多胺及其合成抑制剂对干旱胁迫下李苗叶片SOD、POD和CAT活性的影响

王尚堃



多胺及其合成抑制剂对干旱胁迫下李苗叶片SOD、POD和CAT活性的影响

王尚堃

周口职业技术学院农牧工程学院, 河南 周口 466001

研究喷施多胺及其合成抑制剂甲基乙二醛双脒基腙（MGBG）对干旱胁迫李苗叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性的影响，为李化控抗旱栽培提供参考依据。以秋姬李1年生嫁接苗为试材，采用培养试验方法，设处理1（对照，CK）、处理2[干旱（Drought, D.）]、处理3[CK+亚精胺（Spermidine,Spd）]、处理4（D.+Spd）、处理5（D.+ MGBG）和处理6（D.+ MGBG+ Spd）共6个处理，每2 d喷施1次，处理30 d后测定各处理叶片SOD、POD和CAT活性。结果表明，干旱胁迫下，李苗叶片SOD、CAT活性显著降低，POD活性则显著提高（＜0.05）；在干旱胁迫下喷施1.0 mmol/LSpd可使李苗叶片SOD、POD活性显著提高（＜0.05），CAT活性稍微提高；在干旱胁迫下喷施1.0 mmol/L MGBG，SOD活性最高、POD活性显著降低（＜0.05），稍微提高CAT活性。秋姬李苗干旱胁迫下喷施1.0 mmol/LSpd，可增强其叶片SOD、POD和CAT活性，便于李化控抗旱栽培中推广应用。

李苗; 叶片; 干旱胁迫; 多胺; 多胺合成抑制剂; SOD; POD; CAT

李为蔷薇科（Rosaceae）李亚科（Prunoideae）李属（）植物[1]。李树对土壤适应性强，具有早结果、早丰产、早收益的优点[2]。秋姬李(L. qiuji)是我国从日本引进，栽培性状优良，市场价值较高[3]。李在栽培过程中遇到干旱环境，落花落果现象更为严重，造成产量大幅度降低[1]。多胺是一类新的植物激素[4]，是植物生长发育的调节物，对增强植物对不良环境条件的抗逆性方面起着重要的作用[5,6]。多胺及其合成抑制剂甲基乙二醛双脒基腙（Methylglyoxal bis-guanyl hydraone,MGBG）可调节Spd和Spm合成[7]。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）是植物细胞的3种保护酶，它们协同作用可防御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞生物大分子物质的破坏作用[8]。因此，探讨喷施多胺及其合成抑制剂对干旱胁迫下李幼苗叶片3个酶活性指标的影响，对李抗旱规模化栽培具有重要的意义。蒲光兰[9]以3年生杏树品种金皇后、香白和金太阳为试材，采用田间试验方法，研究结果表明：SOD活性随土壤水分的减少而逐渐上升，金太阳杏和香白杏上升较快，金皇后杏上升相对缓慢。刘遵春等[10～11]以金光杏梅盆栽幼苗为试材，研究的结果表明：SOD活性在轻度和中度干旱胁迫下上升，在严重干旱胁迫下下降；POD活性随干旱胁迫程度的加重而明显提高。蒲光兰等[12]在2年生核桃树离体叶片上的测定结果表明，SOD含量先上升后急剧下降。杜金伟[13]在盆栽3年生内蒙古野生山杏树的研究结果表明，在不同的水分胁迫处理下，随着水分胁迫时间延长，SOD、CAT先持续增加而后降低；POD活性变化滞后，第1周略有下降，之后上升，然后也下降。吴芹等[14]在山杏上的研究结果表明，随着土壤相对含水量降低，其叶片SOD与POD两种抗氧化酶活性先升高后降低。刘倩等[15]在梨枣上的研究结果表明：轻度干旱，梨枣叶片CAT活性显著上升；重度干旱下，SOD、POD活性明显升高，不能消除重度干旱对梨枣叶片膜系统造成的严重伤害。穆蓁蓁等[16]在库尔勒香梨上的研究结果表明:在36℃高温下，香梨叶片中SOD、CAT活性呈上升趋势，POD活性显著升高，随着处理时间的延长，POD活性呈下降趋势。喷水条件下，香梨叶片中SOD、CAT活性呈下降趋势，喷水处理不能清除叶片中积累的活性氧，也不能够缓解高温干旱对香梨带来的伤害。在灌水条件下，香梨叶片的SOD、POD、CAT活性变化趋势平缓，叶片没有受到高温伤害。蔡倩等[17]在2年生仁用杏上的研究结果表明，水分胁迫不同程度增加了幼龄仁用杏叶片SOD、POD活性，增加幅度随胁迫程度的加重而增大；轻度水分胁迫增加幅度较小，中度和重度水分胁迫增加幅度较大。目前，有关多胺及其合成抑制剂MGBG对干旱胁迫下李幼苗叶片3个酶活性指标影响的研究尚未见报道。以盆栽秋姬李幼树为试材，分析喷施相同浓度的Spd和MGBG对其叶片3个酶活性的指标的影响，旨在为李化控抗干旱规模化栽培提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2015年4~5月在周口职业技术学院生物工程系果树教学基地进行。该区属暖温带季风气候区，四季分明，春暖、夏热、秋凉、冬冷。年平均气温14.7 ℃，极端最低气温-16.7 ℃，极端最高气温43.2 ℃，≥10 ℃年活动积温4777.2 ℃，平均年降水量754.9 mm，平均年日照时数2275 h，平均无霜期221 d[18]。

