PEG20 3個處理分別比對照提高了2.4、2.2、3.8倍，說明添加NaHS 能提高美國劍麻的滲透調(diào)節(jié)能力。但單獨添加10％和20% PEG美國劍麻的蛋白質(zhì)含量稍高于對照，與對照之間沒有顯著差異（圖3c）。

2.4" PEG與NaHS處理對劍麻組培苗MDA和H2O2 含量的影響

NaHS對PEG滲透脅迫下美國劍麻組培苗丙二醛（MDA）含量的影響見圖4a。PEG20處理的美國劍麻MDA含量高于PEG10處理的，但兩者之間沒有顯著差異，PEG10和PEG20處理后MDA含量分別是對照組的3.8倍和4.0倍（Plt;0.05）。而10%PEG添加1.0 mmol/L NaHS后MDA含量顯著下降，NS+PEG10處理比PEG10處理MDA含量降低了47.64%（Plt;0.05）。而NS+PEG20與PEG20處理的MDA含量之間沒有顯著差異。單獨添加1.0 mmol/L NaHS 處理的MDA 含量盡管有所提高，但與對照之間沒有顯著差異。

NaHS對滲透脅迫美國劍麻H2O2含量的變化見圖4b，PEG10與對照相比劍麻H2O2含量差異不顯著，而PEG20處理的劍麻組培苗中H2O2含量顯著高于對照，比對照提高了33.5%（Plt;0.05）。NS+PEG20處理的H2O2含量較單獨PEG20處理降低了36.4%，說明高濃度PEG脅迫下添加NaHS會降低美國劍麻組培苗H2O2積累。單獨添加1.0 mmol/L NaHS 處理的H2O2 含量稍有下降，但與對照之間沒有顯著差異。

2.5" PEG與NaHS處理對美國劍麻組培苗抗氧化酶活性的影響

在PEG滲透脅迫下添加NaHS后對美國劍麻組培苗抗氧化酶如SOD、POD、CAT、APX、GR活性，以及GSH含量的影響見圖5。對SOD 酶來說，單獨添加NaHS與兩種濃度PEG處理都使美國劍麻SOD活性出現(xiàn)下降，分別降低了24.6%、14.9%以及12.9%，但只有單獨NS處理的與對照有顯著差異（Plt;0.05）。在兩種濃度PEG處理的基礎上加入NaHS后，SOD活性都有所提高，NS+PEG10與NS+PEG20組分別較PEG10和PEG20提高了16.3%、26.9%，達到對照水平（圖5a）。

POD活性在單獨添加1.0" mmol/L NaHS和10%PEG處理時與對照沒有明顯差異；但NS+PEG10處理則能顯著提高美國劍麻的POD活性，比PEG10處理提高了4.5倍，比對照提高了3.2倍（Plt;0.05）。PEG20處理的POD活性比對照提高了3.15倍，在此基礎上添加NaHS使POD活性顯著提高， NS+PEG20處理較PEG20處理提高了65.9%，比對照提高了4.9倍（Plt;0.05， 圖5b）。

10%PEG和20%PEG單獨處理都顯著地降低了美國劍麻組培苗CAT的活性，分別比對照下降了16.3%和68.8%（Plt;0.05）。而在單獨PEG處理的基礎上添加NaHS 都顯著地提高了CAT 的活性，NS+PEG10與NS+PEG20分別比PEG單獨處理提高了33.9%和170.5%（Plt;0.05），特別是NS+PEG20處理的效果非常顯著。單獨添加NaHS與對照的CAT活性沒有顯著差異（圖5c）。

NaHS對滲透脅迫下美國劍麻APX活性的影響與CAT活性的變化趨勢相似，也是兩種濃度的PEG處理美國劍麻組培苗APX活性顯著地下降， PEG10與PEG20比對照組分別降低了33.3%和47.2%。在兩種濃度PEG處理的基礎上加入NaHS后，美國劍麻APX活性都顯著高于對照組。但單獨NaHS處理更顯著提高了APX 的活性，比對照提高了97.2%（圖5d）。

除單獨NaHS處理和PEG10處理時美國劍麻組培苗的GR活性與對照沒有顯著差異外，其他3個處理都顯著提高了GR的活性，且在PEG處理的同時添加NaHS后，GR的活性比單獨處理的活性更高，其中NS+PEG10處理使得美國劍麻GR活性達到最大值，比PEG10處理提高了110.8%，比對照提高了2.2倍（Plt;0.05）。而NS+PEG20處理較PEG20處理提高了32.1%，比對照提高了1.9倍（圖5e）。

