馬 瑄，李濤濤，趙亞男，楊玉龍，羅宇霞，高永峰*

（1西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621010；2中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，烏魯木齊830011）

2種楊樹光合色素和抗氧化系統(tǒng)對UV-B與NaCl脅迫的響應(yīng)

馬 瑄1，李濤濤2，趙亞男1，楊玉龍1，羅宇霞1，高永峰1*

（1西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川綿陽621010；2中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，烏魯木齊830011）

以胡楊和俄羅斯楊（黑楊雜交種）為材料，通過設(shè)置增強UV-B輻射、NaCl脅迫（100 mmol/L NaCl）、復(fù)合脅迫（增強UV-B輻射＋100 mmol/L NaCl）及對照（不額外施加NaCl和UV-B）4組處理，研究2種楊樹對UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合脅迫的生理響應(yīng)及其種間差異。結(jié)果顯示：（1）增強UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合脅迫下，2種楊樹的葉綠素含量降低，葉綠素a/b比值減小，類胡蘿卜素含量升高；葉片中的膜脂過氧化產(chǎn)物（MDA）和H2O2含量均顯著升高；但在復(fù)合脅迫下，俄羅斯楊MDA含量要明顯低于各單一脅迫處理，而胡楊MDA含量和2種楊樹H2O2含量均介于2種單一脅迫處理之間。（2）在3種不同脅迫條件下，俄羅斯楊和胡楊葉片中過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性比對照顯著升高，且POD活性在復(fù)合脅迫下最高。（3）2種楊樹葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（脯氨酸、甜菜堿、可溶性蛋白）含量在各脅迫條件下均比對照明顯升高，且脯氨酸和可溶性蛋白含量在復(fù)合脅迫下最高；胡楊甜菜堿含量在3種脅迫條件下的升高幅度均遠(yuǎn)大于俄羅斯楊，而俄羅斯楊可溶性蛋白含量升高的幅度在增強UV-B輻射和復(fù)合脅迫下卻明顯高于胡楊。研究表明，增強UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合處理對2種楊樹生長均造成不同程度的脅迫傷害，但2種楊樹在復(fù)合脅迫下表現(xiàn)出的抗氧化保護(hù)能力比在2種單一脅迫下更強，因而復(fù)合脅迫對2種楊樹的傷害更小，UV-B輻射可能與NaCl脅迫相互拮抗最終減緩了對植物的傷害。

胡楊；俄羅斯楊；UV-B；NaCl脅迫；光合色素；抗氧化系統(tǒng)

日光紫外線-B（UV-B，280～315 nm）是太陽光譜中的固有成分。大氣平流層中的臭氧（O3）層能夠吸收全部的短波紫外線UV-C（＜280 nm）和絕大部分的（90%）UV-B輻射。然而，自20世紀(jì)70年代以來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的迅速推進(jìn)，大量有害氣體如氟氯烴（CFCs）、硫化物和一氧化氮（NO）等排放到空氣中，使臭氧層遭到嚴(yán)重的破壞，從而導(dǎo)致到達(dá)地表的UV-B輻射不斷增加［1］。紫外波譜中介于中等波段（280～315 nm）的UV-B在太陽光譜中具有最高的能量，植物在光照下不可避免地受到UV-B輻射，而一些植物大分子物質(zhì)如核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等均可吸收紫外線，因此UV-B光量子能夠通過一系列的光化學(xué)反應(yīng)對細(xì)胞造成損傷［2］。國內(nèi)外的大量研究表明，UV-B輻射的增加會使絕大部分植物表現(xiàn)出植株矮化、葉面積減小、葉片增厚、植物器官生長不均勻和根冠比改變等形態(tài)上的變化；此外，還會影響植物的光合作用，降低其地上部株高和生物量，抑制蛋白質(zhì)合成等［3-5］；同時，UV-B誘導(dǎo)產(chǎn)生的環(huán)丁烷嘧啶二聚體（CPDs）和6-4嘧啶酮光產(chǎn)物（6-4PPs）等會阻礙DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，從而影響植物的一系列生理生化過程［6］。

