低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片抗坏血酸—谷胱甘肽循环的影响

罗红艳 石零珊 汪凤林 陈潇潇 曹光球 林思祖 叶义全

摘 要 為揭示抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环在杉木适应低磷和铝毒胁迫中的作用，以耐低磷和铝毒胁迫的杉木家系YX3及对低磷和铝毒胁迫敏感的杉木家系YX12为试验材料，研究不同处理下[对照处理（CK）、低磷处理（-P）、铝处理（Al）和低磷加铝处理（-P+Al）] 2个杉木家系叶片中AsA-GSH循环代谢关键酶的变化规律。结果表明：不同胁迫处理下（-P、Al和-P+Al），2个杉木家系的丙二醛（MDA）含量均显著高于各自对照（-P处理下YX12叶片MDA含量除外），而且在Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片中MDA含量均小于敏感型杉木家系YX12。进一步分析表明，与各自对照相比，不同胁迫处理增加了2个杉木家系叶片中的AsA和DHA含量，同时提高了其叶片中抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）、谷胱甘肽还原酶（GR）的活性，而且除DHA含量外，在-P、Al和-P+Al处理下耐性杉木家系YX3叶片中APX、GR、MDHAR、DHAR和AsA含量均高于敏感型杉木家系YX12。此外，耐性杉木家系YX3叶片中还原型谷胱甘肽（GSH）含量以及AsA/DHA值和GSH/GSSG值均高于敏感型家系YX12。因此，上述结果表明在不同胁迫条件下，杉木幼苗通过提高叶片抗氧化物质含量和AsA-GSH循环关键酶活性来清除过量的活性氧，减轻胁迫诱导的氧化损伤；不同胁迫处理下，2个杉木家系叶片抗氧化物质含量及AsA-GSH循环中关键酶活性响应的差异表明耐性杉木家系YX3具有较高的AsA—GSH循环效率和抗氧化物质再生能力，从而有效抑制胁迫诱导的氧化损伤，这可能是其具有较强耐性的重要原因之一。

关键词 磷铝胁迫；杉木；抗坏血酸；谷胱甘肽

中图分类号 S791.27 文献标识码 A

Abstract In order to elucidate the role of AsA-GSH in adaptation to low phosphorus and aluminum toxicity in Cunninghamia lanceolata （C. lanceolata）， the dynamic changes of key enzymes in AsA-GSH cycle were studied in the leaves of C. lanceolata under low phosphorus and aluminum toxicity stresses using low phosphorus and aluminum toxicity tolerant and sensitive families YX3 and YX12， and different treatments were set based on Hoagland nutrient solution namely， CK： the Hoagland nutrient solution， -P： the nutrient solution with 1 μmol/L phosphorus concentration， +Al： the nutrient solutions with 1 mmol/L Al， and –P+Al： the nutrient solutions with 1 μmol/L phosphorus concentration and 1 mmol/L Al concentration. The results showed that the malondialdehyde （MDA） content in both families were significantly higher than their controls under each stress condition （except for the MDA content in leaves of YX12 under –P treatment）， and the MDA content in the leaves of the tolerant families （YX3） was less than that in sensitive ones （YX12） under both +Al and –P+Al treatments. The antioxidants content and key enzymes in AsA-GSH cycle were further analyzed， and indicating that the contents of ascorbic acid （AsA） and dehydrogenated ascorbic acid （DHA） as well as the enzymes activities in AsA-GSH cycle including ascorbate peroxidase （APX）， dehydroascorbate reductase （MDHAR）， dehydroascorbate reductase （DHAR）， and glutathione reductase （GR） increased compared with the controls. Moreover， we also found that the enzymes activities of APX， GR， MDHAR， DHAR and AsA content were higher in the leaves of the tolerant families YX3 compared with the sensitive ones， except for DHA content. Additionally， the contents of reduced glutathione （GSH）， as well as AsA / DHA and GSH / GSSG in the YX3 leaves were higher than those in YX12. Taken together， the above results suggested that under different stress conditions the seedlings of C. lanceolata alleviated stress-induced oxidative damage by increasing the antioxidants content （AsA） and enzymes activities in AsA-GSH cycle. The stress responses differed in the antioxidants content and enzymes activities between two C. lanceolata families suggested that higher efficiency of AsA-GSH cycle and its higher regeneration capacities of nonenzymatic antioxidant in the leaves of C. lanceolata tolerant family YX3 may be one of the important reasons for its good performance under stress conditions.

