盐胁迫对雷竹生理生化特性的影响

何奇江，李 楠，王 波，周文伟，傅懋毅

（1. 中国林业科学研究院，北京 100091；2. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023）

盐胁迫对雷竹生理生化特性的影响

何奇江1,2，李 楠2，王 波2，周文伟2，傅懋毅1

（1. 中国林业科学研究院，北京 100091；2. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023）

应用盆栽法，研究了在不同NaCl浓度（0、0.1%、0.3%、0.5%）梯度胁迫下雷竹叶片内的超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的变化。结果表明：①不同盐胁迫下雷竹都保持了较高的SOD活性成分，且在胁迫后期SOD活性成分高于对照或与对照持平；②高盐胁迫后期叶片中POD活性成分和对照相比略有下降，但在初期持平，甚至在中期显著高于对照，中盐胁迫下的叶片中POD活性成分在中期高于对照，后期和对照持平，而低盐胁迫和对照相比变化不是很明显；③盐胁迫下MDA的含量与对照差异不显著，其中在后期低盐胁迫下MDA的含量较对照低；④不同处理条件下，各项生理生化指标间的相关性不显著。综合来看，中盐胁迫下SOD和POD活性均保持较高水平，能抑制膜脂质过氧化作用，并使MDA含量保持在较低水平，表明雷竹能在短期内忍受Na＋浓度在0.3%的胁迫。

雷竹；盐胁迫；抗氧化酶活性；丙二醛（MDA）

雷竹（Phyllostachys praecoxcv.prevevnalis）是浙江西北地区的主要笋用竹种之一，因其出笋早、产量高、笋味好而受到广泛栽培。近年来通过覆盖早出丰产技术，取得了很大的经济效益，目前已成为竹区农民提高经济收入的重要手段，并通过引种广泛栽培到其它地区。近几年在沿海地区也有所发展，但沿海有些地区种植地是近海围垦地，含盐量较高，致使个别引种地出现雷竹死亡现象，而有些地方虽然成活，但生长也严重不良。

植物在长期进化过程中，为保护自身膜系统免受伤害而形成了一整套相应的抗氧化保护系统。盐分条件下，膜系统的变化分成两个阶段：首先，表现为盐分对膜系统的破坏，也反映其对盐分的忍耐程度；然后是植物对膜系统的修复。膜系统的修复与SOD、POD和CAT等酶活性的升高是分不开的[1]。SOD的主要功能是清除自由基、控制脂质过氧化和减少细胞膜系统的伤害，其活性变化直接影响植物体内O2与H2O2的含量，植物组织中SOD活性的高低以及在逆境中的变化在一定程度上可以反映植物抗逆性的强弱；POD也是抗氧化系统中的重要一员，主要清除H2O2形成体内活性氧清除链的重要一环；CAT能够在逆境胁迫或衰老过程中清除植物体内的过氧化氢，保护细胞膜结构，减轻有毒物质对活细胞的毒害，延迟或阻止细胞结构的破坏，从而使植物能在一定程度上忍耐、减缓或抵抗逆境的胁迫，其CAT活性高低与植物的抗逆性密切相关[2]。三种酶能够相互协调，清除盐胁迫下膜脂过氧化作用产生的MDA，保护膜结构的稳定。王爱国等[3]研究证实，MDA含量多少可代表膜损伤程度的大小。因此，植物体内的活性氧清除系统活性或含量的高低是反映植物抗性的重要标志之一。盐分胁迫对雷竹生长和代谢的影响是多方面，目前对雷竹进行盐分胁迫处理尚未见报道。本文研究了在不同盐分胁迫程度下，雷竹超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量的变化与盐分胁迫的关系，为雷竹的耐盐机理提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料与处理