隨著世界人口的不斷增長，對于糧食生產(chǎn)的需求也將越來越大。在全世界可耕種土地面積逐年萎縮的現(xiàn)實情況下，土壤鹽漬化問題已成為人類面臨的一大嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。據(jù)2000年FAO統(tǒng)計報告全球約有8.31×108hm2的鹽堿化土地，占到全球總陸地面積的6%以上。加上現(xiàn)代化灌溉業(yè)發(fā)展的影響以及土壤次生鹽漬化程度的加劇，鹽堿化土地面積正在逐年地增加［7］。如何解決土地鹽堿化造成的農(nóng)林作物減產(chǎn)是人類面臨的一個嚴(yán)峻問題。土地鹽堿化以及不斷增加的UV-B輻射等問題已引起了國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注，近年來對于土地鹽堿化和UVB輻射的相關(guān)研究正在逐年增多。但是，目前對于這2種非生物脅迫相結(jié)合對植物造成影響的研究還較少。而植物在自然環(huán)境中往往會處于多種非生物脅迫之下，因此研究植物在多重脅迫條件下的生存機制非常必要。

楊樹（Populus）隸屬楊柳科（Salicaceae）楊屬多年生木本植物，是世界上分布最為廣泛也是適應(yīng)性最強的樹種之一。因其易于繁殖、生長迅速及抗逆性強等特點，被作為木本植物研究中的新型模式植物之一［8］。近年來，國內(nèi)外對于胡楊（Populus euphratica Olive.）耐受鹽堿及干旱脅迫方面已有較多研究，然而對于胡楊是否也抗日光紫外線輻射還鮮有報道。因此，本研究中選用對鹽堿脅迫具有極強耐受性的胡楊（P.euphratica）和對鹽較為敏感的黑楊雜交種俄羅斯楊（P.russkii）為實驗材料，考察2種楊樹對UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合脅迫的生理響應(yīng)及其種間差異，為深入探討植物耐受UVB輻射和鹽脅迫等多重非生物脅迫的機制提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 植物材料

供試材料為一年生胡楊（Populus euphratica）實生苗和俄羅斯楊（Populus russkii）的扦插苗，2種楊樹苗均購自新疆昌吉州阜康實驗林場。植物生長基質(zhì)采用田園土（取自西南科技大學(xué)水稻試驗田），土壤基本理化性質(zhì)為：有機質(zhì)含量10.56 g· kg—1，有效氮含量47.23 mg·kg—1，有效磷含量30.27 mg·kg—1，速效鉀含量16.34 mg·kg—1，可溶性鈉鹽含量22.78 mg·kg—1，p H 7.48。實驗采用盆栽方式進(jìn)行，將兩種楊樹苗栽植于10 L塑料盆（高25 cm，直徑33 cm），每盆土壤干重為10 kg。

1.2 實驗設(shè)計

實驗于2014年4月中旬在西南科技大學(xué)玻璃溫室（31°53＇N，104°69＇E）進(jìn)行，植物材料培養(yǎng)期間定期澆水施肥，常規(guī)管理。3個月后選取生長良好長勢均一的植株進(jìn)行實驗處理。實驗共設(shè)4組處理，分別為CK（不額外施加NaCl和UV-B輻射）、NaCl（100 mmol/L NaCl處理）、UV-B（增強UV-B輻射處理）和UV-B＋NaCl（增強UV-B輻射＋100 mmol/L NaCl處理），每組處理設(shè)5個重復(fù)。

NaCl處理通過配制含有100 mmol/L NaCl的Hoagland水培營養(yǎng)液每隔5 d澆灌1次，對照組（CK）與UV-B輻射單一處理組澆灌不含NaCl的Hoagland營養(yǎng)液。分別在NaCl處理前及處理進(jìn)行的第2、7和12天采集土樣測定土壤中的NaCl含量，按照陳少良等［9］的方法計算土壤中的NaCl濃度，即NaCl濃度（mmol/L）＝NaCl含量（mmol/ kg）/土壤含水量（kg/kg），NaCl處理前和處理第2、7和12天土壤中的NaCl濃度分別為3.25、90.12、104.23和130.10 mmol/L。NaCl處理共進(jìn)行16 d。

