黃海疆++++++賀蘭云

[摘要] 目的 研究人工模擬干旱脅迫條件下金銀花幼苗的生理適應(yīng)性反應(yīng)，為揭示金銀花植株的抗旱機(jī)制以及抗旱品種的選育提供理論依據(jù)。 方法 采用聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫處理金銀花幼苗，檢測幼苗體內(nèi)的丙二醛（MDA）含量；超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）等保護(hù)酶活性，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸（Pro）和可溶性糖含量。 結(jié)果 10%、20%和30%PEG處理幼苗后120 h MDA含量分別高出對照組20.31%、28.12%和36.72%，隨著PEG濃度升高，MDA含量逐漸增加。SOD、POD、CAT和APX活性總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，各種酶對干旱脅迫的響應(yīng)速率不同，CAT于干旱脅迫后立即開始啟動，SOD、POD于干旱脅迫后24 h啟動，而APX于干旱脅迫后48 h開始啟動。Pro和可溶性糖含量均于處理后24 h開始增高，于處理后72 h達(dá)到峰值。 結(jié)論 隨著干旱程度的增加和脅迫的延長，金銀花體內(nèi)膜質(zhì)過氧化嚴(yán)重，通過增加Pro、可溶性糖的含量以及保護(hù)酶系統(tǒng)來抵御干旱脅迫，保護(hù)酶啟動順序?yàn)镃AT、SOD、POD、APX。

[關(guān)鍵詞] 金銀花；聚乙二醇（PEG-6000）；丙二醛；脯氨酸；可溶性糖；保護(hù)酶

[中圖分類號] Q786 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721（2014）07（a）-0012-04

金銀花（Lonicera japonica Thunb）源于忍冬科植物忍冬的干燥花蕾或帶初開的花，性寒，味甘，具有清熱解毒、涼散風(fēng)熱之功效[1]，是中醫(yī)臨床常用藥材，也是重要的出口品種。目前金銀花年需求量超過2000萬公斤，種植面積不斷擴(kuò)大。河南是金銀花主產(chǎn)區(qū)，春季干旱是金銀花最易遭受的脅迫之一，提高金銀花植株的抗旱性及抗旱品種選育是目前金銀花生產(chǎn)面臨的重要問題，目前關(guān)于金銀花抗旱機(jī)制的研究尚不深入。

聚乙二醇（PEG）是一種高分子滲透劑，可限制水分被植物吸收的速率[2]，是目前模擬干旱脅迫常用的材料之一[3]。本試驗(yàn)采用PEG人工模擬水分脅迫，測定不同濃度干旱脅迫下金銀花幼苗體內(nèi)的丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）等保護(hù)酶活性；脯氨酸和可溶性糖含量的動態(tài)變化，揭示金銀花幼苗應(yīng)對干旱脅迫逆境時的生理適應(yīng)性反應(yīng)，為金銀花植株耐旱機(jī)制研究以及抗旱品種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料前期準(zhǔn)備

金銀花種子采自河北金銀花基地，選取顆粒飽滿、大小一致的金銀花種子，用10%的H2O2消毒10 min，然后用去離子水清洗3～4次，播種后置于（25±1）℃的氣候箱（碩聯(lián)SRG-260A）內(nèi)避光進(jìn)行金銀花種子的萌發(fā)，待出苗后，使用1/2 Hoagland營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌培養(yǎng)。培養(yǎng)條件：25℃晝/20℃夜，每日光照時長14 h，光強(qiáng)280～350 μm·m-2s-1，氣候箱內(nèi)相對濕度設(shè)置為65%～70%。

