杜梨根部保護(hù)酶活性與抗堿性關(guān)系研究

胡映泉

(山西省林木育種研究中心，山西 太原 030031)

一些鹽生植物具有吸鹽作用，可以直接吸收土壤中的鹽分。所以，種植耐鹽堿植物可以有效緩減土壤的鹽漬化程度。筆者采用不同濃度的堿對(duì)杜梨進(jìn)行處理，研究堿對(duì)杜梨根部超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、氧化氫酶(CAT)活性的脅迫效應(yīng)，探討不同濃度堿脅迫對(duì)杜梨抗性的影響，以期為晉北地區(qū)利用鹽堿地種植杜梨提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為金沙灘林場(chǎng)營(yíng)養(yǎng)缽栽植的1年生杜梨和氫氧化鈉(NaOH)。

1.2 試驗(yàn)地

本試驗(yàn)在山西省晉中市太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學(xué)附近的泰爾苗圃進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

先在試驗(yàn)地施100 mmol/L的NaOH，使整個(gè)試驗(yàn)地土壤呈堿性。再采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)7個(gè)堿分梯度處理，分別為：0 mmol/L(對(duì)照)，100 mmol/L，200 mmol/L，300 mmol/L，400 mmol/L，500 mmol/L，600 mmol/L.每個(gè)處理種植8株杜梨，重復(fù)3次。采取多次施用、逐級(jí)遞增的方式進(jìn)行施堿。當(dāng)達(dá)到預(yù)期設(shè)定的堿濃度后，每隔一定時(shí)間施加相同量的水。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 取樣方法

3月到10月，每月28日對(duì)每個(gè)堿脅迫處理下的杜梨進(jìn)行一次取樣。每個(gè)重復(fù)每個(gè)堿處理下隨機(jī)選取1株杜梨，剪取根部用冰壺帶回實(shí)驗(yàn)室，立即放于4 ℃冰箱內(nèi)待測(cè)。

1.4.2 測(cè)定方法

先用流動(dòng)水將所取樣品表面沖洗干凈，再用無離子水沖洗2次～3次，之后用吸水紙吸干樣品表面水分，測(cè)定酶活性。超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性的測(cè)定分別采用NBT還原法和愈創(chuàng)木酚法，過氧化氫酶(CAT)的測(cè)定采用紫外吸收法。

1.4.3 抗堿性評(píng)價(jià)方法

植物的抗堿性是植物在高堿分濃度脅迫下出現(xiàn)的復(fù)雜生理生化反應(yīng)，植物可以通過積聚體內(nèi)的保護(hù)酶來提高自身的抗堿能力。筆者采用隸屬函數(shù)法對(duì)杜梨保護(hù)酶進(jìn)行綜合評(píng)定，其公式為：

Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin).

式中：Uij——i種類j指標(biāo)的抗熱隸屬函數(shù)值；

Xij——i種類j指標(biāo)的測(cè)定值；

Xjmin——所有種類j指標(biāo)的最小值；

Xjmax——所有種類j指標(biāo)的最大值；

i——某個(gè)品種；

j——某項(xiàng)指標(biāo)。

根據(jù)上述公式分別計(jì)算出各種酶活性的隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加，再求取平均隸屬值作為杜梨抗堿能力綜合評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行比較排序。

2 結(jié)果分析

2.1 不同堿分處理杜梨根部SOD活性的變化

不同濃度堿脅迫對(duì)杜梨根部超氧化物歧化酶活性的影響見表1.

表1 不同濃度堿脅迫對(duì)杜梨根部SOD活性的影響

由表1可知，在堿分濃度為200 mmol/L，500 mmol/L，600 mmol/L時(shí)，3月份樹液流動(dòng)期SOD酶活性較高，隨氣溫的回升其活性逐漸降低。而其它堿分濃度及對(duì)照4月份的SOD酶活性比3月份有所升高。這可能是由于經(jīng)過冬季休眠后，杜梨根部的細(xì)胞膜極易受低溫侵害，導(dǎo)致活性氧的生成與自動(dòng)清除動(dòng)態(tài)失衡，樹體自我調(diào)節(jié)，通過提高根部SOD活性來消除過剩的活性氧。