對抗氧化劑GSH含量來講，10%PEG和20%PEG兩種處理都稍提高了美國劍麻GSH的含量，但與對照之間都沒有顯著差異，而在NS+PEG10、NS+PEG20處理后GSH含量都顯著提升，較單獨PEG10、PEG20處理組分別提高了35.7%和71.5%（Plt;0.05）。單獨添加NaHS美國劍麻組培苗的GSH 含量卻出現(xiàn)了下降（圖5f）。

3" 討" 論

劍麻屬植物具有耐干旱瘠薄的特點，本研究也證實了這一點，美國劍麻組培苗在20%PEG高濃度處理下仍然存活，較其他植物如板栗、煙草、楊樹（Populus sp.）等耐性強。但在高濃度滲透脅迫下單株鮮質(zhì)量較對照降低，說明其生長受到了抑制，添加1.0 mmol/L NaHS可緩解這種脅迫。從超微結(jié)構(gòu)來看，20%PEG 脅迫后， 其葉肉細胞的體積較對照變小，細胞壁出現(xiàn)裂痕，細胞受害明顯，但添加H2S供體NaHS后，細胞的受害程度降低，維管束及維管束鞘細胞質(zhì)濃厚，說明H2S能通過維持維管束的結(jié)構(gòu)起到保水和儲水的功能，緩解滲透脅迫。干旱情況下葉片解剖結(jié)構(gòu)的變化在CAM植物中也有發(fā)現(xiàn)，如火龍果氣孔密度和氣孔大小均降低， 八寶景天等植物出現(xiàn)異質(zhì)細胞、細胞壁加厚現(xiàn)象。

滲透脅迫下植物會主動積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來降低細胞中的滲透勢，穩(wěn)定細胞結(jié)構(gòu)，是其適應環(huán)境脅迫的保護機制之一。本研究中添加10%～20% PEG可顯著提高可溶性糖和脯氨酸的含量，但20%PEG處理的可溶糖含量較10%PEG處理的低，而脯氨酸含量在20%PEG處理下顯著高于10%PEG；PEG處理下可溶性蛋白含量與對照比沒有顯著變化，這些結(jié)果表明美國劍麻在低滲透脅迫下可通過可溶性糖和脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)調(diào)節(jié)滲透壓，適應脅迫環(huán)境，而高濃度（20%PEG）下可溶性糖含量降低，脯氨酸過度積累，可能是美國劍麻受到干旱脅迫傷害的表現(xiàn)，這些現(xiàn)象與干旱脅迫下白槍桿（Fraxinus malacophylla）、越橘（Vaccinium duclouxii）等植物的表現(xiàn)相似。

本研究中10%PEG+NaHS處理的美國劍麻與單獨10%PEG處理相比其脯氨酸和可溶性糖含量并沒有顯著增加，說明低滲透脅迫下，美國劍麻本身就可通過滲透調(diào)節(jié)作用適應干旱，不需要NaHS來緩解脅迫，這與干旱脅迫下外源H2S也沒有提高燕麥可溶糖水平的結(jié)果一致。而20%PEG+NaHS處理后脯氨酸含量較單獨PEG處理顯著降低，說明NaHS可通過調(diào)控脯氨酸的過度積累緩解滲透脅迫對美國劍麻的傷害，使其適應干旱環(huán)境。研究表明，逆境情況下脯氨酸的過度積累會導致呼吸鏈電子的超載而外滲，破壞生物大分子的結(jié)構(gòu)，因此高脅迫強度下脯氨酸的積累值越大說明植物受滲透脅迫的強度越大，H2S可能通過改善植物代謝和生化水平，使?jié)B透調(diào)節(jié)物質(zhì)處于合適的水平，從而提高抵抗?jié)B透脅迫的能力，增強干旱脅迫的耐受性。

