干旱脅迫對麗豆等3種灌木保護酶活性的影響

韓麗君，郝向春，劉　捷

(1.山西省林業科學研究院，山西　太原　030012； 2.山西省林木育種研究中心，山西　太原　030031)

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干旱脅迫對麗豆等3種灌木保護酶活性的影響

韓麗君1，郝向春1，劉捷2

(1.山西省林業科學研究院，山西太原030012； 2.山西省林木育種研究中心，山西太原030031)

摘要：筆者采用盆栽試驗法，研究了自然干旱脅迫對麗豆、野皂莢、連翹3種灌木葉片形態和保護酶活性的影響。結果表明：從保護酶活性來看，野皂莢抗旱能力較強，干旱脅迫28 d時出現受害癥狀，SOD，POD增幅明顯；麗豆抗旱能力次之，干旱脅迫21 d時出現脅迫癥狀，SOD，POD增幅僅次于野皂莢；連翹抗旱能力較差，干旱脅迫14 d時出現脅迫癥狀，SOD，POD增幅較小。關鍵詞： 麗豆； 野皂莢； 連翹； 干旱脅迫； 保護酶活性

麗豆(Calophacasinica)，豆科麗豆屬，深根性灌木或小灌木。橢圓形葉片單生，干和枝為褐紅色，側枝發達；花期6月至7月，8月至9月果實成熟；果實為莢果，1個～5個，種莢外有毛刺，種子墨綠色，橢圓形，不易自然發芽，種子子葉富含蛋白質、脂肪、碳水化合物。麗豆耐寒、抗旱、喜光、耐瘠薄，具有較強的水土保持能力。一般生長在淺山區陽坡或半陽坡的巖石旁及風化后的沙堆上，現天然分布于山西省太原市天龍山、交城、離石等地，種群數量很少。由于人為破壞等原因，麗豆的種群數量仍在減少，呈極度瀕危之勢，是山西省瀕危保護植物。野皂莢(Gleditsiamicrophylla)和連翹(Forsythiasuspense)是山西省廣泛分布的鄉土灌木樹種，具有較強的耐旱性。筆者通過比較研究麗豆、野皂莢、連翹在自然干旱脅迫下，其葉片癥狀及保護酶活性的變化規律，來評價麗豆抗旱性的強弱，以期為麗豆的保護和推廣應用提供理論基礎。

1材料與方法

1.1試驗區概況

試驗區位于太原市山西省林業科學研究院內，東經37°26′，北緯111°29′，屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均降水量456 mm.冬無嚴寒，夏無酷暑，晝夜溫差大，年均溫9.5 ℃，1月份均溫6.8 ℃，7月份均溫23.5 ℃.無霜期長，平均202 d.日照充足，全年日照時數2 808 h.

1.2材料與方法

選用麗豆 1 年生苗作為試驗材料，與抗逆性較強的山西省鄉土灌木野皂莢(Gleditsiamicrophylla)、連翹(Forsythiasuspense)1年生苗作比較。麗豆平均苗高和地徑分別為39.05 cm和0.49 cm，野皂莢平均苗高和地徑分別為24.05 cm和0.34 cm，連翹平均苗高和地徑分別為34.01 cm和0.43 cm.

2015年5月初，選擇大小基本一致的苗木，種植在高約25 cm，上口徑35 cm，下口徑22 cm的塑料花盆中，盆中基質為等量的過篩田園土。栽植后正常澆水使苗木生長。試驗采用自然干旱的方法對麗豆、野皂莢、連翹3種灌木進行干旱脅迫處理。7月29日，每種灌木選取30盆長勢一致的苗木置于防雨棚下，1次性澆透水，以保證每個盆內土壤含水量一致。之后對其中15盆苗木進行正常澆水作為對照，另外15盆停止供水。7月30日開始，每隔7 d采集1次葉片樣品，共5次，同時觀察各樹種苗木葉片的形態。采樣完成后帶回實驗室進行保護酶活性的測定。

