外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗体内抗氧化酶活性的影响

1、外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗体内抗氧化酶活性的影响1张润花郭世荣*南京农业大学园艺学院，（南京210095)E-mail（摘要：采用营养液栽培，以不同耐盐性黄瓜品种“长春密刺”和“津春2号”为材-料，研究了外源Spd（亚精胺）对NaCl胁迫下黄瓜幼苗叶片与根系中超氧阴离子（O2）产生速率、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性的影响。结果表明，对照两黄瓜品种幼苗体内O2产生速率、SOD、POD、CAT活性基本保持不变；外源Spd对未经盐胁迫处理（对照）黄瓜幼苗体内O2产生速率、SOD、CAT、POD活性均无显著性影响；盐胁迫处理提高了O2产生速率，SOD、PO

2、D、CAT活性都有不同程度的升高；外源Spd处理进一步提高了盐胁迫下SOD、POD、CAT活性，减缓了O2产生速率。与耐盐型“长春密刺”品种相比，盐胁迫对盐敏感型“津春2号”影响较大，外源Spd对盐敏感型黄瓜品种盐胁迫伤害的缓解作用较大。表明盐胁迫下外源Spd可缓解盐胁迫对膜的伤害，从而提高黄瓜幼苗的耐盐性。关键词：亚精胺，盐胁迫，黄瓜，抗氧化酶-1.引言盐胁迫下，植物膜结构和功能发生变化，细胞内Na过量积累，影响活性氧（ROS）保护酶活性，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）对ROS的清除与产生之间的动态平衡受到破坏，ROS大量积累，导致膜脂过氧化和膜脂脱脂

3、作用，造成膜蛋白和膜脂严重损伤，破坏膜结构硅7,891,2+。研究发现，施用谷胱甘肽、水杨酸、钙345,6、抗坏血酸等能有效保持盐胁迫下ROS产生与清除之间的平衡，缓解盐胁迫对植物的伤害作用。多胺（Polyamines，PAs）是一类广泛存在于植物体内，具有强烈生理活性的低分子量脂肪族含氮碱，与植物对外界环境胁迫反应的关系非常密切10，在生理pH条件下，多胺分子质子化的氨基和亚氨基使其成为多聚阳离子，与生物体内带负电荷的生物大分子，如膜磷脂、酸性蛋白质、核酸以及细胞壁等组分通过非共价键结合，维持生物膜结构与功能的稳定性，但关于外源多胺与盐胁迫下植物体膜稳定性的关系尚不清楚。本实验研究了外源1本

4、课题得到国家863计划项目（2004AA247010）：江苏省农业三项工程项目（sx（2003）054）：高校博士点基金项目（20050307031）资助。*通讯作者：Authorforcorrespondence(E-mai:srguo)-1-Spd对NaCl胁迫下黄瓜幼苗根系和叶片中O2产生速率及SOD、POD、CAT活性的影响，为进一步探明多胺对盐胁迫下植物体的代谢调节提供理论依据。2.材料与方法2.1试材及处理试验于2005年910月在南京农业大学塑料大棚内进行，供试品种为耐盐型“长春密刺”和盐敏感型“津春2号”黄瓜（CucumissativusL.）品种。选取饱满、整齐一致的种子55

5、下温烫浸种、催芽。待种子发芽后播于装有石英砂的育苗盘中育苗，昼温2730、夜温1618，出苗后浇灌山崎配方营养液。待幼苗达到三叶一心时选整齐一致的幼苗定植于装有山崎配方营养液（pH值6.5±0.1，EC值2.22.5mS·cm）的水槽中，预培养2天后开始处理。将两品种幼苗各分成四部分，其中一部分用山崎配方营养液栽培，作为对照（control）；第二部分在山崎配方营养液中添加50mmol·L-1NaCl，进行盐胁迫处理(NaCl)；第三部分在山崎配方营养液中添加0.1mmo·lL-1Spd(Spd)；第四部分在山崎配方营养液中添加50mmol·L

6、-1NaCl的同时，加入0.1mmo·lL-1Spd(NaCl+Spd)。于处理后、0.5、1、1.5、2、3、-4、6d时取幼苗根系及自上而下第2片展开真叶，分别测定O2产生速率和SOD、POD、-1CAT活性。试验重复次。结果采用SAS软件进行方差分析，Fishers test（LSD）多重比较法进行显著性测验(P<0.05)。2.2测定方法酶液的提取称取0.2g鲜样剪碎，加pH7.8的磷酸缓冲液（内含1%的PVP）5.0mL，于冰浴中研磨提取，4下冷冻离心（12000g，15min），上清液为酶提取液，用于SOD、-POD、CAT活性及O2含量的测定。SOD活性采用Gia