1.2 PEG脅迫處理

選取長勢良好大小一致的金銀花幼苗，移栽于水培罐中，用Hoagland完全營養(yǎng)液培養(yǎng)，每3天更換1次營養(yǎng)液，預(yù)培2周后進(jìn)行干旱處理。將PEG-6000（科密歐試劑，分析純）用Hoagland營養(yǎng)液分別配制成10%、20%和30%的溶液，對照組（CK）用不含PEG-6000的Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)。脅迫后0 d， 24、48、72、96、120 h后分別取樣檢測幼苗體內(nèi)的MDA含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（脯氨酸、可溶性糖）的含量、保護(hù)酶（SOD、POD、CAT、APX）活性，由于酶有不穩(wěn)定性，每次試驗(yàn)設(shè)6個獨(dú)立重復(fù)。

1.3 測定與方法

1.3.1 MDA含量的測定方法 硫代巴比妥酸（TBA）法[4]。

1.3.2 脯氨酸含量的測定方法 茚三酮比色法[5]。

1.3.3 可溶性糖含量的測定方法 蒽酮法[6]。

1.3.4 保護(hù)酶活性的測定方法 聯(lián)苯三酚自氧化法[7]測定SOD活性，以1 ml反應(yīng)液中，每分鐘抑制聯(lián)苯三酚自氧化達(dá)50%的酶量定義為1個酶單位，酶的活性用U/mg蛋白表示；愈創(chuàng)木酚比色法[8]測定POD活性，1個POD活性單位（U）為每分鐘內(nèi)使A470變化0.01的酶量，酶活性以U/mg蛋白表示；紫外吸收法[9]測定CAT活性，以1 min內(nèi)A240降低0.1的酶量為1個酶活性單位（U），酶活性以U/mg蛋白表示；APX活性的測定采用紫外分光光度法[10]，1個APX酶活性單位（U）為每分鐘使A290變化0.01的酶量，酶活性以U/mg蛋白表示。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料采用方差分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 人工模擬干旱脅迫條件下金銀花幼苗體內(nèi)MDA含量的動態(tài)變化

隨著干旱脅迫時間的增加，金銀花幼苗體內(nèi)的MDA含量逐漸上升。10%、20%和30%PEG處理后MDA含量變化趨勢相似。不同濃度的PEG處理后24 h MDA含量較對照組略微下降，值分別為3.12%（10%PEG）、1.56%（20%PEG）、1.56%（30%PEG）。PEG處理后72 h 金銀花幼苗體內(nèi)的MDA含量均持續(xù)上升，10%PEG處理后72、96、120 h MDA含量與對照組比較分別高出6.25%、15.75%和20.31%；20%PEG處理后分別高出對照組6.25%（10%PEG）、17.32%（20%PEG）和28.12%（30%PEG）；30%PEG處理后分別高出對照20.31%（10%PEG）、18.89%（20%PEG）和36.72%（30%PEG）（圖1）。

圖1 PEG模擬干旱脅迫對金銀花幼苗體內(nèi)MDA含量的影響

2.2人工模擬干旱脅迫下金銀花幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量變化

不同程度干旱脅迫后24 h植物體內(nèi)的可溶性糖含量顯著提高，脅迫后含量72 h達(dá)到峰值，而后緩慢下降，表明金銀花幼苗體內(nèi)的可溶性糖調(diào)節(jié)機(jī)制于干旱脅迫后24 h啟動，隨著脅迫程度超出機(jī)體耐受程度，體內(nèi)合成可溶性糖的系統(tǒng)遭到破壞，幼苗體內(nèi)可溶性糖的含量開始緩慢下降（圖2A）。不同程度PEG處理后金銀花幼苗體內(nèi)的脯氨酸含量變化趨勢相似，均于脅迫后24 h開始升高，于72 h達(dá)到頂峰而后下降（圖2B）。

圖2 PEG模擬干旱脅迫對金銀花幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2.3 人工模擬干旱脅迫下金銀花幼苗體內(nèi)保護(hù)酶活性的變化

不同程度的干旱脅迫條件下，植物體內(nèi)SOD 活性總體呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢。10%PEG和20%PEG干旱脅迫后24 h SOD活性逐漸升高，于處理后72 h達(dá)到最大值，分別較對照組提高33.7%和41.2%。30%PEG干旱脅迫后24 h SOD活性上升，脅迫后24～96 h活性比較穩(wěn)定，96 h后顯著下降（圖3A）。

