水杨酸对冷胁迫下香蕉幼苗抗冷性的效应

1、2009,38(1:19-22.Subtropical Plant Science水杨酸对冷胁迫下香蕉幼苗抗冷性的效应周利民,陈惠萍(海南大学园艺园林学院,海南儋州 571737摘要:用0.6 mmol/L水杨酸(SA喷洒香蕉幼苗叶片1 d后,于8低温胁迫5 d,研究水杨酸对香蕉幼苗抗冷性的影响。结果表明:SA降低了受低温胁迫的香蕉幼苗叶片相对电导率及丙二醛(MDA和过氧化氢含量,减缓了可溶性蛋白质含量的下降,提高了脯氨酸含量及过氧化物酶(POD、过氧化氢酶(CAT活性。表明SA可通过提高香蕉幼苗抗氧化酶活性、清除活性氧的积累、减少膜损伤来缓解低温对香蕉幼苗的损伤。关键词:水杨酸;香蕉幼苗;冷

2、胁迫中图分类号:Q946.82+8.3; Q945.78 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(200901-0019-04 Effect of Salicylic Acid on Banana Seedlings under Chilling StressZHOU Li-min, CHEN Hui-ping(College of Horticulture and Landscape Architecture, Hainan University, Danzhou 571737, Hainan ChinaAbstract: Bananas seedling leaves were sp

3、rayed by 0.6 mmol/L salicylic acid (SA, then in cold storage at 8 for 5 d. The effects of SA on resistance of banana seedling to chilling injury were studied. The results showed that pretreatment with 0.6mmol/L SA reduced the contents of MDA and hydrogen peroxide, and the relative ratio of electroly

4、te, retarded the decreasing of soluble protein, increased the content of proline and the activities of POD and CAT in banana seedling leaves. It indicated that SA could increase the cold tolerance of banana seedling, which was mainly achieved by means of enhancing the anti-oxidative enzyme activitie

5、s, inhibiting the accumulation of reactive oxygen and decreasing the injury of membranes under cold stress.Key words: salicylic acid; banana seedling; chilling stress香蕉是著名的热带水果,也是世界产销量最大的水果之一。我国香蕉主产区在广东、福建、广西、云南和海南等省(区,大部分产区处于亚热带,冬季低温常使香蕉遭受不同程度的冷害,轻者减产,重者失收。研究表明,香蕉遭受冷害后,细胞膜透性增加,膜保护系统的过氧化物酶(POD、过氧化氢酶

6、(CAT和超氧化歧化酶(SOD活性显著下降,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA含量增加1-4。水杨酸(salicylic acid, SA是一种广泛存在于高等植物中的简单酚类化合物。1992年,Raskin5提出SA可被看作是一种新的植物内源激素,它参与调节植物的许多生理过程6-8。对植物抗逆作用的研究证实,SA加强了抗氰呼吸途径的电子传递,电子传递系统产生的能量没有转变为化学能,多以热能形式释放5。李德红等7认为SA可能与植物抵抗低温有关,SA能有效提高黄瓜、西瓜、玉米和番茄幼苗的抗冷性9-12。但SA对低温胁迫下香蕉幼苗的缓解效应报道甚少。本试验通过SA预处理,研究受冷胁迫诱导的香蕉幼苗的相对电

7、导率、丙二醛(MDA、脯氨酸、可溶性蛋白和过氧化氢含量以及抗氧化酶POD、CAT活性变化,探讨SA对冷胁迫下香蕉幼苗叶片细胞膜透性和保护酶活性的影响,分析SA缓解香蕉幼苗冷害的机理。收稿日期:2008-09-20基金项目:原华南热带农业大学博士启动基金项目(2005.1-2007.12资助作者简介:周利民(1983-,男,福建莆田人,硕士研究生,从事生物化学与分子生物学研究。注:陈惠萍为通讯作者。 第38卷 201 材料与方法1.1 材料试材取自原华南热带农业大学农学院实验基地,选健康、无病虫害、高约2030 cm的巴西香蕉(Musa AAA Group Cavendish cv. Brazi