7、nnopolitis&Ries12方法测定，以反应抑制氮蓝四唑（NBT）光氧化还原50%的酶量为一个酶活力单位（），酶活性以U(gFW)-1表示。CAT活性按照Dhindsa等13的方法测定，以30下每克鲜重样品1min内分解H2O2的毫摩尔数为酶活力单位molH2O2·(gFW)-1·min-1。POD活性用愈创木酚法按曾韶西等14的方法测定，以OD470每分钟增加0.01为一个酶活力单位（U）,酶的活性以U·(gFW)O2产生速率参照王爱国等-1·min表示-115-的方法测定。以nmolmin-1(gFW)-1表示O2产生速率。3.结果与分

8、析-3.1外源Spd对幼苗体内超氧阴离子(O2)含量的影响-图1显示，正常营养液条件下生长的两黄瓜品种体内O2产生速率较低，处理期间基本-保持稳定，且两品种间无显著性差异；外源Spd可提高黄瓜幼苗体内O2产生速率，但无明-显影响；随着盐胁迫处理时间的延长，两品种黄瓜幼苗体内O2产生速率显著上升，均在第3天时达到最大值，且根系中的提高幅度大于叶片；与耐盐型“长春密刺”相比，盐胁迫对-盐敏感型“津春2号”品种叶片与根系中O2产生速率的提高幅度较大，分别是“长春密刺”-的1.352、1.396倍；外源Spd的加入，减缓了盐胁迫下黄瓜幼苗体内O2产生速率，减少-2-了O2的积累，缓解了盐胁迫对黄瓜幼苗

9、的伤害作用，且对“津春2号”的减缓幅度较大。-图1外源Spd对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片与根系中O2产生速率的影响Fig.1EffectsofexogenousSpdonO2-producingrateinleavesandrootsofcucumberseedlingsundersaltstress3.2外源Spd对幼苗体内超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响图2外源Spd对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片与根系中SOD活性的影响Fig.2EffectsofexogenousSpdonSODactivityinleavesandrootsofcucumberseedlingsundersaltstress-3-

10、对照区“长春密刺”与“津春2号”幼苗叶片与根系中SOD活性在处理期间基本保持较低的水平（图2），且品种间无明显差异；正常营养液条件下，外源Spd的加入提高了SOD活性，但无显著性影响；盐胁迫处理明显提高了植株体内SOD活性，无论叶片或根系均在处理第3天时达到最大值，“长春密刺”与“津春2号”叶片、根系中SOD活性分别为对照组的1.94、2.85倍与1.91、1.68倍，对“长春密刺”的提高幅度大于“津春2号”，尤其是根系；外源Spd显著提高了盐胁迫下两品种黄瓜体内SOD活性，分别比是盐胁迫区的1.27、1.12倍与1.33、1.26倍，对“津春2号”的提高幅度较大。3.3外源Spd对幼苗体内过

11、氧化物酶（POD）活性的影响图3外源Spd对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片与根系中POD活性的影响Fig.3EffectsofexogenousSpdonPODactivityinleavesandrootsofcucumberseedlingsundersaltstress对照区黄瓜幼苗体内POD活性呈现低水平稳定不变的趋势（图3），外源Spd对未进行盐胁迫处理的两黄瓜品种叶片与根系中POD活性无显著性影响；盐胁迫下，植物体内POD活性显著升高，且均在第3天时达到最大值，以后趋于稳定状态。外源Spd的加入进一步提高了盐胁迫下POD的活性，且对根系中POD的活性提高幅度大于叶片，与耐盐型“长春密刺”品种

12、相比，盐胁迫对“津春2号”体内POD活性的提高幅度较小，而外源Spd对盐胁迫下“津春2号”体内POD活性的提高幅度较大。3.4外源Spd对幼苗体内过氧化氢酶（CAT）活性的影响图4表明，对照区两黄瓜品种体内CAT活性在处理期间变化幅度较小，且品种间无显著性差异；外源Spd对未经盐胁迫处理的黄瓜叶片与根系中CAT活性无明显影响；盐胁迫-4-下黄瓜体内CAT活性显著上升，“长春密刺”的CAT活性上升幅度较大，外源Spd的加入进一步提高了盐胁迫下CAT活性，且对“津春2号”的提高幅度较大。图4外源Spd对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片与根系中CAT活性的影响Fig.4EffectsofexogenousSpd

