弱光逆境下活性氧的损伤对葡萄叶片叶绿素降解效应的影响＊

2010-12-01陆相龙

潍坊学院学报 2010年4期

关键词：弱光遮阳活性氧

曹慧,陆相龙

(潍坊学院,山东潍坊 261061)

弱光逆境下活性氧的损伤对葡萄叶片叶绿素降解效应的影响＊

曹慧,陆相龙

(潍坊学院,山东潍坊 261061)

不同程度弱光处理下,叶绿素(Chl)降解加剧,活性氧O2-·、MDA含量明显增加,细胞质膜相对透性(PMP)明显增大。相关回归分析显示,Chl含量的降低和O2-·、MDA含量明显增加以及PMP升高之间均呈显著负相关。结果表明,弱光逆境下葡萄叶片叶绿素降解与活性氧损伤密切相关。

弱光;叶绿素;活性氧

植物在其生长发育过程中,经常会受到不同程度的弱光逆境,不同程度的弱光逆境可诱发叶绿素含量下降,植物体内活性氧代谢失调,弱光逆境下活性氧与叶绿素降解之间的效应研究报道[1-3]不多。因此,本试验选用葡萄为试材,研究弱光逆境下活性氧的损伤与叶绿素降解效应之间的关系,以探讨弱光逆境影响葡萄生长发育生理代谢变化的过程机理,从而为葡萄优质高产栽培提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

选择生长相对一致、健壮无病虫的8611葡萄幼苗为试验材料。实验分三个处理:(1)不遮阳,即正常光照(CK);(2)遮一层黑色遮阳网,约遮阳65%(处理I);(3)遮两层遮阳网,约遮阳85%(处理II)。每处理20株,3次重复,遮光处理后每隔6d取样一次,取样时间为每天早晨8时,叶片取自幼苗顶端第3至第5片叶,试验验结果进行生物统计学分析。

1.2 试验方法

叶绿素(Chl)含量的测定参照张宪政[4]的方法;O2-·含量的测定参照王爱国等[5]的方法;丙二醛(MDA)含量的测定参照汤章成[6]的方法;细胞质膜相对透性(PMP)的测定参照文献[7]。

2 结果与分析

2.1 不同程度弱光处理对叶绿素含量的影响

图1 不同程度弱光处理对叶绿素含量的影响

图2 不同程度弱光处理对O2-含量的影响

由图1可知,弱光抑制葡萄叶片幼苗的生长发育,弱光的抑制效应与遮阳程度密切相关。处理Ⅰ、处理Ⅱ分别于胁迫第12天、第6天与对照之间的差异达显著水平,随着遮阳程度的增高,胁迫时间的加长,叶绿素降解加剧,且叶绿素含量下降的幅度处理Ⅱ＞处理Ⅰ。处理Ⅰ胁迫至第18天时,叶绿素含量比CK降低了41.5%,处理Ⅱ胁迫至第18天时,叶绿素含量比CK降低了57.2%。

2.2 同程度弱光处理对O2-·产生速率的影响

由图2可知,弱光逆境对葡萄叶片幼苗O2-·产生速率均呈上升趋势。且O2-·产生速率与遮阳程度、胁迫时间有密切关系。胁迫第6天时,处理ⅡO2-·产生速率与CK的差异达显著水平,胁迫第12天时处理Ⅰ与CK的差异达显著水平。处理Ⅰ胁迫至第18天时,O2-·产生速率比CK提高了76.1%,处理Ⅱ胁迫O2-·产生速率比CK提高了105.9%。在整个胁迫期间内,O2-·产生速率不断增加且上升幅度处理Ⅱ＞处理Ⅰ。

2.3 不同程度弱光处理对 H2O2含量的影响

在正常培养条件下,葡萄叶片幼苗 H2O2的含量变动幅度不大(图3)。处理Ⅱ弱光逆境胁迫下葡萄叶片内H2O2含量在胁迫期间呈大幅度上升,胁迫第6天与对照之间的差异达显著水平,叶片 H2O2含量比对照提高了31.1%,胁迫第18天比对照提高了95.3%;处理ⅠH2O2含量的上升幅度较缓慢,到胁迫第6天后叶片H2O2含量才明显上升,胁迫第12天比对照提高了33.7%,胁迫第18天比对照提高了65.6%。