在NaCl處理1 d后開始增補UV-B輻射處理，通過在楊樹上方垂直懸掛40W的UV-B熒光燈（北京電光源研究所，UV-B 308nm）進(jìn)行。燈管距楊樹頂端保持80 cm的高度，燈管用厚度為0.13 mm的醋酸纖維素膜包裹以濾除UV-A（315～400 nm）和UV-C（＜280 nm）的影響。通過紫外輻照計（北京師范大學(xué)光電儀器廠，UV-297）測量增補UV-B輻射的強度為18μW·cm—2（是當(dāng)?shù)?月份正午時間UV-B輻射強度的1.5倍，是溫室內(nèi)部自然光下UV-B輻射的9倍），UV-B輻照時長為每天8 h（9：00～17：00），處理時間共15 d。對照組（CK）和NaCl單一處理組置于溫室內(nèi)自然光下生長。

1.3 測定指標(biāo)及方法

UV-B輻射處理進(jìn)行15 d后（NaCl處理16 d），分別采集2種楊樹各處理組植株的頂端以下第4～6片完全展開葉（UV-B輻射處理和UV-B＋NaCl處理組的葉片樣本據(jù)紫外燈管的距離保持完全一致），每種楊樹每一組處理各采集5個重復(fù)樣本，分別用于測定以下各項生理生化指標(biāo)。

葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）和類胡蘿卜素（Car）含量采用王學(xué)奎等的方法通過紫外分光光度計（UV-5500PC，上海元析）測定［10］。按照Arnon法的修正公式分別計算葉綠素a、葉綠素b以及類胡蘿卜素的含量，單位為mg·g—1FW。超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氯化硝基四氮唑藍(lán)（NBT）光氧化還原法測定；過氧化物酶（POD）活性參照Prochazkova等的方法測定［11］；可溶性蛋白質(zhì)（Soluble Protein）含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定，可溶性糖（Soluble Sugar）含量用蒽酮比色法測定［10］；游離脯氨酸（Proline）含量采用茚三酮比色法測定［10］；甜菜堿（Glycine betaine）含量使用甜菜堿含量測定試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)公司）測定，結(jié)果以干重計；丙二醛（MDA）含量測定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法，過氧化氫（H2O2）含量參照Patterson等的方法測定［12］。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗數(shù)據(jù)利用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行處理并制作圖表，用SPSS16.0軟件進(jìn)行方差分析及差異顯著性檢驗（Tukey法，P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 UV-B輻射和NaCl脅迫及其復(fù)合處理對兩種楊樹光合色素含量的影響

在UV-B輻射、NaCl脅迫（100 mmol/L）及UV-B＋NaCl復(fù)合處理下，2種楊樹（俄羅斯楊和胡楊）葉片總?cè)~綠素含量較對照組（CK）均有不同程度的下降（圖1，A），除NaCl脅迫的胡楊外均達(dá)到顯著水平，且總?cè)~綠素含量在俄羅斯楊中以單一UVB輻射處理下降幅度最大（13.5%），在胡楊中而以單一UV-B輻射及UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫下降的幅度較大，分別下降了30.7%和36.4%。UV-B＋NaCl復(fù)合處理的總?cè)~綠素含量在2種楊樹中均與UV-B輻射單獨處理無顯著差異，在俄羅斯楊中也與NaCl脅迫無顯著差異，但在胡楊中卻顯著低于NaCl脅迫。2種楊樹總?cè)~綠素含量在單獨UV-B輻射下均顯著低于NaCl脅迫。