试材为1年生秋姬李嫁接苗，砧木是毛桃。2014年秋季引自中国农业科学院郑州果树研究所，假植于周口职业技术学院原生物工程系苗圃基地。试验用花盆高25.0 cm，口径45.0 cm，盆底有孔。盆土采用苗圃基地肥沃壤土。

供试药品Spd和MGBG购自美国Sigma公司生产。供试仪器电子天平JA1003，购自上海舜宇恒平科学仪器有限公司；台式高速离心机TGL-20M购自湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；T9系列双光束紫外可见分光光度计购自北京普析通用仪器有限责任有限公司；HWS-12电热恒温水浴锅购自上海一恒科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 试验设计试验共设6个处理。处理1（对照，CK）：李苗叶片喷清水，每7 d植株盆内浇1次水，下雨天除外；处理2[干旱（Drought：D.）]：盆内不浇水，下雨时将该处理搬到防雨设施内；处理3（CK+Spd）：李苗叶片喷浓度为1.0mmol/LSpd；处理4（D.+Spd）：李苗叶片喷浓度为1.0 mmol/LSpd；处理5（D.+MGBG）：李苗叶片喷浓度为1.0 mmol/LMGBG；处理6（D.+MGBG+Spd）：李苗叶片依次喷1.0 mmol/LMGBG+1.0 mmol/LSpd。各处理均置于事先搭好的SZW-16型遮阳网下。各处理重复3次，每小区单盆单株，随机区组排列。按照试验设计，4月22日18:00点统一处理1次。同样时间以后每隔2 d处理1次，共处理15次，浇水每7 d 1次。

1.2.2 指标测定各处理30 d后选晴朗天气测定SOD、POD和CAT活性。采集叶样每处理6.0 g，锡箔纸包好，带回实验室置于-75 ℃低温冰箱保存、待测。SOD活力测定采用比色法，即以SOD抑制氮蓝四唑的光还原作用来测定酶的活力[8]；POD活力测定采用愈创木酚法[8]；CAT活力测定采用紫外吸收法[8]。

1.2.3 统计分析数据处理采用Excel 2003进行整理，差异显著性分析用SPSS10.0进行。

2 结果与分析

2.1 Spd和MGBG对干旱胁迫下秋姬李苗叶片SOD活性的影响

从图1可看出，D.处理SOD活性显著低于处理1（＜0.05，下同），说明干旱逆境下降低了李苗叶片SOD活性；CK+Spd处理SOD活性低于CK，差异不显著，但显著高于D.处理，说明正常条件下喷施Spd对李苗叶片SOD活性影响不大；D.+Spd处理SOD活性显著高于D.处理，但与CK+Spd处理差异不显著，说明干旱胁迫下喷施Spd可显著提高李苗叶片SOD活性。D.+MGBG处理SOD活性最高，与其他5个处理差异显著，说明干旱胁迫下喷施MGBG处理可最大限度提高李苗叶片SOD活性。D.+MGBG+Spd处理SOD活性最低，除与处理2差异不显著外，与其他4个处理差异显著，说明干旱胁迫下喷施Spd+MGBG不利于李苗叶片SOD活性的发挥。总之，多胺处理可提高干旱胁迫下李幼苗叶片的SOD活性。

图 1 Spd和MGBG对干旱胁迫下秋姬李苗叶片SOD活性的影响

注：图柱上方不同小写字母表示差异显著（＜0.05），下同。

Note: Different lowercase letters on the bar represented significant difference (＜0.05). The same as follows.

