鹽脅迫下兩品種大麥葉片

1、鹽脅迫下兩品種大麥葉片H 2O 2累積及其清除酶活性的變化陳文利1徐朗萊13沈文飚1劉友良2(1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院,2農(nóng)學(xué)系,南京210095摘要以鑒4(J 4,耐鹽性較強(qiáng)和科品7號(hào)(Kp 7,耐鹽性較弱大麥葉片為材料,研究了在不同濃度鹽處理下H 2O 2累積和H 2O 2清除酶的活性變化。結(jié)果表明,在300mmo l L N aC l 處理7天期間,科品的H 2O 2累積量大于鑒4;兩品種超氧化物歧化酶(SOD 維持較高活性,鑒4的過氧化氫酶(CA T 活性呈上升趨勢(shì),科品的卻下降;鑒4清除H 2O 2能力大于科品,其中CA T 起關(guān)鍵作用。用5mmo l L H 2O 2或015mmo l

2、 L 甘露醇處理鹽脅迫中的大麥,能緩解鹽對(duì)科品7號(hào)的脅迫作用。關(guān)鍵詞大麥;鹽脅迫;H 2O 2;SOD ;CA T分類號(hào)S 5121301Changes of hydrogen perox ide accu m ula tion and hydrogenperox ide -scaveng i ng enzym e activ ity i n the leaves oftwo barley spec ies under sa lt stressChen W en li 1,Xu L anglai 1,Shen W enb iao 1and L iu You liang 2(1Co llege

3、of Science ,2D ep t of A gronom y ,N an jing A gric U n iv ,N an jing 210095ABSTRACT T he con ten ts of H 2O 2and the activities of H 2O 22scavenging enzym es of tw o barley species H ord eum vu lg a re L 1J 4(salt 2to leran t and Kep in 7(salt 2sen sitive under differen t N aC l stress w ere studie

4、d .T he resu lts show ed that the rate of H 2O 2accum u lati on w as faster in Kep in 7than in J 4,excep t the activity of CA T increased in J 4and decreased in Kep in 7,the activity of SOD m ain tained h igher level under 300mmo l L N aC l treatm en t du ring 7days.A b ility of H 2O 22scavenging w

5、as h igher in J 4than in Kep in 7.CA T is key enzym e in the H 2O 22scavenging enzym es.T he additi onal treatm en t of 5mmo l L H 2O 2o r 015mmo l L m ann ito l cou ld delay the sen scence p rocess of barley leaves under salt stress.Key words barley ;salt 2stress ;H 2O 2;SOD ;CA T 植物體內(nèi)活性氧代謝有增加與降低H

6、2O 2的雙重反應(yīng),國內(nèi)外有關(guān)于植物在逆境條件下的活性氧(包括H 2O 2代謝研究,但有關(guān)鹽脅迫下H 2O 2累積及其清除酶系統(tǒng)作用變化的研究較少。本文以耐鹽性不同的兩大麥品種為材料,研究了大麥葉片在鹽脅迫下H 2O 2累積及其清除酶(SOD ,CA T 活性變化;并用H 2O 2、甘露醇處理鹽脅迫大麥,研究了其對(duì)大麥葉片內(nèi)源H 2O 2含量的影響,以期從H 2O 2產(chǎn)生與清除的角度探討大麥抗鹽脅迫的機(jī)理。1材料與方法111供試材料大麥(H ord eum vu lg a re L .耐鹽性較強(qiáng)品種鑒4(J 4和耐鹽性較弱的科品7號(hào)(Kp 7。112試材培養(yǎng)及處理種子(由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)逆境生理組

7、提供用1g L H gC l 2浸泡5m in ,洗凈,于20°C 浸種24h ,催3通訊作者Co rresponding au tho r收稿日期:1998204228J ou rna l of N anj ing A g ricu ltu ra l U n iversity芽24h 。挑選露白一致的種子播于石英砂中,1 2Hoagland 溶液培養(yǎng),自然光照,4d 更換一次營養(yǎng)液。麥苗長至一葉一心時(shí)移栽至泡沫板上,用周轉(zhuǎn)箱水培(Hoagland 溶液,每天定時(shí)通氣20m in 。麥苗四葉一心時(shí)進(jìn)行不同處理:(1對(duì)照,Hoagland 營養(yǎng)液;(2200mm o l L N aC