同時，2種楊樹葉片葉綠素a/b比值的表現(xiàn)與總?cè)~綠素含量相似（圖1，B），但其在3種不同處理下的降低幅度均達(dá)到顯著水平，UV-B輻射處理下俄羅斯楊和胡楊葉片葉綠素a/b比值分別比對照顯著降低13.2%和20.5%；UV-B＋NaCl復(fù)合處理的葉綠素a/b值在胡楊中與NaCl脅迫無顯著差異，而在俄羅斯楊中卻顯著低于NaCl脅迫。

另外，與總?cè)~綠素含量和葉綠素a/b值的表現(xiàn)不同，2種楊樹葉片中的類胡蘿卜素含量在3種不同處理下均比對照不同程度升高，并均以UV-B輻射和復(fù)合處理顯著較高（圖1，C），兩處理在胡楊中分別比對照顯著提高17.2%和20.0%，在俄羅斯楊中則分別顯著提高15.2%和12.5%；2種楊樹葉片類胡蘿卜素含量在復(fù)合脅迫下均與單獨UV-B輻射無顯著差異，但均顯著高于NaCl脅迫。

以上結(jié)果說明，2種楊樹葉片的總?cè)~綠素含量及葉綠素a/b值在UV-B輻射和NaCl脅迫及其復(fù)合處理下均不同程度降低，而其葉片類胡蘿卜素含量則不同程度升高（胡楊在NaCl處理下除外），且UV-B輻射和復(fù)合處理造成的影響更大。

圖1 2種楊樹光合色素含量在UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合處理下的變化圖中數(shù)值均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差（n＝3）；種內(nèi)不同小寫字母表示各個處理組之間在0.05水平存在顯著性差異（Tukey多重比較）；下同。Fig.1 Photosynthetic pigments content of Populus russkii and Populus euphratica seedlings with UV-B radiation，NaCl stress and their combined treatments The value is mean±SE（n＝3）；Different normal letters within the same species represent significant differences among treatment groups at 0.05 level（Tukey test for multiple comparisons）；The same as below.

圖2 不同處理下2種楊樹葉片中丙二醛（MDA）含量和過氧化氫（H2O2）含量的變化Fig.2 Changes of malondialdehyde（MDA）and hydrogen peroxide（H2O2）contents in leaves of two species of Populus under different treatments

2.2 UV-B輻射和NaCl脅迫及其復(fù)合處理對2種楊樹膜脂過氧化物（MDA）和過氧化氫含量的影響

2種楊樹葉片中的丙二醛（MDA）含量在UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合脅迫處理下較對照（CK）均不同程度升高，且除NaCl脅迫下胡楊外均達(dá)到顯著水平（圖2，A）。其中，在NaCl處理下，胡楊葉片MDA含量較對照無明顯變化，而俄羅斯楊MDA含量卻顯著增加；在UV-B輻射處理下，2種楊樹葉片MDA含量升高的幅度最大，胡楊和俄羅斯楊分別是其對照的1.76倍和2.90倍；在UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫下，俄羅斯楊葉片中的MDA含量顯著低于2種單一脅迫（UV-B輻射、NaCl脅迫），而胡楊葉片MDA含量與單一UV-B輻射無顯著差異，卻顯著高于NaCl脅迫單獨處理。可見，胡楊對NaCl脅迫具有極強的抗性，俄羅斯楊則較敏感；UV-B輻射對2種楊樹的影響要明顯強于NaCl脅迫；復(fù)合脅迫效應(yīng)并非2種單一脅迫效應(yīng)的簡單疊加。

同時，俄羅斯楊和胡楊葉片中的過氧化氫（H2O2）含量在3種脅迫條件下較對照值均有顯著上升，而其在UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫與UV-B輻射處理間無顯著差異，但這2種處理均顯著高于NaCl脅迫單獨處理（圖2，B）。在UV-B輻射和UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫下，2種楊樹葉片中的H2O2含量均處于較高水平，俄羅斯楊分別為對照的2.24和2.06倍，胡楊分別為對照的3.56和3.33倍。進(jìn)一步表明UV-B輻射對兩種楊樹的影響較NaCl脅迫大。

