淹水脅迫對夾竹桃主要生理生化特性的影響

龐宏東 付達夫 胡興宜 唐萬鵬 張麗華

摘??要：通過模擬長江灘地季節性淹水發生的情況，以夾竹桃為研究對象，分析其內部生理生化指標對淹水脅迫的響應。結果表明：在淹水脅迫下超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量明顯增加，與對照組相比均有極顯著差異（p<0.01）。隨著淹水深度加深，SOD、POD、CAT活性和MDA含量總體上呈現增加趨勢，輕度淹水和深度淹水處理間SOD活性有顯著差異（p<0.05），POD活性有極顯著差異（p<0.01），而CAT活性和MDA含量無顯著差異。隨著淹水時間延長，SOD活性整體上升，差異增大;POD活性36?d時達到最大值，與其它時間段有差異;CAT活性在輕度淹水處理下隨著淹水時間延長差異增大;MDA含量12?d時最大，與其它時間段存在極顯著差異。淹水脅迫解除后，SOD、POD、CAT等酶活性和MDA含量逐漸降到正常水平。夾竹桃在受到淹水脅迫后，體內氧化自由基的積累能迅速誘導保護酶活性的升高，有效降低毒性物質MDA的含量，說明夾竹桃具有極強的耐水淹能力。

關鍵詞：夾竹桃;淹水脅迫;生理生化特性

中圖分類號：Q945.78;?Q949.776.5??文獻標識碼：A???文章編號：1004-3020（2015）04-

Effects?of?Flooding?Stress?on?the?Physiological?and?Biochemical?Characteristics?of?Nerium?indicum

Pang?Hongdong（1）?Fu?Dafu（2）??Hu?Xingyi（1）Tang?Wanpeng（1）*Zhang?Lihua（3）

（1.?Hubei?Academy?of?Forest?Wuhan??430075;2.Central?South?Forest?Inventory?and?Planning?Institute?of?State?Forestry?Administration??Changsha??410004;3.?Shishou?City?Forest?Pest?and?Disease?and?Quarantine?Station?Shishou??434400）

Abstract：?The?physiological?and?biochemical?characteristics?of?Nerium?indicum?in?different?flooding?stress?were?studied?by?simulating?the?Yangtze?River?seasonal?flooding.?The?results?showed?that?superoxide?dismutase?（SOD）?activity，?peroxidase?（POD）?activity，?catalase?（CAT）?activity，?malondialdehyde?（MDA）?contents?of?N.?indicum?under?flooding?stress?increased?significantly?and?there?were?extremely?significant?differences?（p<0.01）?compared?with?the?control.?With?the?depth?increasing，?the?activity?of?SOD，?POD，?CAT?and?MDA?contents?showed?increasing?trend?on?the?whole.?Between?the?mild?flooding?and?deeper，?SOD?activity?had?significant?difference?（p<0.05），?POD?activity?had?extremely?significant?difference?（p<0.01），?CAT?activity?and?MDA?contents?had?no?significant?difference.?As?flooding?time?progressed，?the?activity?of?SOD?increased?overall?and?the?difference?was?increasing.?POD?activity?reached?the?maximum?at?36d，?and?there?was?different?from?other?time.?CAT?activity?under?mild?flooding?had?difference?with?prolonged?flooding.?MDA?contents?were?the?largest?at?12d，?and?there?were?significant?differences?with?other?time.?After?flooded-stress?removal，?the?enzyme?activity?of?SOD，?POD，?CAT?and?MDA?contents?were?gradually?reduced?to?normal?levels.?After?subjected?to?flooding?stress，?the?oxidation?of?free?radicals?in?Nerium?indicum?can?rapidly?induce?protective?enzyme?activity?to?increase?and?effectively?reduce?the?content?of

MDA?.?In?a?word，?Oleander?has?strong?water?resistance?ability.

Key?words：Nerium?indicum;waterlogging?stress;physiological?and?biochemical?characteristics

長江中下游灘地為血吸蟲病重疫區，采用生物生態抑螺手段，營建抑螺防病林可有效抑制血吸蟲病的危害[1]。夾竹桃Nerium?indicum為夾竹桃科常綠大灌木，生長快、易繁殖，全株具有較強毒性，對釘螺有良好的毒殺效果[2-3]，可作為長江中下游疫區營建抑螺防病林的理想植物材料。而關于夾竹桃的耐水濕特性卻鮮有報道，其是否能適應江灘季節性淹水環境尚有待研究。

淹水脅迫是季節性淹水江灘地上最常見的逆境脅迫因子，淹水可影響到植物形態結構[4]、光合生理[5-7]以及酶系統調節[8-9]等諸多方面的變化。因此，研究植物在淹水脅迫下的生理生態響應過程及其機理，已成為眾多學者關注的熱點[10-11]。本研究以夾竹桃為研究對象，模擬長江江灘季節性淹水過程，研究夾竹桃內部生理生化指標對淹水脅迫的響應，探討植物對淹水脅迫的適應機制。從而也為長江灘地治理開發、抑螺防病林和防護林建設提供一定的科學依據。

