吳永波，葉　波

南京林業(yè)大學(xué)，江蘇省南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京　210037

?

高溫干旱復(fù)合脅迫對構(gòu)樹幼苗抗氧化酶活性和活性氧代謝的影響

吳永波*，葉波

南京林業(yè)大學(xué)，江蘇省南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210037

摘要:近年來，全球氣溫不斷升高，亞熱帶部分地區(qū)夏季高溫和臨時性干旱現(xiàn)象日益顯著，高溫與干旱嚴(yán)重威脅著植物的生存與生長。采用盆栽和人工氣候室方式模擬不同的溫度和土壤水分梯度，研究了高溫與干旱復(fù)合脅迫對構(gòu)樹幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)與過氧化氫酶(CAT)活性、活性氧代謝和丙二醛(MDA)含量的影響。結(jié)果表明:(1)高溫或干旱單一脅迫下，構(gòu)樹幼苗SOD、POD、CAT活性增加，復(fù)合脅迫下，SOD和POD酶活性高于單一脅迫，且隨著復(fù)合脅迫時間延長而升高。SOD活性受溫度和土壤水分雙因素影響極其顯著，復(fù)合脅迫對SOD活性有一定程度的疊加效應(yīng);(2)復(fù)合脅迫下，活性氧代謝物與MDA含量均顯著高于單一脅迫，表明復(fù)合脅迫加劇對植物的傷害。通過改變抗氧化酶活性以減輕膜脂過氧化的傷害作用是有限的。

關(guān)鍵詞:高溫;干旱;抗氧化酶活性;活性氧代謝;構(gòu)樹幼苗

吳永波，葉波.高溫干旱復(fù)合脅迫對構(gòu)樹幼苗抗氧化酶活性和活性氧代謝的影響.生態(tài)學(xué)報，2016，36(2): 403-410.

Wu Y b，Ye B.Effects of combined elevated temperature and drought stress on anti-oxidative enzyme activities and reactive oxygen species metabolism of Broussonetia papyrifera seedlings.Acta Ecologica Sinica，2016，36(2): 403-410.

由于溫室氣體排放量增加等原因，預(yù)計到21世紀(jì)末全球氣溫將上升1.8—4.0℃［1］，部分區(qū)域出現(xiàn)明顯旱化，發(fā)生旱災(zāi)頻率和嚴(yán)重性增加［2-3］。由于副熱帶高壓的影響，我國亞熱帶江淮、江漢、江南、華南北部、四川盆地東部、重慶等地常出現(xiàn)持續(xù)夏季高溫干旱天氣，這些地區(qū)日最高氣溫超過35℃的日數(shù)較多，部分地區(qū)極端最高氣溫甚至超過40℃，對農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的不利影響。作為全球氣候變化的兩個重要表征，高溫和干旱是決定植物分布最為重要的非生物因子［4］。必須同時考慮影響植物生長、發(fā)育和功能的溫度和水分兩個重要環(huán)境因子，才能正確推斷未來氣候條件下植物的生理生態(tài)過程。

活性氧(ROS)是植物代謝過程中的毒副產(chǎn)品，在穩(wěn)定條件下，可以通過各種抗氧化防御機制清除。在干旱或高溫等逆境脅迫下，活性氧的過多積累導(dǎo)致生物膜脂過氧化等有害的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)，對植物產(chǎn)生傷害［5］。另一方面，植物體內(nèi)存在抗氧化機制，可以在一定程度上減緩這種傷害。研究高溫與干旱復(fù)合脅迫對植物活性氧代謝及其抗氧化酶活性的影響，有利于揭示植物活性氧代謝機制對高溫與干旱的響應(yīng)方式和程度。目前，干旱或高溫單一因子對木本植物的脅迫研究有大量報道，但不同研究，酶活性表現(xiàn)出增加或減少完全相反的變化規(guī)律［6-7］，表明植物適應(yīng)逆境脅迫的復(fù)雜性，而關(guān)于干旱高溫復(fù)合脅迫對木本植物生理生態(tài)過程，尤其是抗氧化機制的影響研究較少［8］。

構(gòu)樹(Broussonetia papyrifera)屬桑科(Moraceae)構(gòu)樹屬(Broussonetia)，為速生落葉喬木，抗鹽堿，耐貧瘠，萌發(fā)能力強，廣泛分布于我國大部分地區(qū)［9］。其在高鹽地區(qū)以及丘陵、河灘等土地上均可正常生長，在荒山、石灰?guī)r等劣質(zhì)生境恢復(fù)中具有重要作用［10-11］。目前對構(gòu)樹的研究則多集中在鹽分或水分等單一脅迫［12-14］。本文利用人工氣候室，研究高溫與干旱單一或復(fù)合脅迫下，構(gòu)樹幼苗葉片抗氧化酶活性與活性氧含量變化的差異，以期為探討未來溫度增加和干旱情景下，構(gòu)樹應(yīng)對氣候變化的適應(yīng)機理提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料與設(shè)計