10%PEG和30%PEG處理后金銀花體內(nèi)的POD 活性均出現(xiàn)先升高后下降的過程，其活性最大值分別出現(xiàn)在脅迫后48、72 h。20%PEG處理后POD活性處于相對平緩的狀態(tài)（圖3B）。

不同程度干旱脅迫后金銀花幼苗體內(nèi)的CAT活性變化趨勢相似，即于干旱脅迫初期顯著升高，均在處理后48 h達(dá)到峰值，分別高于對照組23.98%（10%PEG）、25.54%（20%PEG）和21.18%（30%PEG），處理后120 h達(dá)到最低值（圖3C）。

APX活性于干旱脅迫初期無明顯變化，干旱脅迫后48h APX活性出現(xiàn)升高趨勢，分別寫脅迫后96h（10%PEG）、96h（20%PEG）和72h（30%PEG）達(dá)到峰值（圖3D）。

3 討論

通常情況下植物細(xì)胞內(nèi)自由基含量處于動態(tài)平衡中，當(dāng)有逆境出現(xiàn)時過剩的自由基會導(dǎo)致膜內(nèi)脂雙分子層中所含的不飽和脂肪酸發(fā)生氧化分解，造成細(xì)胞膜破壞，增加細(xì)胞膜的透性。MDA為脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，其含量高低可反映膜損傷程度[11]。從金銀花幼苗體內(nèi)的MDA變化情況來看，干旱脅迫初期金銀花體內(nèi)的MDA含量降低，暗示金銀花在應(yīng)對干旱脅迫時的避旱反應(yīng)，而脅迫后72 h MDA含量逐漸增加，表明隨著干旱程度的增加和脅迫的延長，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生了膜脂的過氧化反應(yīng)，而且干旱程度越高，細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷程度越高。

脯氨酸是植物體內(nèi)一種重要的小分子滲透物質(zhì)，脯氨酸含量的多少直接關(guān)系到植物抗逆性的強(qiáng)弱[12]。可溶性糖也是植物體內(nèi)的一種重要的滲透調(diào)節(jié)劑，水分滲透脅迫下植物體可通過提高可溶性糖的含量來抵御干旱脅迫[13-14]。調(diào)節(jié)物質(zhì)變化情況表明金銀花幼苗在受到干旱脅迫24 h后，可溶性糖的合成機(jī)制開始啟動，于脅迫后72 h合成量達(dá)到頂峰。上述結(jié)果表明金銀花幼苗于脅迫后24 h啟動體內(nèi)脯氨酸和可溶性糖的代謝機(jī)制來抵御外界干旱脅迫。

SOD對維持·O2-的平衡起重要的作用，是生物保護(hù)酶系統(tǒng)的重要成員[15]。從干旱脅迫下活性酶變的化情況來看，低度干旱脅迫和中度干旱脅迫下SOD活性不斷升高，消除體內(nèi)過剩的自由基，維持機(jī)體環(huán)境的平衡，而在重度干旱脅迫下SOD也于24 h啟動，當(dāng)干旱程度超過機(jī)體耐受限度時SOD活性急劇下降。

POD是植物體內(nèi)防御活性氧傷害的主要酶類之一[16]。CAT能分解細(xì)胞代謝過程中產(chǎn)生的過氧化氫，以避免過氧化氫在生物體內(nèi)產(chǎn)生毒性作用[17]。APX可以通過清除活性氧而保護(hù)細(xì)胞免于傷害[18]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，干旱脅迫下金銀花體內(nèi)的CAT活性升高的起始時間較SOD和POD要早，也就是說干旱脅迫下金銀花先啟動CAT酶來抵御干旱脅迫，當(dāng)干旱程度超出機(jī)體的耐受能力時，CAT活性逐漸下降。

結(jié)合各種保護(hù)酶的生理生化特性及金銀花體內(nèi)這4種酶活性的動態(tài)變化來看，不同程度的干旱脅迫這4種保護(hù)酶對干旱脅迫的響應(yīng)速率不同，金銀花首先啟動CAT活性，分解植物體內(nèi)代謝產(chǎn)生的H2O2，其次啟動SOD活性，將·O2-歧化為H2O2。POD與SOD酶同時啟動將O2催化還原為·O2-，最后啟動APX，它可以輔助清除H2O2等活性氧。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典·一部[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：205-206.