盆栽试验在浙江省林业科学研究院竹类植物园内进行，试验的雷竹于2009年3月盆栽到内径约60 cm，深50 cm的陶瓷盆里，盆内土壤取自浙江省林业科学研究院竹类植物园雷竹林内，雷竹年龄为1年生竹苗（2008年的雷竹），地径基本一致，为3 cm左右，共栽培40盆，并于7 d后对死亡的雷竹进行重新种植，种植后进行日常管理。2009年10月30号对盆栽竹子用不同浓度NaCl溶液进行浇灌，共设4种处理：浓度梯度分别为0（ck）、0.1%、0.3%、0.5%，每种处理10盆。每2 d浇1次，每次浇灌至饱和，并在处理的第6、第12、第18、第24、第30天即11月4、10、16、22、28日取样，采用混合采样法采集植物功能叶片，每次每种处理取3盆，低温处理下带回实验室进行各项指标测定，每项指标重复测定3次。

1.2 测定方法

SOD活性测定采用氮蓝四唑（NBT）光还原法，以抑制氯化硝基氮蓝四唑（NBT）光化还原50%为一个酶活性单位；POD活性测定采用愈创木酚法，以每分钟内A470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位；MDA含量测定采用TBA法[4]。

1.3 数据统计分析方法

用Excel软件进行数据统计，用SPSS16.0统计软件

进行方差分析、多重比较和相关分析。

2 结果与分析

2.1 盐分胁迫对SOD活性的影响

图1 NaCl胁迫对竹叶SOD活性的影响Figure 1 Effect of NaCl on SOD activities in leaves ofPh. Praecoxcv.prevernalis

SOD是活性氧清除反应过程中第一个发挥作用的抗氧化酶，SOD对于清除氧自由基，防止氧自由基破坏细胞的组成、结构和功能，保护细胞免受氧化损伤具有十分重要的作用[5]。它能将超氧化物阴离子自由基快速歧化为过氧化氢（H2O2）和分子氧。图1显示，4种处理的雷竹叶片中SOD活性成分都有一定的波动。经方差分析和多重比较，对照变化较为平缓；低盐和中盐处理的SOD活性成分在胁迫前期下降较快，中期的下降趋势有所缓解，到胁迫后期低盐处理中的SOD活性成分趋于稳定，而中盐中的活性成分则开始下降；高盐处理SOD活性成分呈上升趋势。与对照相比（如表1所示），盐胁迫初期低盐和中盐处理SOD活性成分比对照高，说明雷竹在盐处理后叶片中的SOD活性成分就迅速上升，此时高盐处理和对照的差异不明显；盐胁迫的第12天，高盐处理的SOD活性成分迅速升高，且显著高于对照，低盐处理也较对照高，且差异明显；在胁迫的第18天，中盐和高盐处理的SOD活性成分和对照无显著差异，低盐处理的SOD活性成分略有下降，且达到显著差异；在胁迫的第24天，各种盐处理的SOD活性成分均保持了较高水平，并显著高于对照；在盐胁迫的后期，低盐和高盐处理SOD活性成分最高，显著高于对照，中盐处理的SOD活性成分和对照相似。

总体来看，不同盐胁迫下雷竹都保持了较高的SOD活性成分，且在胁迫后期SOD活性成分高于对照或与对照持平。说明在整个盐胁迫过程中，SOD活性随着盐胁迫时间的延长和加重呈升高的趋势。

表1 不同盐浓度处理对竹叶各项生理生化指标的影响Table 1 Effect of different NaCl treatments on the physiochemical index in leaf

2.2 盐分胁迫对POD活性的影响

SOD清除超氧阴离子后，又会产生氧化能力极强的过氧化氢、羟自由基和单线态分子氧，这些物质也对细胞造成很大的伤害。POD是植物体内担负清除H2O2的主要酶类之一，能够催化H2O2氧化产生H2O[6]，从而降低膜内不饱和脂肪酸的过氧化程度，维持了细胞膜的稳定性和完整性，使植物耐盐性进一步提高。由图2可以看出，4种处理的雷竹叶片中POD活性成分也有一定的波动。经方差分析和多重比较，中盐处理中POD活性变化较为平缓；对照和低盐处理中POD活性变化趋势相似，在初期下降较快，后期又有所回升；高盐处理中POD活性，表现为先上升并在第18天达到最大值，而后开始迅速下降，并低于对照。与对照相比（如表1所示），在盐胁迫初期低盐和中盐处理POD活性成分比对照低，高盐处理与对照没有差异；在第12天各种盐胁迫处理中POD活性成分均较对照高，其中低盐和高盐处理的POD活性成分显著高于对照；第18天到第22天，中盐和高盐胁迫处理中POD活性成分均较对照高，低盐和对照没有显著差异；到胁迫后期，中盐处理和对照POD活性成分没有显著差异，且均比低盐和高盐处理高。