13、onCATactivityinleavesandrootsofcucumberseedlingsundersaltstress4.讨论在正常情况下，植物细胞内自由基的产生与清除处于动态平衡，体内维持稳定的ROS水平，当植物受到盐分胁迫时，这种平衡遭到破坏，导致ROS的大量积累。SOD、POD、CAT等保护酶系在植物体内协同作用消除积累的ROS，SOD处于抵御ROS伤害“第一道-防线”，清除O2，将O2歧化为H2O2与O216，控制脂质过氧化，减少膜系统的伤害；产物H2O2是强氧化剂，可通过Haber-Weiss反应产生攻击力更强的OH17，而POD、CAT是H2O2的主要清除剂18，可将H2O

14、2分解为H2O和O2，彻底消除ROS对植物的伤害。多胺是生物体代谢过程中具有生理活性的低分子量脂肪族含氮碱，是一组进化上高度保守的有机多聚阳离子。许多研究表明，在多种胁迫条件下，多胺可与抗氧化酶系统结合阻止脂质氧化来抵抗氧化胁迫19,20，维持离子平衡，减轻胁迫对植物伤害。本实验结果表明，正常条件下，黄瓜体内ROS的产生与清除处于动态平衡，含量基本-保持不变；盐胁迫下黄瓜体内O2产生速率明显加快，大量积累，相应地抗氧化系统SOD、POD、CAT等保护酶活性显著提高，有利于清除ROS，努力减少其对膜结构和功能的破坏，-且随着处理时间的延长，ROS的产生与清除逐降趋向于动态平衡，O2产生速率下降，

15、SOD、POD、CAT等保护酶活性也随之下降，但仍显著高于对照水平，这可能是黄瓜幼苗自身对盐胁迫适应性调节作用的结果。与“津春2号”黄瓜品种相比，盐胁迫下，“长春密刺”体-内SOD、POD、CAT上升幅度较大，O2产生速率较小，表现出了较强的耐盐性。外源Spd-5-.对未经盐胁迫处理的黄瓜幼苗体内O2产生速率，SOD、CAT、POD活性无显著影响；但-显著减缓了盐胁迫下O2产生速率，进一步提高了盐胁迫下SOD、POD、CAT酶活性，且对盐敏感型黄瓜品种的影响幅度较大。逆境胁迫下，外源Spd减缓盐胁迫伤害的可能原因，一方面Spd诱导了PAs的合成，使其载体内大量积累，促进酶蛋白的合成，提高了总酶

16、的活性21；同时，PAs也可以直接结合到酶分子上，提高了单位酶的活性21，减缓了盐胁迫-下O2的产生速率，降低植物细胞内ROS对膜脂和脂质过氧化作用的伤害。另一方面，多胺的多聚阳离子效应使其能够与膜上的酸性蛋白质，膜磷酯层，细胞壁等组分通过非共价键结合维持细胞膜的稳定性和完整性，减缓了膜脂过氧化的发生，可见外源Spd能够减缓盐胁迫对植物的伤害作用。-综上所述，盐胁迫下黄瓜幼苗体内ROS的产生与清除失衡，O2产生速率加快，导致了-O2大量积累，诱导酶SOD活性升高，POD、CAT活性相应升高，但O2的积累量超过了-抗氧化酶系统清除的能力，对黄瓜幼苗产生伤害，影响生长；“长春密刺”体内SOD、PO

17、D、-CAT活性升高幅度较大，明显减少了O2的积累，表现出较强的耐盐性；外源Spd可提高盐-胁迫下SOD、POD、CAT活性，减缓盐胁迫下O2的积累，且对盐敏感型品种的作用明显，表明外源Spd能一定程度地维持盐胁迫下ROS产生与清除之间的平衡，缓解盐胁迫对植物的伤害作用。参考文献1.2.3.4.5.6.7.8.殷奎德，马连菊，刘世强2003逆境条件下植物活性氧（ROS）的研究进展沈阳农业大学学报，34(2)：147149MadgavaRaoKV，SrestyTVS2000Antioxidtiveparametersintheseedlingsofpigeonpea（Cajanuscajan（L

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