8、l +Hoagland 液;(3300mm o l L N aC l +Hoagland 液;(45mm o l L H 2O 2+300mm o l L N aC l +Hoagland 液;(5015mm o l L 甘露醇+300mm o l L N aC l +Hoagland 液。113測(cè)定方法處理7天之內(nèi),取第1,2,3葉混合,測(cè)定以下指標(biāo)。11311葉綠體電子傳遞速率(DCP IP M V 參照張其德等及葉濟(jì)宇的方法。反應(yīng)溫度為25°C ,光照強(qiáng)度為1200m o l m -2s -1。11312凈光合速率采用北京農(nóng)業(yè)大學(xué)便攜式智能BAU 紅外線CO 2分析系統(tǒng)(由南京

9、農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生理組提供儀器測(cè)定,光通量密度為1200m o lE m -2s -1,閉路系統(tǒng)中CO 2含量約330360L L 。11313H 2O 2含量參照林植芳等1的方法。提取H 2O 2時(shí)加少量活性炭以去除色素。11314超氧化物歧化酶(SOD 活力參照沈文飚等2的方法,以抑制氮藍(lán)四唑(NB T 光化還原50%的酶量為一個(gè)酶活性單位(U 。11315過氧化氫酶(CA T 活力參照Chance 3和徐朗萊等4的方法。連續(xù)記錄25°C 下240nm 處的吸收值。2結(jié)果與分析211不同濃度鹽脅迫下兩品種大麥葉片的凈光合速率(Pn 和光系統(tǒng) (PSI 活性變化兩品種大麥在鹽脅迫下Pn

10、 均下降,但Kp 7的下降幅度明顯大于J 4。在200mm o l L N aC l 處理7d后,Kp 7的Pn 為對(duì)照的43%,而J 4為對(duì)照的8416%。用300mm o l L N aC l 處理7d 后,Kp 7的Pn 為對(duì)照的3712%,而J 4為對(duì)照的7818%(圖1。在200mm o l L N aC l 處理時(shí),PS I 活性為J 4大于Kp 7,而在300mm o l L N aC l 處理時(shí),J 4小于Kp 7(圖2 。圖1不同鹽濃度下凈光合速率的變化F ig .1R ate of net pho to syn thesis underdifferen t N aC l s

11、tress 圖2不同濃度鹽脅迫下PS I 活性的變化F ig .2Changes of pho to system I activity under differen t N aC l stress212不同濃度鹽脅迫下兩品種大麥葉片的S OD 活性變化200mm o l L N aC l 處理下,兩品種葉片的SOD 活性較對(duì)照均有不同程度的增加,J 4的SOD 活性增加19%118%,且在第2天有一高峰,而Kp 7只增加10%20%(圖3a 。在300mm o l L 鹽處理后16d ,Kp 7的SOD 活性均大于J 4,第7天Kp 7的SOD 活性小于J 4(圖3b 。89南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)

12、第22卷 圖3不同濃度鹽脅迫下SOD 活性的變化F ig .3Changes of SOD activity under differen t N aC l stress213不同濃度鹽脅迫下兩品種大麥葉片的CAT 活性變化在200mm o l L N aC l 處理下,與對(duì)照相比兩品種葉片CA T 活性均有所上升, 變化較平穩(wěn),J 4的CA T 活性大于Kp 7(圖4a 。300mm o l L N aC l 處理下,J 4的CA T 活性上升,而Kp 7的下降。處理后第5天,J 4的CA T 活性為對(duì)照的192%,Kp 7為對(duì)照的5818%(圖4b 。圖4不同濃度鹽脅迫下CA T 活性的變

13、化F ig .4Changes of CA T activity under differen t N aC l stress214不同濃度鹽脅迫下兩品種大麥葉片中H 2O 2的累積在200mm o l L N aC l 下,兩品種葉片的H 2O 2含量均上升,且兩者差異不明顯(圖5a 。300mm o l L N aC l 處理下,兩品種葉片的H 2O 2含量上升,第5天之后Kp 7的H 2O 2含量高于J 4。這可能是J 4的H 2O 2清除酶CA T 起關(guān)鍵作用的結(jié)果(圖5b 。圖5不同濃度鹽脅迫下H 2O 2含量的變化F ig .5Changes of hydrogen perox i

