碱地肤幼苗抗氧化酶系统对盐碱混合胁迫的生理响应特点.pdf

摘要土壤盐碱化是人类面临的生态危机之一在一些内陆盐碱地区，由于所含盐分复杂，往往盐化与碱化同时发生，对植物构成了盐、碱双重胁迫因此，研究植物对盐碱混合胁迫的生理响应，不仅是对植物抗性生理的补充，也能为盐碱地的生态治理提供理论基础本实验以天然抗碱盐生植物碱地肤( 肋拍妇占j e r 已聃j a 加) 为材料，用中性盐N a c l 、N a s O 和碱性盐N a H c O N a c O 按不同比例混合，模拟出2 5 种盐碱强度各不相同的天然盐碱生态条件( 总盐浓度范围l o o 一5 0 0m m o l ／L ，p H 范围7 ．1 4 —1 0 ．5 1 ) ，并以此对碱地肤幼苗进行胁迫处理通过测定超氧化物歧化酶( s 0 D ) 、过氧化物酶( P O D ) 、过氧化氢酶( c A T ) 活性，自由基含量和蛋白质含量等胁变指标，分析碱地肤幼苗抗氧化酶系统对盐碱混合胁迫的响应特点结果表明：碱地肤幼苗在盐度为5 0 0 岫o l ，p H l 0 ．5 1 的高盐高碱条件下还能生长，证明了它是既高度耐盐又高度抗碱的盐生植物碱地肤幼苗的5 种胁变指标的响应值不仅与处理液的盐度密切相关，而且与碱度( p H ) 也密切相关。

碱地肤幼苗三种抗氧化酶活性随盐胁迫强度的增大表现出了规律性变化，s o D 活性随着盐度的升高而下降，P O D 活性和c A T 活性( 除C A T 活性在5 0 0 m o l 处有所降低之外) 则随着盐度的增加一直升高碱胁迫对碱地肤幼苗抗氧化酶系统的影响与盐胁迫相似，s O D活性随着碱度的增加而下降，P o D 、c A T 活性随着碱度的增加而升高( 只有C A T 活性在5 0 0 舢0 1 处有所降低) 碱地肤幼苗蛋白质和自由基含量均随着盐度的增加而上升，但是随着碱度的增加蛋白质含量则呈下降趋势，而自由基含量依然上升通过方差分析和相关性分析可以看出盐度和碱度对这些胁变指标的影响均达到了极显著水平( P Hpv日∞!^蠹窨／_【o望v蛹舡对皂a1 0 0 m m o l ／L2 0 0 m 吐0 1 几3 0 0 ⅢⅢo l ／L4 0 0 m m o l ／L5 0 0 ∞o l ／L图1 1 自由基含量与p H 值的关系F i g ．1 1 ．E 丘& t so f p Ho nr e a c 石v eo x y g e ns p e c i e sc o m e n ti nm el e a V e so f K D c 矗衙占如v P 憎蛔懈从图l O 和图1 1 可以看出，随着盐浓度和p H 值的增加，碱地肤幼苗自由基含量也随之增加且均比对照自由基含量高，可见盐胁迫和碱胁迫均使碱地肤幼苗细胞内产生了过量的自由基。

盐胁迫下，自由基含量在4 0 0 咖o l ／L 时有一定的降低，但也高于对照，这可能是由于逆境使自由基含量升高的同时，抗氧化酶系统酶活性也在升高，酶活性对自由基的清除作用大于自由基的生成速率，导致了自由基含量暂时下降，当盐浓度达到5 0 0 衄o l ／L 时，抑制了酶活力，破坏了细胞膜结构，引起膜脂过氧化导致自由基含量上升随着p H 值的升高，自由基含量则持续升高从表2 看出，盐度与碱度( p H ) 对碱地肤幼苗自由基含量的影响极为显著( F s _ 4 9 ．9 5 ，F ^ = 1 1 3 ．7 2 ，R O ．0 0 1 ) ，盐碱混合胁迫对碱地肤幼苗自由基含量的影响也极为显著( F = 1 2 ．儿，尺O ．0 0 1 ) ，且碱度对自由基含量的影响比盐度的影响更严重2 ．3 相关性分析2 ．3 ．1 致胁变因素数据各处理的总盐浓度及N a + 、c l 一、s O ’、H c O 一、c 0 ’等离子的浓度均根据处理液的实际比例算出各处理液及营养液的p H 值用数字p H 计测定用盐酸滴定法测定各处理液的缓冲量本实验所用缓冲量的单位自定义为：用滴定法使l 升处理液的p H 降至与对照相等时所需} l ‘的m m 0 1 数。