2.2 Spd和MGBG对干旱胁迫下秋姬李苗叶片POD活性的影响

从图2可看出，CK POD活性最低，D.处理活性显著高于CK，说明干旱胁迫下李苗叶片POD活性增强；CK+Spd处理POD活性显著高于CK，略低于D.处理，差异不显著，说明正常条件下喷施Spd对POD活性影响较大，但与干旱胁迫下POD活性相差不大；D.+Spd处理POD活性最高，与其他5个处理差异显著，说明干旱胁迫下喷施Spd有利于提高李苗叶片POD活性；D.+MGBG处理POD活性显著低于D.处理和D.+Spd处理，说明干旱胁迫下喷施MGBG较大降低了李苗叶片POD活性；D.+MGBG+Spd处理与D.+MGBG处理相比，POD活性降低，差异不显著，但显著低于D.处理，说明干旱胁迫下喷施Spd+MGBG同样不利于李苗叶片POD活性的发挥。总之，秋姬李苗在干旱胁迫下、正常条件下喷施Spd均有利于提高POD活性。

图 2 Spd和MGBG对干旱胁迫下秋姬李苗叶片POD活性的影响

2.3 Spd和MGBG对干旱胁迫下秋姬李苗叶片CAT活性的影响

从图3可看出，CK CAT活性最高，与其余5个处理差异显著，说明干旱逆境下、正常条件下多胺处理、干旱胁迫下多胺处理、干旱条件下多胺抑制剂处理、干旱条件下多胺及其抑制剂处理均有降低李苗叶片CAT活性的效果。CK+Spd处理 CAT活性显著低于CK、高于D.处理，说明正常生长条件下喷施Spd降低其CAT活性较大，但显著高于干旱逆境处理。D.+Spd处理与D.处理相比，CAT活性升高不显著，与CK+Spd处理相比，CAT活性下降显著，说明干旱胁迫下喷布Spd对提高李苗叶片CAT活性具有一定的效果，但CAT活性不及正常条件下李苗叶片喷施Spd效果好。D.+MGBG处理与D.处理相比，CAT活性升高不明显，与D.+Spd处理相比，也是如此，说明干旱胁迫下喷施MGBG提高李苗叶片CAT活性不明显。D.+MGBG+Spd处理与D.+MGBG处理相比，CAT活性显著升高，说明干旱胁迫下喷施Spd+MGBG有利于提高李苗叶片CAT活性。总之，秋姬李苗干旱逆境下CAT活性明显降低，在正常条件下喷施Spd降低其叶片CAT活性；在干旱胁迫下喷施Spd和MGBG提高其叶片CAT活性的效果不明显；在干旱胁迫下喷施Spd+MGBG提高其叶片CAT活性效果明显。

图 3 Spd和MGBG对干旱胁迫下秋姬李苗叶片CAT活性的影响

3 讨论与结论

SOD和POD属保护酶系统，均为植物内源自由基清除剂[19,20]。在逆境中保护酶活性增强或维持较高水平，能够清除活性氧自由基使之保持较低的水平，维持细胞膜的稳定性和完整性：金光杏梅具有较强抗旱性的原因就是在干旱胁迫下，叶片通过增强SOD和POD活性来抵御干旱对其所造成的伤害[10,11]。本试验研究结果表明，李树干旱胁迫下喷施多胺可提高叶片SOD、POD和CAT的活性，调控其正常的生理代谢过程，促进其正常生长发育。张之为等[21]研究结果表明，温室嫁接黄瓜高温条件下，CO2处理后可增加其叶片SOD、POD和CAT的活性；与常温处理相比，高温结合CO2处理黄瓜的SOD、POD和CAT活性分别在处理42、28和21 d时差异最大，分别增加了19.1%、50.4%和45.0%。高温也是导致果树干旱的一个重要原因。因此，李树在多胺处理的同时，配合CO2处理，能否进一步提高其叶片SOD、POD和CAT的活性，增强其抗旱性，对此进行深入研究，这对李树干旱条件下栽培具有重要意义。CAT是植物体内重要的酶促防御系统之一。其活力与植物的代谢强度及抗寒、抗病能力密切相关[8]。干旱条件下喷施多胺在一定程度上可提高CAT活性，这对于干旱条件下李树的优质丰产栽培具有重要的意义。

