多胺及其合成抑制劑對干旱脅迫下李苗葉片SOD、POD和CAT活性的影響

王尚堃

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多胺及其合成抑制劑對干旱脅迫下李苗葉片SOD、POD和CAT活性的影響

王尚堃

周口職業技術學院農牧工程學院, 河南 周口 466001

研究噴施多胺及其合成抑制劑甲基乙二醛雙脒基腙（MGBG）對干旱脅迫李苗葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性的影響，為李化控抗旱栽培提供參考依據。以秋姬李1年生嫁接苗為試材，采用培養試驗方法，設處理1（對照，CK）、處理2[干旱（Drought, D.）]、處理3[CK+亞精胺（Spermidine,Spd）]、處理4（D.+Spd）、處理5（D.+ MGBG）和處理6（D.+ MGBG+ Spd）共6個處理，每2 d噴施1次，處理30 d后測定各處理葉片SOD、POD和CAT活性。結果表明，干旱脅迫下，李苗葉片SOD、CAT活性顯著降低，POD活性則顯著提高（＜0.05）；在干旱脅迫下噴施1.0 mmol/LSpd可使李苗葉片SOD、POD活性顯著提高（＜0.05），CAT活性稍微提高；在干旱脅迫下噴施1.0 mmol/L MGBG，SOD活性最高、POD活性顯著降低（＜0.05），稍微提高CAT活性。秋姬李苗干旱脅迫下噴施1.0 mmol/LSpd，可增強其葉片SOD、POD和CAT活性，便于李化控抗旱栽培中推廣應用。

李苗; 葉片; 干旱脅迫; 多胺; 多胺合成抑制劑; SOD; POD; CAT

李為薔薇科（Rosaceae）李亞科（Prunoideae）李屬（）植物[1]。李樹對土壤適應性強，具有早結果、早豐產、早收益的優點[2]。秋姬李(L. qiuji)是我國從日本引進，栽培性狀優良，市場價值較高[3]。李在栽培過程中遇到干旱環境，落花落果現象更為嚴重，造成產量大幅度降低[1]。多胺是一類新的植物激素[4]，是植物生長發育的調節物，對增強植物對不良環境條件的抗逆性方面起著重要的作用[5,6]。多胺及其合成抑制劑甲基乙二醛雙脒基腙（Methylglyoxal bis-guanyl hydraone,MGBG）可調節Spd和Spm合成[7]。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）是植物細胞的3種保護酶，它們協同作用可防御活性氧或其他過氧化物自由基對細胞生物大分子物質的破壞作用[8]。因此，探討噴施多胺及其合成抑制劑對干旱脅迫下李幼苗葉片3個酶活性指標的影響，對李抗旱規模化栽培具有重要的意義。蒲光蘭[9]以3年生杏樹品種金皇后、香白和金太陽為試材，采用田間試驗方法，研究結果表明：SOD活性隨土壤水分的減少而逐漸上升，金太陽杏和香白杏上升較快，金皇后杏上升相對緩慢。劉遵春等[10～11]以金光杏梅盆栽幼苗為試材，研究的結果表明：SOD活性在輕度和中度干旱脅迫下上升，在嚴重干旱脅迫下下降；POD活性隨干旱脅迫程度的加重而明顯提高。蒲光蘭等[12]在2年生核桃樹離體葉片上的測定結果表明，SOD含量先上升后急劇下降。杜金偉[13]在盆栽3年生內蒙古野生山杏樹的研究結果表明，在不同的水分脅迫處理下，隨著水分脅迫時間延長，SOD、CAT先持續增加而后降低；POD活性變化滯后，第1周略有下降，之后上升，然后也下降。吳芹等[14]在山杏上的研究結果表明，隨著土壤相對含水量降低，其葉片SOD與POD兩種抗氧化酶活性先升高后降低。劉倩等[15]在梨棗上的研究結果表明：輕度干旱，梨棗葉片CAT活性顯著上升；重度干旱下，SOD、POD活性明顯升高，不能消除重度干旱對梨棗葉片膜系統造成的嚴重傷害。穆蓁蓁等[16]在庫爾勒香梨上的研究結果表明:在36℃高溫下，香梨葉片中SOD、CAT活性呈上升趨勢，POD活性顯著升高，隨著處理時間的延長，POD活性呈下降趨勢。噴水條件下，香梨葉片中SOD、CAT活性呈下降趨勢，噴水處理不能清除葉片中積累的活性氧，也不能夠緩解高溫干旱對香梨帶來的傷害。在灌水條件下，香梨葉片的SOD、POD、CAT活性變化趨勢平緩，葉片沒有受到高溫傷害。蔡倩等[17]在2年生仁用杏上的研究結果表明，水分脅迫不同程度增加了幼齡仁用杏葉片SOD、POD活性，增加幅度隨脅迫程度的加重而增大；輕度水分脅迫增加幅度較小，中度和重度水分脅迫增加幅度較大。目前，有關多胺及其合成抑制劑MGBG對干旱脅迫下李幼苗葉片3個酶活性指標影響的研究尚未見報道。以盆栽秋姬李幼樹為試材，分析噴施相同濃度的Spd和MGBG對其葉片3個酶活性的指標的影響，旨在為李化控抗干旱規模化栽培提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2015年4~5月在周口職業技術學院生物工程系果樹教學基地進行。該區屬暖溫帶季風氣候區，四季分明，春暖、夏熱、秋涼、冬冷。年平均氣溫14.7 ℃，極端最低氣溫-16.7 ℃，極端最高氣溫43.2 ℃，≥10 ℃年活動積溫4777.2 ℃，平均年降水量754.9 mm，平均年日照時數2275 h，平均無霜期221 d[18]。