2.3 UV-B輻射和NaCl脅迫及其復(fù)合處理對2種楊樹抗氧化酶活性的影響

2.3.1 SOD活性 在3種不同處理下，俄羅斯楊和胡楊葉片中的超氧化物歧化酶（SOD）活性（以鮮重計）的變化具有明顯差異（圖3，A）。在NaCl脅迫下，胡楊SOD活性較對照無顯著變化，而俄羅斯楊SOD活性較對照顯著下降；在UV-B輻射條件下，2種楊樹SOD活性較對照組均顯著降低；在UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫下，俄羅斯楊葉片SOD活性與對照組無顯著差異，但卻顯著高于兩單一脅迫（UV-B輻射、NaCl脅迫），而胡楊較對照組和NaCl處理組均有顯著下降。

2.3.2 POD活性 俄羅斯楊和胡楊葉片過氧化物酶（POD）活性（以鮮重計）在UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合脅迫下呈逐步上升的變化趨勢，且均顯著高于相應(yīng)對照，它們在復(fù)合脅迫下的POD活性分別為其對照的7.28和6.72倍（圖3，B）。從2種楊樹的種間差異分析，胡楊POD活性在3種處理下的增加幅度較俄羅斯楊更大，如俄羅斯楊的POD活性在NaCl脅迫下是對照的1.95倍，而胡楊則較對照上升2.89倍。

2.3.3 CAT活性 俄羅斯楊和胡楊葉片過氧化氫酶（CAT）活性（以鮮重計）在3種脅迫條件下較對照均顯著上升（圖3，C）。其中，胡楊和俄羅斯楊的CAT活性在UV-B輻射下均最大，分別為其對照的4.57和4.61倍；兩楊樹CAT活性在UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫下次之，分別為其對照的3.48和4.32倍，此時胡楊CAT活性與UV-B輻射處理無顯著差異，俄羅斯楊則顯著降低；胡楊和俄羅斯楊CAT活性在NaCl脅迫均較以上兩處理顯著降低，但仍分別為其對照3.45和2.12倍。

以上結(jié)果說明，2種楊樹比較而言，葉片中主要抗氧化酶活性總體變化趨勢在3種處理下相似，但其變化幅度不同；3種抗氧化酶之間相比較，POD、CAT活性在3種處理下變化幅度較大，且均比對照顯著增加，在楊樹應(yīng)對逆境脅迫的過程中發(fā)揮著更重要作用。

圖3 不同處理下2種楊樹葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性的變化Fig.3 Changes in the activity of superoxide dismutase（SOD），peroxidase（POD）and catalase（CAT）in leaves of P.russkii and P.euphratica under different treatments

2.4 UV-B輻射和NaCl脅迫及其復(fù)合處理對2種楊樹滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.4.1 游離脯氨酸含量 除UV-B輻射下俄羅斯楊葉片中游離脯氨酸（Proline）含量（以鮮重計）無顯著變化之外，在UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合脅迫下兩種楊樹葉片中的游離脯氨酸含量較對照均顯著增高，并以復(fù)合脅迫下脯氨酸的含量最高，俄羅斯楊和胡楊分別為其對照的1.20和1.24倍（圖4，A）。

2.4.2 甜菜堿含量 俄羅斯楊和胡楊葉片中甜菜堿（Glycinebetaine）含量（以干重計）在3種處理下較對照均顯著增高（圖4，B）。其中，胡楊葉片的甜菜堿含量在NaCl處理下最高，為對照的2.94倍；而俄羅斯楊甜菜堿含量則在復(fù)合脅迫處理下最高，為對照的1.63倍。在UV-B輻射下，俄羅斯楊葉片中甜菜堿含量較對照無顯著變化，而胡楊卻有顯著增高。整體上看，在3種處理條件下，胡楊葉片中甜菜堿含量增高幅度遠(yuǎn)大于俄羅斯楊。