8、l幼苗。1.2 处理方法用0.6 mmol/L水杨酸喷洒香蕉幼苗叶片,清水为对照,以叶片均匀附着一层小液珠为准,每小时喷1次,连喷3次,室温下放置1 d,再置于8 低温培养5 d,每天取幼苗倒数第一片叶测定相关指标。每组处理至少重复3次。1.3 测定方法膜透性的测定采用电导率法13;丙二醛(MDA含量测定用硫代巴比妥酸法14;脯氨酸含量测定用茚三酮法15;可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝G-250法16;过氧化氢含量测定参照林植芳等17的方法;过氧化物酶(POD活性测定采用愈创木酚法14;过氧化氢酶(CAT活性参照赵世杰等方法18。以上测定均重复3次,取平均值进行分析。2 结果与分析2.1 SA对

9、香蕉幼苗叶片相对电导率的影响当植物受逆境胁迫时,细胞膜遭破坏,膜透性增大,从而Array使细胞内电解质外渗,以致植物细胞浸提液的电导率增大。因此,电导率的高低可以反映出细胞质膜透性的大小。从图1可看出,随着冷胁迫时间的延长,香蕉幼苗叶片相对电导率呈现逐渐上升趋势,且SA预处理的香蕉幼苗相对电导率均极显著(P<0.01低于对照,在冷胁迫期间(15 d分别下降了37.8 %、38.3%、27.0%、27.1%、24.3%。由此可见,SA在冷害温度下可较好地防止膜的凝聚,增加膜的流动性,减少电解质渗漏,进而缓解香蕉幼苗叶片细胞膜所受的伤害。2.2 SA对香蕉幼苗叶片脯氨酸含量的影响脯氨酸具有清

10、除活性氧和稳定膜结构的作用。图2显示,在冷胁迫下香蕉幼苗叶片脯氨酸含量呈增长趋势,而经SA处理的增长幅度比对照大,尤其在冷胁迫的前3 d,SA处理的脯氨酸含量显著(P<0.05高于对照,说明SA处理对冷胁迫有一定的缓解作用。2.3 SA对香蕉幼苗叶片丙二醛含量的影响丙二醛(MDA是脂质过氧化的最终产物,其含量可表示脂质过氧化的程度。从图3可见,香蕉幼苗受冷胁迫后,叶片MDA含量增加,而经SA处理的叶片MDA含量比对照升幅小,至胁迫第5天显著(P<0.05低于对照。说明SA有降低细胞过氧化的作用,从而减轻冷害对细胞膜的损害,提高香蕉幼苗抗冷害能力。2.4 SA对香蕉幼苗叶片可溶性蛋白

11、含量的影响可溶性蛋白是植物体内普遍存在的具有渗透调节作用的物质。从图4可见,在低温胁迫下,SA处理的香蕉幼苗叶片可溶性蛋白含量表现为逐渐下降的趋势,而对照幼苗叶片可溶性蛋白含量则呈先下降,在第3天出现一个回升过程,然后再下降的趋势,尤其在低温处理的前两天,对照组分别比SA处理的下降了28.1%和39.3%。第1期 周利民,等:水杨酸对冷胁迫下香蕉幼苗抗冷性的效应 212.5 SA 对香蕉幼苗叶片过氧化氢含量的影响 由图5可见,对照组在冷处理期间过氧化氢含量呈现“升降升降”的趋势,而SA 处理的过氧化氢含量始终低于对照(除第3天外。第1天,SA 处理的过氧化氢含量比对照低21.8%;第2天SA