所得数据用s P S s 和E x C E L 软件进行相关数学分析2 ，3 ．2 各胁迫因素与胁变指标问的相关性分析为明确各胁迫因素与不同胁变指标的关系，对二者间进行了相关系数计算计算结果列于表2 和表3 查相关系数显著性检验表可知：自由度n = 2 4 时，r O ．0 5 = O ．3 8 8( 相关系数显著) 、r O ．0 1 = O ．4 9 6 ( 相关系数极显著) 从表3 可见缓冲量、p H 、盐度、[ N a + ] 和[ c O ；’] 等5 因素，与5 项胁变指标的相关系数中缓冲量、p H 、赫浓度和[ N a ’]均有3 项达到极显著水平，从总的相关程度来看，缓冲量最高，其次是p H 、盐浓度、[ N a + ] 和[ c O ．，’] 在诸胁迫因素中，[ S0 1 ’] 与各项胁变指标均不存在相关性，其致胁变I70O00一口∞_口oo∞∞一u∞o∞口∞MhHom}H_o∞∞蹦n虽d嚣／_【i)|=器扣醐雹Ⅱ作用可以忽略在[ c l 一] 和5 项胁变指标间的相关系数中只有2 项达到显著水平；[ H c o a 一]有l 项达到极显著水平，所以[ c l 一] 和[ H C 0 3 - ] 的作用也不可忽略。

从各因素之间的相关性来看( 表3 中未列出) 本实验中盐度和[ N f ] 完全正相关( 相关系数为1 ) ，而且二者与各项胁变指标问的相关系数也一致，所以[ N a + ] 完全可由盐浓度代表缓冲量取决于[ C 0 3 “] 和[ H c O 一] ，糟以2 [ C 魄2 ] + [ H c 0 3 ’] 表示碱性盐总强度，缓冲量与其相关系数为O ．9 9 ，可见[ c O ，1 ] 和[ H c 0 3 - ] 完全可由缓冲量代表表3 各处理的胁迫因素数据1 曲l e3D a t ao f s t r e s sf 砬t o r sf o rv a r i o u s 订e a t m e n t sA 11 0 00 ．0 27 ．1 45 05 00O1 5 0B ll O O1 7 ．28 ．0 12 55 02 5O1 5 0C 11 0 03 8 ．78 ．6 254 54 551 5 0D 11 0 05 7 ．89 ．4 92 52 52 52 51 5 0E 11 0 08 2 ．21 0 ．34 5554 51 5 0A 22 0 0O ．0 47 ．2 ll O O1 0 0OO3 0 0B 22 0 03 3 ．58 ．1 65 01 0 05 0O3 0 0C 22 0 07 68 ．81 09 09 0l O3 0 0D 22 0 01 1 3 ．19 ．7 55 05 05 05 03 0 0E 22 0 01 6 71 0 ．4 59 01 0l O9 03 0 0A 33 0 0O ．0 57 ，41 5 01 5 00O4 5 0B 33 0 05 3 ．88 ．3 77 51 5 07 5O4 5 0C 33 0 01 1 6 ．38 ．9 31 51 3 51 3 51 54 5 0D 33 0 01 7 3 ．5l O ．0 77 57 57 57 54 5 0E 33 0 02 4 6 ．71 0 ．4 71 3 51 51 51 3 54 5 0A 44 0 0O ．0 87 ．5 22 0 02 0 0006 0 0B 44 0 06 7 ．18 ．4 61 0 02 0 01 0 0O6 0 0C 44 0 01 5 29 ．2 12 01 8 01 8 02 06 0 0D 44 0 02 2 6 。