14、de under differen t N aC l stress99第2期陳文利等:鹽脅迫下兩品種大麥葉片H 2O 2累積及其清除酶活性的變化215H2O2和甘露醇處理對(duì)鹽脅迫下大麥葉片內(nèi)累積H2O2的影響以300mm o l L N aC l處理作為對(duì)照,分別加入5mm o l L H2O2和015mm o l L甘露醇,測(cè)定大麥葉片H2O2含量。結(jié)果在處理后第一天,內(nèi)源H2O2含量以H2O2處理的最高,兩天之后它的H2O2含量均低于對(duì)照。甘露醇處理的內(nèi)源H2O2含量兩天后也低于對(duì)照(圖6。從外觀長勢(shì)看,兩種處理均能明顯緩解鹽脅迫導(dǎo)致的葉片發(fā)黃(圖略。3討論已有研究表明,鹽敏感作物的光合速

15、率在鹽漬下降低,但光合電子傳遞仍保持相對(duì)較高的活性,這種電子傳遞和CO2固定能力的不平衡導(dǎo)致電子傳遞鏈PS I端的過還原,從而產(chǎn)生大量的O-2、H2O2、O H等多種活性氧5。本試驗(yàn)結(jié)果也表明,在 300圖6不同外源物質(zhì)對(duì)鹽脅迫下H2O2含量的影響F ig.6Effects of the differen t exogenon s sub stancestreatm en ts on H2O2con ten t under N aC l stressmm o l L N aC l處理下,兩品種葉片的H2O2產(chǎn)生及其清除能力均存在明顯差異;即PS I活性是科品大于鑒4,凈光合速率卻是科品小于鑒4

16、,也就是說,科品的電子傳遞活性相對(duì)較高,但CO2固定能力明顯降低。另一方面,CA T活性變化是鑒4上升而科品下降,也就是鑒4的清除H2O2能力大于科品,因此,在上述兩方面的因素作用下,最終導(dǎo)致了科品葉片內(nèi)H2O2含量高于鑒4,這與Singha等提出的作物鹽害原因是一致的6。在200mm o l L N aC l處理下,兩品種的H2O2產(chǎn)生與清除能力差異不明顯,即PS I活性是科品小于鑒4,而P n也是科品小于鑒4,因此,科品的電子傳遞和CO2固定的能力基本保持平衡,H2O2的產(chǎn)生并不多于鑒4。另一方面,兩品種的活性氧清除酶活性均比對(duì)照有所增高,這說明低鹽下少量H2O2的累積能刺激植株葉片內(nèi)抗氧

17、化酶的活性增加,以達(dá)到其適應(yīng)低鹽脅迫的環(huán)境。我們從它們的長勢(shì)上也看到,兩品種的差異不明顯。甘露醇是活性氧清除劑,在鹽處理下外加甘露醇可緩解鹽脅迫引起的葉片發(fā)黃現(xiàn)象,葉片中H2O2含量也明顯低于對(duì)照,這說明甘露醇確能清除葉片內(nèi)由于鹽害產(chǎn)生的H2O2。在鹽脅迫下,外加低濃度H2O2同樣可緩解植株的葉片發(fā)黃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還發(fā)現(xiàn),處理3d后葉片內(nèi)H2O2也明顯低于對(duì)照。因此作者推測(cè),少量H2O2分子可能在體內(nèi)有誘導(dǎo)或激活一些活性氧清除酶的作用,有關(guān)這方面的工作值得進(jìn)一步研究。參考文獻(xiàn)1林植芳,李雙順,林桂珠,等1衰老葉片和葉綠體中H2O2的累積與膜脂過氧化的關(guān)系1植物生理學(xué)報(bào),1988,14:16 222沈文飚,葉茂炳,徐朗萊,等1小麥旗葉自然衰老過程中清除活性氧能力的變化1植物學(xué)報(bào),1997,39(7:634640 3Chance B,M aeh ly A C.A ssays of catalase and perox idase.In:Co low ick S P,Kapalan N O eds.M ethods of Enzymo logy.Co l. .N ew Yo rk:A cadem ic P ress,195517647754徐朗萊,葉茂炳1過氧化物酶活力連續(xù)記錄測(cè)定法1南