模擬酸雨對(duì)4種苗木細(xì)胞膜透性及抗氧化酶系統(tǒng)的影響

摘要：酸雨是全球三大環(huán)境危害之一，20世紀(jì)70年代以后，中國(guó)出現(xiàn)大范圍酸雨，中國(guó)酸雨區(qū)是世界三大酸雨區(qū)之一，東亞酸雨區(qū)的一部分[1]，而廣西則是酸雨危害較為嚴(yán)重的地區(qū)之一。酸雨對(duì)森林的影響在很大程度上是通過對(duì)土壤的物理化學(xué)性質(zhì)的惡化作用造成的，可影響樹木正常代謝過程。本試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)水平（pH3.0、pH4.0、pH5.0、pH5.6），一個(gè)對(duì)比（pH 6.0）一共5種模擬酸雨的處理方式，通過測(cè)定細(xì)胞膜透性、抗氧化酶活性和丙二醛含量，來(lái)模擬研究酸雨對(duì)4個(gè)樹種細(xì)胞膜透性及生化特性的影響。研究結(jié)果表明：（1）四個(gè)樹種的細(xì)胞膜透性及MDA含量隨著酸雨pH值的降低總體呈上升趨勢(shì)，格木細(xì)胞膜透性與MDA含量呈顯著正相關(guān)。（2）不同酸度酸雨處理下，巨尾桉9號(hào)、格木、土沉香、降香黃檀葉片中SOD、POD、APX、CAT四種抗氧化酶活性的變化規(guī)律有所不同。（3）不同pH值的酸雨模擬處理對(duì)巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香四個(gè)樹種葉片內(nèi)SOD、POD、APX、CAT四種抗氧化酶活性均有影響。本試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明模擬酸雨對(duì)苗木細(xì)胞膜透性及抗氧化酶系統(tǒng)方面存在種間差異。

關(guān)鍵詞：模擬酸雨、4個(gè)樹種、細(xì)胞膜透性、抗氧化酶活性、生化特性

Effects of simulated acid rain on cell membrane permeability and antioxidant enzyme system of four seedlings

Shunfu Zhou，Chunye Li

（Dali Branch of Yunnan Forest Inventory and Planning Institute，Dali Yunnan 671000）

Abstract： Acid rain is one of the three major environmental hazards in the world. After the 1970s， there was a large-scale acid rain in China. China acid rain area is one of the three major acid rain areas in the world and a part of East Asia acid rain area [1]， while Guangxi is one of the areas with more serious acid rain hazards. The influence of acid rain on forest is largely caused by the deterioration of soil physical and chemical properties， which can affect the normal metabolic process of trees. In this experiment， four levels （pH3.0， pH4.0， pH5.0， and pH5.6） and one comparison （pH 6.0） were set up to simulate the effects of acid rain on cell membrane permeability and biochemical characteristics of four tree species by measuring cell membrane permeability， antioxidant enzyme activity and malondialdehyde content.The results showed that： （1） The cell membrane permeability and MDA content of four tree species showed an overall upward trend with the decrease of pH value of acid rain， and the cell membrane permeability of Gemu was positively correlated with MDA content. （2） Under the treatment of acid rain with different acidity， the activities of SOD， POD， APX and CAT in leaves of Eucalyptus grandis No.9， Gemu， Aquilaria sinensis and Dalbergia odorifera were different. （3） The simulated acid rain treatment with different pH values affected the activities of SOD， POD， APX and CAT in the leaves of Eucalyptus grandis No.9， Gemu， Dalbergia odorifera and Aquilaria sinensis. The results of this experiment show that there are interspecific differences in cell membrane permeability and antioxidant enzyme system of simulated acid rain seedlings.

KEY WORDS：Simulated acid rain、Four tree species、Cell membrane permeability、Antioxidant enzyme activity、Biochemical characteristics.

酸雨是指pH值小于5.60的大氣降水，大氣形式包括：雨、雪、雹等。在降水形成過程中，由于受到大氣中二氧化碳和其他污染氣體及大氣懸浮顆粒物可溶解成分影響，導(dǎo)致了酸雨的產(chǎn)生，酸雨與全球氣候變暖，臭氧層破壞并列為世界三大生態(tài)環(huán)境災(zāi)難。它不僅對(duì)植物、土壤、水體、建筑物造成破壞，而且嚴(yán)重威脅著人類的身體健康，已成為舉世矚目的污染問題[2]。而酸雨對(duì)植物的傷害有兩種，一是直接危害植物葉子，一是通過酸化土壤對(duì)植物造成間接傷害。酸雨降落，與植物葉片接觸最多，酸雨會(huì)影響植物葉片的結(jié)構(gòu)和正常的生理生化過程，使葉肉組織、葉片膜結(jié)構(gòu)、細(xì)胞器等受損害，進(jìn)而影響到植物的生長(zhǎng)發(fā)育[3]。