試材為1年生秋姬李嫁接苗，砧木是毛桃。2014年秋季引自中國農業科學院鄭州果樹研究所，假植于周口職業技術學院原生物工程系苗圃基地。試驗用花盆高25.0 cm，口徑45.0 cm，盆底有孔。盆土采用苗圃基地肥沃壤土。

供試藥品Spd和MGBG購自美國Sigma公司生產。供試儀器電子天平JA1003，購自上海舜宇恒平科學儀器有限公司；臺式高速離心機TGL-20M購自湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司；T9系列雙光束紫外可見分光光度計購自北京普析通用儀器有限責任有限公司；HWS-12電熱恒溫水浴鍋購自上海一恒科學儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計試驗共設6個處理。處理1（對照，CK）：李苗葉片噴清水，每7 d植株盆內澆1次水，下雨天除外；處理2[干旱（Drought：D.）]：盆內不澆水，下雨時將該處理搬到防雨設施內；處理3（CK+Spd）：李苗葉片噴濃度為1.0mmol/LSpd；處理4（D.+Spd）：李苗葉片噴濃度為1.0 mmol/LSpd；處理5（D.+MGBG）：李苗葉片噴濃度為1.0 mmol/LMGBG；處理6（D.+MGBG+Spd）：李苗葉片依次噴1.0 mmol/LMGBG+1.0 mmol/LSpd。各處理均置于事先搭好的SZW-16型遮陽網下。各處理重復3次，每小區單盆單株，隨機區組排列。按照試驗設計，4月22日18:00點統一處理1次。同樣時間以后每隔2 d處理1次，共處理15次，澆水每7 d 1次。

1.2.2 指標測定各處理30 d后選晴朗天氣測定SOD、POD和CAT活性。采集葉樣每處理6.0 g，錫箔紙包好，帶回實驗室置于-75 ℃低溫冰箱保存、待測。SOD活力測定采用比色法，即以SOD抑制氮藍四唑的光還原作用來測定酶的活力[8]；POD活力測定采用愈創木酚法[8]；CAT活力測定采用紫外吸收法[8]。

1.2.3 統計分析數據處理采用Excel 2003進行整理，差異顯著性分析用SPSS10.0進行。

2 結果與分析

2.1 Spd和MGBG對干旱脅迫下秋姬李苗葉片SOD活性的影響

從圖1可看出，D.處理SOD活性顯著低于處理1（＜0.05，下同），說明干旱逆境下降低了李苗葉片SOD活性；CK+Spd處理SOD活性低于CK，差異不顯著，但顯著高于D.處理，說明正常條件下噴施Spd對李苗葉片SOD活性影響不大；D.+Spd處理SOD活性顯著高于D.處理，但與CK+Spd處理差異不顯著，說明干旱脅迫下噴施Spd可顯著提高李苗葉片SOD活性。D.+MGBG處理SOD活性最高，與其他5個處理差異顯著，說明干旱脅迫下噴施MGBG處理可最大限度提高李苗葉片SOD活性。D.+MGBG+Spd處理SOD活性最低，除與處理2差異不顯著外，與其他4個處理差異顯著，說明干旱脅迫下噴施Spd+MGBG不利于李苗葉片SOD活性的發揮。總之，多胺處理可提高干旱脅迫下李幼苗葉片的SOD活性。

圖 1 Spd和MGBG對干旱脅迫下秋姬李苗葉片SOD活性的影響

注：圖柱上方不同小寫字母表示差異顯著（＜0.05），下同。

Note: Different lowercase letters on the bar represented significant difference (＜0.05). The same as follows.