5月份和7月份分別是杜梨的生長(zhǎng)初期、速生期，苗木營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)逐漸旺盛，體內(nèi)自由基含量較少，自由基或其衍生物對(duì)樹體造成的傷害也小。所以，此時(shí)SOD酶活性也比較小，變化趨勢(shì)較平穩(wěn)。但是堿分濃度為600 mmol/L時(shí)，7月份杜梨根部SOD酶活性為最大值。說明杜梨在堿分濃度為600 mmol/L時(shí)抗性很強(qiáng)?？梢奡OD不僅與杜梨的抗堿性相關(guān)，也是杜梨抗逆性的基礎(chǔ)條件之一。

6月份和8月份杜梨苗木生長(zhǎng)旺盛，隨著氣溫的回升和堿分濃度的升高，植物內(nèi)活性氧的生成與自動(dòng)消除動(dòng)態(tài)失衡，樹體通過提高SOD活性消除活性氧來達(dá)到自我保護(hù)的目的。但是堿分濃度為600 mmol/L時(shí)除外。

2.2 不同堿分處理杜梨根部POD活性的變化

不同濃度堿脅迫對(duì)杜梨根部過氧化物酶活性的影響見表2.

表2 不同濃度堿脅迫對(duì)杜梨根部POD活性酶的影響

從表2中可以看出，3月份為樹液流動(dòng)期，不同堿分濃度下杜梨根部POD酶活性均較高，其原由與SOD酶活性一致。5月份杜梨進(jìn)入生長(zhǎng)期，在堿分濃度為500 mmol/L時(shí)POD酶活性達(dá)到了最大值，為0.7 u/g；在堿分濃度為300 mmol/L時(shí)，POD酶活性達(dá)到了最小值，為0.18 u/g，二者相差0.52 u/g.除堿分濃度為100 mmol/L，500 mmol/L時(shí)POD活性高于對(duì)照外，其它堿分濃度時(shí)POD活性均低于對(duì)照。表明杜梨在堿分濃度為500 mmol/L時(shí)抗性較強(qiáng)。

2.3 不同堿分處理杜梨根部CAT活性的變化

不同濃度堿脅迫對(duì)杜梨根部過氧化氫酶活性的影響見第40頁表3.

從表3可以看出，3月份樹液流動(dòng)期，堿分濃度為100 mmol/L，300 mmol/L，600 mmol/L時(shí)，杜梨根部CAT活性較高，4月份有所降低，在5月生長(zhǎng)期達(dá)到峰值，隨后變化比較平緩。堿分濃度為0 mmol/L，200 mmol/L，400 mmol/L，500 mmol/L時(shí)，3月份杜梨根部CAT活性較低，在速生期6月和7月達(dá)到峰值。

表3 不同濃度堿脅迫對(duì)杜梨根部CAT活性的影響

2.4 抗堿性綜合評(píng)定

不同濃度堿脅迫下，杜梨根部保護(hù)酶活性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見表4.

表4 不同濃度堿脅迫下杜梨根部保護(hù)酶活性綜合評(píng)價(jià)

由表4可以看出，不同濃度堿脅迫下，杜梨根部保護(hù)酶活性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的排序?yàn)椋?00 mmol/L>200 mmol/L>0 mmol/L>100 mmol/L>500 mmol/L>600 mmol/L>300 mmol/L.因此，堿分濃度為400 mmol/L時(shí)，杜梨根部表現(xiàn)出了最強(qiáng)的抗堿性。

3 結(jié)論

綜合分析得出，堿分濃度為500 mmol/L和400 mmol/L時(shí)，在生長(zhǎng)期杜梨根部過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、超氧化物岐化酶(SOD)活性均較高。保護(hù)酶活性是反應(yīng)植物抗性能力的重要指標(biāo)，抗堿性強(qiáng)的植物能維持較高的酶活性。通過對(duì)不同堿分濃度處理下杜梨根部保護(hù)酶活性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和分析，對(duì)不同處理杜梨根部的抗堿能力進(jìn)行科學(xué)排序，分析得出堿分濃度為400 mmol/L時(shí)，杜梨根部表現(xiàn)出了最強(qiáng)的抗性。