在正常條件下，植物能有效地清除體內(nèi)的活性氧自由基，植物產(chǎn)生和清除活性氧的能力處于動(dòng)態(tài)平衡，但在逆境或脅迫條件下，植物體內(nèi)的活性氧自由基產(chǎn)生速度超過了植物清除活性氧的能力，體內(nèi)自由基增多，當(dāng)自由基濃度超過一定閥值，會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)、核酸、多糖和膜脂分子的氧化破壞，植物便會(huì)受到傷害[4][5]。

巨尾桉（Eucalyptusgrandis×E.urophylla）是廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院以巨桉為母本、尾葉桉為父本雜交培育成的優(yōu)良無(wú)性系[6]，廣林巨尾桉9號(hào)（E. grandis×E.urophylla No.9）由于其生長(zhǎng)迅速，樹干通直，枝下高等優(yōu)點(diǎn)被廣西林木良種委員會(huì)審定為林木良種，在廣西區(qū)及其周圍地區(qū)普遍種植[7]；格木（Erythrophleum fordiiOliv）為珍貴的硬材樹種，其木材堅(jiān)硬，結(jié)構(gòu)均勻，是優(yōu)良的建筑及家具用材[8]；降香黃檀（Dalbergia odorifera T.Chen），俗稱“黃花梨”，其木材堅(jiān)硬，紋理漂亮，是制作古典硬木家具的上乘材料，國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，瀕危樹種，與紫檀木、雞翅木、鐵梨木并稱中國(guó)古代四大名木[9]；土沉香（Aquilaria sinensis（Lour.）Gilg）是國(guó)特有的生產(chǎn)高品質(zhì)香料及國(guó)藥沉香的植物，國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物[10]。

目前在國(guó)內(nèi)外，已有不少關(guān)于酸雨對(duì)植物生長(zhǎng)生理的研究，但單獨(dú)針對(duì)酸雨對(duì)桉樹、格木、降香黃檀、土沉香等樹種幼苗的細(xì)胞膜透性和抗氧化酶活性方面研究依然很少。其適應(yīng)酸性的機(jī)理還不清楚，本試驗(yàn)以巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香為試驗(yàn)材料，采用不同酸度的酸雨噴淋試驗(yàn)，探討不同酸性條件下4種苗木的細(xì)胞膜透性及抗氧化酶系統(tǒng)生理變化規(guī)律，為此類樹種對(duì)酸雨的耐受性方面研究提供參考，也為其他樹種在耐酸性研究方面提供借鑒，進(jìn)而為解決酸雨對(duì)森林的危害問題提供科學(xué)依據(jù)。

1.材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和材料

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于廣西南寧市廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃（108°17′14″E，22°51′20″N）。

4種實(shí)驗(yàn)苗木：巨尾桉9號(hào)為3月生組培苗，格木、降香黃檀、土沉香為2年生實(shí)生苗。苗木用黃心土和河沙按1：1混合而成的土壤（pH 4.90）進(jìn)行栽培，開始進(jìn)行撫育緩苗，在緩苗生長(zhǎng)期間用普通自來(lái)水噴施。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及指標(biāo)測(cè)定方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

模擬酸雨的配制按照廣西酸雨化學(xué)成分SO42-和NO3-離子濃度為7：1，用95 % - 98 %的濃硫酸和65 % - 68 %的濃硝酸按體積比4.8：1配置酸雨母液，試驗(yàn)設(shè)四個(gè)水平（pH4.0、pH3.0、pH5.0、pH5.6），一個(gè)對(duì)照（pH 6.0），每組12個(gè)重復(fù)，合計(jì)需5×4×12=240盆（5個(gè)水平，4種苗木，每個(gè)水平每種苗木12株）。該試驗(yàn)于2015年3月10日至4月20日在廣西大學(xué)苗圃進(jìn)行。模擬酸雨的噴灑采用噴霧法，用噴霧器噴灑不同pH值的模擬酸雨，噴灑頻率為每隔7d噴1次，共4次，每次均噴至葉片滴液為度，噴淋時(shí)間一般在下午4：00 - 6：00進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法