1.3指標測定

酶液的提取：稱取0.5 g新鮮葉片放入研缽，加少許石英砂和PVP，再加入5 mL 0.05 mol/L的磷酸緩沖溶液，在冰浴條件下充分研磨成漿，轉入離心管，在10 000 r/min的條件下冷凍離心10 min，取上清液。

SOD活性的測定：取50 μL酶液，加入6 mL NBT反應液，混合搖勻，將試管置于光強3 000 lx的熒光燈下，光照10 min，用721分光光度計，在560 nm波長下測定吸光值。以同樣光照條件的NBT反應液作為對照，以置于暗處的樣品NBT反應液為參比。

POD活性的測定：取0.15 mL的酶液，加入2 mL 0.05 mol/L的磷酸緩沖溶液、1 mL 0.05 mol/L的愈創木酚和1 mL 2%的H2O2，反應7 min后，用721分光光度計，在470 nm的波長下測定吸光值，每隔30 s讀數1次，共讀數5次。

SOD含量(U/g)=(Ack-Ae)×2V×Ack×W×Vt，

POD含量(U/g)=△A×D/0.01×W×t.

式中：Ack——對照在560 nm處的吸光值；

Ae——參比樣品管的吸光值；

V——酶液提取液總體積，μL；

Vt——測定所用的酶液體積，μL；

W——提取酶液的葉片鮮重，g；

△A——反應時間內吸光值的變化；

t——反應時間，min；

D——總酶液為反應體系內酶液的倍數，倍。

1.4數據處理

試驗數據用Excel和SPSS 19.0統計分析軟件進行分析。

2結果與分析

2.1干旱脅迫下癥狀分析

不同植物在逆境脅迫下，其葉片形態特征變化較大，見表1.

表1　脅迫癥狀調查

由表1可知，3種植物在干旱脅迫的0 d～7 d均能正常生長。干旱脅迫14 d時，連翹開始出現脅迫癥狀，表現出部分葉片葉緣卷曲；而麗豆和野皂莢在此階段均能正常生長，沒有出現明顯的脅迫癥狀。干旱脅迫21 d時，麗豆開始出現脅迫癥狀，表現為植株底部葉片開始發黃，且葉表的柔毛脫落；連翹脅迫癥狀加劇，部分葉片開始下垂；而野皂莢則正常生長。隨著干旱脅迫時間的延長，在脅迫28 d時，野皂莢開始出現脅迫癥狀，表現為部分新葉葉梢干枯；麗豆與連翹脅迫癥狀繼續加劇，麗豆表現為植株底部葉片由發黃變為干枯，連翹表現為葉片全部下垂，且干癟，部分脫落。

2.2干旱脅迫對3種植物 SOD 含量的影響

超氧化物歧化酶(SOD)是一種重要的保護酶，它可以抵御干旱脅迫下產生的活性氧對細胞的傷害。

干旱脅迫下3種植物SOD的增幅見第15頁表2.

干旱脅迫對植物SOD含量增幅的影響見第15頁圖1.

表2　干旱脅迫下3種植物SOD增幅　U/g

圖1　干旱脅迫對植物SOD含量增幅的影響

由圖1可知，隨著干旱脅迫時間的延長，3種植物的SOD活性總體呈先上升后下降的趨勢。在干旱脅迫的第7天，3種植物SOD含量增幅迅速升高，且連翹SOD增幅達到最大值，為112.01 U/g；脅

迫的第14天，連翹SOD含量增幅迅速下降，而麗豆與野皂莢則繼續升高，且達到最大值，分別為153.58 U/g，140.24 U/g.說明在此階段，連翹SOD活性開始下降，麗豆與野皂莢SOD活性則繼續隨著脅迫時間的延長而增強。在干旱脅迫的第21天和第28天，3種植物SOD活性隨著脅迫時間的延長均降低，種間差異性顯著，見表2.其中，連翹SOD降幅最大，麗豆次之，野皂莢最小。在整個脅迫過程中，3種植物的SOD增幅大小依次為野皂莢>麗豆>連翹。

2.3干旱脅迫對3種植物POD含量的影響

過氧化物酶(POD)同超氧化物歧化酶(SOD)一樣，是一種重要的保護酶，能夠清除植物組織內的活性氧自由基。干旱脅迫下3種植物POD的增幅見表3.