2.4.3 可溶性蛋白含量 在3種脅迫條件下，俄羅斯楊和胡楊葉片中可溶性蛋白含量（以鮮重計）較對照均有顯著升高（圖4，C）。其中，在UV-B輻射及UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫下，俄羅斯楊葉片中可溶性蛋白含量升高的幅度最大，分別為對照的2.37和2.51倍，而胡楊只在復(fù)合脅迫下的含量最高，為對照的1.96倍，且在UV-B輻射和復(fù)合脅迫下2種楊樹可溶性蛋白含量的變化表現(xiàn)出較為明顯的種間差異。

2.4.4 可溶性糖含量 在NaCl脅迫條件下，俄羅斯楊和胡楊葉片中可溶性糖含量（以鮮重計）較對照也顯著升高（圖4，D）。在UV-B輻射和UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫下，2種楊樹葉片中可溶性糖含量的變化表現(xiàn)出明顯的種間差異，俄羅斯楊較對照顯著下降，其在UV-B輻射下降低的幅度最大，為對照的37.9%，而胡楊在這兩種處理下可溶性糖含量與對照無顯著差異。

以上結(jié)果表明，2種楊樹均可通過滲透調(diào)節(jié)來緩解逆境脅迫造成的傷害，并且在復(fù)合脅迫下2種楊樹的滲透調(diào)節(jié)能力最強。

圖4 不同處理下2種楊樹葉片中的脯氨酸、甜菜堿、可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化Fig.4 The content of proline，glycine betaine，soluble protein and soluble sugar in leaves of P.russkii and P.euphratica under different treatments

3 討 論

逆境脅迫下綠色植物的葉綠素含量和組成的變化直接反映了植物受損傷的程度［13］。在本研究中，增強UV-B輻射、NaCl脅迫及UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫均使2種楊樹葉片的葉綠素含量顯著下降，但復(fù)合脅迫下其葉綠素的含量與2種單一脅迫相比并沒有明顯的下降，這表明復(fù)合脅迫并非這2種單一脅迫的簡單疊加。李元等認(rèn)為UV-B輻射使植物葉綠素含量降低的原因是其導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生活性氧（ROS），加速葉綠素的降解［14］，本研究結(jié)果也充分證明了這一觀點。本實驗中還發(fā)現(xiàn)，2種楊樹在UV-B輻射和NaCl脅迫以及復(fù)合脅迫下葉綠素a/ b比值均呈下降趨勢，且在UV-B單一脅迫時下降的幅度最大，表明作為光合中心色素和天線色素的葉綠素a受到的影響更大一些。作為輔助色素的類胡蘿卜素可通過散失高光強下多余能量來保護(hù)葉綠素［15］，且胡蘿卜素還是葉綠體內(nèi)重要的抗氧化劑，有助于清除植物組織內(nèi)部多余的活性氧。本研究中，UV-B輻射和復(fù)合脅迫下2種楊樹葉片中類胡蘿卜素含量的增加有助于增強其抗逆性；有研究者預(yù)測UV-B輻射可以作為一種信號因子誘導(dǎo)類胡蘿卜素的合成代謝途徑，從而產(chǎn)生更多的類胡蘿卜素來抵御UV-B對植物細(xì)胞造成進(jìn)一步的傷害［15］。

H2O2是植物體內(nèi)一種較為穩(wěn)定的活性氧，而植物在逆境脅迫下這種平衡狀態(tài)會被破壞［16］；而作為植物膜脂過氧化終產(chǎn)物之一的丙二醛（MDA），其含量的高低能夠反映出生物膜系統(tǒng)的受損程度以及植物受到脅迫的嚴(yán)重程度［17］。多數(shù)研究表明，在增強UV-B輻射和鹽脅迫下植物H2O2和MDA含量均會增加［16-19］。本研究得到的結(jié)果與之相同（胡楊在鹽脅迫條件下除外）。與葉綠素含量變化的結(jié)果相一致，我們同樣發(fā)現(xiàn)復(fù)合脅迫下H2O2和MDA的含量較單一脅迫相比沒有升高，俄羅斯楊MDA含量在復(fù)合脅迫下甚至明顯低于各單一脅迫。這進(jìn)一步證明了復(fù)合脅迫對植物所造成的影響并非這兩種單一脅迫的簡單加和，可能預(yù)先的鹽脅迫處理在一定程度上能夠減輕隨后的UV-B輻射對植物的脅迫傷害。