1.2.2.1 細(xì)胞膜透性（相對(duì)電導(dǎo)率，%）的測(cè)定

取新鮮植物葉片用水清洗3 - 4次，用干凈濾紙吸去表面水分，然后用直徑為5 mm的打孔器，避讓葉片主脈打孔10片，將葉片放入50 ml的小燒杯中，加入20 ml去離子水，然后放于真空泵內(nèi)抽氣30 min，取出后放在室溫下靜置1 h，期間要對(duì)燒杯進(jìn)行搖勻，1小時(shí)后用電導(dǎo)儀側(cè)其初電導(dǎo)值（S1），測(cè)完后將其放在沸水浴中10 min，以殺死植物組織，取出試管用自來(lái)水冷卻至室溫，并在室溫下平衡10 min，搖晃，測(cè)其終電導(dǎo)率（S2）。計(jì)算結(jié)果，相對(duì)電導(dǎo)率L=（S1-S0）/（S2-S0）×100 %，式中：S0為去離子水的電導(dǎo)率[11]。

1.2.2.2 抗氧化酶活性及丙二醛的測(cè)定

酶液提?。喝≈参镄迈r葉片0.5 g，加10 mL 0.05 mol/L，pH 7.0 磷酸緩沖液（即PBS緩沖液，可視研磨情況分次適量加入）、0.1g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）及少許石英砂，在冰浴中研磨成勻漿，轉(zhuǎn)移至50 mL離心管中，然后再用10mL PBS液沖洗研缽（分次沖洗），倒入離心管，搖勻，于0 - 4℃ ，5000g下離心20 min，上清液為酶提取液。分裝至5mL的離心管，每管為2mL，冷藏-70℃保存（最好先用液氮速凍，再置于-70℃），以下各實(shí)驗(yàn)取此上清液。

丙二醛（MDA）含量的測(cè)定：采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[12]，取酶液1 mL，加入5 %三氯乙酸（TCA）3 mL，0.67%硫代巴比妥酸（TBA）1 mL，混勻，沸水浴30 min后快速冷卻，在4000 g下離心10 min，以5 % TCA 3 mL和0.67 % TBA 1 mL混合液為參比，測(cè)定其在450、532、600 nm下的吸光度值，以u(píng) mol/g表示。計(jì)算SOD 相對(duì)活性，按公式C＝6.45（A532－A600）－0.56A450計(jì)算，式中：C（u mol/L）為樣品提取液中的濃度。

過氧化物酶（POD）活性的測(cè)定：采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[13]，反應(yīng)液為50 m mol/L磷酸緩沖溶液（pH 5.7）2.9 mL，50 m mol/L愈創(chuàng)木酚1 mL，2 % H2O2 1 mL，反應(yīng)液在34℃水浴中保溫3 min，對(duì)照管不加酶提取液，實(shí)驗(yàn)管加入0.1 mL酶提取液后，在470 nm處測(cè)定吸光度的變化。酶活性以1 min內(nèi)A470變化0.01為1個(gè)活性單位，以U/min· g FW表示。

抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性的測(cè)定：采用紫外分光法測(cè)定[14]，反應(yīng)液為50 m mol/L 磷酸緩沖液， pH 7.0（含0.1 m mol/L EDTA-Na2，0.3 m mol/L AsA）和適量的酶提取液，加入酶液后，在測(cè)定之前向各管加入適量9 m mol/L H2O2，搖勻，反應(yīng)3 min后測(cè)其在290 nm處測(cè)定吸光度的變化。酶活性以1 min變化0.01個(gè)A290值所需酶量為1個(gè)活性單位，以U/min· g FW表示。

過氧化氫酶（CAT）活性的測(cè)定：采用紫外分光法測(cè)定[15]，反應(yīng)液為50 m mol/L 磷酸緩沖液， pH 7.0（含0.1 m mol/L EDTA-Na2，0.3 m mol/L AsA）和適量的酶提取液，加入酶液后，在測(cè)定之前向各管加入適量9 m mol/L H2O2，搖勻，反應(yīng)3 min后測(cè)其在290 nm處測(cè)定吸光度的變化。酶活性以1 min變化0.01個(gè)A290值所需酶量為1個(gè)活性單位，以U/min· g FW表示。

超氧化物歧化酶（SOD）活性的測(cè)定[16]：采用NBT法測(cè)定，取50 m mol/L的磷酸緩沖液（pH 7.8）1.5 mL于10 mL具塞刻度試管中，并向其中加入130 m mol/L蛋氨酸溶液0.3 mL，750 u mol/L 氮藍(lán)四唑（NBT）0.3 mL，100 u mol/L EDTA-Na2溶液0.3 mL，20 u mol/L 核黃素溶液0.3 mL，實(shí)驗(yàn)管加入0.2 mL酶提取液，以不加酶液作為對(duì)照，加適量蒸餾水使終體積為3 mL，對(duì)照管置于暗處，其他各管于4000 Lx光強(qiáng)下照光10 min，要求各管受光情況盡量一致，反應(yīng)停止后，用黑布罩上各試管。以不照光對(duì)照管作為空白調(diào)零，分別測(cè)定其他各管在560nm處的吸光度。酶活性以NBT被抑制50%為1個(gè)酶活性單位，以鮮重酶單位每克表示（U/g FW）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 21.0等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方差分析采用及多重比較采用Duncan新復(fù)極差法。

