張曉龍，王閃閃，王乃喜 (安徽科技學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,安徽 鳳陽(yáng)233100)

外源過(guò)氧化氫對(duì)弱光下黃瓜幼苗抗氧化酶的影響

張曉龍，王閃閃，王乃喜 (安徽科技學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院,安徽 鳳陽(yáng)233100)

弱光脅迫影響植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量。為了探明外源過(guò)氧化氫(H2O2)緩解弱光的生理機(jī)制，以“津春4號(hào)”黃瓜(Cucumissativus.L)為材料，在幼苗長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，用1.5mmol/LH2O2處理12h后，分別置于正常光照(500μmol/(m2·s))和弱光(100、60μmol/(m2·s))下生長(zhǎng)6d，取第二片真葉測(cè)定丙二醛(MDA)含量、超氧陰離子(O·-2)產(chǎn)生速率、H2O2含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)的活性。結(jié)果顯示，H2O2處理增強(qiáng)了弱光條件下黃瓜葉片抗氧化酶SOD、CAT、APX、GSH-Px的活性，同時(shí)顯著降低了MDA含量、O·-2生成速率以及H2O2含量，表明外源H2O2緩解了弱光下黃瓜葉片膜脂過(guò)氧化損傷。

黃瓜(Cucumissativus.L); 過(guò)氧化氫;光照；抗氧化酶

黃瓜(Cucumissativus.L)是葫蘆科黃瓜屬一年生草本植物，是世界上栽培面積最大的蔬菜作物之一。光照是黃瓜生長(zhǎng)和發(fā)育的必要條件，但在秋冬季，尤其是陰雨冰雪天氣，光照較弱，大棚蔬菜光照不足是普遍存在的問(wèn)題。當(dāng)植物吸收的光低于植物光合作用和呼吸代謝所需的程度就會(huì)引起植物代謝失調(diào)，從而對(duì)植物造成一定的傷害[1]。因此，研究植物抗弱光是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的重要課題。

過(guò)氧化氫(H2O2)是生物細(xì)胞在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一種活性氧，生物和非生物脅迫均可導(dǎo)致H2O2的產(chǎn)生和積累。大量研究表明，雖然高濃度的H2O2會(huì)對(duì)細(xì)胞造成氧化脅迫，但是低濃度的H2O2則是單能量轉(zhuǎn)化通道的第二信使，H2O2作為信號(hào)分子廣泛參與植物體內(nèi)的各種生理過(guò)程[2]。高濃度的H2O2能夠損傷植物細(xì)胞，但是低濃度的H2O2處理能增加植物的抗氧化物酶活性[3]，從而減輕活性氧對(duì)植物的傷害，增強(qiáng)植物的抗逆性。本研究探討了H2O2處理對(duì)緩解黃瓜弱光脅迫的影響，以期為外源H2O2在黃瓜弱光生產(chǎn)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用黃瓜品種為‘津春4號(hào)’，挑選籽粒飽滿、大小一致的種子浸種后進(jìn)行催芽，數(shù)天后將幼芽轉(zhuǎn)移至直徑10cm、裝滿沙子的營(yíng)養(yǎng)缽中，澆灌Hoagland營(yíng)養(yǎng)液培育至兩葉一心。取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗分為6個(gè)處理組，每組10顆。6個(gè)處理組分別為：①對(duì)照(500L)，用蒸餾水噴施植株地上部分，12h后置于人工氣候箱中；②為H2O2處理(500H)，用1.5mmol/L的H2O2噴施植株地上部分，暗處理12h后置于人工氣候箱中；③弱光處理1(100L)，用蒸餾水噴施植株地上部分，12h后置于人工氣候箱中；④H2O2緩解弱光脅迫1(100H)，用1.5 mmol/L的H2O2噴施植株地上部分，暗處理12h后置于人工氣候箱中;⑤弱光處理2(60L)，用蒸餾水噴施植株地上部分，12h后置于人工氣候箱中；⑥H2O2緩解弱光脅迫2(60H)，用1.5mmol/L的H2O2噴施植株地上部分，暗處理12h后置于人工氣候箱中。經(jīng)上述處理后，①、②組調(diào)整光量子通量密度(photon flux density，PFD)500μmol/(m2·s)，③、④組調(diào)整PFD 100μmol/(m2·s)，⑤、⑥組調(diào)整PFD 60μmol/(m2·s)，各組溫度25℃/18℃(白天∕黑夜)，相對(duì)濕度75%，光周期12h，6d后取第二片真葉備用。在處理期間每天更換1次Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