2.2 Spd和MGBG對干旱脅迫下秋姬李苗葉片POD活性的影響

從圖2可看出，CK POD活性最低，D.處理活性顯著高于CK，說明干旱脅迫下李苗葉片POD活性增強；CK+Spd處理POD活性顯著高于CK，略低于D.處理，差異不顯著，說明正常條件下噴施Spd對POD活性影響較大，但與干旱脅迫下POD活性相差不大；D.+Spd處理POD活性最高，與其他5個處理差異顯著，說明干旱脅迫下噴施Spd有利于提高李苗葉片POD活性；D.+MGBG處理POD活性顯著低于D.處理和D.+Spd處理，說明干旱脅迫下噴施MGBG較大降低了李苗葉片POD活性；D.+MGBG+Spd處理與D.+MGBG處理相比，POD活性降低，差異不顯著，但顯著低于D.處理，說明干旱脅迫下噴施Spd+MGBG同樣不利于李苗葉片POD活性的發揮。總之，秋姬李苗在干旱脅迫下、正常條件下噴施Spd均有利于提高POD活性。

圖 2 Spd和MGBG對干旱脅迫下秋姬李苗葉片POD活性的影響

2.3 Spd和MGBG對干旱脅迫下秋姬李苗葉片CAT活性的影響

從圖3可看出，CK CAT活性最高，與其余5個處理差異顯著，說明干旱逆境下、正常條件下多胺處理、干旱脅迫下多胺處理、干旱條件下多胺抑制劑處理、干旱條件下多胺及其抑制劑處理均有降低李苗葉片CAT活性的效果。CK+Spd處理 CAT活性顯著低于CK、高于D.處理，說明正常生長條件下噴施Spd降低其CAT活性較大，但顯著高于干旱逆境處理。D.+Spd處理與D.處理相比，CAT活性升高不顯著，與CK+Spd處理相比，CAT活性下降顯著，說明干旱脅迫下噴布Spd對提高李苗葉片CAT活性具有一定的效果，但CAT活性不及正常條件下李苗葉片噴施Spd效果好。D.+MGBG處理與D.處理相比，CAT活性升高不明顯，與D.+Spd處理相比，也是如此，說明干旱脅迫下噴施MGBG提高李苗葉片CAT活性不明顯。D.+MGBG+Spd處理與D.+MGBG處理相比，CAT活性顯著升高，說明干旱脅迫下噴施Spd+MGBG有利于提高李苗葉片CAT活性。總之，秋姬李苗干旱逆境下CAT活性明顯降低，在正常條件下噴施Spd降低其葉片CAT活性；在干旱脅迫下噴施Spd和MGBG提高其葉片CAT活性的效果不明顯；在干旱脅迫下噴施Spd+MGBG提高其葉片CAT活性效果明顯。

圖 3 Spd和MGBG對干旱脅迫下秋姬李苗葉片CAT活性的影響

3 討論與結論

SOD和POD屬保護酶系統，均為植物內源自由基清除劑[19,20]。在逆境中保護酶活性增強或維持較高水平，能夠清除活性氧自由基使之保持較低的水平，維持細胞膜的穩定性和完整性：金光杏梅具有較強抗旱性的原因就是在干旱脅迫下，葉片通過增強SOD和POD活性來抵御干旱對其所造成的傷害[10,11]。本試驗研究結果表明，李樹干旱脅迫下噴施多胺可提高葉片SOD、POD和CAT的活性，調控其正常的生理代謝過程，促進其正常生長發育。張之為等[21]研究結果表明，溫室嫁接黃瓜高溫條件下，CO2處理后可增加其葉片SOD、POD和CAT的活性；與常溫處理相比，高溫結合CO2處理黃瓜的SOD、POD和CAT活性分別在處理42、28和21 d時差異最大，分別增加了19.1%、50.4%和45.0%。高溫也是導致果樹干旱的一個重要原因。因此，李樹在多胺處理的同時，配合CO2處理，能否進一步提高其葉片SOD、POD和CAT的活性，增強其抗旱性，對此進行深入研究，這對李樹干旱條件下栽培具有重要意義。CAT是植物體內重要的酶促防御系統之一。其活力與植物的代謝強度及抗寒、抗病能力密切相關[8]。干旱條件下噴施多胺在一定程度上可提高CAT活性，這對于干旱條件下李樹的優質豐產栽培具有重要的意義。

