干旱脅迫對杏脂氧合酶活性的影響

摘 要：為了研究脂氧合酶(LOX)在植物干旱反應中的作用，以抗旱的山杏和抗旱性弱的龍王帽實生苗為試材，觀察了自然干旱過程中葉片的生長狀況以及測定了土壤含水量、新葉生長率、葉片脫落率、根和葉片的LOX活性。結果表明，在自然干旱過程中隨著土壤含水量的降低，山杏和龍王帽的新葉增長率也下降。干旱后期山杏比龍王帽的新葉增長速率下降快、生長停止早。干旱使山杏比龍王帽葉片早脫落，而且落葉比率明顯高于龍王帽。自然干旱時杏的LOX活性表現為葉片升高，在根中變化不大。而且山杏葉片的LOX活性增加幅度比龍王帽大，峰值出現比龍王帽早。因此，干旱條件下抗旱的山杏葉片脂氧合酶活性比龍王帽提早增加而且葉片易早脫落。山杏葉片LOX活性急劇升高出現在葉片萎蔫衰老之前，推測LOX活性增強可能與引發衰老有關。

關鍵詞：杏；干旱；葉片；脂氧合酶；衰老

中圖分類號：S662.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009－9980(2007)01－102－03

前人研究認為，脂氧合酶會影響植物脂肪的氧化，進而影響植物的衰老、死亡和脫落，在植物抗病、抗蟲和傷害反應中研究較多。有關LOX活性變化與果實的成熟衰老關系密切，但干旱脅迫對LOX活性影響的報道較少。杏主要分布在干旱和半干旱地區，營養價值和經濟價值較高，是干旱地區脫貧致富的首選樹種。因此研究杏的抗旱性具有重要意義。本試驗以山杏和龍王帽實生幼苗為試材，檢測干旱脅迫下杏幼苗體內LOX活性與葉片生長和脫落的變化，為進一步了解LOX在干旱反應中的作用提供參考。

1 材料和方法

試驗于2004—2005年在北京農學院進行，以生長3個月的山杏(Prunus arlTtelziaca L.var.ansu Max-im)和龍王帽(Armeniaca vulgaris.Lain.cv.Longwang-mao)實生苗為試材。栽于上口徑15cm、下口徑10cm、高15cm的塑料盆中，盆中基質為園土：細沙：草炭：有機肥=3:3:3:1。在人工氣候箱中(白天24～26℃，夜間19～21℃，16h光照，8h黑暗，光強為250μmol/(m²·s)，不控制相對濕度)培養。對照，即處理0d，一直保持充足供水；自然失水3，6，9，12d后取樣，第12天晚上開始復水(每盆澆100mL水，連澆3次，保證把盆土澆透)，第13，15天取復水1，3d的樣，每次取15株苗。用烘干法測定土壤含水量。用葉面積儀測定新葉葉面積。新葉增長率，即干旱2d時杏新葉葉面積增加值與充足供水2d時杏新葉葉面積增加值之比。取老葉和新根各0.5g，用液氮速凍，-80℃冰箱中保存，為待測樣。脂氧合酶LOX活性測定采用Ederli等C5I的方法，改進用無水乙醇做終止反應。試驗設3次重復，每重復平行測定2次，取平均值。

2 結果與分析

2．1 自然干旱對土壤含水量的影響

從圖1可看出，自然失水0～12d，土壤含水量都一直呈下降趨勢，第6、12天的土壤相對含水量降到對照的50％和24％。

2．2 自然干旱對山杏和龍王帽葉片生長的影響

圖2說明自然干旱0～12d，山杏和龍王帽新葉生長增長率基本呈下降趨勢。自然干旱第6天，此時土壤含水量降到對照的50％，山杏新葉增長比龍王帽的高26.5％。干旱第8天，山杏新葉增長比龍王帽的低20％。干旱第10天，山杏新葉停止生長，龍王帽則是12d新葉停止生長。與龍王帽相比，干旱前期，山杏的新葉增長率下降慢；而干旱后期即8～12d，山杏新葉增長率下降快。

