鹽脅迫對榆樹生長及抗氧化酶活性的影響

程麗芬

(山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西 太原 030012)

由于干旱缺水、風(fēng)蝕沙化、水土流失等原因，土壤鹽漬化越來越嚴(yán)重。應(yīng)縣地處山西省大同盆地，是雁北地區(qū)鹽堿較嚴(yán)重的地區(qū)，鹽堿地嚴(yán)重影響了植物的生存和繁殖，阻礙了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。選擇合適的樹種進(jìn)行造林綠化，可以改善其生態(tài)環(huán)境。

20世紀(jì)80年代，學(xué)者們開始研究鹽脅迫下植物的抗氧化防御系統(tǒng)。楊帆等研究了構(gòu)樹抗氧化酶系統(tǒng)在不同濃度鹽脅迫下的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)其POD的含量在脅迫前期明顯升高，SOD和CAT含量在脅迫中后期由下降變?yōu)樯仙魂悵妊芯堪l(fā)現(xiàn)紅麻幼苗在鹽脅迫下SOD和POD含量增加不明顯，甚至有降低，而CAT含量則增加較為明顯；周希琴等研究鹽脅迫下木麻黃幼苗，發(fā)現(xiàn)SOD含量下降，CAT，POD含量升高。目前，已證實(shí)植物體內(nèi)抗氧化酶含量及其代謝水平與植物耐鹽性有一定的相關(guān)性。榆樹(UlmuspumilaL.)是山西省的鄉(xiāng)土樹種，分布范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。筆者測定了鹽堿地上榆樹的地徑、樹高以及葉片內(nèi)SOD，POD和CAT的含量，以期為鹽堿地造林樹種的選擇提供一定的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山西省應(yīng)縣，112°58′～113°28′E，39°20′～39°42′N，海拔1 000 m～2 300 m，地勢南高北低。屬溫帶大陸性氣候，年平均氣溫3 ℃～8 ℃，最高年均溫14.4 ℃，最低年均溫-10.8 ℃.年均降水量360.9 mm，無霜期122 d～179 d.土壤透氣性好、疏松易耕，但結(jié)構(gòu)差、鹽漬化嚴(yán)重、腐殖質(zhì)層薄。有林地面積3.93×104hm2，森林覆蓋率23.05%，主栽樹種有毛白楊(Populustomentosa)、刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongholicaLitv.)、云杉(PiceaasperataMast.)等。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

供試材料為3年生榆樹，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，每一小區(qū)種植榆樹15株，重復(fù)3次。

2.2 采樣與測定

于2014年3月20日至10月20日，在各小區(qū)隨機(jī)選取1株榆樹(所選樣株長勢基本一致，每次取樣都在此株上進(jìn)行)，測量其樹高和地徑，在上、中、下部隨機(jī)采摘3片葉子，編號并裝袋，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行SOD，POD，CAT酶活性測定。每個(gè)測定指標(biāo)重復(fù)3次，取其平均值進(jìn)行分析。其中，SOD酶的測定采用傳統(tǒng)的NBT還原法，POD的測定采用愈創(chuàng)木酚法，CAT的測定采用紫外吸收法。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 榆樹生長指標(biāo)的測定

生長指標(biāo)主要測定所選榆樹的地徑和樹高，測定結(jié)果見表1.

表1 榆樹生長指標(biāo)的測定

由表1看出，在鹽堿地榆樹可以正常生長，說明榆樹的耐鹽性較強(qiáng)。但生長較慢，說明鹽脅迫會(huì)抑制榆樹的正常生長。

3.2 榆樹葉抗氧化酶活性測定

2014年生長期內(nèi)，不同時(shí)期榆樹葉片中SOD，POD，CAT酶活性的測定結(jié)果見表2.

表2 榆樹葉抗氧化酶活性測定結(jié)果

3.2.1 不同時(shí)期榆樹葉SOD酶活性的差異

植物體內(nèi)廣泛存在著抗氧化酶，如，超氧化物歧化酶(SOD)。許多研究表明，SOD酶是細(xì)胞膜系統(tǒng)免受傷害的防護(hù)酶，與植物的抗逆性成正相關(guān)，并且SOD的活性大小與植物的耐鹽性有較高的相關(guān)性。從表2可以看出，3月份至10月份受鹽脅迫影響，榆樹葉片中SOD酶活性先上升，7月份達(dá)最高186.562 U/g；后漸漸下降，10月份又有所上升。這可能是因?yàn)?月份榆樹進(jìn)入生長旺盛期，SOD酶活性上升，可以提高其耐鹽性，而10月份SOD酶活性上升可以提高其抗寒性。因此，鹽脅迫下，榆樹葉片中SOD酶活性的上升，可以使植物具有較強(qiáng)的耐鹽性和抗逆性。

3.2.2 不同時(shí)期榆樹葉POD酶活性的差異

過氧化物酶(POD)可以清除榆樹體內(nèi)的丙二醛，減輕植物在逆境下受到的危害。但是在鹽脅迫下，POD活性的變化規(guī)律目前還沒有定論。有相關(guān)文獻(xiàn)表明，耐鹽品種比鹽敏感品種有較高的POD活性。從表2可以看出，3月份至10月份榆樹葉片中POD酶活性，隨著榆樹的生長略有升高，變化規(guī)律不明顯。

3.2.3 不同時(shí)期榆樹葉CAT酶活性的差異

在鹽脅迫的情況下，植物體內(nèi)會(huì)積累較多的活性氧，達(dá)到一定程度會(huì)使植物無法進(jìn)行正常的新陳代謝。3月份至10月份受鹽脅迫影響，榆樹葉片中過氧化氫酶(CAT)活性先上升，7月份達(dá)最高53.350 mg/g，后逐漸下降。葉片中CAT酶活性變化與SOD酶活性變化相似。這是可能是由于SOD可以把活性氧轉(zhuǎn)化為H2O2，CAT是清除H2O2的主要酶類，能夠催化H2O2的分解，減少H2O2的含量，同時(shí)使SOD酶活性升高。

4 結(jié)論與討論

通過研究鹽脅迫對榆樹生長的影響，發(fā)現(xiàn)榆樹耐鹽性較強(qiáng)，在鹽堿地可正常生長，但生長較慢。

正常情況下，植物通過體內(nèi)的活性氧清除系統(tǒng)，包括過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)等來減輕和修復(fù)活性氧所帶來的傷害。當(dāng)植物遭受逆境脅迫時(shí)，活性氧的產(chǎn)生和清除系統(tǒng)之間的平衡被打破，進(jìn)而影響植物正常的生長代謝。通過對鹽脅迫下榆樹葉片中酶活性的測定可以發(fā)現(xiàn)，3種酶可以提高榆樹的耐鹽性和抗逆性。

植物在遭受逆境時(shí)體內(nèi)抗氧化酶活性的變化具有一定復(fù)雜性，由于筆者研究時(shí)間較短以及其它一些因素的影響，研究的不夠深入、細(xì)致。因此，有關(guān)鹽脅迫下榆樹抗氧化酶的問題還需要進(jìn)一步的研究，才能得到更加完善的結(jié)論。