摘要：本試驗以黃瓜品種津春2號為材料，研究了鋁脅迫對黃瓜種子發(fā)芽及抗氧化酶活性的影響。結果表明，鋁處理顯著抑制了黃瓜種子萌發(fā)后根部的伸長，提高了根部抗壞血酸過氧化物酶(APX)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)和脫氫抗壞血酸還原酶(DHAP)活性。超氧化物歧化酶(SOD)在低濃度鋁處理下活性升高，而在高濃度下降低。

關鍵詞：黃瓜；鋁脅迫；發(fā)芽；抗氧化酶

中圖分類號：S642.24⁺1 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942(2010)07-0032-04

鋁毒害是酸性土壤限制植物生長的主要問題之一。由于工業(yè)化的發(fā)展，導致嚴重的“三廢”污染，土壤的酸化越來越嚴重，使鋁以離子態(tài)從礦物中釋放出來。鋁的不斷溶出使土壤中可溶性鋁的含量增加，嚴重影響植物的生長，所以鋁毒害及其矯治的研究越來越引起人們的廣泛重視。目前對植物鋁毒害機理研究主要集中在大豆、小麥、大麥、燕麥、黑麥等植物，而有關黃瓜的鋁毒害缺乏系統(tǒng)的研究。黃瓜是我國重要的蔬菜作物，特別是我國南方擁有大面積的酸性土壤，所以研究鋁脅迫下黃瓜的生理生化機制變化很有意義。

1 材料與方法

1.1 材料及處理

供試材料：黃瓜品種為津春2號。先將種子在清水中浸泡2h，然后分播于培養(yǎng)皿中，放入28℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h，待種子“露白”后，挑選長勢一致的種子放人培養(yǎng)皿中，分5個濃度處理，AlCl₂濃度分別為0、0.5、1、2、4mmoL／L，每盤20粒，重復3次。

1.2 測定方法

1.2.1 生長指標的測定 每隔一天測各處理種子的發(fā)芽長度，稱量黃瓜種子鮮重。

1.2.2 抗氧化酶的測定 取0.3g根加50mmoL／L PBS緩沖液(含2％PVP.0.2mmoL／LED-TA，在測定APX時，提取液中加入5mmol／LAsA)3ml，于冰浴中研磨提取，勻漿液于12000xg下低溫離心20min。上清液用于酶活性測定。

過氧化氫酶(CAT)活性的測定：采用Patra等(1978)的方法。取上清液100μl，加25mmol／L磷酸緩沖液(pH7.0，含0.1mmol／L的EDTA)1700μl，10mmol／L H₂O₂200μl，25℃條件下反應。用島津紫外可見分光光度儀按kinetics程序測定OD_470nm的動力學變化，取其中10s的動力學變化計算酶促反應速率。

過氧化物酶(POD)活性的測定：按Nickel和Cuningham(1969)的方法。取上清液100μl，加25mmol／L磷酸緩沖液(pH7.0，含0.1mmol／L的EDTA)1700μl，20mmol／L的H₂O₂100μl，1％的愈創(chuàng)木酚100μl，25℃條件下反應。用島津紫外可見分光光度儀按kinetics程序測定OD_470mm的動力學變化，取其中20s的動力學變化計算酶促反應速率。

超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定：按Stew-aIt和Bewtey(1980)的方法。取上清液0.05ml，加3ml反應液(含15mmol／L甲硫氨酸，65mmol／L NBT，2.0.mmol／L核黃索，0.1mmol／LEDTA；用50mmol／L、pH 7.8的磷酸緩沖液配制)。在25℃、4000 lx條件下光照15min后，于黑暗下終止反應，立即在560nm波長處測定吸光值，以緩沖液代替酶液作為空白。酶活性采用抑制NBT光化學反應的50％為一個酶活性單位表示。

脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)活性的測定：采用Nakano和Asada的方法。取上清液100μl，加25mmol／L磷酸緩沖液(pH7.0，含0.1mmol／L EDTA)1700μl，70mmol／L GSH，8mmol／L DASA100μl，25℃條件下反應。用島津紫外可見分光光度儀按kinetics程序測定OD的動力學變化，取其中20s的動力學變化計算酶促反應速率。

抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性的測定：采用修改的Nakano和Asada(1981)的方法。取上清液100μl，加25mmol／L磷酸緩沖液(pH7.0，含0.1mmol／L的EDTA)1700μl，20mmol／L的H₂O 100μl，5mmol／L AsA 100μl，25％條件下反應。用島津紫外可見分光光度儀按kinetics程序測定OD的動力學變化，取其中20s的動力學變化計算酶促反應速率。

2 結果與分析

2.1 不同濃度鋁處理對黃瓜種子發(fā)芽的影響

由圖1看出，隨著處理濃度的增加，種子發(fā)芽長度呈明顯的下降趨勢，相對于CK，0.5、1、2、4mmol／L鋁處理芽長分別下降12.32％、25.79％、38.97％、44.42％。