干旱使山杏比龍王帽葉片早脫落。而且落葉比率明顯高于龍王帽。山杏從干旱第6天葉片脫落3％上升到第12天的10％，而龍王帽則從第10天才開始落葉，第12天落葉率僅為3％。這與干旱后期山杏新葉生長率比龍王帽下降快的結果相吻合，說明干旱后期山杏葉片比龍王帽易于衰老(圖3)。

2．3 自然干旱對山杏和龍王帽脂氧合酶(LOX)活性的影響

由圖4和圖5可知，無論是山杏還是龍王帽在干旱過程中葉片脂氧合酶活性要比根變化明顯。圖4說明干旱第6天山杏葉片脂氧合酶活性達最高值，山杏高于對照約1.5倍，之后曲折下降。而龍王帽則在復水1d葉片脂氧合酶活性達最高值，高出對照約0.7倍。

圖5說明整個干旱過程中山杏和龍王帽根的脂氧合酶活性都無大變化，山杏復水過程中根脂氧合酶活性也維持在對照水平，龍王帽復水1d時根脂氧合酶活性比對照高23％，復水3d時又降到對照水平。

3 討 論

本試驗表明，干旱時杏葉片LOX活性增加，這同水分脅迫下離體煙草葉片中的結果相類似。而且山杏葉片的LOX活性增加幅度比龍王帽大，峰值出現比龍王帽早。這與干旱后期山杏比龍王帽的新葉增長速率下降快、生長停止早(圖2)、葉片早脫落，且落葉率高(圖3)的現象相吻合，并且山杏葉片LOX活性急劇升高出現在葉片萎蔫衰老之前，推測LOX活性增強可能與引發衰老有關悶，干旱條件下LOX是否促進葉片衰老還有待研究。

自然干旱時杏的LOX活性表現為葉片升高，根中無變化，這與在本研究中發現的干旱下杏JA含量變化相一致(未發表)。而且抗旱的山杏葉片LOX活性比龍王帽增加幅度大，這與山杏葉片JA含量高于龍王帽的結果也一致。LOX是JA生物合成過程中的第一個酶。本試驗中LOX活性與JA含量相關聯，也可能是干旱脅迫下山杏葉片LOX活性升高進而產生JA，通過JA起到促進葉片衰老的作用，因為茉莉酸在植物衰老中的作用是被肯定的。

本研究還發現自然干旱12d后，山杏葉片比龍王帽脫落干枯嚴重。復水2個月后山杏復活而龍王帽沒有成活。推測抗旱性強的山杏在脅迫下是通過促葉衰老以此減少水分蒸騰來抵抗干旱的。正如入冬前落葉樹木葉片脫落，降低代謝，以此來度過寒冷干燥的冬季一樣。春天溫度水分適宜時，樹木又開始了發芽，恢復生長。杏也是多年生樹木。它很可能是以這種方式抵抗干旱的。

4 結 論

本研究結果顯示，干旱后期山杏比龍王帽的新葉增長速率下降快、生長停止早。并且干旱使山杏比龍王帽葉片早脫落，落葉比率明顯高于龍王帽。說明干旱后期山杏葉片比龍王帽易于衰老。在干旱過程中，無論是山杏還是龍王帽葉片的脂氧合酶活性都增加，2者根中的脂氧合酶活性都變化較小。而且山杏葉片的LOX活性增加幅度比龍王帽大，峰值出現比龍王帽早。干旱條件下抗旱的山杏葉片脂氧合酶活性比龍王帽提早增加而且葉片易早衰老。推測脂氧合酶在干旱過程中是通過促使杏樹葉片衰老而使植物減少水分散失，以此來抵抗逆境的。

作者簡介：葛云俠，女，講師，在讀博士生。