2.結(jié)果與分析

2.1模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種苗木細(xì)胞膜透性的影響

從表1看出，不同酸度的酸雨處理下，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀的細(xì)胞膜透性的變化規(guī)律相一致，其大小均為pH3.0gt;pH4.0gt; pH5.0gt;pH5.6，而土沉香的細(xì)胞膜透性與巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀變化趨勢(shì)不同，其大小順序?yàn)閜H4.0gt;pH3.0gt; pH5.0gt;pH5.6。

pH3.0酸雨處理下各樹種細(xì)胞膜透性大小順序是：巨尾桉9號(hào)gt;降香黃檀gt;土沉香gt;格木；pH4.0：土沉香gt;降香黃檀gt;巨尾桉9號(hào)gt;格木；pH5.0和PH5.6：土沉香gt;巨尾桉9號(hào)gt;降香黃檀gt;格木。

四個(gè)樹種的相對(duì)電導(dǎo)率隨著酸雨pH值的降低總體呈上升趨勢(shì)。pH 3.0時(shí)，四個(gè)樹種的相對(duì)電導(dǎo)率均顯著大于對(duì)照，比對(duì)照組增加了24.7%、26.8%、16.6%、6.3%。隨著模擬酸雨pH值的降低，巨尾桉9號(hào)和格木的相對(duì)電導(dǎo)率均一直升高，巨尾桉9號(hào)pH 5.6時(shí)的相對(duì)電導(dǎo)率顯著高于對(duì)照組，增加了16.6%，而格木相對(duì)電導(dǎo)率在此處理濃度下增幅較??；降香黃檀的相對(duì)電導(dǎo)率呈上升-下降-上升趨勢(shì)；土沉香的相對(duì)電導(dǎo)率隨pH的降低呈先上升后下降趨勢(shì)，且土沉香在同一pH值的酸雨下的相對(duì)電導(dǎo)率均較其他三個(gè)樹種大。

可見，巨尾桉9號(hào)在輕度酸雨處理下相對(duì)電導(dǎo)率的增幅較明顯，而隨著模擬酸雨pH值的降低，其相對(duì)電導(dǎo)率的增幅逐漸減小，巨尾桉9號(hào)的相對(duì)電導(dǎo)率對(duì)酸雨的反應(yīng)較敏感；而輕度酸雨對(duì)格木、降香黃檀、土沉香細(xì)胞膜透性的影響不大，這三個(gè)樹種在低濃度酸雨處理下對(duì)酸雨有較強(qiáng)的耐受力，而隨著酸雨濃度的增加，傷害逐漸加重，超過了其耐受極限，造成其細(xì)胞膜透性明顯增大。

2.2模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種苗木MDA的影響

從表2看出，不同酸度的酸雨處理下，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香細(xì)胞的丙二醛含量的變化規(guī)律相一致，其大小順序均為pH3.0gt;pH4.0gt; pH5.0gt;pH5.6。同一酸雨酸度下四個(gè)樹種的MDA含量的變化規(guī)律也是相同的，均為：降香黃檀gt;桉樹gt;土沉香gt;格木。

四種樹種MDA含量受酸雨脅迫的變化趨勢(shì)相同，隨著酸雨pH的降低均表現(xiàn)為逐漸上升趨勢(shì)。在pH 3.0時(shí)，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香四個(gè)樹種MDA含量分別比對(duì)照增加了29.3%、45.8%、19.0%、96.1%，顯著高于對(duì)照。四種樹種在pH 5.6至pH 4.0之間MDA含量變化緩慢，其中土沉香增幅較其他三個(gè)樹種大；在pH 4.0和pH 3.0之間增幅較大，pH 3.0梯度下四個(gè)樹種MDA含量均顯著高于對(duì)照，說(shuō)明隨著模擬酸雨濃度的增加，四個(gè)樹種細(xì)胞膜的傷害逐漸加重，且模擬酸雨對(duì)土沉香葉片內(nèi)MDA含量影響較大，而對(duì)格木影響較小。

2.3模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種苗木SOD活性的影響

SOD是清除活性氧過程中第一個(gè)發(fā)揮作用的抗氧化酶，在植物體內(nèi)起重要作用，它可將O2-·歧化為H2O2和O2，減輕活性氧的傷害。

從表3可知，不同酸度酸雨處理下，土沉香、降香黃檀葉片中SOD活性的變化規(guī)律相一致，其大小順序均為pH3.0gt;pH4.0gt;pH5.0gt;pH5.6；巨尾桉9號(hào)、格木SOD活性變化規(guī)律不同，其中巨尾桉9號(hào)為pH4.0gt;pH3.0gt;pH5.0gt;pH5.6，格木為pH4.0gt;pH5.0gt; pH3.0gt;pH5.6。