表3　干旱脅迫下3種植物POD增幅　U/g

干旱脅迫對植物POD含量增幅的影響見圖2.

圖2　干旱脅迫對植物POD含量增幅的影響

由圖2可知，在干旱脅迫的前14 d，3種植物POD含量增幅迅速升高，且麗豆、連翹POD增幅達到最大值，分別為37.85 U/g，43.64 U/g.脅迫的第21天，野皂莢POD增幅緩慢上升，且達到最大值49.85 U/g；而麗豆、連翹POD含量增幅開始下降，連翹下降幅度大于麗豆。在干旱脅迫28 d時，3種植物POD活性隨著脅迫時間的延長均降低，種間差異性顯著，見表3.其中，連翹降幅最大，麗豆次之，野皂莢最小。在整個脅迫過程中，3種植物的POD增幅大小依次為野皂莢>麗豆>連翹。

3結論

隨著干旱脅迫時間的延長，3種灌木葉片中SOD，POD的含量均呈先上升后下降的趨勢。這表明植物組織細胞可以適應逆境，增強保護酶的活性。但干旱脅迫達到植物本身的耐受程度時，其保護酶活性不再增強。

麗豆、野皂莢SOD增幅均在脅迫14 d時達到最大值，而連翹在脅迫7 d時達到最大值；麗豆、連翹POD增幅在14 d時達到最大值，而野皂莢在21 d時達到最大值。比較2種酶活性的變化，結合脅迫癥狀，在干旱脅迫的中、后期，POD的作用可能更大。所以，僅從保護酶活性來看，它們抗旱性的強弱依次為野皂莢>麗豆>連翹。但是，影響植物抗旱性的因素是多方面的，更多抗旱機制還需要進一步研究。

參考文獻:

[1]中國植物志編委會.中國植物志[M].北京：科學出版社，1978：86-88.

[2]鄭萬鈞.中國樹木志[M].北京：中國林業出版社，1985：1 457-1 458.

[3]董寬虎，張建強，王印魁.山西草地飼用植物資源[M].北京：中國農業科技出版社，1998：264-265.

[4]周源.七種鳶尾的抗旱性研究[D].烏魯木齊：新疆農業大學，2006.

[5]李合生，孫群.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2000：164-169.

[6]路文靜.植物生理學實驗教程[M].北京：中國林業出版社，2012：99-104.

[7]王淼，代力民，姬蘭柱，等.長白山闊葉紅松林主要樹種對干旱脅迫的生態反應及生物量分配的初步研究[J].應用生態學報，2001,12(4)：496-500.

Influence of Drought Stress onCalophacasinicaand Other Two Shrubs Protective Enzyme Activity

Han Lijun1， Hao Xiangchun1， Liu Jie2

(1.ShanxiAcademyofForestrySciences，Taiyuan030012，China;2.ShanxiResearchCenterforTreeBreeding，Taiyuan030031，China)

Abstract：Author used dpot experiment under natural drought stress on leaves and protective enzyme of Gleditsia microphylla, Calophaca sinica, Forsythia suspense. The results showed that, Gleditsia microphylla drought stress symptoms appeared after 28 d, SOD, POD increased significantly; followed by drought resistance, drought stress 21d stress symptoms appeared, SOD, POD growth second only to Gleditsia microphylla, Forsythia suspensa poor drought resistance, drought stresss symptoms appeared after 14 d, SOD, POD smaller.

Key words：Calophaca sinica; Cleditsia microphylla; Forsythia suspense; Drought stress; Protective enzyme activity

中圖分類號：S793.9

文獻標識碼：A

文章編號：1007-726X(2016)01-0013-04

作者簡介：韓麗君(1978—)，女，山西武鄉人，2008年畢業于東北林業大學，工程師。

基金項目：山西省青年科技研究基金(2013021023-2)

收稿日期：2016-01-09