外源腐胺对盐胁迫下黄芩根中活性氧代谢的影响

华智锐，李小玲

（商洛学院生物医药与食品工程学院，陕西 商洛 726000）

外源腐胺对盐胁迫下黄芩根中活性氧代谢的影响

华智锐，李小玲

（商洛学院生物医药与食品工程学院，陕西 商洛 726000）

以商洛黄芩幼苗为试材，研究不同浓度外源腐胺（0，0.005，0.01，0.015，0.02 mmol/L）对150 mmol/LNaCl胁迫下黄芩根中活性氧代谢的影响。结果表明，通过外施外源腐胺即灌根的方式，可增强盐胁迫下黄芩幼苗超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性，促进可溶性蛋白含量的提高，减缓盐胁迫下黄芩幼苗丙二醛（MDA）含量的积累，从而清除黄芩幼苗根中活性氧，增强根中活性氧的代谢，有利于植物的生长；其中，以浓度为0.01 mmol/L的外源腐胺对缓解黄芩幼苗根中的盐胁迫作用效果最为显著。

外源腐胺；黄芩；盐胁迫；活性氧

黄芩（Scutellaria baicalensis）为唇形科多年生草本植物，为极常用中药，味苦耐寒，具有清热去湿、泻火清毒、凉血控血、去热稳胎的疗效，能用来沏茶喝，有凉爽消火、消炎去暑的功效[1]；还有利于恢复元气、壮脾养胃、去肌热、去脓止痛、敛疮养肌、活血养血的功效；同时还可以治疗水浮肿尿量少、出汗不止、气虚乏力、食少便溏、便血崩漏、子宫脱垂、久溃不敛、内热去渴、慢性肾炎蛋白尿、糖尿病。其主要产于河北、辽宁、陕西、山东、内蒙古、黑龙江等地[2]。

随着我国盐地面积的不断扩大，土壤盐渍化问题正严重制约着农业的可持续发展及良好生活环境的维持，土壤中盐量太多会对植株造成危害，使植物生长受到抑制，光合作用受阻，能量消耗增长，加快衰弱，植株最终因碳缺少而死亡[3]。植物在盐胁迫下呼吸作用加强，因此，活性氧的产生量也会相应地增加，导致氧化损伤。当盐胁迫长期作用于植物体，其产生的活性氧的量如高于活性氧解毒体系的作用时，细胞就会受到氧化伤害，细胞质膜、细胞器膜等生物膜中多不饱和脂肪酸易被氧化，变坚固、变脆，以致膜功能发生改变，膜的结构受到损坏。活性氧也冲击蛋白质的氨基酸残基，使得蛋白质断裂。如果胁迫力度加大或者胁迫时间增长，植物就有可能会死亡[4-5]。因此，如何通过人工措施有效控制土壤盐渍化对黄芩生长造成的伤害显得尤为重要。

外源腐胺在调整植物的生长发育、节制形态构成、提升植株抗逆性、延迟衰老等方面具有重要的作用。作为一种新的生长物质，外源腐胺调整着从细胞的生长分裂、形态构成、性别分化、成熟衰弱到胁迫应答生长过程，对植物生长发育和加强抗逆性具有重要意义。盐胁迫下植株体内有害离子积聚、光合速度下降、生长受到限制、衰弱加快，同时会引起植株体内活性氧的产生与消除的平衡失衡，以致膜过氧化损伤，严重影响着栽培植株的产量和质量[6-11]。在逆境作用下，外源腐胺在植物应答盐胁迫和渗透胁迫而引起的氧化伤害时起重要作用，其可以提高抗氧化酶的活性，加强其去除自由基的效果。

本试验通过添加不同浓度外源腐胺处理商洛黄芩幼苗，测定分析相关生理生化指标，研究外源腐胺对盐胁迫下黄芩根中活性氧代谢的影响，旨在筛选最佳的外源腐胺作用浓度，为商洛黄芩的大田生产和生理研究提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选取1年生商洛黄芩幼苗进行盆栽试验，待植株盆中培养90 d时进行处理。