[2] 李季平，古紅梅，吳詩光，等.聚乙二醇（PEG）處理對小麥萌發(fā)種子生理生化特性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002， 31（6）：4-6.

[3] 龔子端，李高陽.PEG干旱脅迫對植物的影響[J].河南林業(yè)科技，2006，26（3）：21.

[4] 李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000：261-263.

[5] 上海植物生理學(xué)會.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊[M].上海：上海科技出版社，1985：303，305，314.

[6] 劉海英，王華華，崔長海，等.可溶性糖含量測定（蒽酮法）實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，16（2）：19，20.

[7] 柳林，王艷.常綠植物SOD活性與植物耐寒力相關(guān)性的研究[J].安康師專學(xué)報，2001，13（2）：47-49.

[8] Bai BZ，Sun CH，Tian WX.Experimental Mannual of Plant Physiology[M].2nd.Beijing：Chinese Agricultural Press，1998：79-81，107-108.

[9] 高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].西安：世界圖書出版公司，2000：194.

[10] 曹慧，王孝威，曹琴，等.水分脅迫下新紅星蘋果超氧物自由基累積和膜脂過氧化作用[J].果樹學(xué)報，2001，18（4）：196-199.

[11] 孫偉澤，韓博，胡曉寧，等.不同濃度鹽脅迫下苜蓿丙二醛含量變化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（5）：1905-1906.

[12] 趙瑞雪，朱慧森，程鈺宏，等.植物脯氨酸及其合成酶系研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué)，2008，25（2）：90-96.

[13] Bell JE，Bell ET.Proteins and enzyme[Z].Prentice-Hall，Inc，1988.

[14] 諾頓.植物蛋白[M].北京：科學(xué)出版社，1983.

[15] 孫黎，肖璐，閻平，等.藜科12種鹽生植物SOD活性及其同工酶的初步研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報，2004，22（6）：500-503.

[16] 孫存華，李揚(yáng)，賀鴻雁，等.藜對干旱脅迫的生理生化反應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，2005，25（10）：2556-2560.

[17] 李宏文，史綺，曹陽，等.紫外光對幾種水生植物過氧化氫酶（CAT）活性的影響[J].環(huán)境科學(xué)，1993，4（14）：74-77.

[18] 王超，楊傳平，王玉成.白樺抗壞血酸過氧化物酶（APX）基因克隆及表達(dá)分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，37（3）：79-81.

（收稿日期：2014-05-21 本文編輯：許俊琴）

圖1 PEG模擬干旱脅迫對金銀花幼苗體內(nèi)MDA含量的影響

2.2人工模擬干旱脅迫下金銀花幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量變化

不同程度干旱脅迫后24 h植物體內(nèi)的可溶性糖含量顯著提高，脅迫后含量72 h達(dá)到峰值，而后緩慢下降，表明金銀花幼苗體內(nèi)的可溶性糖調(diào)節(jié)機(jī)制于干旱脅迫后24 h啟動，隨著脅迫程度超出機(jī)體耐受程度，體內(nèi)合成可溶性糖的系統(tǒng)遭到破壞，幼苗體內(nèi)可溶性糖的含量開始緩慢下降（圖2A）。不同程度PEG處理后金銀花幼苗體內(nèi)的脯氨酸含量變化趨勢相似，均于脅迫后24 h開始升高，于72 h達(dá)到頂峰而后下降（圖2B）。