1材料與方法

1.1試驗材料與處理方法

選取生長良好、長勢較為一致的2?a生夾竹桃扦插苗作為試驗材料，材料為2012年春季從湖北省林科院實驗基地內夾竹桃大苗上采下的枝條扦插而成，按照40cm×60cm的株行距種植在2m×3m的試驗池中。為保證苗木的相對一致性，于2013年7月淹水試驗前對其進行修枝處理，使樹高基本控制在1.4m左右。試驗于2013年7月中旬～9月上旬在湖北省林科院實驗基地內進行，共設4個處理組，分別為：A組為短期輕度淹水（水面在土壤表面10cm以下，淹水36?d后解除淹水恢復正常生長）;B組為長期輕度淹水（水面在土壤表面10cm以下，淹水60?d）;C組為長期深度淹水（水面保持在土壤表面1?m處，頂端不淹入水中，淹水60?d）;CK，對照組，不淹水，常規管理。每處理5株苗木，3個重復。

1.2?數據測定與分析方法

從淹水之日起，每間隔12?d選取植株頂端幼嫩葉片分別測定4個處理組的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性以及丙二醛?（?MDA?）?含量，一共連續測定5次，每處理每次測定3個重復。這4個生理指標的測定均參考李合生的測定方法[12]。其中SOD活性采用氮藍四唑（NBT）光還原法測定，POD活性采用愈創木酚顯色法測定，CAT活性采用紫外吸收法測定，MDA含量采用硫代巴比妥酸（?TBA?）?比色法測定。吸光值測定均采用?UV—2450分光光度計進行。測定結果用Excel和SPSS統計軟件進行處理、統計分析并作圖。

2結果與分析

2.1淹水脅迫對超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

淹水后，隨著淹水時間的延長，不同淹水處理下的SOD活性存在明顯差異（圖1），C組活性最高，B組次之，均極顯著（p<0.01）高于對照組（CK）;而輕度淹水和深度淹水處理間也存在顯著差異（p<0.05）。在淹水初期，（淹水12?d時），各處理組間與對照間無顯著差異;到24?d時，各處理組與對照存在顯著差異（p<0.05），輕度淹水與深度淹水處理間也存在顯著差異（p<0.05），B、C處理與對照相比SOD值分別上升了10.28%和24.21%;36?d時，B、C處理與對照相比分別上升了30.08%和34.92%，但B、C間無顯著差異;48?d時，分別上升了36.66%和45.58%，達到最大值，與對照存在極顯著差異（p<0.01），B、C也存在顯著差異（p<0.05）;60?d時，分別上升了28.51%和38.75%，開始緩慢下降，但與對照相比仍存在極顯著差異（p<0.01）。在不同淹水時間強度上，B處理12?d時與24?d時存在顯著差異（p<0.05），與其它時間段都存在極顯著差異（p<0.01）;24?d時與其它時間段也存在極顯著差異（p<0.01），36?d、48?d和60?d之間無顯著差異。C處理12?d時與其它時間段都存在極顯著差異（p<0.01）;24?d時與36?d時無顯著差異，與48?d時有顯著差異（p<0.05），與60?d時有極顯著差異;36?d、48?d和60?d之間無顯著差異。短期輕度淹水處理（A處理）在淹水階段與B處理組變化相似，在淹水結束后SOD值極顯著降低（p<0.01），但淹水結束后12?d時仍顯著高于對照（p<0.05），到24d時才降到正常水平。

圖1?淹水脅迫對SOD活性的影響

2.2淹水脅迫對過氧化物酶（POD）活性的影響

如圖2所示，淹水后，B、C處理呈現先升高后下降的趨勢，36d時POD活性最高，然后B處理平緩下降，C處理急速下降后趨于平緩，?C處理活性最高，?B處理次之。在12?d、24?d、36?d、48?d和60?d時，B、C處理組POD值與CK相比分別上升了50.81%，65.47%，87.56%，86.33%，70.72%和95.52%，104.75%，138.44%，108.91%，84.90%;極顯著高于對照組（p<0.01）。B、C處理在淹水12d，24d，36d時也存在極顯著差異（p<0.01），在48?d時存在顯著差異（p<0.05），60?d時無顯著差異。在不同淹水時間強度上，B處理POD值36?d時與12?d，24?d存在極顯著差異（p<0.01），與60?d時存在顯著差異（p<0.05），與48?d時無差異，48?d與60?d間也無差異;C處理POD值36?d時與其它時間段的均有極顯著差異（p<0.01），12?d與48?d、60?d間也存在極顯著差異（p<0.01），48?d、60?d之間無差異。A處理在淹水結束后POD值極顯著下降（p<0.01），但淹水結束后12?d時仍極顯著高于對照（p<0.01），到24?d時仍顯著高于對照（p<0.05）。