抗氧化酶系統(tǒng)在植物抵抗氧化脅迫的過程中起到關(guān)鍵作用。在細(xì)胞中SOD是構(gòu)成植物抵抗氧化應(yīng)激反應(yīng)的第一道防線［20-21］，也是最早響應(yīng)于逆境脅迫的一種抗氧化酶，但長期的脅迫條件會對植物的生理生化過程產(chǎn)生抑制作用，鈍化和削弱相關(guān)保護(hù)酶的活性［22］。因此，本研究中長期增強UV-B輻射使兩種楊樹SOD活性下降，尤其是對鹽敏感的俄羅斯楊SOD活性下降顯著；同時增強UV-B輻射下兩種楊樹的POD和CAT活性均顯著升高；與單一脅迫比較，在UV-B＋NaCl復(fù)合脅迫下俄羅斯楊和胡楊CAT活性均無下降趨勢。POD是植物體內(nèi)活性較高的一種抗氧化酶，與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等有密切關(guān)系［22］。在3種不同處理下，俄羅斯楊和胡楊的POD活性均顯著升高，且在復(fù)合脅迫下POD活性最高。這一研究結(jié)果與郝文芳等［23］在胡枝子中的研究結(jié)果相似，其原因可能是這2種脅迫在植物體內(nèi)相互之間形成一種拮抗作用，從而緩減了對植物本身的傷害程度，而這種復(fù)合脅迫卻能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生有效的抗氧化保護(hù)作用，很大程度上降低了脅迫對植物造成的傷害。

遭受到非生物脅迫時，植物可通過激發(fā)一系列內(nèi)源性保護(hù)物質(zhì)以減緩和消除脅迫造成的傷害［24］。脯氨酸（Proline）、甜菜堿（Glycine betaine）、可溶性蛋白（SP）和可溶性糖（SS）是植物體內(nèi)重要的滲透保護(hù)物質(zhì)，它們能夠迅速調(diào)節(jié)胞質(zhì)中的滲透勢緩解逆境脅迫對植物細(xì)胞造成的滲透壓力。本研究中，除俄羅斯楊在增強UV-B輻射下脯氨酸和甜菜堿含量較對照無顯著差異之外，在3種脅迫條件下胡楊和俄羅斯楊葉片中脯氨酸、甜菜堿和可溶性蛋白含量均有不同程度的增加，且在復(fù)合脅迫下2種楊樹葉片中脯氨酸和可溶性蛋白含量最高。這表明2種楊樹均可通過滲透調(diào)節(jié)來緩解逆境脅迫造成的傷害，并且在復(fù)合脅迫下2種楊樹的滲透調(diào)節(jié)能力最強。甜菜堿是植物體內(nèi)一種重要的代謝保護(hù)物質(zhì)，植物在鹽或干旱脅迫下會積累甜菜堿［9］。本研究表明胡楊在UV-B輻射和復(fù)合脅迫下同樣大幅度提高了其甜菜堿含量，這可能與胡楊具有更強的抗?jié)B透脅迫能力和靈敏地調(diào)節(jié)植物體內(nèi)滲透保護(hù)物質(zhì)有關(guān)，胡楊的這個特點在脯氨酸上也表現(xiàn)明顯。陳少良等［9］的研究也表明耐鹽性較強的胡楊可能在NaCl脅迫的誘導(dǎo)下能夠迅速提高甜菜堿合成酶活性，促進(jìn)甜菜堿的合成?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量的變化主要取決于輻射強度和植物對UV-B的敏感程度［25］。3種不同脅迫條件下，俄羅斯楊在UV-B輻射和復(fù)合脅迫下可溶性蛋白含量升高的幅度顯著高于胡楊，表明俄羅斯楊對UV-B輻射的敏感性較胡楊更高。