1.2 试验方法

将购买的大田播种育苗的1年生黄芩幼苗种植于高60 cm、直径40 cm的花盆中，定时浇水和补充营养液，90 d后，待植株长至60～70 cm时备用。

将1年生生长良好的黄芩幼苗分为3组：蒸馏水对照组（CK1），用1/4 Hoagland营养液培养；盐胁迫对照组（CK2），用添加了150 mmol/L NaCl的1/4 Hoagland营养液培养；用腐胺、NaCl和营养液共同处理，用分别添加有 0.005，0.01，0.015，0.02 mmol/L腐胺和150 mmol/L NaCl的1/4 Hoagland营养液培养黄芩幼苗，共6个处理。分别于处理0，24，48，72，96 h后从每组培养的幼苗中选取代谢旺盛的黄芩幼苗根系分生区部分对黄芩根过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）含量、过氧化物酶（POD）活性、蛋白质活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性进行测定分析，进而筛选出最佳的外源腐胺作用浓度。所有处理重复3次，数据取3次测量值的平均数。

1.3 测定项目及方法

MDA含量的测量参考张志良等[12]的硫代巴比妥酸法进行；SOD活性的测量参考李合生[13]的氮蓝四唑（NBT）光还原法进行；POD活性的测量参考郝再彬等[14]的愈创木酚显色法进行；CAT活性的测量参考高俊风等[15]的紫外光谱法进行；可溶性蛋白含量的测量参考高俊风等[15]的考马斯亮蓝G-250法进行。

1.4 数据处理

采用Excel 2010进行数据处理，用SPSS 17.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度的外源腐胺对盐胁迫下黄芩根系POD活性的影响

由图1可知，在CK处理下，黄芩根系POD的活性保持在一个正常水平，不同腐胺浓度处理与CK2相比呈先上升后下降的变化趋势，用150 mmol/LNaCl处理24 h以后黄芩根系POD的活性呈现一个明显的下降（从CK的31.3 U/g下降至19.7 U/g）趋势，用0.005 mmol/L 腐胺＋150 mmol/L NaCl，0.01 mmol/L腐 胺 ＋150 mmol/L NaCl，0.015 mmol/L 腐 胺 ＋150 mmol/L NaCl，0.02 mmol/L 腐 胺 ＋150 mmol/L NaCl处理后POD的活性开始上升为原来的活性程度，活性分别上升至 24.1，38.2，33.5，30.2 U/g，其中，0.01 mmol/L腐胺作用最明显，与CK2间差异达显著水平（P＜0.05）。72 h处理后POD活性的变化最明显。一定浓度的外源腐胺能有效促进黄芩根中POD的积累，增强黄芩根中活性氧的代谢，促进植株生长和发育。

2.2 不同浓度腐胺处理对盐胁迫下黄芩根系丙二醛含量的影响

由图2可知，在CK处理下，黄芩根系丙二醛含量保持正常水平，不同腐胺浓度处理与CK处理相比呈先上升后下降的趋势，用150 mmol/L NaCl处理24 h以后黄芩根系丙二醛含量明显升高，而经处理过的试验组黄芩幼苗根中MDA含量在同一时间均低于CK2，说明外源腐胺可缓解膜脂过氧化的过程，降低了丙二醛的含量。不同浓度的腐胺对黄芩幼苗MDA的影响程度不同，就同一天来说，随着外源腐胺浓度的增大，MDA含量呈下降趋势，在所有处理中，0.01 mmol/L效果最为显著（P＜0.05），在第72 h左右相对于CK2降低幅度最大，达到32.6%。由此可知，盐胁迫会增加黄芩根中活性氧代谢的MDA含量，进而影响黄芩根中活性氧的代谢，但一定浓度的腐胺可以降低黄芩根中MDA含量，进而维持根中活性氧的代谢。