Key words phosphorus and aluminum stress； Cunninghamia lanceolata； ascorbate； glutathione

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.05.007

土壤酸化是世界范圍内普遍存在的环境问题[1]。据统计，世界上约有50%的可耕土壤属于酸性土壤（pH值小于5.5），我国酸性土壤主要分布在南方15个省区，约占耕地面积的21%[2]。近年来随着酸沉降的加剧和施肥不当的影响，我国土壤酸化面积不断扩大，酸化程度不断加深[3]。土壤酸化往往伴随着土壤中铁和铝等金属元素有效性的增加，与磷形成难溶性复合物，增强其对土壤中磷元素的固定，从而降低土壤中磷的有效性。另一方面，土壤酸化还会增加土壤中活性铝的含量，加剧铝对植物的毒害作用。因此，低磷和铝毒是酸性土壤中限制植物生长的2个重要障碍因子。杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook]是中国重要的速生用材树种，因其具有材质优良和速生丰产等特点，在中国南方林地广泛种植。长期林业生产实践表明低磷和铝毒胁迫已成为限制杉木生长、阻碍杉木人工林生产力提高的重要原因之一[4-5]。然而，目前有关杉木低磷和铝毒的研究通常将二者分开进行[6-7]。事实上，在酸性土壤中低磷和铝毒胁迫是同时存在的，不仅在土壤中磷和铝具有非常密切的关系，磷还可通过对植物体内一些生理过程的影响，从而对植物耐铝性产生调控[8]。因此，开展杉木低磷和铝毒耦合胁迫的研究有助于理解杉木适应酸性土壤的过程，具有重要的生物学意义。

逆境胁迫下，植物为减轻活性氧对细胞的损害，在长期适应过程中进化出一套由酶促和非酶促抗氧化系统组成的防御体系，其中酶促系统包括过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、和抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环相关酶，如抗坏血酸过氧化物酶（APX）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）和谷胱甘肽还原酶（GR）等；非酶促系统主要包括抗坏血酸（AsA）、还原型谷胱甘肽（GSH）等小分子抗氧化剂，上述抗氧化体系通过直接或间接的方式清除植物体内的活性氧，维持其稳态平衡[9-13]。AsA-GSH循环系统作为植物体内活性氧清除的重要途径，广泛分布在植物细胞内。目前，关于AsA-GSH循环关键酶活性与植物对逆境胁迫耐性的关系已在许多研究中得到证实[14-17]。然而，迄今为止关于低磷和铝毒耦合胁迫对植物AsA-GSH循环影响的研究鲜见报道，且在杉木中尚未见报道。本研究以耐低磷和铝毒耦合胁迫的杉木家系YX3和对低磷和铝毒耦合胁迫敏感的杉木家系YX12为材料，探讨2个杉木家系叶片中AsA-GSH循环对低磷和铝毒耦合胁迫响应的差异及其与杉木耐磷铝耦合胁迫能力之间的关系，揭示杉木对低磷和铝毒耦合胁迫的适应机理，从而为杉木相关耐性种质资源的筛选和新品种选育提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook]家系为YX3和YX12，由国家林业局杉木工程技术研究中心提供。在此研究前，对包括杉木家系YX3和YX12在内的72个杉木家系进行苗期耐低磷和铝毒耦合胁迫的筛选，结果显示，YX3较耐低磷和铝毒耦合胁迫，而YX12则对低磷和铝毒耦合胁迫较为敏感。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 试验于2016年4月中旬在福建农林大学田间实验室后院大棚进行。选用盆口内径40 cm、底部35 cm、高度33 cm的圆形塑料花盆开展盆栽试验，盆栽基质为蛭石和珍珠岩（2：1，V/V）。选取长势一致的1年生杉木家系YX3和YX12，将其移入塑料花盆中缓苗10 d，缓苗结束后开始试验处理。本试验共设4个处理，分别为对照（CK）、低磷处理（-P）、铝处理（Al）和低磷加铝处理（-P+Al），其中低磷处理磷浓度为1 μmol/L，铝处理铝浓度设为1 mmol/L，每个处理均为3个重复，每个重复10株苗。试验处理所用营养液为Hoagland营养液，营养液pH为4.5。试验期间每天浇相应营养液1次，每次向每盆中浇0.2 L。处理10 d后取杉木叶片测定相关生理指标。