图2 NaCl胁迫对雷竹叶片保护酶POD活性的影响Figure 2 Effect of NaCl on POD activities in leaves ofPh. praecoxcv.prevernalis

总体来说，高盐胁迫后期叶片中POD活性成分和对照相比略有下降，但在初期持平，甚至在中期显著高于对照；中盐胁迫下的叶片中POD活性成分在中期高于对照，后期和对照持平；而低盐胁迫和对照相比变化不是很明显。

2.3 盐分胁迫对MDA含量的影响

盐分能增加细胞膜透性，加强脂质过氧化作用，最终导致系统的破坏。丙二醛（MDA）是膜脂过氧化的最终产物之一，会严重损伤生物膜，其含量的高低反映了细胞膜脂过氧化水平[7]。由图3所示，4种处理的雷竹叶片中MDA的含量的变化趋势相似，均呈现出先上升后下降的趋势，并在后期趋于稳定。经方差分析和多重比较，在初期各种处理MDA的含量均迅速上升，在第12天又迅速下降，到后期变化趋于平缓。与对照相比（如表1所示），在盐胁迫初期中盐处理的MDA的含量显著高于对照，低盐和高盐处理与对照无显著差异；第12天各种处理的MDA的含量均达到最大，其中低盐处理的MDA的含量最大，较对照和中盐处理无显著差异，并显著高于高盐处理，第18天各盐处理的MDA的含量均显著高于对照，说明盐胁迫引发了雷竹的膜脂过氧化作用，并随着盐胁迫时间的延长，其MDA的含量也呈升高的趋势；第24天高盐处理的MDA的含量和对照相似，低盐和中盐处理低于对照水平；到后期，各种盐胁迫下的MDA的含量与对照持平，低盐处理的MDA的含量最低。

总的来说在各个时期，盐胁迫下MDA的含量与对照差异不显著，其中在后期低盐胁迫下MDA的含量较对照低。雷竹在盐胁迫下MDA含量虽然在前期迅速增加，但和对照没有达到显著差异，且没有随着盐胁迫时间的延长发生明显的上升趋势，说明尽管雷竹体内可能存在盐胁迫而诱导自由基的伤害，但能够通过一定的自我调控机制来降低盐分胁迫所引发的膜脂过氧化作用。

图3 NaCl胁迫对雷竹叶片MDA含量的影响Figure 3 Effect of NaCl on MDA content in leaves ofPh. praecoxcv.prevernalis

2.4 盐分胁迫下雷竹叶片内SOD活性、POD活性与MDA含量关系

盐胁迫对雷竹叶片内的SOD、POD活性和MDA含量均产生了一定的影响，三者间的关系如表2。

由表2可知，不同处理条件下，各项生理生化指标间的相关性不显著。其中对照、低盐和中盐处理下的SOD活性和MDA含量呈负相关，高盐胁迫下SOD活性和MDA含量呈正相关，这表明较高的SOD活性能够抑制膜脂质过氧化作用，使MDA含量保持在较低水平。而随着胁迫的加深，氧自由基的积累，使膜系统的脂质过氧化作用增强，MDA含量也随之升高。POD活性和MDA含量在对照和中盐胁迫下也呈负相关，低盐和高盐处理下呈正相关。SOD活性与POD活性之间，除了低盐胁迫下呈负相关外，其余处理下均呈负相关。

3 结论与讨论

表2 不同盐浓度处理下竹叶各项生理生化指标间的相关关系Table 2 Correlations of physiochemical indexes among different treatments