2.3 不同浓度腐胺对盐胁迫下黄芩根系CAT活性的影响

由图3可知，随着盐胁迫时间的延长，CAT活性呈先升后降的变化趋势。经不同浓度外源腐胺处理后，明显提高了黄芩根系CAT的活性，且与CK2间差异显著，并且当外源腐胺达到0.01 mmol/L时，其处理效果达显著水平（P＜0.05）。在整个盐胁迫过程中，经外源腐胺处理的黄芩根系CAT活性均高于CK2，在盐胁迫0～48 h内，处理组的CAT活性一直处于上升趋势，而经不同浓度外源腐胺处理的CAT活性在第48小时达到最大值，48 h后开始下降。就同一天来说，随着外源腐胺浓度的增大，CAT活性呈上升的趋势，在盐胁迫各个时间段内，CK与处理组差异明显，其中，0.01 mmol/L腐胺处理效果最佳，与CK间差异最显著（P＜0.05）。

2.4 不同浓度腐胺对盐胁迫下黄芩根系SOD活性的影响

从图4可以看出，在盐胁迫0～72 h内，处理组的SOD活性一直处于上升趋势，72 h后开始下降。在CK处理下，黄芩根系SOD的活性保持在一个稳定的水平，不同浓度腐胺处理与CK处理相比呈先上升后下降的趋势。经过150 mmol/L盐胁迫后SOD活性显现明显的下降，用0.005 mmol/L腐胺＋150 mmol/L NaCl，0.01 mmol/L 腐 胺 ＋150 mmol/L NaCl，0.015 mmol/L 腐 胺 ＋150 mmol/L NaCl，0.02 mmol/L腐胺＋150 mmol/L NaCl处理后SOD的活性开始呈现上升趋势，在处理72 h时上升的幅度最大，分别为6.8%，40.25%，38.96%，36.03%。由上升的幅度可以看出，0.01 mmol/L效果最为显著（P＜0.05）。

2.5 不同浓度腐胺对盐胁迫下黄芩根系可溶性蛋白含量的影响

从图5可以看出，在CK处理下黄芩根系可溶性蛋白的含量处于一个正常的水平，不同浓度腐胺处理与CK相比呈先上升后下降的趋势。在盐胁迫下，可溶性蛋白的含量明显下降，而添加不同浓度外源腐胺后，蛋白质的含量明显上升。说明在盐胁迫下外源腐胺可明显提高蛋白质的合成能力，有效维持其稳定性。不同浓度外源腐胺对黄芩幼苗可溶性蛋白含量的影响程度不同。处理96 h后，蛋白质含量变化最大，就同一天处理72 h来说，随着外源腐胺浓度的增大，可溶性蛋白含量呈上升的趋势，上升的幅度分别为13.3%，60%，56.7%，48.7%，可以看出，0.01 mmol/L外源腐胺处理效果最为显著（P＜0.05）。

3 讨论

多胺作为一种生物活性物质，广泛存在于真核生物和原核生物体中，是植物代谢中产生的一类具有强烈生物活力的低分子量脂肪族含氮碱，在高等植物体内主要有腐胺、亚精胺和精胺等，并且以游离态、结合态和束缚态3种形态存在于组织内，有促进植物生长发育、延缓衰老、提高生物和非生物胁迫抗逆性等重要作用[16-17]。

丙二醛（MDA）是细胞膜脂过氧化作用的最终产物之一，通过测量MDA含量可以了解膜脂过氧化的程度，从而间接测量黄芩幼苗根系活性氧代谢过程中产生的活性氧含量。所以，盐胁迫下，MDA含量的高低可以反映黄芩根中产生的活性氧的含量以及膜受伤害的程度。本研究结果表明，盐胁迫下，MDA含量一直呈缓慢上升趋势，而经外源腐胺处理过的黄芩幼苗根系MDA含量在一段时间内呈下降趋势，说明外源腐胺降低MDA含量，可缓解膜脂过氧化的过程，从而使得黄芩根系活性氧的含量下降，维持根中活性氧的代谢，其中，0.01 mmol/L外源腐胺效果最为明显，这与马瑛等[2]的研究结果相一致。

