摘要：采用水培法研究了不同濃度磷對滴水觀音（Alocasia macrorrhiza Schott）葉片抗氧化酶活性的影響。結果表明，低濃度磷（0～1.024 g/L）促進滴水觀音葉片過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性，高濃度磷（1.024～5.120 g/L）則抑制滴水觀音葉片POD、CAT活性；0～0.512 g/L磷促進滴水觀音葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性，0.512～5.120 g/L磷則抑制滴水觀音葉片SOD活性。表明低濃度磷可促進滴水觀音植物體內活性氧物質的轉化、清除，提高植株抗氧化酶活性；但高濃度磷則對滴水觀音葉片抗氧化酶活性起抑制作用。

關鍵詞：滴水觀音（Alocasia macrorrhiza Schott）；磷脅迫；抗氧化酶

中圖分類號：S682.36 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2012）21-4810-03

The Effect of Phosphorus Stress on Antioxidant Enzyme Activity of

Alocasia macrorrhiza

ZHU Qi-hong，XIA Hong-xia，LI Qiang，DING Wu-quan

（Key Laboratory of Water Environment Restoration， Chongqing University of Arts and Sciences， Chongqing 402168，China）

Abstract： The effect of different concentration of phosphorus on antioxidant enzyme activity of Alocasia macrorrhiza leaves was studied by water culture. The experimental results showed that the POD and CAT activity could be promoted by low concentration of phosphorus（0～1.024 g/L）； while their activities could be inhibited by high concentration phosphorus（1.024～5.120 g/L）. 0～0.512 g/L phosphorus promoted SOD activity； while 0.512～5.120 g/L phosphoras inhibited SOD activity. It was indicated that low concentration of phosphorus could promote the transformation and clearance of reactive oxygen species in Alocasia macrorrhiza， and increase plant antioxidant enzyme activity， but high concentration of phosphorus would act the opposite.

Key words： Alocasia macrorrhiza； phosphorus stress； antioxidant enzyme

含磷洗衣粉及含磷農藥等的使用使環(huán)境中磷含量急劇上升。當大量磷進入水體后易破壞水體生態(tài)平衡，引起水體富營養(yǎng)化[1]。相關研究也表明[2]，磷是水體富營養(yǎng)化的控制因子。因此，控制水中磷濃度是治理水體富營養(yǎng)化的關鍵[3]。

滴水觀音（Alocasia macrorrhiza Schott）又名滴水蓮、佛手蓮，為天南星科海芋屬多年生草本植物，具有較強的環(huán)境適應能力和較大的生物量，對CODCr150～180 mg/L畜禽養(yǎng)殖廢水TP、TN的凈化效率均在90%以上，是一種值得推薦的濕地修復植物[4]，但目前對滴水觀音凈化廢水方面的研究較少。通過水培試驗研究滴水觀音抗氧化酶系統(tǒng)對磷脅迫的響應，探尋磷對植物的影響機制，以期尋找對磷具有較強抗性的植物資源。

1 材料與方法

1.1 供試材料

滴水觀音購自重慶市永川花卉市場。選取大小均一的植株培養(yǎng)于Hoagland營養(yǎng)液中，待植株長出新葉后用于水培試驗。

無水NaH2PO4，分析純，購于天津國藥集團。

1.2 營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗

將純化后的植株進行不同濃度的磷脅迫處理。營養(yǎng)液中磷以NaH2PO4加入。NaH2PO4添加量為0、0.032、0.064、0.128、0.512、1.024、2.048、5.120 g/L。植株每天光照12 h，保持24 h連續(xù)通氣，每3 d換一次營養(yǎng)液。在第20天時測定滴水觀音新鮮葉片過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性。每處理均3次重復，取其平均值用于統(tǒng)計分析。

1.3 抗氧化酶活性測定方法

POD、SOD、CAT活性采用分光光度法測定[5]。

2 結果與分析

2.1 磷對滴水觀音葉片POD活性的影響

POD是植物體內普遍存在的、活性較高的一種酶，它與植物代謝及抗逆性都有密切關系[6，7]。當植物處于逆境時，POD等保護酶能有效消除過氧化所產生的活性氧物質，防御植物細胞膜過氧化，故POD活性可反映植物生長環(huán)境的好壞。試驗結果（圖1）顯示，當磷濃度為0～1.024 g/L時，POD濃度呈上升趨勢，說明滴水觀音在低磷脅迫下產生大量的過氧化物酶來清除過氧化所產生的活性氧物質H2O2，以防止植物細胞膜過度氧化。當磷濃度從1.024 g/L增加到5.120 g/L時，葉片中POD 的活性逐漸下降。這是因為POD具有雙重作用[8]，當POD在逆境或衰老初期發(fā)揮作用時，表現(xiàn)為細胞活性氧保護酶系統(tǒng)的成員之一，清除H2O2，起著保護細胞的作用；但當POD在逆境或衰老后期時，表現(xiàn)為傷害作用，參與活性氧的生成、葉綠素的降解，并能引起膜脂過氧化作用。

