外源NO對Pb脅迫下亞麻幼苗的保護效應

李宇潔，安 梅

（蘭州職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730070）

植物生長過程中，常常會遭受到重金屬離子如鉛、汞、鎘、砷、鋅等的污染[1～3]。鉛是一種具有對植物強毒性的重金屬，鉛土壤污染是當今世界面臨的主要環(huán)境問題之一[4]，土壤中的鉛被植物吸收后，可導致植物中毒，特別是導致植物根部、植株等形態(tài)生理變化[5]。亞麻（Linseed）在逆境脅迫下的生理生化指標變化已有大量報道，如水、鹽、干旱、鎘等協(xié)迫[6～9]，但關(guān)于Pb污染方面的研究未發(fā)現(xiàn)報道。一氧化氮（NO）在植物光態(tài)建成、生長發(fā)育、衰老等過程和對非生物脅迫的響應中有重要作用[10]。有研究表明，NO可以緩解非生物脅迫下植物氧化損傷，其效應與NO處理濃度有關(guān)[11～12]，低濃度的NO能夠緩解鹽脅迫對燕麥和番茄葉片的氧化性損傷，能夠有效提高鎘離子脅迫下亞麻幼苗葉片自我保護效應[6，13～14]。我們研究Pb脅迫與不同濃度SNP（NO供體）處理下亞麻的生理生化指標變化，旨在探討Pb脅迫下亞麻防御機理以及NO在植物逆境中的作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示亞麻品種為隴亞10號。

1.2 試驗方法

試驗共5個處理，處理A，對照（CK）；處理B，0.2mmol/LPb（Ac）2；處理C，0.1mmol/LSNP+0.2 mmol/L Pb（Ac）2；處理D，0.5 mmol/L SNP+0.2 mmol/L Pb（Ac）2；處理E，1.0 mmol/L SNP+0.2 mmol/LPb（Ac）2。3次重復。

挑選飽滿的亞麻種子，用蒸餾水沖洗浸泡12 h，再用0.1%升汞溶液消毒30 s，然后播種育苗。幼苗長至4片葉后移栽到裝有已滅菌蛭石的花盆，每盆30株。每隔2 d澆1/8濃度的Hogland營養(yǎng)液100 mL，保持濕度在60%～70%。生長35 d后，選取生長整齊一致、健康的亞麻植株按試驗設(shè)計進行SNP預處理，即分別量取50mL不同濃度SNP溶液噴施于葉面，每隔24 h處理1次，連續(xù)處理3次。第3次處理后24 h，在蛭石中施加有0.2m mol/LPb（Ac）2的Hogland營養(yǎng)液100mL，每隔24 h處理1次，連續(xù)處理4次。施Pb（Ac）2前及處理后24、48、72、96 h采集生長狀況一致的幼苗葉片，取0.5 g幼苗葉片，用茚三酮顯色法測定游離脯氨酸（Pro）含量[15]，用硫代巴比妥酸法測丙二醛（MDA）含量[16]。再取各處理幼苗葉片0.5 g，加入pH 7.8的0.05mol/L磷酸緩沖液（含1%PVP）研磨成勻漿，定容至10mL，在4℃、10 000 rpm下離心20min，取清液備用[17]。分別用NBT顯色法測定過氧化氫酶（CAT）活性[18]、用愈創(chuàng)木酚氧化法測定過氧化物酶（POD）活性[19]、紫外吸收法測定超氧化物歧化酶（SOD）的活性[20]。

數(shù)據(jù)采用Excel 2003整理，使用SPSS 18.0分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 Pb脅迫下SNP處理對亞麻幼苗中脯氨酸（Pro）含量的影響

逆境條件能夠誘發(fā)植物脯氨酸含量積累。脅迫開始時各處理亞麻幼苗葉片內(nèi)Pro含量無顯著差異（P＞0.05）。隨著脅迫時間的延長，處理B、D、E逐漸升高（圖1），均在96 h后Pro含量達到最大值；而處理C卻隨著脅迫時間的延長呈先升后降再升高的趨勢，在96 h時達到最大值。在脅迫的各個時間段，SNP處理的Pro含量均低于處理B，說明SNP處理可以緩解Pb脅迫下植物氧化損傷，其中處理C效果最明顯，Pro含量較B處理在48、72與96 h時分別降低了44.42%、30.12%、29.86%（P<0.01）。可知，SNP處理可以顯著緩解葉片氧化損傷，降低Pro的積累速度。