圖2 PEG模擬干旱脅迫對金銀花幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2.3 人工模擬干旱脅迫下金銀花幼苗體內(nèi)保護(hù)酶活性的變化

不同程度的干旱脅迫條件下，植物體內(nèi)SOD 活性總體呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢。10%PEG和20%PEG干旱脅迫后24 h SOD活性逐漸升高，于處理后72 h達(dá)到最大值，分別較對照組提高33.7%和41.2%。30%PEG干旱脅迫后24 h SOD活性上升，脅迫后24～96 h活性比較穩(wěn)定，96 h后顯著下降（圖3A）。

10%PEG和30%PEG處理后金銀花體內(nèi)的POD 活性均出現(xiàn)先升高后下降的過程，其活性最大值分別出現(xiàn)在脅迫后48、72 h。20%PEG處理后POD活性處于相對平緩的狀態(tài)（圖3B）。

不同程度干旱脅迫后金銀花幼苗體內(nèi)的CAT活性變化趨勢相似，即于干旱脅迫初期顯著升高，均在處理后48 h達(dá)到峰值，分別高于對照組23.98%（10%PEG）、25.54%（20%PEG）和21.18%（30%PEG），處理后120 h達(dá)到最低值（圖3C）。

APX活性于干旱脅迫初期無明顯變化，干旱脅迫后48h APX活性出現(xiàn)升高趨勢，分別寫脅迫后96h（10%PEG）、96h（20%PEG）和72h（30%PEG）達(dá)到峰值（圖3D）。

3 討論

通常情況下植物細(xì)胞內(nèi)自由基含量處于動態(tài)平衡中，當(dāng)有逆境出現(xiàn)時過剩的自由基會導(dǎo)致膜內(nèi)脂雙分子層中所含的不飽和脂肪酸發(fā)生氧化分解，造成細(xì)胞膜破壞，增加細(xì)胞膜的透性。MDA為脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，其含量高低可反映膜損傷程度[11]。從金銀花幼苗體內(nèi)的MDA變化情況來看，干旱脅迫初期金銀花體內(nèi)的MDA含量降低，暗示金銀花在應(yīng)對干旱脅迫時的避旱反應(yīng)，而脅迫后72 h MDA含量逐漸增加，表明隨著干旱程度的增加和脅迫的延長，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生了膜脂的過氧化反應(yīng)，而且干旱程度越高，細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷程度越高。

脯氨酸是植物體內(nèi)一種重要的小分子滲透物質(zhì)，脯氨酸含量的多少直接關(guān)系到植物抗逆性的強(qiáng)弱[12]?？扇苄蕴且彩侵参矬w內(nèi)的一種重要的滲透調(diào)節(jié)劑，水分滲透脅迫下植物體可通過提高可溶性糖的含量來抵御干旱脅迫[13-14]。調(diào)節(jié)物質(zhì)變化情況表明金銀花幼苗在受到干旱脅迫24 h后，可溶性糖的合成機(jī)制開始啟動，于脅迫后72 h合成量達(dá)到頂峰。上述結(jié)果表明金銀花幼苗于脅迫后24 h啟動體內(nèi)脯氨酸和可溶性糖的代謝機(jī)制來抵御外界干旱脅迫。

SOD對維持·O2-的平衡起重要的作用，是生物保護(hù)酶系統(tǒng)的重要成員[15]。從干旱脅迫下活性酶變的化情況來看，低度干旱脅迫和中度干旱脅迫下SOD活性不斷升高，消除體內(nèi)過剩的自由基，維持機(jī)體環(huán)境的平衡，而在重度干旱脅迫下SOD也于24 h啟動，當(dāng)干旱程度超過機(jī)體耐受限度時SOD活性急劇下降。