綜上所述，增強UV-B輻射、NaCl脅迫及其復(fù)合脅迫均對2種楊樹造成不同程度的脅迫。盡管其傷害程度會因脅迫類型以及植物的特性不同而有所異，但總體而言在復(fù)合脅迫下兩種楊樹啟動的防御保護(hù)機制最強，NaCl的預(yù)處理使楊樹啟動了防御機制，從而減緩了UV-B傷害。本研究還發(fā)現(xiàn)對鹽脅迫較為敏感的黑楊雜交種俄羅斯楊的丙二醛含量、可溶性蛋白和可溶性糖含量變化在UV-B輻射和復(fù)合脅迫下變化更明顯，表明俄羅斯楊同樣對UV-B輻射更為敏感。

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（編輯：裴阿衛(wèi)）

Response of Photosynthetic Pigments and Antioxidant System to Ultraviolet-B Radiation and NaCl Stress in Two Species of Populus

MA Xuan1，LI Taotao2，ZHAO Ya'nan1，YANG Yulong1，LUO Yuxia1，GAO Yongfeng1*
（1 School of Life Science and Engineering，Southwest University of Science and Technology，Mianyang，Sichuan 621010，China；2 Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Science，Urumqi 830011，China）

In this study，we investigated that the effects of ultraviolet-B radiation and NaCl stress and their combined treatments on the antioxidant system and photosynthetic pigments in two species of poplar，Populus euphratica and Populus russkii（black poplar hybrids），by setting four treatment groups including UV-B（enhanced UV-B radiation），NaCl（100 mmol/L NaCl），UV-B＋NaCl（enhanced UV-B radiation and 100mmol/L NaCl），CK（No extra NaCl and UV-B treatment）.The results show that：（1）under enhanced UV-B radiation and NaCl stress and their combined stresses，the content of chlorophyll of two species of Populus were decreased，the ratio of chlorophyll a/b was also decreased，but the content of carotenoid was increased.The contents of lipid peroxidation MDA and H2O2in leaves of P.euphratica and P.russkii wereboth significantly increased（P＜0.05）.However，under the combined stresses，the MDA content in leaves of P.russkii was significantly lower than each single stress，the MDA content in leaves of P.euphratica and the H2O2content in leaves of P.euphratica and P.russkii were between two single-stress.（2）The activities of POD and CAT in P.russkii and P.euphratica were all significantly increased under three different stresses，and POD activity was the highest under the combined stress.（3）The contents of osmotic protectants（such as proline，gylcinebetaine，soluble protein）in leaves of two species of populus were all significantly increased under three different stress conditions.Moreover，the contents of proline and soluble protein were the highest under the combined stresses.Compared with P.russkii，the content of gylcinebetaine in leaves of P.euphratica had larger increase in under three different stresses，while the content of soluble protein of P.russkii was significantly more than P.euphratica under enhancement of UV-B radiation and the combined stresses.In summary，two species of Populus were subject to different degrees of damage under three different stress conditions.But compared with two kinds of single stress，the antioxidative ability of two species of Populus was the strongest under the combined stresses，so the degree of two species of Populus damaged was more less under the combined stresses.It show that the enhanced UV-B radiation and NaCl stress may antagonized each other's effects in plantlet.

Populus euphratica；Populus russkii；UV-B；NaCl stress；photosynthetic pigments；antioxidant system

Q945.79

A

1000-4025（2015）10-2042-08

10.7606/j.issn.1000-4025.2015.10.2042

2015-06-02；修改稿收到日期：2015-08-15

國家自然科學(xué)基金（31270660）；四川省青年科技基金（2014JQ0016）；西南科技大學(xué)博士啟動基金（14zx7157）；西南科技大學(xué)研究生創(chuàng)新基金（15ycx091）

馬 瑄（1989—），男，在讀碩士研究生，主要從事植物抗逆生理研究。E-mail：MaX_uan@163.com

*通信作者：高永峰，博士，講師，主要從事植物抗逆生理與分子生物學(xué)研究。E-mail：gaoyongfeng0263@gmail.com