（1）活性氧清除系统对植株抗盐生理有十分重要的作用，其中SOD是抗氧化系统中一种极为重要和在生物体内普遍存在的金属酶。在酶促保护系统中，SOD处于核心地位，是活性氧清除反应过程中第一个发挥作用的抗氧化酶。在本实验中，SOD首先对盐胁迫所造成的膜伤害作出反应，可以看到雷竹在盐胁迫初期低盐和中盐处理的SOD活性成分就迅速上升，且明显高于对照。不同盐胁迫条件下雷竹都保持了较高的SOD活性成分，表明雷竹在抗盐机理方面对盐胁迫的适应性。随着盐胁迫时间的延长和加重，酶促防御系统机能有所降低，高盐胁迫下雷竹叶片中POD活性成分要明显低于对照，但在初期持平，甚至在中期显著高于对照；中盐胁迫下的叶片中POD活性成分在中期高于对照，后期和对照持平；而低盐胁迫和对照相比变化不是很明显。何开跃等[8]研究表明，随着盐胁迫浓度的加重，白竹（Phyllostachys dulcis）笋体内的SOD、POD活性先升高后降低，红竹（Phyllostachy iridenscens）则为先降低后升高，而翠竹（Arundinaria pygmaea）叶片酶活性则变化平缓。

（2）随着盐胁迫时间的延长，各种处理下MDA的含量与对照差异不显著，其中低盐胁迫下MDA的含量在后期要低于对照。虽然在盐胁迫的前期MDA含量迅速增加，但没有和对照达到显著差异，也没有随着盐胁迫时间的延长发生明显的上升趋势，说明雷竹能够通过一定的自我调控机制来降低盐分胁迫所引发的膜脂过氧化作用。这也表明雷竹在一定的盐浓度范围及时间内能够通过自身诱导抗氧化酶系统以提高适应能力而忍受逆境。有研究表明不同浓度NaCl胁迫下，随着时间的增加，菲白竹（Pleioblastus fortune）、铺地竹（Pleioblastus argenteostriatus）叶片的MDA含量呈上升趋势[9]，红竹和早竹（Phyllostachys praecox）呈先降后升趋势，而白哺鸡竹的MDA相对含量变化不大[10]，可见各竹种间的耐盐能力不同。

（3）相关分析表明，各项生理生化指标间的相关性不显著。只有高盐处理下SOD活性和MDA含量呈正相关，说明随着胁迫的加深，氧自由基的积累，使膜系统的脂质过氧化作用增强，MDA含量也随之升高。POD活性和MDA含量在对照和中盐胁迫下也呈负相关。SOD活性与POD活性之间，除了低盐胁迫下呈负相关外，其余处理下均呈负相关。

（4）综合来看，中盐胁迫下SOD活性和POD活性均保持了较高的水平，能够抑制膜脂质过氧化作用，并使MDA含量保持在较低水平。表明雷竹能在短期内忍受Na＋浓度在0.3%的胁迫。

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Effect of NaCl Treatment on Phisiochem ica l Properties o fPhyllostachys praecoxcv.prevernalis

HE Qi-jiang1,2，LI Nan2，WANG Bo，ZHOU W en-wei2，FU Mao-yi1
（1. Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 2. Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou 310023, China）

Determ ination was conducted on SOD and POD activity and MDA content in leaf of pottedPhyllostachys praecoxcv.prevernalisunder different NaCl treatments(0, 0.1%, 0.3%,0.5%). The result showed that different NaC l treatedPh. praecoxcv.prevernaliscould hold high SOD activity, and even higher than the control at the later period. POD activity in leaf under high stress decreased a little than that of the control at the later stage, but similar at earlier stage and even higher evidently at middle state. POD activity in leaf under medium stress was higher and similar that that of the control at middle and later stage. POD under low salt stress had no evident difference of both treated bamboo and the control. MDA content in leaf of treated bamboo had no great difference w ith that in the control. It had no close relationship among different physiochemical properties under different salt stress. The result demonstrated that medium salt stress treated bamboo could hold high SOD and POD activity and low MDA content, indicatingPh. praecoxcv.prevernalishad salt tolerance under 0.3% of Na+ during short time.

Ph. praecoxcv.prevernalis; salt stress; SOD; POD; MDA

S718.43

A

1001-3776（2011）01-0044-05

2010-08-11；

2010-12-13

“十一五”国家科技支撑计划专题“亚热带基岩质海岸防护林体系构建技术试验示范”（2006BAD 03A 1406）

何奇江（1976－），男，浙江诸暨人，副研究员，从事竹林培育研究。