2.2 磷對滴水觀音葉片CAT活性的影響

CAT是植物保護系統(tǒng)中的重要酶，位于過氧化物體、乙醛酸循環(huán)體以及相關氧化酶定位的細胞器中，可以清除線粒體電子傳遞、脂肪酸β-氧化及光呼吸氧化過程中產生的H2O2[9]，還可以防御植物細胞膜過氧化，降低植物細胞受傷害的程度，在植物抗逆境脅迫中起著關鍵作用。從圖2可以看出，CAT活性的變化趨勢與POD相似。當磷濃度為0～1.024 g/L時，CAT濃度隨磷濃度的增加而逐漸上升，表明植物為了減少體內的H2O2，防御植物細胞膜過氧化，降低植物細胞受傷害的程度，從而生成大量的過氧化氫酶；1.024 g/L后，CAT濃度呈下降趨勢，可能是由于植物體內產生了大量的活性氧自由基，超過了保護酶的清除范圍，并且濃度過高的磷元素導致過氧化氫酶的結構變化、活性喪失[10，11]。

2.3 磷對滴水觀音葉片SOD活性的影響

SOD是植物體內清除自由基的關鍵酶之一，能催化生物體內分子氧活化的第一中間產物O2-·發(fā)生歧化反應產生O2和H2O2，同時又是一種典型誘導酶，其在抵抗環(huán)境脅迫中起著非常重要的作用[12]。植物在逆境下受到的傷害以及植物對逆境的抵抗能力往往與體內的超氧化物歧化酶的活性水平有關[13]。試驗結果（圖3）顯示，當磷濃度為0～0.512 g/L時，植物體內的SOD濃度呈上升趨勢；0.512 g/L后，SOD濃度逐漸降低。這是因為隨著磷濃度的增大，植物體內產生的O2-·增大，使得滴水觀音葉片的SOD活性逐漸下降。在高濃度磷脅迫下，植物體內會誘發(fā)許多諸如·OH活性氧自由基[13]，使細胞膜的膜脂產生各種次生自由基，最終導致膜脂過氧化和膜的損傷，從而使膜的結構功能及體內各生理生化反應受到損傷。

3 小結

磷是植物生長必需的大量元素之一，參與植物生長的各個階段。但許多研究[14]表明，磷濃度過高或過低都會抑制植物的生長甚至使植物死亡。試驗結果表明，低磷和高磷均降低了植株葉片抗氧化系統(tǒng)酶活性，對植株生長產生了一定影響，但卻沒有出現(xiàn)死亡，這可能是因為供試植物對磷的抗性較強。

SOD、CAT、POD是植物體內酶促防御系統(tǒng)的3個重要保護酶，相互之間起著協(xié)同保護的作用。植物體內活性氧的清除主要是由這些酶系統(tǒng)和抗氧化物質來完成的，其中SOD、POD是重要的O2-·清除酶系統(tǒng)。外界條件脅迫會誘發(fā)植物細胞內產生超氧陰離子自由基（O2-·）、氫氧根（OH-）、羥自由基（·OH）、過氧化氫（H2O2）等活性氧物質（ROS）[15]。這些活性氧類物質破壞膜脂類物質、蛋白質以及核酸，影響植物體的生長發(fā)育[16]。磷濃度上升導致活性氧反應加劇，活性氧自由基含量增加，這時抗氧化酶保護系統(tǒng)中SOD、POD、CAT等活性酶應激上升，通過各自作用及相互間的協(xié)調作用來消除或減少活性氧物質造成的傷害，從而減少O2-·和H2O2的積累，使機體內的ROS含量降低，抑制這些自由基對膜脂過氧化的誘發(fā)[8]，從而有效消除氧化脅迫的危害[17]。試驗結果表明，在0～1.024 g/L范圍內，外界磷濃度有利于POD、CAT活性的增強，這利于對滴水觀音植物體內活性氧物質的轉化、清除；但磷濃度超過1.024 g/L后，則對滴水觀音POD、CAT活性具有一定的抑制作用；0～0.512 g/L磷促進滴水觀音葉片SOD活性，0.512～5.120 g/L磷則抑制植株葉片SOD活性。

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收稿日期：2012-02-13

基金項目：重慶市自然科學基金資助項目（cstc2011jjA1236）；重慶市教委資助項目（KJ121215）

作者簡介：朱啟紅（1978-），男，重慶人，副教授，碩士，主要從事環(huán)境修復方面的教學和科研工作，（電話）13696486913（電子信箱）

zhuqh05@163.com；通訊作者，夏紅霞，（電子信箱）287670325@qq.com。