图3 不同程度弱光处理对H2O2含量的影响

图4 不同程度弱光处理对MDA含量的影响

2.4 不同程度弱光处理对丙二醛(MDA)含量的影响

MDA含量的升高是细胞膜脂过氧化水平升高的一个指标。由图4可以看出,正常光照条件下CK处理MDA含量变化幅度不大。处理I MDA含量在胁迫第12天与CK的差异达显著水平,到第18天时MDA含量比CK提高了58.3%;随遮阳程度的增加,MDA含量不断升高,处理Ⅱ在胁迫到第6天时MDA含量比CK提高了30.2%,到第18天时提高了94.3%。实验结果表明,弱光胁迫时间越长,遮阳程度越高,MDA含量越高。

2.5 不同程度弱光处理对细胞质膜相对透性(PMP)的影响

由图5可以看出,弱光对细胞质膜相对透性有明显的效应。不同处理均使质膜相对透性呈上升趋势,且上升幅度为处理Ⅱ＞处理Ⅰ。质膜相对透性与遮阳程度密切相关,遮阳处理Ⅰ第12天PMP与对照之间的差异达到显著水平,到遮阳第18天比CK提高79.8%;处理Ⅱ第6天即与对照之间的差异就达到显著的水平,第18天比对照提高107.8%。

2.6 不同程度弱光下葡萄叶片O2-.与Chl、H2O2、MDA、PMP及Chl与MDA、PMP间的相关分析

图5 不同程度弱光处理对PMP的影响

由表1可知道,无论处理Ⅰ、处理Ⅱ,O2-含量与Chl、H2O2、MDA含量、PMP之间呈高度相关,Chl含量与MDA含量、PMP之间均呈高度负相关。

表1 不同程度弱光下葡萄叶片O2-.与Chl、MDA、PMP及Chl与MDA、PMP间的相关分析

3 结论与建议

弱光胁迫可使叶绿素含量降低,降解加剧。植物叶片的衰老源于氧自由基伤害的积累,生长旺盛的叶片自身具有活跃的清除活性氧的机制,使活性氧的产生与清除处于平衡状态,一旦该平衡被打破,就造成活性氧的积累而产生毒害,导致叶片衰老,以至脱落死亡[8-10]。实验表明,弱光逆境可以诱发植物体内活性氧的积累,致使叶绿素降解加剧,引起葡萄叶片幼苗的早衰。

植物细胞内积累的O2-·能引起膜脂过氧化作用,MDA是膜脂过氧化的分解产物,MDA含量的高低反映了细胞膜脂过氧化水平,弱光逆境下,MDA含量迅速升高,上升幅度随遮阳程度的增加而升高。试验表明,弱光逆境下叶绿素含量不断降低,而O2-·、MDA、PMP含量均呈明显上升趋势,弱光逆境对植物造成的伤害是一个复杂的生理代谢过程,不同遮阳弱光处理均导致O2-·在植物体内积累,活性氧在植物体内的积累使诱发膜脂过氧化,MDA含量升高、膜透性增加,进一步加剧叶绿素的降解,从而造成植物不同程度的损伤。

由此看来,葡萄是喜光果树,生长发育对光照比较敏感,即使是单层遮阳处理也会对植物的营养生长造成很大影响,因此,在实际生产中一定要加强前期的光照管理,防止弱光对植物的生长发育造成不可逆的损伤。

[1]杨佩芳,乔燕春.温室栽培早黑宝葡萄光合特性与SOD、POD的相关性研究[D].晋中:山西农业大学,2005.

[2]曹慧,韩振海,许雪峰.水分胁迫下抗旱性不同的两种苹果属植物光合特性的变化[J].园艺学报,2004,31(2):285-290.

[3]马全增,解金斗.葡萄高效栽培教材[M].北京:金盾出版社,2005.

[4]张宪政.作物生理研究法[M].北京:农业出版社,1992.

[5]王爱国,罗广华.植物的超氧自由基与羟胺反应的定量关系[J].植物生理学通讯,1990,(6):55-57.

[6]汤章诚.现代植物生理学实验指导[M].北京:科学出版社,1999.

[7]邹琦.植物生理学实验指导[M].北京:中国农业出版社,2000.

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[10]Smirnoff N.The role of active oxygen in the response of plants to water deficit and desiccation[J].New Phytol,1993, 125:27-58.

(责任编辑:梁足培)