盐胁迫下抗坏血酸对小麦幼苗保护功能的分析

2015-04-26白凤麟雷海英

长治学院学报 2015年2期

白凤麟,雷海英

（长治学院生物科学与技术系，山西长治 046011）

盐胁迫已经成为世界范围内影响农作物生长的逆境因子。全世界大约有10×108 hm2的土地发生了盐渍化，其中中国的次生盐渍化土壤约占耕地面积的1/10[1]。盐胁迫引起一系列的生理变化，抑制植物的生长发育，如干扰细胞的离子平衡、抑制光合作用、破坏膜系统、蛋白质、DNA等[2]，其中细胞质膜是盐胁迫对植物伤害最敏感的部位[3,4,5]。植物在盐胁迫下积累大量活性氧（AOS）攻击原生质膜中的不饱和脂肪酸，使膜系统变性。

抗坏血酸（AsA）又叫维生素C，是一种水溶性维生素，参与胶原蛋白的合成，也是一种非酶促小分子的水溶性抗氧化剂。近年来关于AsA提高植物抗逆性方面的研究较广泛，结果表明AsA具有可增强油菜幼苗的耐盐性[6]，缓解O3对水稻的胁迫作用[7]，减弱强光引起的姜叶片光抑制作用[8]等。本实验以烟农19和长5222为材料，研究盐胁迫条件下AsA对它们的缓解作用，为发现新的抗盐方法提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

取粒大饱满的烟农19和长5222小麦种子各800粒，用0.1%氯化汞浸泡小麦种子30 min；无菌水反复冲洗至少3次；最后用适量室温的无菌水浸泡小麦种子约24 h。水培法种植小麦[1]，温度25℃，光照40 W，湿度35.5%RH，每天更换无菌水。待小麦生长芽长2 cm左右后对其进行三种处理：Hoagland营养液作为对照（T0）；100 mmol/L氯化钠+Hoagland营养液（T1）；100 mmol/L氯化钠+1.5 mmol/L AsA[1]+Hoagland营养液（T2）。待生长到第16天测量、取样。

1.2 测定方法

选取第16天的幼苗测量根长、苗长。随机选取30株幼苗，冲洗干净，剪碎叶片和根部，混匀，硫代巴比妥酸发测定MDA含量[9]，H2O2含量用硫酸太络合比色法测定[10]，POD活性采用愈创木酚法测定[11]、CAT的活性按照Chance[12]的方法测量。

1.3 数据分析

实验数据处理采用Excel 2010、Origin8.5软件进行统计分析及数据处理。

2 结果与分析

2.1 AsA对盐胁迫下小麦幼苗生长的影响

对两个品种的小麦进行盐胁迫处理，16天后测量它们的株高和根长，取平均值进行比较。由图1、图2可知，盐胁迫下烟农19和长5222的生长均受到抑制，两品种根长的抑制效果明显，长5222株高对盐胁迫不敏感。加入AsA后，两个品种的株高有不同程度恢复，而根长则比对照（T0）长势更好，根长更长。说明一定浓度的AsA可以提高小麦抵抗盐胁迫的能力，并且可促进根的生长。

图1 AsA对盐胁迫下小麦幼苗株高的影响Fig.1 Effect of AsA on height of plants under salt stress

图2 AsA对盐胁迫下小麦幼苗根长的影响Fig.2 Effect of AsA on longth of roots under salt stress

2.2 AsA对盐胁迫下不同小麦幼苗MDA含量的影响

MDA对细胞有毒性，能够引起细胞膜功能紊乱，干扰正常的生理代谢[13]。设定T0处理烟农19的MDA平均含量为100%，将两种小麦MDA相对含量进行比较分析。由图3可知，T1处理条件下两种小麦幼苗的MDA相对含量与T0处理相比均显著增加；外施AsA作用下（T2处理），MDA的相对含量均显著降低，说明外施AsA可以缓解盐胁迫下MDA对膜的细胞毒害作用，并且对两种小麦幼苗的影响趋势一致。

图3 AsA对盐胁迫下小麦幼苗MDA含量的影响Fig.3 Effect of AsA on MDA content in wheat seedlings under salt

2.3 AsA对盐胁迫下不同小麦幼苗H2O2含量的影响

H2O2是植物体内主要的活性氧，它可以反映逆境胁迫下氧化损伤的程度。设定T0处理的烟农19 H2O2平均含量为100%，其余数据都是相对于它的百分数。由图4可知，T1处理的烟农19和长5222，它们的H2O2含量增幅基本一致；T2处理烟农19 H2O2含量比T1处理含量减少了23.57%，长5222降低了25.68%。图4表明，AsA可以减轻盐胁迫下小麦幼苗的过氧化损伤，并且对两个小麦品种的缓解效应差异不大。研究还发现，两个品种小麦正常生长情况下H2O2含量有显著差异，说明两品种对H2O2的清除能力存在显著差异。