省力化栽培是世界果树生产发展的一大趋势[22]。李树干旱地区栽培喷布多胺，可降低干旱条件下人工浇水相关成本，省力、高效，便于统一管理，进行标准化栽培，为优质李果抗干旱栽培提供了一条有效途径。

同一植物不同砧木干旱胁迫下，SOD、POD和CAT活性不同。谢冰等[23]研究了干旱胁迫下不同砧木烟苗SOD、POD和CAT活性情况，结果表明，在前期干旱条件下，SOD、CAT和POD活性升高；随着生长发育，SOD、CAT和POD活性则呈现下降趋势，但降幅不同，异根嫁接苗降幅较低：砧木KRK26/Anyan2受到干旱胁迫的影响小于KRK26/K326、KRK26/KRK26，其中KRK26/KRK26受损最重。本试验仅研究了毛桃作砧木，多胺及其合成抑制剂对干旱胁迫下秋姬李苗3个酶活性指标的影响，对其他砧木秋姬李苗此情况还有待进一步试验研究。

不同浓度植物生长调节剂对干旱胁迫下植物生长的影响不同。肖小君等[24]采用10%PEG-6000模拟干旱胁迫，研究不同浓度(0、0.001、0.01、0.05、0.1、1.0和2.0 mmol·L-1)水杨酸浸种对干旱胁迫下玉米生长幼苗SOD、POD和CAT活性的影响，结果表明：10%PEG胁迫处理，POD、CAT和SOD活性降低；适宜浓度水杨酸浸种，玉米幼苗SOD、POD和CAT活性增强，其中以浓度为0.01~0.05 mmol·L-1效果最好。本文仅探讨了相同浓度的Spd和MGBG对干旱胁迫下李苗叶片SOD、POD和CAT活性的影响，对于不同浓度Spd和MGBG对李苗3种酶活性的影响还有待试验研究。

秋姬李苗叶片喷布1.0 mmol/LSpd可综合调控干旱胁迫下SOD、POD和CAT的活性，秋姬李苗对逆境干旱的适应能力增强，方便在李规模化化控抗旱栽培中推广应用。

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Effects of Polyamines and Their Synthetic Inhibitors on the Activities of SOD, POD and CAT in Leaves ofLSeedlings under Drought Stress

WANG Shang-kun

Trough studying the effects of polyamines and their synthetic inhibitor methyl ethylene dimeric hydrazone (MGBG) on the activities of SOD, POD and CAT in Plum seedlings under drought stress, to provide reference for early resistant cultivation of plum seedlings. This experiment used the one-year old grafted seedlings of QiujiLas the experimental materials, and adopted the culture test method . Six treatments were set: Treatments 1 (Control, CK), Treatment 2 [Drought, D.] and Treatment 3 [CK + Spermidine (Spd) ], Treatment 4 (D.+Spd), Treatment 5 (D.+MGBG) and Treatment 6 (D.+MGBG+Spd), sprayed once every 2 days and SOD,POD and CAT activity of each treated leaf being measured after 30 days of treatment. The results showed that the activities of SOD and CAT in plum seedling leaves were significantly decreased under draught stress, while the activities of POD were significantly increased (<0.05); Spraying of 1.0 mmol/L Spd under drought stress, Spd could significantly increase the activities of SOD and POD in plum seedling leaves (<0.05), and slightly increase the activities of CAT; When 10 mmol/LMGBG was applied under draught stress, the activities of SOD were the highest, the activities of POD observably decreased(<0.05) , the activities of CAT slightly increased. In a word, spraying of 1.0 mmol/L Spd under drought stress can increase the activities of SOD, POD and CAT in the leaves, which is convenient for popularization and application in early resistant cultivation of Prunus arundinacea.

Lseedlings; leaves;drought stress; polyamine; polyamine synthesis inhibitor; SOD; POD; CAT

Q945.78

A

1000-2324(2019)03-0388-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.007

2018-03-02

2018-03-14

河南省高等学校重点科研项目资助计划(18A210027)

王尚堃(1972-)男,硕士,教授,主要从事果树生产技术教学及科研工作. E-mail:zkwsk@126.com