超氧化物歧化酶（SOD）是生物体内重要的抗氧化酶，广泛分布于各种生物体中，与植株的衰弱和抗逆性密切有关，是植物体中有用的保护酶之一。SOD可以与超氧物质阴离子自由基（O2-）产生歧化应答，产生O2和H2O2，生成的H2O2可被过氧化氢酶（CAT）分散为O2和H2O，以避免H2O2积累对细胞的氧化破坏作用[18]。本研究表明，本研究结果表明，盐胁迫下，外源腐胺明显提高了黄芩幼苗SOD，POD，CAT的活性，从而增强了黄芩根中活性氧的代谢。本研究结果表明，盐胁迫下，外源腐胺对黄芩幼苗根系SOD，POD和CAT活性缓解趋势相似，经不同浓度外源腐胺处理的黄芩幼苗，其根系SOD，POD和CAT活性均高于CK，且呈先上升后下降的趋势，说明外源腐胺具有提高黄芩幼苗根系SOD，POD与CAT活性，从而达到增强抗逆性的作用。其中，0.01 mmol/L外源腐胺作用效果最佳，这与张春平等[6]的研究结果相似。

盐胁迫对植物体造成的伤害包括由于水分胁迫和离子不平衡而引起植物体中生理功能紊乱的双重作用的结果，而这些原初反应直接引起细胞叶绿体和线粒体电子传递中泄露的电子上升，活性氧大量产生，致使细胞内氧化伤害，引起叶绿素分解、膜结构变化、蛋白质变性、核酸断掉甚至细胞死伤等[19-20]。可溶性蛋白含量高低可以反映植物抗逆性的强弱，其在植物体内主要起维持渗透调节和防止细胞脱水的功能。本试验结果表明，黄芩幼苗在150 mmol/L盐胁迫下，可溶性蛋白的含量呈现下降的趋势，而一定浓度的外源腐胺可以增加黄芩根中可溶性蛋白的含量，减轻盐胁迫造成的逆境伤害，从而维持黄芩根系正常活性氧的代谢作用，研究结果表明，最适宜的外源腐胺作用浓度为0.01 mmol/L，这与张春平等[6]的研究结果相似。

综合各项指标表明，通过施用外源腐胺的措施可增强盐胁迫下黄芩幼苗根系SOD，POD，CAT的活性，促进可溶性蛋白含量的上升，减缓盐胁迫下黄芩苗中丙二醛（MDA）含量的积累，从而有效地维持逆境条件下黄芩幼苗根中的活性氧代谢，有利于植物的生长。其中，以浓度为0.01 mmol/L的外源腐胺对缓解黄芩幼苗根系盐胁迫伤害作用效果最为显著。

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Effects of Exogenous Putrescine on Active Oxygen Metabolism in Roots ofScutellaria baicalensisunder Salt Stress

HUAZhirui，LI Xiaoling
（College ofBiologyPharmacyand Food Engineering，ShangluoUniversity，Shangluo726000，China）

The seedlings of Scutellaria baicalus were used as experimental materials to study the effects of different concentrations of exogenous putrescine（0,0.005,0.01,0.015,0.02 mmol/L）effect on active oxygen 150 mmol/L NaCl under the stress of root metabolism in Scutellaria baicalensis.The results showed that root irrigation way of exogenous putrescine could enhance the superoxide dismutase（SOD）,peroxidase（POD）,catalase（CAT）activity of Scutellaria baicalensis seedlings under salt stress,increase the content of soluble protein,slow down the MDA content accumulation of Scutellaria baicalensis seedlings under salt stress,thus to increase the concentration of active oxygen in the root of Scutellaria baicalensis seedlings,enhance the active oxygen metabolism in root.Among them,the concentration of exogenous putrescine 0.01 mmol/L of Scutellaria baicalensis seedling roots to salt stress effect was the most significant.

exogenous putrescine;Scutellaria baicalensis;salt stress;active oxygen

R284

A

1002-2481（2017）11-1766-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.11.09

2017-08-13

陕西省科技厅项目（2017NY-027）

华智锐（1980-），男，湖北黄石人，副教授，主要从事植物抗性生理与植物育种研究工作。