POD是植物體內(nèi)防御活性氧傷害的主要酶類之一[16]。CAT能分解細(xì)胞代謝過程中產(chǎn)生的過氧化氫，以避免過氧化氫在生物體內(nèi)產(chǎn)生毒性作用[17]。APX可以通過清除活性氧而保護(hù)細(xì)胞免于傷害[18]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，干旱脅迫下金銀花體內(nèi)的CAT活性升高的起始時間較SOD和POD要早，也就是說干旱脅迫下金銀花先啟動CAT酶來抵御干旱脅迫，當(dāng)干旱程度超出機(jī)體的耐受能力時，CAT活性逐漸下降。

結(jié)合各種保護(hù)酶的生理生化特性及金銀花體內(nèi)這4種酶活性的動態(tài)變化來看，不同程度的干旱脅迫這4種保護(hù)酶對干旱脅迫的響應(yīng)速率不同，金銀花首先啟動CAT活性，分解植物體內(nèi)代謝產(chǎn)生的H2O2，其次啟動SOD活性，將·O2-歧化為H2O2。POD與SOD酶同時啟動將O2催化還原為·O2-，最后啟動APX，它可以輔助清除H2O2等活性氧。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典·一部[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：205-206.

[2] 李季平，古紅梅，吳詩光，等.聚乙二醇（PEG）處理對小麥萌發(fā)種子生理生化特性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002， 31（6）：4-6.

[3] 龔子端，李高陽.PEG干旱脅迫對植物的影響[J].河南林業(yè)科技，2006，26（3）：21.

[4] 李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000：261-263.

[5] 上海植物生理學(xué)會.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊[M].上海：上海科技出版社，1985：303，305，314.

[6] 劉海英，王華華，崔長海，等.可溶性糖含量測定（蒽酮法）實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，16（2）：19，20.

[7] 柳林，王艷.常綠植物SOD活性與植物耐寒力相關(guān)性的研究[J].安康師專學(xué)報，2001，13（2）：47-49.

[8] Bai BZ，Sun CH，Tian WX.Experimental Mannual of Plant Physiology[M].2nd.Beijing：Chinese Agricultural Press，1998：79-81，107-108.

[9] 高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].西安：世界圖書出版公司，2000：194.

[10] 曹慧，王孝威，曹琴，等.水分脅迫下新紅星蘋果超氧物自由基累積和膜脂過氧化作用[J].果樹學(xué)報，2001，18（4）：196-199.

[11] 孫偉澤，韓博，胡曉寧，等.不同濃度鹽脅迫下苜蓿丙二醛含量變化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（5）：1905-1906.

[12] 趙瑞雪，朱慧森，程鈺宏，等.植物脯氨酸及其合成酶系研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué)，2008，25（2）：90-96.

[13] Bell JE，Bell ET.Proteins and enzyme[Z].Prentice-Hall，Inc，1988.

[14] 諾頓.植物蛋白[M].北京：科學(xué)出版社，1983.

[15] 孫黎，肖璐，閻平，等.藜科12種鹽生植物SOD活性及其同工酶的初步研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報，2004，22（6）：500-503.

[16] 孫存華，李揚(yáng)，賀鴻雁，等.藜對干旱脅迫的生理生化反應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，2005，25（10）：2556-2560.

[17] 李宏文，史綺，曹陽，等.紫外光對幾種水生植物過氧化氫酶（CAT）活性的影響[J].環(huán)境科學(xué)，1993，4（14）：74-77.

[18] 王超，楊傳平，王玉成.白樺抗壞血酸過氧化物酶（APX）基因克隆及表達(dá)分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，37（3）：79-81.

（收稿日期：2014-05-21 本文編輯：許俊琴）

圖1 PEG模擬干旱脅迫對金銀花幼苗體內(nèi)MDA含量的影響

2.2人工模擬干旱脅迫下金銀花幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量變化

不同程度干旱脅迫后24 h植物體內(nèi)的可溶性糖含量顯著提高，脅迫后含量72 h達(dá)到峰值，而后緩慢下降，表明金銀花幼苗體內(nèi)的可溶性糖調(diào)節(jié)機(jī)制于干旱脅迫后24 h啟動，隨著脅迫程度超出機(jī)體耐受程度，體內(nèi)合成可溶性糖的系統(tǒng)遭到破壞，幼苗體內(nèi)可溶性糖的含量開始緩慢下降（圖2A）。不同程度PEG處理后金銀花幼苗體內(nèi)的脯氨酸含量變化趨勢相似，均于脅迫后24 h開始升高，于72 h達(dá)到頂峰而后下降（圖2B）。