1.2.2 测定方法 采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法测定杉木叶片丙二醛（MDA）含量[18]。还原型抗坏血酸（AsA）、氧化型抗坏血酸（DHA）、还原型谷胱甘肽（GSH）和氧化型谷胱甘肽（GSSG）的含量根据Logan等和Aravind等[19-20]的方法测定。谷胱甘肽还原酶（GR）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）含量的测定参考Jiang等[21]的方法测定。单脱氢抗坏血酸还原酶（MDAR）和脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）的含量测定参考Nakano等[22]的方法。

1.3 数据处理

采用EXCEL2010对数据进行整理及绘图，试验数据均为3次重复测定的平均值，并用SPSS 19.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片MDA含量的影响

由图1可知，同一杉木家系对不同胁迫处理的响应存在显著差异（p<0.05）。就耐性杉木家系YX3而言，-P、Al和-P+Al处理下叶片MDA含量分别比CK增加了39.2%、18.7%和15.1%；与YX3类似，在敏感型杉木家系YX12中，Al和-P+Al胁迫处理显著增加了其叶片MDA含量，Al和-P+Al处理下叶片MDA含量分别比CK增加了25.9%和32.7%，但在-P处理中其叶片MDA含量却显著低于CK，比CK降低了28.5%。此外，不同耐性杉木家系对不同胁迫处理的响应同样存在差异。在Al和-P+Al处理下，敏感型杉木家系YX12叶片中MDA含量均显著高于耐性杉木家系YX3（p<0.05），YX12叶片中的MDA含量分别是YX3的1.19、1.29倍。

不同小写字母表示同一處理下不同家系间差异显著（p<0.05），不同大写字母表示同一家系不同处理间差异显著（p<0.05）。下同。

2.2 低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片ASA-GSH循环中抗氧化物质含量的影响

2.2.1 低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片中AsA和DHA含量的影响 由图2-A可知，在-P、Al和-P+Al处理下，2个杉木家系叶片中AsA含量均有不同程度的增加。就耐性杉木家系YX3而言，与CK相比，-P胁迫显著增加其叶片中AsA含量，Al处理同样显著诱导AsA在其叶片中积累，但Al处理中AsA含量的增幅显著低于-P处理，-P+Al处理下AsA含量大小则介于-P和Al处理之间，-P、Al和-P+Al处理AsA含量分别比CK增加了92%、57.6%和72.9%。敏感型杉木家系YX12叶片中AsA含量变化规律与YX3相似，即-P处理中AsA含量最高，-P+Al处理次之，Al处理最小，但其AsA含量均高于CK，-P、Al和-P+Al处理中的AsA含量分别比CK增加了79.3%、4.1%和52.1%。此外，在-P、Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片中AsA的含量显著高于敏感型杉木家系YX12（p<0.05），分别为后者的1.07、1.51、1.14倍。

从图2-B中可知，与CK相比，-P、Al和-P+Al处理均不同程度增加DHA在2个杉木家系叶片中的积累。就耐性杉木家系YX3而言，-P处理显著增加其叶片DHA含量，较CK显著增加了46.4%，尽管Al处理下YX3叶片DHA含量也迅速增加，但其增幅小于-P处理，其DHA含量仅比CK增加了19%，而-P+Al处理叶片DHA含量大小则介于-P和Al处理之间，其DHA含量比对照增加了24.4%；在敏感型杉木家系YX12中，-P和Al处理均显著增加叶片中DHA含量，其含量分别比CK增加了55.6%、69.4%，而-P+Al条件下DHA含量的增幅小于-P和+Al处理，仅比CK增加了31.5%。此外，值得注意的是在-P、Al和-P+Al处理下，敏感型杉木家系YX12叶片中DHA含量均高于耐性杉木家系YX3，分别为后者的1.06、1.44、1.06倍，差异达到显著水平（p<0.05）。

2.2.2 低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片中GSH和GSSG含量的影响 由图3-A可知，就耐性杉木家系YX3而言，与CK相比，-P处理显著降低叶片中GSH含量，其GSH含量比CK降低了38.3%，而Al处理叶片中GSH含量则显著增加，其GSH含量比CK提高了32.0%，但是在-P+Al处理中GSH含量则显著下降，但其GSH含量高于-P处理；与该结果类似，在敏感型杉木家系YX12中，-P和-P+Al处理显著降低其叶片中GSH含量，其GSH含量分别比CK减少了26.6%和40.0%，而Al处理下，敏感型杉木家系YX12叶片中GSH含量则比CK增加了9.7%。此外，结果还表明，Al和-P+Al胁迫处理下，YX3叶片中GSH含量均显著高于YX12（p<0.05），分别是后者的1.2倍和1.4倍。