12、处理和对照的含量均有所上升,第3 d 两种处理的含量相当。之后,对照的过氧化氢含量又开始上升,但SA 处理的却不再上升,且在第5天快速下降。表明SA 处理能够清除幼苗叶片活性氧,减少冷害的损伤。2.6 SA 对香蕉幼苗叶片过氧化物酶活性的影响 从图6可见,SA 预处理及对照幼苗叶片的过氧化物酶(POD活性均呈先升后降的趋势。胁迫第2天,POD 活性即迅速升高,SA 处理比对照高出22.5%;至第3天,POD 活性上升趋缓,随后开始下降,在冷处理的第24天,SA 处理的POD 活性始终高于对照,表明SA 处理能使POD 活性保持较高水平。POD 是植物膜脂过氧化酶促防御体系中重要的保护酶,可有效

13、阻止活性氧的积累,防止膜脂过氧化作用,缓解低温胁迫对香蕉幼苗的伤害。 2.7 SA 对香蕉幼苗叶片过氧化氢酶活性的影响过氧化氢酶(CAT 是清除H 2O 2的关键酶之一。从图7可见,SA 处理的香蕉幼苗叶片CAT 活性的变化趋势与对照一致,在低温胁迫前3 d ,分别比对照高出20.0%、21.0%和16.0%,差异均达显著水平。因此,SA 处理使香蕉幼苗体内清除过氧化氢的能力有所增强,有效地减缓了低温伤害。 3 讨 论植物在逆境下,首先受到伤害的是其膜系统,膜透性的增大是低温伤害的重要标志19。因此,维持膜的稳定是减少植物受伤害的一个至关重要的环节。本研究表明,SA 预处理可降低冷胁迫下香蕉幼

14、苗的相对电导率,缓解冷害对香蕉幼苗叶片质膜的伤害,使细胞膜系统的完整性得以维持。MDA 是脂质过氧化的最终产物,其含量可以指示脂质过氧化的程度。SA 处理后,低温下香蕉幼苗叶片中MDA 含量上升较缓,在第4、第5天明显低于对照,这可能是由于SA 处理提高了抗氧化酶POD 、CAT 的活性,从而有效地清除活性氧,避免细胞膜发生膜质过氧化,使膜系统得到保护。 可溶性蛋白含量与植物的抗冷性呈正相关20,21。虽然在我们的实验中SA 处理和对照在低温下都呈现下降趋势,但SA 处理能减缓可溶性蛋白含量的降低。脯氨酸是一种亲水性氨基酸,也是一种渗透调节物质,能缓解因低温脱水造成的渗透胁迫22。Borman

15、 等23认为,游离脯氨酸含量的增加可提高烟草的抗冷性。我们的实验结果也证实,SA 处理能提高脯氨酸含量。SA 处理能减缓可溶性蛋白含量的降低和提高脯氨酸含量,可能是SA 提高植物抗冷性的另一重要原因。植物抗氧化酶活性高低与其抗冷性强弱密切相关24-26,可作为植物抗寒性检测的生理指标27,28。不同浓度SA 处理的番茄幼苗叶片细胞膜透性降低,叶绿素含量、可溶性蛋白含量与POD 活性升高,从而有效清除活性氧,增强番茄的抗冷性12。SA 处理还缓解了冷藏黄瓜的MDA 和膜透性的增加,提高 第38卷 22CAT等抗氧化酶的活性29。本实验表明,随着低温处理时间的延续,植物体内的保护体系发生了变化。经

16、SA预处理的香蕉幼苗POD和CAT活性均高于对照(图6、图7,而H2O2含量则比对照有所下降(图5。因此可以认为,POD、CAT及时将低温下产生的H2O2分解为无毒的H2O和O2,从而对细胞膜系统起到保护作用。此外,MDA含量的下降有可能是抗氧化酶活性升高及H2O2含量下降的结果。杜朝昆等30也证实,SA预处理的玉米幼苗CAT活性高于未经处理的。总之,SA预处理可以提高香蕉幼苗的耐冷性,减少低温对细胞膜系统的伤害,提高抗氧化酶活性,从而降低冷害引起的氧化胁迫。参考文献:1 周碧燕,等. 香蕉越冬期间SOD活性和可溶性蛋白质含量的变化J. 果树学报, 1999,16(3: 192-196.2 李

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