圖2 PEG模擬干旱脅迫對金銀花幼苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2.3 人工模擬干旱脅迫下金銀花幼苗體內(nèi)保護(hù)酶活性的變化

不同程度的干旱脅迫條件下，植物體內(nèi)SOD 活性總體呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢。10%PEG和20%PEG干旱脅迫后24 h SOD活性逐漸升高，于處理后72 h達(dá)到最大值，分別較對照組提高33.7%和41.2%。30%PEG干旱脅迫后24 h SOD活性上升，脅迫后24～96 h活性比較穩(wěn)定，96 h后顯著下降（圖3A）。

10%PEG和30%PEG處理后金銀花體內(nèi)的POD 活性均出現(xiàn)先升高后下降的過程，其活性最大值分別出現(xiàn)在脅迫后48、72 h。20%PEG處理后POD活性處于相對平緩的狀態(tài)（圖3B）。

不同程度干旱脅迫后金銀花幼苗體內(nèi)的CAT活性變化趨勢相似，即于干旱脅迫初期顯著升高，均在處理后48 h達(dá)到峰值，分別高于對照組23.98%（10%PEG）、25.54%（20%PEG）和21.18%（30%PEG），處理后120 h達(dá)到最低值（圖3C）。

APX活性于干旱脅迫初期無明顯變化，干旱脅迫后48h APX活性出現(xiàn)升高趨勢，分別寫脅迫后96h（10%PEG）、96h（20%PEG）和72h（30%PEG）達(dá)到峰值（圖3D）。

3 討論

通常情況下植物細(xì)胞內(nèi)自由基含量處于動態(tài)平衡中，當(dāng)有逆境出現(xiàn)時過剩的自由基會導(dǎo)致膜內(nèi)脂雙分子層中所含的不飽和脂肪酸發(fā)生氧化分解，造成細(xì)胞膜破壞，增加細(xì)胞膜的透性。MDA為脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，其含量高低可反映膜損傷程度[11]。從金銀花幼苗體內(nèi)的MDA變化情況來看，干旱脅迫初期金銀花體內(nèi)的MDA含量降低，暗示金銀花在應(yīng)對干旱脅迫時的避旱反應(yīng)，而脅迫后72 h MDA含量逐漸增加，表明隨著干旱程度的增加和脅迫的延長，細(xì)胞內(nèi)發(fā)生了膜脂的過氧化反應(yīng)，而且干旱程度越高，細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷程度越高。

脯氨酸是植物體內(nèi)一種重要的小分子滲透物質(zhì)，脯氨酸含量的多少直接關(guān)系到植物抗逆性的強(qiáng)弱[12]。可溶性糖也是植物體內(nèi)的一種重要的滲透調(diào)節(jié)劑，水分滲透脅迫下植物體可通過提高可溶性糖的含量來抵御干旱脅迫[13-14]。調(diào)節(jié)物質(zhì)變化情況表明金銀花幼苗在受到干旱脅迫24 h后，可溶性糖的合成機(jī)制開始啟動，于脅迫后72 h合成量達(dá)到頂峰。上述結(jié)果表明金銀花幼苗于脅迫后24 h啟動體內(nèi)脯氨酸和可溶性糖的代謝機(jī)制來抵御外界干旱脅迫。

SOD對維持·O2-的平衡起重要的作用，是生物保護(hù)酶系統(tǒng)的重要成員[15]。從干旱脅迫下活性酶變的化情況來看，低度干旱脅迫和中度干旱脅迫下SOD活性不斷升高，消除體內(nèi)過剩的自由基，維持機(jī)體環(huán)境的平衡，而在重度干旱脅迫下SOD也于24 h啟動，當(dāng)干旱程度超過機(jī)體耐受限度時SOD活性急劇下降。