图4 AsA对盐胁迫下小麦幼苗H2O2相对含量的影响Fig.4 Effect of AsA on H2O2 relative content in wheat seedlings under salt stress

2.4 AsA对盐胁迫下不同小麦幼苗POD活性的影响

POD是清除H2O2的重要的保护酶，它可以减轻H2O2对植物的毒害作用。设定烟农19 T0处理的POD平均值为100%，比较两种小麦POD的相对活性。由图5可知，T1处理后，烟农19 POD相对含量下降至35.33%，长5222下降至30.85%；AsA作用下烟农19的POD相对含量增加至95.76%，长5222增加至66.79%。以上结果说明NaCl处理后小麦幼苗的POD活性明显下降，降低了小麦幼苗清除H2O2含量的能力，导致其受到过氧化损伤，其中烟农19的POD活性变化比长5222更大；AsA作用下POD活性明显提高，可以减轻植物的过氧化损伤。

图5 AsA对盐胁迫下小麦幼苗POD相对活性的影响Fig.5 Effect of AsA on POD relative activity in wheat seedlings under salt

2.5 AsA对盐胁迫下不同小麦幼苗的CAT活性的影响

CAT是广泛存在于需氧动植物及微生物细胞中的一种氧化还原酶[14]，它可以分解过氧化物，在生物体内主要清除H2O2[15]。比较两种供试小麦的CAT酶活性，以相对活性进行比较。文章设定T0处理烟农19的CAT平均酶活值为100%。由图6可知，NaCl胁迫下两种小麦的CAT活性显著下降，烟农19下降趋势更显著；AsA作用下烟农19增加到84.45%，长5222增加到122.97%。实验表明盐胁迫减弱CAT活性；外施AsA处理CAT活性升高，活性氧代谢能力增强，AsA对盐胁迫下烟农19和长5222缓解作用的差异不明显。

图6 AsA对盐胁迫下小麦幼苗CAT相对活性的影响Fig.6 Effect of AsA on CAT relative activity in wheat seedlings under salt

3 结论与讨论

植物在盐胁迫下，过多活性氧积累导致其生理生化性质的改变。MDA、H2O2含量反映了氧化损伤的强弱，抗氧化酶（SOD、POD、CAT）主要清除过多的活性氧。研究结果显示：盐胁迫后小麦幼苗长势缓慢，MDA、H2O2含量增加，POD、CAT活性下降，外源AsA作用下小麦幼苗得到缓解；本实验得到的结果与常云霞等[1]的文章中涉及的部分基本一致。

实验表明AsA作用下小麦幼苗的各生理指标得到缓解，且AsA对烟农19的保护效应更明显。因此，抗坏血酸可能参与活性氧的代谢，减少活性氧对小麦幼苗的伤害，能对植物起到一定的保护作用。实验中测得小麦幼苗的苗高和根长在盐胁迫下被抑制，在AsA的作用下小麦幼苗的苗高和根长明显被促进，这说明AsA存在可能在根的生长中起到较大的促进作用，抑或AsA促进了植物在逆境下的代偿性生长。本实验仅从小麦幼苗生长及生理指标方面进行研究，而对于盐胁迫和缓解盐胁迫是一个复杂的系统工作，这其中具体的生理生化机制还需进一步的实验和探索。

［1］常云霞，徐克东，周琳，等.抗坏血酸对胁迫下小麦幼苗生长抑制的缓解效应［J］.麦类作物学报，2013，33（1）：151-155.

［2］杨颖丽，杨宁，王莱，等.盐胁迫对小麦幼苗生理指标的影响［J］.兰州大学学报（自然科学版），2007，43（2）：0455-2059.

［3］董发才，苗琛，荆艳彩，等.小麦根系过氧化氢的积累与耐盐性的关系［J］.武汉植物研究，2002，20（4）：293-298.

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［5］周琴，张佩，曹春信，等.外源抗坏血酸对酸雨胁迫油菜幼苗的缓解效应［J］.农业环境科学学报，2010，29（8）：1437-1442.

［6］范美华，张义鑫，石戈，等.外源抗坏血酸对油菜种子在海水胁迫下萌发生长的影响［J］.中国油料作物学报，2009，31（1）：34-38.

［7］谢居清，李国学，王校科，等.外源抗坏血酸对臭氧胁迫下水稻光合及生长参数的影响［J］.中国农业生态学报，2009，17（6）：1176-1181.

［8］黄金丽，王绍辉，张振贤.外源抗坏血酸对姜离体叶片光抑制和抗氧化酶活性的影响［J］.西北植物学报，2008，28（10）：2041-2046.

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