圖2?淹水脅迫對POD活性的影響

2.3淹水脅迫對過氧化氫酶（CAT）活性的影響

如圖3所示，淹水后B處理CAT活性隨著淹水時間的延長整體上處于上升的趨勢，在淹水后期略有下降，C處理為先上升然后緩慢下降，在淹水前期C處理CAT活性高于B處理，后期基本上趨于一致，兩處理間CAT活性無顯著差異。在12?d，24?d，36?d，48?d和60?d時，B、C處理組CAT值與CK相比分別上升了51%，49.63%，60.64%，60.99%，65.1%和64.97%，67.44%，72.67%，55.41%，60.1%，極顯著高于對照組（CK）（p<0.01）。在不同淹水時間強度上，B處理CAT活性48d時最大，然后緩慢下降，與12d、24d時存在極顯著差異（p<0.01），與36d、60d時無顯著差異。C處理36d時活性最大，然后緩慢下降，與12d存在極顯著差異（p<0.01），與24?d和60?d存在顯著差異（p<0.05）。A處理在淹水解除后活性極顯著降低（p<0.01），但淹水結束后12?d時仍顯著高于對照（p<0.05），到24?d時才降到正常水平。

圖3?淹水脅迫對CAT活性的影響

2.4淹水脅迫對丙二醛（MDA）含量的影響

淹水后，各處理組MDA含量在短時間內急速增加，然后處于下降趨勢（圖4）。在12d、24d、36d、48d和60d時，B、C處理MDA值與CK相比分別上升了82.02%，66.88%，47.37%、35.27%，34.93%和95.10%，78.81%，56.61%，41.62%，46.20%，極顯著高于對照（CK）（p<0.01），但B、C處理間無顯著差異。在不同淹水時間強度上，隨著淹水時間延長，在短時間淹水后MDA含量達到最大值，然后急速下降，B、C處理12d時MDA含量與其它時間段均存在極顯著差異（p<0.01）。A處理在淹水解除后MDA含量略有回升，然后再降低，但仍高于對照。

圖4?淹水脅迫對MDA含量的影響

3結論與討論

（1）在淹水脅迫下，會造成植物缺氧環境，影響根系呼吸，厭氧呼吸產物導致植物細胞中自由基代謝平衡的失調，抑制SOD、POD和CAT等酶的活性，使O2—自由基產生積累，促使MDA和H2O2大量形成，從而對植物形成傷害[13-14]。SOD是植物體內參與活性氧代謝的主要酶，是有機體內O2—的天然消除劑，POD和CAT具有分解H2O2的作用，這幾種酶的協同作用能有效減輕活性氧對植物體的傷害?[15-16]。本研究發現在淹水脅迫下夾竹桃SOD、POD、CAT活性明顯增加，與對照組相比均有極顯著差異（p<0.01）;雖然淹水脅迫解除后，活性大幅下降，但在短時間內仍明顯高于對照。這與耐水淹能力極強的落羽杉、水松等在淹水脅迫下保護酶的變化相一致[17-18]。而銀杏等不耐水淹的樹種，在淹水脅迫下SOD、POD、CAT等酶活性維持能力不強，在淹水15d內活性升高，隨著淹水時間延長，開始逐漸降低[19]。

（2）丙二醛（MDA）為植物膜脂過氧化作用的產物，具有細胞毒性，能與膜結構上的酶類結合使其失去活性，其含量的高低可反應出植物體受傷害的程度大小[20]。在淹水初期，夾竹桃的MDA含量急速增加，在達到最大值后快速下降，這可能是由于夾竹桃在淹水適應后，SOD、CAT等保護酶活性增加，消除植物體內的活性氧，同時產生許多膜脂保護物質，從而減輕膜脂過氧化作用。這與水松在淹水脅迫下的變化相同[18]，與美洲黑楊淹水后表現為升高-降低-升高的趨勢有所不同[21]。

（3）隨著淹水深度加深，SOD、POD、CAT活性和MDA含量總體上呈現增加趨勢，這與杞柳在淹水脅迫下的變化是一致的[22]，但與紫穗槐的變化不同[23]。輕度淹水和深度淹水處理間SOD活性有顯著差異（p<0.05），POD活性有極顯著差異（p<0.01），而CAT活性和MDA含量無顯著差異。隨著淹水時間延長，SOD活性整體上升，差異增大;POD活性36?d達到最大值，與其它時間段有差異;CAT活性在輕度淹水處理下隨著淹水時間延長差異增大;MDA含量12d時最大，與其它時間段存在極顯著差異（p<0.01）。

（4）淹水脅迫解除后，SOD、POD、CAT等酶的活性在短期內仍明顯高于對照，但隨著淹水脅迫解除時間的延長，活性氧被有效清除，保護酶活性逐漸降到正常水平。而MDA含量在淹水脅迫解除后有一個短期的回升過程，然后再降低，這可能是因為環境的突然改變對夾竹桃產生了一定的傷害，但隨著對新環境的適應逐漸恢復到正常水平。

綜上所述，夾竹桃在受到淹水脅迫后，體內氧化自由基的積累能迅速誘導保護酶活性的升高，有效降低毒性物質MDA的含量。研究也發現夾竹桃在持續60?d的淹水過程中，無論是輕度淹水處理還是深度淹水處理，夾竹桃存活率均為100%，且在淹水1個月后，在靠近水面處長出大量須根，以適應根部缺氧環境。這表明夾竹桃具有極強的耐水淹能力。

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（責任編輯：鄭京津）