由图3-B可知，与GSH含量结果类似，与各自CK相比，-P和-P+Al处理均显著降低了2个杉木家系叶片中GSSG含量，而Al胁迫处理下，2个杉木家系叶片中GSSG含量则显著增加。就耐性杉木家系YX3而言，-P和-P+Al处理下其GSSG含量分别比CK减少了34.5%和33.0%，而Al处理下其GSSG含量比CK显著增加了31.9%；类似地在敏感型杉木家系YX12中，-P和-P+Al处理下其GSSG含量分别比CK降低了18.6%和29.5%，Al处理则显著增加了其叶片中GSSG含量，其GSSG含量比CK增加了84.6%。此外，结果还发现，-P、Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片中GSSG含量均显著低于敏感型YX12，分别是后者的80.5%、71.5%和95.1%。

2.2.3 低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片中AsA/DHA和GSH/GSSG值的影响 由图4-A可知，与CK相比，-P、Al和-P+Al处理均显著增加耐性杉木家系YX3叶片中AsA/DHA比值，其中-P、Al和-P+Al处理下叶片AsA/DHA比值分别较CK增加了30.8%、34.0%和39.0%；与YX3不同的是，Al处理下敏感型杉木家系YX12叶片中AsA/DHA的比值显著低于CK，仅为CK的57.1%，而在-P和-P+Al胁迫处理下，YX12中的AsA/DHA值较CK有所增加，分别较CK增加了14.8%和15.1%。此外，结果还表明，-P、Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片中AsA/DHA值均高于敏感型YX12，分别是后者的1.14、2.18、1.20倍。

由图4-B可知，与CK相比，在-P和Al处理中耐性杉木家系YX3叶片GSH/GSSG比值变化并不明显，不同处理之间不存在显著差异（p>0.05），但在-P+Al处理中GSH/GSSG比值显著增加，比CK增加了28.6%；另一方面，在-P、Al和-P+Al处理下，敏感型杉木家系YX12叶片中GSH/GSSG比值较CK均呈现不同程度的下降，其比值分别比CK下降了9.8%、40.6%和15.3%。此外，整体而言在-P、Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片中GSH/GSSG比值均高于敏感型杉木家系YX12，且在Al和-P+Al处理下，YX3叶片中GSH/GSSG比值显著高于YX12（p<0.05），分别是后者的1.68倍和1.54倍。

2.3 低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片AsA-GSH循环中APX、GR、MDHAR和DHAR活性的影响

2.3.1 低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片中APX和GR活性的影响 由图5-A可知，APX酶活性受-P、Al和-P+Al处理显著诱导，2个杉木家系叶片APX酶活性均较各自CK有不同程度的提高。就YX3而言，与CK相比，-P胁迫处理显著增加其叶片APX酶活性，Al胁迫处理下其叶片APX酶活性较CK增加更为显著，而在-P+Al处理中其APX酶活性大小介于-P和Al之中，-P、Al和-P+Al处理叶片APX活性分别比CK提高58.7%、76.4%和61.1%。类似地，在敏感型杉木家系YX12中，-P、Al和-P+Al处理均显著增加其叶片APX酶活性，其中，-P、Al和-P+Al处理下APX酶活性分别比CK增加了21.2%、19.3%和20.1%。此外，结果还表明在-P、Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片APX活性均高于敏感型杉木家系YX12，分别是后者的1.1、1.24、1.12倍。

由图5-B可知，与APX酶活性类似，与各自CK相比，-P、Al和-P+Al处理同样显著增加2个杉木家系叶片GR活性。其中，在-P、Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片GR活性分别较CK增加185.7%、177.3%和166.4%；而在-P、Al和-P+Al处理下，敏感型杉木家系YX12叶片GR活性分别比CK增加了48.8%、3.8%和99.4%。而且在-P、Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片GR活性均显著高于敏感型家系YX12，分别是后者的1.9、2.7、1.3倍。