省力化栽培是世界果樹生產發展的一大趨勢[22]。李樹干旱地區栽培噴布多胺，可降低干旱條件下人工澆水相關成本，省力、高效，便于統一管理，進行標準化栽培，為優質李果抗干旱栽培提供了一條有效途徑。

同一植物不同砧木干旱脅迫下，SOD、POD和CAT活性不同。謝冰等[23]研究了干旱脅迫下不同砧木煙苗SOD、POD和CAT活性情況，結果表明，在前期干旱條件下，SOD、CAT和POD活性升高；隨著生長發育，SOD、CAT和POD活性則呈現下降趨勢，但降幅不同，異根嫁接苗降幅較低：砧木KRK26/Anyan2受到干旱脅迫的影響小于KRK26/K326、KRK26/KRK26，其中KRK26/KRK26受損最重。本試驗僅研究了毛桃作砧木，多胺及其合成抑制劑對干旱脅迫下秋姬李苗3個酶活性指標的影響，對其他砧木秋姬李苗此情況還有待進一步試驗研究。

不同濃度植物生長調節劑對干旱脅迫下植物生長的影響不同。肖小君等[24]采用10%PEG-6000模擬干旱脅迫，研究不同濃度(0、0.001、0.01、0.05、0.1、1.0和2.0 mmol·L-1)水楊酸浸種對干旱脅迫下玉米生長幼苗SOD、POD和CAT活性的影響，結果表明：10%PEG脅迫處理，POD、CAT和SOD活性降低；適宜濃度水楊酸浸種，玉米幼苗SOD、POD和CAT活性增強，其中以濃度為0.01~0.05 mmol·L-1效果最好。本文僅探討了相同濃度的Spd和MGBG對干旱脅迫下李苗葉片SOD、POD和CAT活性的影響，對于不同濃度Spd和MGBG對李苗3種酶活性的影響還有待試驗研究。

秋姬李苗葉片噴布1.0 mmol/LSpd可綜合調控干旱脅迫下SOD、POD和CAT的活性，秋姬李苗對逆境干旱的適應能力增強，方便在李規模化化控抗旱栽培中推廣應用。

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Effects of Polyamines and Their Synthetic Inhibitors on the Activities of SOD, POD and CAT in Leaves ofLSeedlings under Drought Stress

WANG Shang-kun

Trough studying the effects of polyamines and their synthetic inhibitor methyl ethylene dimeric hydrazone (MGBG) on the activities of SOD, POD and CAT in Plum seedlings under drought stress, to provide reference for early resistant cultivation of plum seedlings. This experiment used the one-year old grafted seedlings of QiujiLas the experimental materials, and adopted the culture test method . Six treatments were set: Treatments 1 (Control, CK), Treatment 2 [Drought, D.] and Treatment 3 [CK + Spermidine (Spd) ], Treatment 4 (D.+Spd), Treatment 5 (D.+MGBG) and Treatment 6 (D.+MGBG+Spd), sprayed once every 2 days and SOD,POD and CAT activity of each treated leaf being measured after 30 days of treatment. The results showed that the activities of SOD and CAT in plum seedling leaves were significantly decreased under draught stress, while the activities of POD were significantly increased (<0.05); Spraying of 1.0 mmol/L Spd under drought stress, Spd could significantly increase the activities of SOD and POD in plum seedling leaves (<0.05), and slightly increase the activities of CAT; When 10 mmol/LMGBG was applied under draught stress, the activities of SOD were the highest, the activities of POD observably decreased(<0.05) , the activities of CAT slightly increased. In a word, spraying of 1.0 mmol/L Spd under drought stress can increase the activities of SOD, POD and CAT in the leaves, which is convenient for popularization and application in early resistant cultivation of Prunus arundinacea.

Lseedlings; leaves;drought stress; polyamine; polyamine synthesis inhibitor; SOD; POD; CAT

Q945.78

A

1000-2324(2019)03-0388-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.03.007

2018-03-02

2018-03-14

河南省高等學校重點科研項目資助計劃(18A210027)

王尚堃(1972-)男,碩士,教授,主要從事果樹生產技術教學及科研工作. E-mail:zkwsk@126.com