同一酸雨酸度處理下，四個(gè)樹種葉片內(nèi)SOD活性的變化不盡相同， pH3.0和pH4.0酸雨作用下各樹種SOD活性的大小順序均為：巨尾桉9號(hào)gt;格木gt;土沉香gt;降香黃檀；pH5.0和pH5.6順序?yàn)椋焊衲緂t;巨尾桉9號(hào)gt;降香黃檀gt;土沉香。

隨著模擬酸雨的pH的降低，巨尾桉9號(hào)、格木葉片內(nèi)SOD活性均先上升再下降，且均在pH 4.0時(shí)下降；在pH 5.6時(shí)，四個(gè)樹種葉片內(nèi)SOD活性均變化不大，pH 4.0時(shí)，桉樹、格木葉片SOD的活性分別比對(duì)照增加了16.7 %、7.0 %，均顯著高于對(duì)照，pH 3.0時(shí)，降香黃檀、土沉香葉片SOD的活性分別比對(duì)照增加了9.9 %、152.8 %，均顯著高于對(duì)照。巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀在模擬酸雨不同濃度處理下變化幅度較緩，而土沉香在pH 5.0之前變化較小，當(dāng)pH降至4.0，其葉片SOD的活性急劇升高，而后升高又變緩?？梢?，輕度模擬酸雨處理對(duì)四個(gè)樹種的危害較小，其葉片內(nèi)SOD的活性上升緩慢，在pH 4.0時(shí)，模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種的傷害較嚴(yán)重，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀SOD清除活性氧在輕度酸雨下起作用，在pH4.0時(shí)達(dá)到最高，而土沉香葉片內(nèi)SOD在重度酸雨下仍起到重要作用。

2.4模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種苗木POD活性的影響

POD是植物抗氧酶系統(tǒng)中的重要酶類，它能將SOD歧化產(chǎn)生的H2O2分解成H2O和O2。

由表4可以看出，不同酸度酸雨處理下，巨尾桉9號(hào)、格木、土沉香葉片中POD活性的變化規(guī)律相一致，其大小順序均為：pH3.0gt;pH4.0gt;pH5.0gt;pH5.6；降香黃檀為：pH3.0gt;pH4.0gt;pH5.6gt;pH5.0。

同一酸雨酸度對(duì)四個(gè)樹種葉片內(nèi)POD活性的影響也是相同的，均為：降香黃檀gt;格木gt;巨尾桉9號(hào)gt;土沉香。

巨尾桉9號(hào)、格木、土沉香葉片內(nèi)POD活性隨著模擬酸雨pH值的降低呈上升趨勢(shì)，而降香黃檀的POD活性先下降后升高。從變化的幅度來(lái)看，格木和降香黃檀的變化幅度要遠(yuǎn)大于巨尾桉9號(hào)和土沉香。在pH 3.0時(shí)，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香葉片內(nèi)POD活性分別比其相應(yīng)的對(duì)照增加了60.0%、93.2%、88.9%、125.0%，均顯著高于對(duì)照。試驗(yàn)結(jié)果表明，模擬酸雨酸度越高，POD活性越強(qiáng)，且降香黃檀和土沉香葉片內(nèi)POD對(duì)模擬酸雨的影響較強(qiáng)。

2.5模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種苗木APX活性的影響

APX是植物活性氧代謝中重要的抗氧化酶之一，它能通過抗壞血酸（AsA）-谷胱甘肽-NADPH循環(huán)，催化AsA氧化，清除H2O2和O2-，是葉綠體中清除H2O2的關(guān)鍵酶，又是維生素C代謝的主要酶類。

表5所示，不同酸度的酸雨處理下，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀葉片內(nèi)的APX活性的大小變化均為pH4.0gt;pH3.0gt; pH5.0gt;pH5.6；而土沉香為：pH4.0gt;pH5.0gt; pH3.0gt;pH5.6。

同一酸雨酸度下，四個(gè)樹種的APX活性的變化規(guī)律相同，其大小順序均為：格木gt;降香黃檀gt; 土沉香gt;巨尾桉9號(hào)。

隨著模擬酸雨pH值的降低，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香葉片內(nèi)的APX活性均表現(xiàn)為先升高后降低，且均在pH 4.0時(shí)達(dá)到最大，其葉片內(nèi)APX活性均比對(duì)照增加了13.5%、88.5%、9.1%、17.9%，與對(duì)照間存在顯著差異。巨尾桉9號(hào)、降香黃檀、土沉香葉片內(nèi)APX對(duì)模擬酸雨的影響較格木弱。