2.3.2 低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片中DHAR和MDHAR活性的影响 由图6-A可知，-P、Al和-P+Al处理下2个杉木家系叶片DHAR酶活性均较各自CK均有不同程度的提高。就耐性杉木家系YX3而言，-P处理下其叶片DHAR活性增加最为显著，比CK增加76.6%，而在Al和-P+Al处理下YX3叶片中DHAR酶活性分别比CK高出48.2%，66.1%；与YX3类似，在敏感型杉木家系YX12中，-P、Al和-P+Al处理下，其叶片DHAR活性表现出类似规律，即与CK相比，不同处理下DHAR酶活性均有所增加，但-P处理中DHAR酶活性增幅最大，-P+Al次之，Al最小，-P、Al和-P+Al处理下其叶片DHAR酶活性分别比CK增加了41.6%、8.6%和33.5%。此外，在-P、Al和-P+Al处理下耐性杉木家系YX3叶片中DHAR活性均显著大于敏感型杉木家系YX12

（p<0.05），分别是后者的1.25、1.36、1.24倍。

MDHAR主要介导AsA氧化产物MDHA的还原，通过MDHAR的作用将其还原成AsA。由图6-B可知，与各自CK相比，-P、Al和-P+Al处理下，2个杉木家系叶片MDHAR活性得到不同程度的提高。就耐性杉木家系YX3而言，-P、Al和-P+Al处理均显著增加MDHAR活性，其活性分别比CK增加38.2%、19.6%和34.7%；而在敏感型杉木家系YX12中，-P、Al和-P+Al处理同样增加了MDHAR的活性，但不同处理间MDHAR活性差异不显著（p>0.05），-P、Al和-P+Al处理下其MDHAR活性仅分别比CK增加17.5%、10.1%和11.8%。此外，在-P、Al和-P+Al处理下，耐性杉木家系YX3叶片MDHAR活性均高于敏感型杉木家系YX12，分别是后者的1.18、1.09、1.2倍。

3 讨论

植物在逆境条件下，其体内会迅速诱导大量活性氧积累，从而对膜脂和生物大分子等造成不可逆的损伤。丙二醛（MDA）作为膜脂过氧化的主要产物是表征植物遭受氧化损伤程度的关键指标之一[23]。铝胁迫或磷铝耦合胁迫引起活性氧积累从而导致的植物氧化损伤已被广泛证实。Sun等[24]研究表明，铝胁迫可迅速引起活性氧在小麦根尖积累，进而导致小麦根尖遭受氧化损伤，而且铝敏感小麦（杨麦5号）根尖遭受氧化损伤程度比铝耐型小麦（鉴-864）更为严重。孙红英[25]研究也发现低磷和高铝处理能显著增加杉木根中MDA含量。本研究表明，在-P和Al处理下，2个杉木家系MDA含量表现出完全相反的趋势，即与CK相比，YX3杉木家系在-P处理下MDA含量显著增加，而在Al条件下其MDA含量低于-P处理（尽管显著高于CK），而在YX12杉木家系中，与CK相比，-P处理显著降低其叶片MDA含量，而在Al处理中其含量显著高于CK。上述结果表明不同耐性杉木家系不同胁迫的敏感性存在差异，YX3对-P胁迫更为敏感，而YX12对Al胁迫更为敏感，这可能与他们并不是通过单独胁迫条件（-P或Al）筛选的材料有关，从而导致它们对单独胁迫响应存在差异。此外，-P+Al处理下，YX12和YX3叶片中MDA含量迅速增加，但耐性杉木家系YX3叶片中MDA含量显著低于敏感型杉木家系YX12，说明YX3受到的氧化损伤比YX12小。不同耐性杉木家系氧化损伤响应的差异，暗示不同杉木家系自身活性氧清除能力可能不同。