從圖2中看出，隨著鋁濃度的增加，黃瓜種子發(fā)芽時鮮重逐漸下降，0.5、1、2、4 mmol／L處理分別比CK減少了12.63％、18.15％、23.38％、36.46％。

2.2 不同濃度鋁處理對黃瓜種子發(fā)芽時CAT活性的影響

CAT可以及時清除細胞內(nèi)的H₂O₂，降低其對細胞的傷害。由圖3看出，在0.5、1.0mmol／L鋁處理下，根部CAT活性受到抑制，和對照相比分別下降43.61％、1.32％，2、4mmol／L鋁處理對根的CAT活性有促進作用，和對照相比，活性分別增加52.87％、55.81％。

2.3 不同濃度鋁處理對黃瓜種子發(fā)芽時POD活性的影響

POD可以清除細胞質中過量的H₂O₂，降低其對細胞膜的傷害作用，在植物抗逆脅迫中發(fā)揮著重要的作用。由圖4看出，POD活性隨鋁處理濃度的增加而逐漸增加，但增幅較小，在4mmol／L時達到最大值。

2.4 不同濃度鋁處理對黃瓜種子發(fā)芽時SOD活性的影響

SOD也是植物細胞內(nèi)重要的保護酶，它可以催化細胞內(nèi)有毒害作用的O₂反應生成O₂：和H₂O₂，在細胞內(nèi)氧自由基清除的一系列反應中起關鍵作用。由圖5可以看出，0.5～2mmol／L鋁處理根部SOD活性增加，和對照相比，SOD活性分別增加40.02％、56.44％63.41％，而4mmol／L處理時SOD活性與對照相比下降8.6％。

2.5 不同濃度鋁處理對黃瓜種子發(fā)芽時DHAR活性的影響

從圖6看出，DHAR的活性隨著鋁處理濃度的增加而逐漸升高，0.5、1、2、4mmol／L鋁處理分別比對照高78.47％、177.70％、221.34％、241.13％。

2.6 不同濃度鋁處理對黃瓜種子發(fā)芽時APX活性的影響

從圖7中可以看出，0.5 mmol／L處理APX活性比對照降低16.10％，其余3個濃度處理分別比對照活性高2.83％、42.06％、71.19％。

3 結論與討論

本試驗處理初期(24h內(nèi))，不同濃度鋁處理的黃瓜種子發(fā)芽率均不受影響，0.5mmoL／L處理的芽長還高于對照，但隨時間的延長則低于對照，這表明低濃度短時間的鋁處理促進黃瓜種子的發(fā)芽。以往研究發(fā)現(xiàn)，水稻(Oryza saliva L)、大豆(Giycine，ma(L)Merrill)等作物在低濃度鋁處理早期也有類似的反應，可能是短時間的鋁處理能夠促進植物對環(huán)境中營養(yǎng)元素的吸收，增強植物光和作用能力，并能有效緩解其它環(huán)境脅迫對植物體的傷害作用。

在本試驗中，黃瓜種子發(fā)芽時鮮重和芽長都隨著鋁濃度的增加和處理時間的延長而不斷降低，這可能是因為植物體內(nèi)過量的鋁和細胞內(nèi)一些生物大分子結合，影響了正常的生理生化代謝過程，從而使細胞內(nèi)氧自由基的增加超過了細胞本身的分解能力，進而對細胞膜結構的穩(wěn)定性造成不良影響。

研究表明，鋁脅迫下植物體會啟動細胞內(nèi)部的保護系統(tǒng)及時清除過量的自由基，降低其對細胞膜結構的破壞作用，這其中包括酶保護系統(tǒng)和非酶保護系統(tǒng)。酶保護系統(tǒng)主要有SOD、CAT和POD等。本試驗中，隨著鋁處理濃度的增加，POD和CAT活性有不斷增大的趨勢。CAT主要存在于細胞內(nèi)的過氧化物酶體和乙醛酸循環(huán)體中，POD主要存在于細胞質中，他們都能清除過量的H₂O₂，降低其對細胞膜的傷害，因此在鋁脅迫下，黃瓜細胞內(nèi)的POD和CAT活性的升高對于提高黃瓜的耐鋁性有著重要的意義。SOD也是植物體內(nèi)重要的保護酶，本試驗中黃瓜體內(nèi)SOD活性隨著鋁濃度增大也有增加的趨勢，但在4mmol／L處理時活性則降低，說明鋁毒害已經(jīng)相當嚴重，抑制了SOD的活性。DHAR和APX的活性則是隨著鋁濃度的增加呈上升的趨勢，增幅相當明顯，說明這兩種酶對緩解鋁脅迫具有很重要的作用。