2.6模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種苗木CAT活性的影響

CAT是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，可使H2O2發(fā)生歧化生成H2O和O2。

從表6看出，不同酸度酸雨處理下，巨尾桉9號(hào)葉片內(nèi)CAT活性的變化規(guī)律為pH4.0gt;pH5.0gt; pH5.6gt;pH3.0，格木、降香黃檀：pH3.0gt;pH4.0gt; pH5.0gt;pH5.6，土沉香：pH4.0gt;pH3.0gt; pH5.0gt;pH5.6。

同一酸雨酸度下，四個(gè)樹種葉片內(nèi)CAT活性的變化規(guī)律也是相同的，均為：巨尾桉9號(hào)gt; 土沉香gt;格木gt;降香黃檀。

巨尾桉9號(hào)、土沉香葉片內(nèi)CAT活性受酸雨脅迫的變化趨勢(shì)相同，都是隨著模擬酸雨pH值的降低先升高再下降，在pH 4.0達(dá)到最大；格木、降香黃檀的CAT活性受酸雨脅迫的變化趨勢(shì)相同，隨著模擬酸雨pH值的降低而不斷增強(qiáng)。在pH 4.0時(shí)，巨尾桉9號(hào)、土沉香葉片內(nèi)CAT活性比對(duì)照增加了35.7%、100.0%；而格木、降香黃檀在pH 3.0時(shí)，其葉片內(nèi)CAT活性顯著高于對(duì)照，比對(duì)照增加了104.2%、53.6%。不同pH值的模擬酸雨處理對(duì)巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香四個(gè)樹種葉片內(nèi)CAT活性均有影響，巨尾桉9號(hào)、土沉香在pH 5.6至pH 4.0之間對(duì)模擬酸雨處理產(chǎn)生的傷害反應(yīng)較強(qiáng)烈，而后隨著模擬酸雨pH值的下降，其CAT活性也隨之下降，而格木和降香黃檀葉片內(nèi)CAT活性隨著模擬酸雨pH值的下降平穩(wěn)升高。

2.7模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種苗木細(xì)胞膜透性及抗氧化酶的相關(guān)性分析

由表7所示，巨尾桉9號(hào)葉片POD活性與SOD活性存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.993**；SOD、POD活性與APX活性之間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.919*，r=0.904*。

由表8所示，格木葉片細(xì)胞膜透性與CAT間存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=0.965**，MDA與CAT、POD活性間存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.987**，r=0.988**，CAT與POD活性間存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=0.996**，POD與APX活性間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=0.910*，APX與CAT活性、MDA含量間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.910*，r=0.893*，細(xì)胞膜透性與POD活性、MDA含量間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.939*，r=0.951*。

由表9所示，降香黃檀葉片CAT活性與細(xì)胞膜透性之間存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為r=0.989**，POD與CAT、SOD活性、MDA含量之間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.889*，r=0.881*，r=0.927*，CAT與SOD、MDA含量之間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.954*，r=0.896*，SOD與MDA含量、細(xì)胞膜透性之間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.954*，r=0.901*。

由表10所示，土沉香葉片POD活性與MDA含量、CAT活性與SOD活性存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.990**，r=0.977**，細(xì)胞膜透性與APX、CAT活性之間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r=0.949*，r=0.878*。

3.討論

酸雨脅迫對(duì)植物的傷害主要是因?yàn)樽杂苫艏?xì)胞膜，使膜系統(tǒng)遭受破壞，過量的活性氧通過攻擊植物體內(nèi)膜結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)，酶等結(jié)構(gòu)被破壞，使膜脂過氧化加劇，膜透性增強(qiáng)，大量植物所需的營(yíng)養(yǎng)離子外滲，直接影響著植物正常的生理代謝活動(dòng)。對(duì)9種草本觀賞植物葉綠素含量和細(xì)胞膜透性對(duì)酸雨脅迫的響應(yīng)[17]，對(duì)6種常綠闊葉園林樹種進(jìn)行模擬酸雨試驗(yàn)也得出相似的結(jié)果[18]。模擬酸雨處理下樹木葉片細(xì)胞膜透性與MDA含量顯著增加，且兩者呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，且CAT、SOD、POD活性逐漸下降或逐漸上升或呈先升后降的單峰曲線變化[19-21]。