抗坏血酸（AsA）作为抗氧化系统中一种非酶性抗氧化物，可以直接清除植物体内的活性氧[26-27]，还可以通过AsA-GSH循环清除活性氧降低植物的氧化损伤。AsA和GSH是植物体内AsA-GSH循环系统中重要的抗氧化物质。研究表明二者的含量及其与各自氧化态物质含量比值（AsA/DHA和GSH/GSSG）与植物抗逆性呈正相关[28]。例如，马进等[29]研究显示，在盐胁迫条件下，耐盐大麦突变体12pj-118叶片中AsA和GSH含量以及AsA/DHA和GSH/GSSG比值均显著高于野生型大麦12pj-045，而突变体12pj-118的DHA和GSSG含量均显著低于野生型。类似地，郁敏等[15]也发现在低氧胁迫下，与不耐低氧胁迫的牡丹品种“胡红”相比，耐低氧牡丹品种“洛阳红”具有较高的AsA和GSH含量以及AsA/DHA和GSH/GSSG比值，同时具有较低的DHA和GSSG含量。本试验中发现与各自CK相比，2个杉木家系在-P、Al和-P+Al处理下其叶片AsA含量迅速增加，而且在不同处理下耐性杉木家系YX3葉片中AsA含量均高于敏感型杉木家系YX12。而与各自CK相比，2个杉木家系叶片GSH含量仅在Al条件下高于CK，在-P和-P+Al条件下其叶片GSH含量均低于CK，尽管如此，在不同处理下耐性杉木家系YX3叶片中GSH含量均高于敏感型杉木家系YX12，表明不同杉木家系在不同处理下的响应机制具有显著差异。与敏感型杉木家系YX12相比，不同胁迫处理诱导的AsA和GSH含量的增加可能是YX3对胁迫处理具有更强耐性的一个重要原因，对于不同耐性杉木家系而言，不同胁迫条件下不同抗氧化剂所起的作用可能有所不同，在本研究所涉及的胁迫处理下AsA可能起着比GSH更为重要的作用。此外，与前人研究结果类似[15， 30]，本研究还发现在不同处理条件下，耐性杉木家系YX3叶片中AsA/DHA和GSH/GSSG比值均明显高于敏感型杉木家系YX12，进一步证实了前人关于AsA/DHA和GSH/GSSG比值与植物抗逆性关系的结论。

除了AsA和GSH外，AsA-GSH循环中的抗氧化酶，如APX、GR、MDHAR和DHAR同样在清除活性氧中起着十分关键的作用。在AsA-GSH循环中，APX主要利用AsA来清除H2O2，GR则主要催化GSSG还原为GSH，而GSH通过为H2O2提供电子供体将H2O2还原成水，同时GSH被氧化成GSSG；MDHA和MDHAR酶则主要介导AsA再生形成[31]。MDHAR和DHAR是AsA-GSH循环中AsA再生的两个关键酶。DHAR则主要介导AsA非酶促歧化产物DHA的还原，通过DHAR作用可将DHA再生形成AsA[32]。本研究中，在-P、Al和-P+Al处理下，2个杉木家系叶片APX、MDHAR、DHAR和GR活性均较各自CK有所提高，说明不同胁迫处理下，杉木可以通过提高其叶片AsA-GSH循环关键酶活性来清除活性氧，减轻胁迫诱导的氧化损伤，改善杉木在胁迫下的生长。此外，在不同胁迫处理下，耐性杉木家系YX3叶片中这4个关键酶活性均高于敏感型杉木家系YX12，说明与敏感型杉木家系YX12相比，不同胁迫处理下耐性杉木家系YX3一方面能通过进一步提升APX酶活性，增强其自身活性氧清除能力，同时还能通过进一步提高GR、MDHA和MDHAR酶活性，维持AsA-GSH循环高效运转，促进AsA和GSH再生，进一步增强其活性氧清除能力，而这可能是其在Al和-P+Al胁迫下受到氧化损伤较小的原因之一。与本研究结果类似，研究表明不同胁迫条件下，具有较高的APX、GR、MDHAR和DHAR酶活性，是植物能更好适应逆境胁迫的共同特征。例如，王萍等[33]研究表明低温胁迫下抗晚霜的仁用杏品种“围选一号”APX、GR、MDHAR和DHAR酶活性显著高于晚霜敏感品种“龙王帽”。同样，马进等[30]也发现，盐胁迫下耐盐紫花苜蓿突变体叶片中APX、GR、MDHAR和DHAR酶活性显著高于其野生型。类似的结果在不同耐盐性大麦籽粒[34]和叶片中均有发现[35]。

综上所述，在-P、Al和-P+Al处理下，不同耐性杉木家系均能通过提高其自身抗氧化能力来改善其在胁迫条件下的生长。但不同家系对不同胁迫处理的响应存在一定的差异。在Al和-P+Al处理下，与敏感型杉木家系YX12相比，耐性杉木家系YX3一方面通过增加AsA-GSH循环中的抗氧化酶APX、MDHAR、DHAR和GR的活性以及非酶性抗氧化物质AsA和GSH的含量来增强其活性氧清除能力；另一方面，它通过降低DHA、GSSG的积累量，提高AsA/DHA、GSH/GSSG的比值，使细胞内的环境处于还原状态，提升AsA-GSH循环的运行效率，从而最终缓解Al和-P+Al胁迫对其造成的氧化损伤。

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