圖1 外源NO對Pb脅迫下亞麻幼苗中脯氨酸的影響

2.2 Pb脅迫下SNP處理對亞麻幼苗中丙二醛（MDA）含量的影響

由圖2可知，脅迫開始時各處理含量無顯著差異（P＞0.05）。隨脅迫時間的延長，處理B、E葉片內(nèi)MDA含量隨之逐漸升高，在96 h時達到最大值，與對照差異極顯著（P<0.01），較對照提高190.64%、159.15%；處理C、D中MDA含量逐漸升高，至72 h時達到最大值，與對照差異極顯著（P<0.01），較對照提高136.88%、140.92%，而后隨之降低。SNP處理在脅迫各時間段，其MDA含量均低于單純Pb脅迫（處理B）。至96時處理C、D、E的MDA含量較處理B降低了44.21%（P<0.01）、13.35%（P<0.05）、12.15%（P<0.05），其中以處理C效果最佳。由此看出，SNP能夠緩解Pb協(xié)迫下亞麻幼苗葉片中MDA含量的升高。

圖2 外源NO對Pb脅迫下亞麻幼苗中丙二醛的影響

2.3 Pb脅迫下SNP處理對亞麻幼苗中抗氧化酶（SOD、CAT和POD）活性的影響

由圖3可知，在Pb脅迫96 h內(nèi)，SNP對亞麻幼苗SOD、CAT和POD活性具有顯著的影響。Pb脅迫開始時，SNP各處理CAT活性均高于單純脅迫（處理B）。隨著Pb脅迫時間的延長，處理B、C、D、E中CAT活性呈先升高后逐漸降低的趨勢，在24 h時CAT活性達到最大值，均高于對照處理，其中以處理C效果顯著（P<0.05），較處理B提高了14.30%；24 h后，各處理CAT活性均快速下降，處理B下降程度較處理C、D、E快，至96 h達到最低值，均低于對照處理，其中以處理C的CAT活性下降速率最慢。可知，外源SNP能夠降低Pb脅迫幼苗葉片CAT活性的下降速率，提高CAT活性，以處理C效果最為顯著。

脅迫初期，SNP處理POD活性均高于對照。隨著脅迫時間的延長，POD活性呈先升高后下降的趨勢（圖3b）。在48 h時，Pb、SNP處理組POD活性達到最大值，其中處理C的POD活性最大，較對照提高了122.04%（P<0.01）；隨著脅迫時間延長，各處理組POD活性均下降，其中處理B的POD活性下降速率最大，在96 h降至最低，顯著低于對照（P<0.05）和處理C（P<0.01）。說明外源NO可提高亞麻幼苗逆境下POD活性。

圖3 外源NO對Pb脅迫下亞麻幼苗中SOD、CAT、POD酶活性的影響

由圖3c可知，在脅迫初期，SNP各處理SOD活性均高于對照；隨著脅迫時間的延長，處理B、C、D、E的SOD活性呈先升高后下降的趨勢。其中處理B在24 h時SOD活性達到最大值；處理D、E在48 h達到最大值；處理C在72 h時達到最大值，說明SNP處理可緩解亞麻幼苗超氧陰離子的生成。其后降低過程中處理B中SOD活性下降速率最快，處理C最慢，說明處理C效果最佳。

3 小結(jié)與討論

1） 研究結(jié)果表明，NO緩解了Pb脅迫下亞麻幼苗葉片中丙二醛含量的升高，促進脯氨酸含量升高，提高了過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶的活性，減緩抗氧化酶的活性Pb脅迫下的下降速率，緩解葉片受到的氧化損傷。且保護效應與SNP的濃度相關(guān)，0.1mmol/LSNP處理效果顯著優(yōu)于1.0mmol/LSNP處理。即NO具有清除植物體內(nèi)活性氧，促進抗逆性物質(zhì)的積累，調(diào)節(jié)抗氧化酶活性的功能。

2）植物在逆境脅迫時，植物體內(nèi)會產(chǎn)生大量的活性氧，若逆境時間過長就會導致細胞受到氧化損傷，引發(fā)細胞膜脂質(zhì)過氧化反應，導致細胞膜裂解和丙二醛含量增加。本研究對丙二醛含量測定的結(jié)果說明，外源NO對細胞膜具有良好的保護作用，可減輕Pb脅迫對其造成的傷害，這與王憲葉等人外源NO能夠緩解滲透脅迫下的小麥幼苗葉片膜脂過氧化，提高其抗性的結(jié)論吻合[21]。

3）植物體內(nèi)脯氨酸的積累在一定程度上反映了植物的抗逆性。本研究表明，外源NO能促進Pb脅迫下亞麻幼苗葉片中游離脯氨酸含量的積累，這與NO不僅可以提高黑麥草的抗冷性和番茄的抗鹽性[14，22]，還能增強了亞麻的抗重金屬Pb能力，以及李源等人在蠶豆上取得的結(jié)果相吻合[23]。

4）Pb脅迫對這3種抗氧化酶的誘導效果并不一致，這可能與Pb脅迫過程中SOD、POD和CAT在膜脂質(zhì)過氧化過程所起的不同作用有關(guān)，如SOD可以清除超氧陰離子，其產(chǎn)物是過氧化氫，過氧化氫含量的增加，導致了CAT失活。同時，H2O2和O2-有可能與CAT形成復合物，抑制了CAT的活性[24]。

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