本試驗(yàn)也得出了類似的結(jié)論，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香四個(gè)樹種的細(xì)胞膜透性及MDA含量隨著酸雨pH值的降低總體呈上升趨勢(shì)，格木細(xì)胞膜透性與MDA含量呈顯著正相關(guān)。隨著模擬酸雨pH值的降低，巨尾桉9號(hào)葉片內(nèi)SOD、APX、CAT活性，格木葉片內(nèi)SOD、APX活性，降香黃檀葉片內(nèi)APX活性及土沉香葉片內(nèi)APX、CAT活性先上升后下降，說(shuō)明適度pH值的模擬酸雨可以激發(fā)樹木自身的抗逆體系，誘導(dǎo)其體內(nèi)部分保護(hù)酶活性升高，多種抗氧化酶協(xié)同作用減輕活性氧引起的膜脂過氧化作用，但隨著模擬酸雨pH值的降低，超過了植株的耐受限度時(shí)，這些抗氧化酶活性將會(huì)下降，樹木體內(nèi)活性氧與抗氧化酶的動(dòng)態(tài)平衡被打破，活性氧將不斷積累，細(xì)胞膜脂過氧化產(chǎn)物MDA增加，細(xì)胞膜透性增大，植株葉綠體結(jié)構(gòu)遭到破壞，其葉片內(nèi)葉綠體含量下降，使其光合作用受到不良影響，進(jìn)而影響植株的生長(zhǎng)。其中pH 4.0時(shí)，四個(gè)樹種細(xì)胞膜透性和MDA含量均顯著高于對(duì)照，而此時(shí)多種抗氧化酶活性也達(dá)到最高，說(shuō)明模擬酸雨對(duì)四個(gè)樹種細(xì)胞膜產(chǎn)生了嚴(yán)重傷害。

4.結(jié)論

四個(gè)樹種的細(xì)胞膜透性及MDA含量隨著酸雨pH值的降低總體呈上升趨勢(shì)，格木細(xì)胞膜透性與MDA含量呈顯著正相關(guān)。pH 3.0時(shí)，四個(gè)樹種的細(xì)胞膜透性及MDA含量均顯著大于對(duì)照，隨著模擬酸雨pH值的降低，巨尾桉9號(hào)和格木的細(xì)胞膜透性均一直升高，降香黃檀的相對(duì)電導(dǎo)率呈上升-下降-上升趨勢(shì)，土沉香呈先上升后下降趨勢(shì)，且土沉香在同一pH值的酸雨下的相對(duì)電導(dǎo)率均較其他三個(gè)樹種大，四種樹種在pH 5.6至pH 4.0之間MDA含量變化緩慢，在pH 4.0和pH 3.0之間增幅較大，其中土沉香增幅較其他三個(gè)樹種大。

不同酸度酸雨處理下，巨尾桉9號(hào)、格木、土沉香、降香黃檀葉片中SOD、POD、APX、CAT四種抗氧化酶活性的變化規(guī)律有所不同，同一酸雨酸度下，四個(gè)樹種葉片內(nèi)CAT活性的變化規(guī)律也是不同的。巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香葉片內(nèi)SOD、POD、APX、CAT活性的變化趨勢(shì)有三種，隨著模擬酸雨pH值的降低不斷上升、先上升再下降或先下降后上升。隨著模擬酸雨pH值的降低，巨尾桉9號(hào)葉片內(nèi)SOD、APX、CAT活性先上升后下降，且均在pH 4.0時(shí)達(dá)到最大，而后下降，POD活性呈不斷上升趨勢(shì)，巨尾桉9號(hào)葉片內(nèi)SOD、APX、CAT清除活性氧在輕度酸雨下起作用，在pH4.0時(shí)其活性達(dá)到最高，而POD在模擬酸雨較低pH值時(shí)仍起到重要作用；格木葉片內(nèi)SOD、APX活性先上升后下降，且均在pH 4.0時(shí)達(dá)到最大，而后下降，POD、CAT呈不斷上升趨勢(shì)，格木葉片內(nèi)SOD、APX清除活性氧在輕度酸雨下起作用，在pH4.0時(shí)其活性達(dá)到最高，而POD、CAT在模擬酸雨較低pH值時(shí)仍起到重要作用；降香黃檀葉片內(nèi)SOD、POD、CAT活性先下降后升高，APX活性先上升再下降，降香黃檀受模擬酸雨的影響較大，其葉片內(nèi)抗氧化酶不穩(wěn)定；土沉香葉片內(nèi)APX、CAT活性先上升后下降，SOD、POD呈不斷上升趨勢(shì)，且在pH 5.0之前SOD變化較小，當(dāng)pH降至4.0，其活性急劇升高，而后升高又變緩，APX、CAT活性在輕度酸雨下起作用，SOD、POD在重度酸雨下仍起到重要作用。