2 結(jié)果與分析

2.1外源H2O2處理對(duì)弱光脅迫下黃瓜葉片MDA含量的影響

圖1 外源H2O2處理對(duì)弱光脅迫下黃瓜葉片MDA含量的影響

由圖1可以看出，與對(duì)照組(500L)相比，2個(gè)弱光處理組(100L、60L)MDA含量均有顯著增加，隨著光照度的減弱，MDA含量顯著增加；在外源H2O2處理后，正常光照組(500L、500H)MDA含量沒(méi)有顯著變化，但是2個(gè)未經(jīng)外源H2O2處理的弱光組(100L、60L)與外源H2O2處理組(100L、60H)相比，MDA含量均有顯著減少。

圖2 外源H2O2處理對(duì)弱光脅迫下黃瓜葉片和H2O2含量的影響

2.3 外源H2O2處理對(duì)弱光脅迫下黃瓜葉片SOD、CAT、APX、GSH-Px活性的影響

圖3表明，與正常光照組(500L)比，2個(gè)不同程度弱光處理(100L、60L)使SOD、APX、GSH-Px活性均顯著增強(qiáng)，但是CAT活性則顯著下降；外源H2O2處理的弱光組(100L、60H)的SOD 、APX、CAT、GSH-Px活性與未經(jīng)外源H2O2處理的弱光光對(duì)照組(100L、60L)相比較，酶活力均有顯著提高。

圖3 外源H2O2處理對(duì)弱光脅迫下黃瓜葉片SOD 、CAT 、APX、GSH-Px活性的影響

3 討論

[1]盛瑞艷，李鵬民，薛國(guó)希．氯化膽堿對(duì)低溫弱光下黃瓜幼苗葉片細(xì)胞膜和光合機(jī)構(gòu)的保護(hù)作用[J]．植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào)，2006,37(1)：87-93．

[2]Hung S H,Yu C W,Lin C H.Hydrogen peroxide functions as a stress signal in plants[J].Bot Bull Acad Sin,2005,46:1-10.

[3].Azevedo N A D,Prisco J T,Enéas-Filho J,et al.Hydrogen peroxide pre-treatment induces salt-stress acclimation in maize plants[J].J Plant Physiol,2005,162:1114-1122.

[4]Dhindsa R S,Plumb-Dhindsa P,Thorpe T A.Leaf senescence:correlated with increased leaves of membrane permeability and lipid peroxidation and decreased levels of superoxide dismutase and catalase[J].J Exp Bot,1981,32:93-101.

[5]Elstner E F,Heupel A.Inhibition of nitrite formation from hydroxylammonium chloride:a simple assay for superoxide dismutase[J].Anal Biochem,1976,70:616-620.

[6]Xu P L,Guo Y K,Bai J G.Effects of long-term chilling on ultrastructure and antioxidant activity in leaves of two cucumber cultivars under low light[J].Plant Physiol,2008,132:467-478.

7]Ramiro D A,Guerreiro-Filho O,Mazzafera P.Phenol Contents,oxidase activities,and the resistance of coffee to the leaf minerLeucopteracoffeella[J].J Chem Ecol,2006,32:1977-1988.

[8]Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J].Anal Biochem.1976,72:248-254.

[9]Huang W D,Wu L K,Zhan J C.Effect of weak light on the peroxidation of membrane-lipid of cherry leaves[J].Acta Bot Sin,2002,44:920-924.

[10]Mishra N P,Fatma T,Singhal G S.Development of antioxidative defense system of wheat seedlings in response to high light[J].Plant Physiol,1995，95:77-82.

[11]Xu Y,Sun X,Jin J,Zhou H.Protective effect of nitric oxide on light-induced oxidative damage in leaves of tall fescue[J].J Plant Physiol,2010,167:512-518.

[12]Gao Y,Guo Y K,Lin S H,et al.Hydrogen peroxide pretreatment alters the activity of antioxidant enzymes and protects chloroplast ultrastructure in heat-stressed cucumber leaves[J].Sci Hortic,2010，126:20-26.

[13]Jiang Y,Carrow R N,Duncan R R.Physiological acclimation of seashore paspalum and bermudagrass to low light[J].Sci Hortic,2005,105:101-115.

[14]Sun Y P,Zhang Z P,Wang L J.Promotion of 5-aminolevulinic acid treatment on leaf photosynthesis is related with increase of antioxidant enzyme activity in watermelon seedlings grown under shade condition[J].Photosynthetica,2009,47:347-354.

[15]Liu Z J,Zhang X L,Bai J G.Exogenous paraquat changes antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation in drought-stressed cucumber leaves[J].Sci Hortic,2009,121:138-143.

2013-03-24

安徽科技學(xué)院院青年基金(ZRC2011278)。

張曉龍(1979-)，男，碩士生，講師，主要研究方向植物逆境與基因工程。

S642.2

A

1673-1409(2013)17-0011-04