嚴重的滲透脅迫會導致植物的氧化脅迫，產(chǎn)生活性氧（reactive oxygen species，ROS，如O-·2、H2O2）和活性羰基物（reactive carbonyl species，RCS，如丙烯醛、丙二醛等），細胞內(nèi)高濃度的活性氧和活性羰基物會導致細胞膜脂過氧化。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物，也是一種RCS，其含量能夠反映植物受氧化損傷的程度。本研究中，隨著滲透脅迫的增強，美國劍麻的H2O2 和MDA 含量都顯著增加，說明美國劍麻在滲透脅迫下產(chǎn)生一定的活性氧（包括H2O2）導致膜脂過氧化傷害，而PEG處理添加NaHS均能顯著降低劍麻H2O2的含量，低濃度PEG（10%）處理添加NaHS也能降低MDA的含量，而高濃度PEG添加NaHS后MDA 的降低程度不大?？梢娺m宜濃度NaHS可以有效緩解滲透脅迫對美國劍麻細胞膜的損傷。這些結(jié)果與對烤煙、板栗的研究結(jié)果類似，但各植物處理采用NaHS的濃度有所不同，這可能是由于植物本身的抗逆性不同。

抗氧化酶SOD、POD、CAT、APX和GR是重要的ROS和RCS的清除劑，在細胞的Habere-Weiss反應和AsA-GSH循環(huán)（Foyer-Halliwell-Asada cycle）中維持著ROS和RCS的穩(wěn)態(tài)。SOD、POD、CAT主要參與Habere-Weiss反應，而APX將Habere-Weiss反應和AsA-GSH循環(huán)交聯(lián)在一起，利用AsA作為電子供體，催化H2O2生成DHA（單脫氫抗壞血酸）和H2O。GR是清除ROS并將氧化型谷胱甘肽（GSSG）轉(zhuǎn)化為還原型谷胱甘肽（GSH）的關鍵酶，維持著GSH的穩(wěn)態(tài)。另外GSH也參與HO· 的清除，并將其轉(zhuǎn)變成各種RCS而起到解毒的作用。而H2S 與NO介導的信號上游組分相交聯(lián)，NO·又可與HO·交聯(lián)，構(gòu)成整個植物體的氧化脅迫信號轉(zhuǎn)導途徑。

本研究中 SOD、CAT、APX 3個抗氧化酶在10%～20%PEG處理下都較對照出現(xiàn)顯著下降，特別是20%PEG 處理的CAT酶及10%～20%PEG 處理的APX酶活性下降極為顯著，且H2O2含量的增加，說明PEG處理對美國劍麻組培苗造成了一定的氧化脅迫，20%PEG處理更嚴重。但20%PEG處理顯著提高了POD、GR酶的活性，說明美國劍麻在SOD、CAT、APX活性下降的情況下，可通過增強POD、GR抗氧化酶活性提高其抗氧化性能，這與板栗、白桿槍在干旱性情況下酶活性的變化不完全一致，可能與植物本身的抗逆性能力和遺傳特性差異有關。本研究中美國劍麻組培苗在PEG+NaHS處理后都非常顯著地提高了SOD、POD、CAT、APX、GR 5個酶活性和GSH的含量，特別是POD、APX、GR的活性甚至都超過了對照，這說明美國劍麻在干旱脅迫下啟動了Habere-Weiss反應和AsA-GSH循環(huán)，外源H2S 通過調(diào)節(jié)抗氧化酶活性清除O-·2和H2O2，降低了MDA水平。另外H2S還通過與NO·信號的交聯(lián)，提高了GSH（還原型谷胱甘肽）的水平，進而對活性羰基物進行了清除和解毒，減輕干旱脅迫對美國劍麻的傷害作用，促進其抗逆性。這些結(jié)果與在干旱脅迫下H2S促進板栗、烤煙中的抗氧化酶活性一致，說明H2S能夠提高植物的抗旱性具有普遍性。

綜上所述，美國劍麻組培苗在20%PEG高濃度處理下仍然存活，有一定的抗旱能力，但在脅迫狀態(tài)下仍出現(xiàn)鮮質(zhì)量減少，H2O2 和MDA 含量增加，產(chǎn)生氧化脅迫，這種脅迫可通過增加脯氨酸和可溶性蛋白的水平調(diào)節(jié)滲透壓來緩解。在PEG存在情況下，H2S 供體NaHS通過降低脯氨酸水平減少其在干旱脅迫下的過度積累；通過調(diào)節(jié)SOD、CAT、APX、POD、GR酶活性啟動抗氧化系統(tǒng)，降低H2O2等活性氧物質(zhì)的積累， 提高抗氧化水平；還通過提高還原型谷胱甘肽水平清除活性羰基物，降低美國劍麻的脂質(zhì)過氧化水平，增強其抗逆性，使其更加適應干旱的環(huán)境。

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（責任編輯" 李燕文）