不同pH值的模擬酸雨處理對(duì)巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀、土沉香四個(gè)樹種葉片內(nèi)SOD、POD、APX、CAT四種抗氧化酶活性均有影響，巨尾桉9號(hào)、格木、降香黃檀葉片內(nèi)SOD活性在模擬酸雨不同濃度處理下變化幅度較緩，降香黃檀和土沉香葉片內(nèi)POD對(duì)模擬酸雨的響應(yīng)較強(qiáng)，巨尾桉9號(hào)、降香黃檀、土沉香葉片內(nèi)APX對(duì)模擬酸雨的響應(yīng)較格木弱，巨尾桉9號(hào)、土沉香葉片內(nèi)CAT活性對(duì)模擬酸雨的響應(yīng)較格木和降香黃檀強(qiáng)，且格木和降香黃檀葉片內(nèi)CAT活性較穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 酸雨和酸雨區(qū)等級(jí)．中國(guó)氣象科普網(wǎng) [引用日期2022-09-06]

[2] 張瑀琳，龍鳳翔.廣西壯族自治區(qū)桂林市酸雨特征分析，北京農(nóng)業(yè) . 2014 （21） .

[3] 黃美元， 沈志來(lái)， 劉帥仁， 等. 中國(guó)西南典型地區(qū)酸雨形成過程研究[J]. 大氣科學(xué)， 1995（03）：359-366.

[4] 段云青， 王艷. Cd脅迫對(duì)油菜和小白菜苗POD、PPO和SOD活性的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2005（01）：54-57.

[5] 李剛， 徐芳杰， 張奇春， 等. 鋁脅迫對(duì)不同耐鋁性小麥基因型根尖抗氧化酶活性的影響[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版）， 2009（06）：619-625.

[6] 蔣淑磊. 丹紅楊和巨尾桉組織培養(yǎng)技術(shù)的研究[D]. 中南林業(yè)科技大學(xué)， 2009.

[7] 王鵬良， 姜福星， 蔡玲， 等. 廣林巨尾桉9號(hào)遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立[J]. 林業(yè)科技開發(fā)， 2013（03）：76-80.

[8] 趙志剛. 珍稀瀕危樹種格木保護(hù)生物學(xué)研究[D]. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院， 2011.

[9] 賈瑞豐. 降香黃檀人工促進(jìn)心材形成的研究[D]. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院， 2014.

[10] 馬華明. 土沉香（Aquilaria sinensis （Lour.）Gilg）結(jié)香機(jī)制的研究[D]. 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院， 2013.

[11]趙棟. 模擬酸雨對(duì)山茶花和茶梅影響的研究[D]. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2010.

[12]許長(zhǎng)成， 趙世杰， 鄒琦， 等. 植物組織中丙二醛測(cè)定方法的改進(jìn)[J]. 植物生理學(xué)通訊， 1994， 28 （4）： 288-290.

[13] 王瑞剛， 陳少良， 劉力源， 等. 鹽脅迫下3種楊樹的抗氧化能力與耐鹽性研究[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005， 27 （3）： 46-52.

[14] 何文亮， 黃承紅， 楊穎麗， 等. 鹽脅迫過程中抗壞血酸對(duì)植物的保護(hù)功能[J]. 西北植物學(xué)報(bào)， 2004， 24 （12）： 2196-2201.

[15] 楊春祥， 李憲利， 高東升. 鈣對(duì)低溫脅迫下油桃花果膜脂過氧化和保護(hù)酶活性的影響[J]. 落葉果樹， 2004 （6）： 1-3.

[16] 宇克莉， 鄒婧， 鄒金華. 鎘脅迫對(duì)玉米幼苗抗氧化酶系統(tǒng)及礦質(zhì)元素吸收的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2010， 06： 1050-1056.

[17] 張光生， 劉英， 周青. 9種草本觀賞植物葉綠素含量和細(xì)胞膜透性對(duì)酸雨脅迫的響應(yīng)[J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)， 2006， 22 （4）： 83- 87.

[18] 李志國(guó)， 姜衛(wèi)兵， 翁忙玲， 等. 常綠闊葉園林6樹種（品種）對(duì)模擬酸雨的生理響應(yīng)及敏感性[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2011， 38 （3）： 512-518.

[19] 李志國(guó)， 翁忙玲， 姜武， 等. 模擬酸雨對(duì)樂東擬單性木蘭幼苗部分生理指標(biāo)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志， 2007， 26 （1）： 31-34.

[20] 宋莉英， 柯展鴻， 孫蘭蘭， 等. 模擬酸雨對(duì)3種菊科入侵植物光合特性的影響 "[J]. 植物學(xué)報(bào)， 2013， 48 （2）： 160-167.

[21] 趙棟， 潘遠(yuǎn)智， 鄧仕槐. 模擬酸雨對(duì)茶梅生理生態(tài)特性的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) "2010， 43 （15）： 3191-3198.