POD是植物體內(nèi)防御活性氧傷害的主要酶類之一[16]。CAT能分解細(xì)胞代謝過程中產(chǎn)生的過氧化氫，以避免過氧化氫在生物體內(nèi)產(chǎn)生毒性作用[17]。APX可以通過清除活性氧而保護(hù)細(xì)胞免于傷害[18]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，干旱脅迫下金銀花體內(nèi)的CAT活性升高的起始時間較SOD和POD要早，也就是說干旱脅迫下金銀花先啟動CAT酶來抵御干旱脅迫，當(dāng)干旱程度超出機(jī)體的耐受能力時，CAT活性逐漸下降。

結(jié)合各種保護(hù)酶的生理生化特性及金銀花體內(nèi)這4種酶活性的動態(tài)變化來看，不同程度的干旱脅迫這4種保護(hù)酶對干旱脅迫的響應(yīng)速率不同，金銀花首先啟動CAT活性，分解植物體內(nèi)代謝產(chǎn)生的H2O2，其次啟動SOD活性，將·O2-歧化為H2O2。POD與SOD酶同時啟動將O2催化還原為·O2-，最后啟動APX，它可以輔助清除H2O2等活性氧。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典·一部[M].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：205-206.

[2] 李季平，古紅梅，吳詩光，等.聚乙二醇（PEG）處理對小麥萌發(fā)種子生理生化特性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002， 31（6）：4-6.

[3] 龔子端，李高陽.PEG干旱脅迫對植物的影響[J].河南林業(yè)科技，2006，26（3）：21.

[4] 李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000：261-263.

[5] 上海植物生理學(xué)會.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)手冊[M].上海：上?？萍汲霭嫔?，1985：303，305，314.

[6] 劉海英，王華華，崔長海，等.可溶性糖含量測定（蒽酮法）實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，16（2）：19，20.

[7] 柳林，王艷.常綠植物SOD活性與植物耐寒力相關(guān)性的研究[J].安康師專學(xué)報，2001，13（2）：47-49.

[8] Bai BZ，Sun CH，Tian WX.Experimental Mannual of Plant Physiology[M].2nd.Beijing：Chinese Agricultural Press，1998：79-81，107-108.

[9] 高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].西安：世界圖書出版公司，2000：194.

[10] 曹慧，王孝威，曹琴，等.水分脅迫下新紅星蘋果超氧物自由基累積和膜脂過氧化作用[J].果樹學(xué)報，2001，18（4）：196-199.

[11] 孫偉澤，韓博，胡曉寧，等.不同濃度鹽脅迫下苜蓿丙二醛含量變化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（5）：1905-1906.

[12] 趙瑞雪，朱慧森，程鈺宏，等.植物脯氨酸及其合成酶系研究進(jìn)展[J].草業(yè)科學(xué)，2008，25（2）：90-96.

[13] Bell JE，Bell ET.Proteins and enzyme[Z].Prentice-Hall，Inc，1988.

[14] 諾頓.植物蛋白[M].北京：科學(xué)出版社，1983.

[15] 孫黎，肖璐，閻平，等.藜科12種鹽生植物SOD活性及其同工酶的初步研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報，2004，22（6）：500-503.

[16] 孫存華，李揚(yáng)，賀鴻雁，等.藜對干旱脅迫的生理生化反應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報，2005，25（10）：2556-2560.

[17] 李宏文，史綺，曹陽，等.紫外光對幾種水生植物過氧化氫酶（CAT）活性的影響[J].環(huán)境科學(xué)，1993，4（14）：74-77.

[18] 王超，楊傳平，王玉成.白樺抗壞血酸過氧化物酶（APX）基因克隆及表達(dá)分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，37（3）：79-81.

（收稿日期：2014-05-21 本文編輯：許俊琴）