71 0 ．1 51 0 0l O O1 0 01 0 06 0 0E 44 0 03 3 4 ．41 0 ．5 01 8 02 02 01 8 06 0 0A 55 0 00 ．0 97 ．6 52 5 02 5 0O07 5 0B 55 0 07 7 ．98 ．5 41 2 52 5 01 2 5O7 5 0C 55 0 01 9 4 ．89 ．3 72 52 2 52 2 52 57 5 0D 55 0 03 0 1 ．7l O ．2 31 2 51 2 51 2 51 2 57 5 0E 55 0 03 9 6 ．21 0 ．5 32 2 52 52 52 2 57 5 0缓冲量和p H 值为三次重复实验数据的平均值，其它数据为计算所得B u a 研c a p a c i t ya n dp Hd a t aw e r em e a s u r e de x p e r i m e n t a l l ya n dt h em e a no f t l l r e er 印l i c a t e si sr e p o r t e d ；o t h e rV a l u e sw e r ec a l c u l a t e d ．8表4 各胁迫作用因素与胁变指标问的相关系数1 1 a b l e4C o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t sb e t w e e ns t r e s sf a c t o r sa n ds t m i ni n d i c e s胁迫因素S t r e s sf a c t o rs t r a i ni n d e xs a l i n 时B u 髓rc a p a c i l yS O D 活性O ．7 2．O | 3 9O ．2 4一O ．6 4I o ．6 7O ．0 90 ．2 l0 ．7 2S O Da c t i v i t y ( u n i t ·g ‘F W )P o D 活性0 ．7 10 ．7 l0 ．9 00 ．4 8- 0 ．1 40 ．1 70 ．8 7O ．7 lP o Da c t i v i t y ( △O D ·m i n 一·菩1 F Ⅵ。

c A = r 活性O ．7 1O ．6 5O ．9 2O ．4 lm ．2 2O ．j 7O ．8 9O ．7 lc A Ta c t i “t y ( △O D ·m { n 一·岔1 F m蛋白质含量0 ．2 9O ．6 8O ．6 7O ．1 6O ．2 50 ．6 2O ．4 7O ．2 9P m t e i nc o n t e n t ( m g ·一F Ⅵ自由基含量O ．3 7t o ．7 1．O ．2 4- o ．6 0—0 ．6 3- O ．2 7一O 1 50 ．3 7R e a c 虹v eo x y g e ns p e c i e sc o r l I e n t ( m m o l ’百1 F W )93 讨论逆境胁迫因素可诱发植物细胞内产生过量的活性氧，活性氧积累会造成膜、蛋白质和D N A 分子结构等损伤“⋯，植物在长期的系统进化过程中，细胞内形成了防御活性氧、自由基的保护机制“”1 其中起主要作用的是活性氧清除酶系统s O D 、P o D 和C A T 等是活性氧清除酶系统的重要保护酶“⋯许多研究““’“2 1 表明，盐碱胁迫对高等植物的抗氧化酶系统有重要影响。

本实验通过用2 5 种盐碱混合胁迫处理天然抗碱盐生植物碱地肤，研究三种抗氧化酶活性等胁变指标的生理变化与呼吸作用等其他生理指标相比，抗氧化酶系统对盐碱混合胁迫的响应是不同的3 ．1 碱地肤抗氧化酶系统对盐碱混合胁迫的响应特点碱地肤幼苗在盐度为5 0 0 彻o l ，p H l O ．5 l 的高盐高碱条件下还能生长，证明了它是既高度耐盐又高度抗碱的盐生植物在盐碱混合胁迫下，随盐浓度的升高碱地肤幼苗三种酶活性大体上都呈现出上升的趋势虽然三种酶对盐碱混合胁迫的响应规律基本相似，但是三者间也各有不同碱地肤幼苗s 0 D 活性在盐胁迫下A 、B 、c 三组均是在4 0 0 栅0 1 ／L 处活性达到最。