2013年9月1日將健康狀況良好、長勢基本一致的1年生構(gòu)樹幼苗(平均株高95 cm)定植在規(guī)格32 cm× 27 cm×28 cm的塑料盆中，每盆各1株幼苗。盆栽土為棕壤土，pH 6.5，硝態(tài)氮含量7.9 mg/kg，銨態(tài)氮含量12.6 mg/kg。在溫室生長2周后，9月開始在FYS-8智能人工氣候室(空氣相對濕度為60％;最大光合有效輻射為1800 μmol m－2s－1)中進行脅迫處理。試驗設(shè)3個水分梯度，分別為100％田間持水量、70％田間持水量、40％田間持水量。根據(jù)設(shè)定的土壤含水率計算每盆重量，作為標(biāo)準(zhǔn)盆重。以亞熱帶極端高溫40℃為上限，同時設(shè)置3個溫度處理，包括25、33、40℃，共9個處理，每個處理設(shè)置4個重復(fù)，共36盆。每天6: 00時，采用稱重法對整盆植物進行稱重補充水分，確保土壤含水率在控制條件下。同時模擬自然光照，調(diào)節(jié)光照量，于每天6: 00時打開光照、18: 00時關(guān)閉光照。

1.2測定指標(biāo)與方法

自2013年9月15日起，每隔1周，選取1d在17: 00左右采取葉片進行抗氧化酶活性、活性氧含量及丙二醛含量測定，共采樣4次。取0.2g葉片洗凈后置于預(yù)冷的研缽中，加入1.6mL 50mmol/L預(yù)冷的磷酸緩沖液(pH7.8)在冰浴上研磨成勻漿，轉(zhuǎn)入離心管中在4℃、12000r/min下離心20min，取上清液測定酶活性和O－2含量，其中超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑法［15］，過氧化酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚顯色法［16］，過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法［16］，O－2含量參照王愛國和羅廣華方法［17］。取0.2g構(gòu)樹葉片洗凈后置于研缽中，加入10ml冰丙酮研磨成勻漿，轉(zhuǎn)入離心管中在3000g下離心10min，取上清液測定H2O2含量，H2O2含量參照Liu等方法［18］。取0.2g構(gòu)樹葉片洗凈后置于研缽中，加入1.6ml 10％TCA研磨成勻漿，轉(zhuǎn)入離心管中在12000r/min下離心10min，取上清液測定丙二醛含量，丙二醛(MDA)含量的測定采用硫代巴比妥酸法［19］。

1.3數(shù)據(jù)處理

用SPSS Stastics 20軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析。

2結(jié)果分析

2.1不同處理對構(gòu)樹幼苗抗氧化酶活性的影響

2.1.1對超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

干旱或高溫單一脅迫，均使SOD活性明顯增加(P＜0.05)。不同處理下，SOD活性最大值出現(xiàn)時間不同。受溫度單一脅迫和溫度與干旱復(fù)合脅迫時，SOD活性最大值出現(xiàn)在第21天，而受干旱單一脅迫時，SOD活性最大值出現(xiàn)在第14天。33℃和40％田間持水量處理下第21天的SOD活性增加幅度最大，達(dá)48.6％，33℃和100％田間持水量處理次之，達(dá)33.7％。

與33℃處理相比，40℃處理下的幼苗葉片SOD活性并未顯著升高(P＞0.05)。高溫和干旱復(fù)合脅迫下，構(gòu)樹幼苗SOD活性高于單一脅迫，且隨著復(fù)合脅迫時間延續(xù)表現(xiàn)增加趨勢(圖1)。

圖1　不同處理下構(gòu)樹幼苗SOD活性的動態(tài)變化Fig.1 Variation of superoxide dismutase activity in Broussonetia papyrifera seedling leaves under different treatments

2.1.2對過氧化物酶(POD)活性的影響

各處理間構(gòu)樹幼苗POD活性變化趨勢不盡相同(圖2)。25℃下，隨著干旱脅迫時間持續(xù)，POD活性增加; 33℃處理下，40％田間持水量處理的POD活性呈先上升后下降的趨勢，100％和40％田間持水量處理的POD活性則呈現(xiàn)一直上升的趨勢; 40℃處理下，100％和70％田間持水量處理的POD活性呈先上升后下降的趨勢，而40％田間持水量處理下則表現(xiàn)為持續(xù)上升的趨勢。不同處理的POD活性在第14天或21天時達(dá)到最大，其中40℃和40％田間持水量處理的第21天POD活性最高，為81.39 U g－1min－1。結(jié)果表明，無論是單一脅迫還是復(fù)合脅迫，構(gòu)樹幼苗受脅迫影響后POD活性均會顯著增加，且在復(fù)合脅迫下，POD活性顯著高于單一脅迫(P＜0.05)。

圖2　不同處理下構(gòu)樹幼苗POD活性的動態(tài)變化Fig.2 Variation of peroxidase activity in Broussonetia papyrifera seedling leaves under different treatments

2.1.3對過氧化氫酶(CAT)活性的影響

圖3為不同溫度和干旱脅迫處理下構(gòu)樹幼苗CAT活性隨處理時間持續(xù)的動態(tài)變化。由圖可知，在正常溫度和土壤水分條件下，構(gòu)樹幼苗CAT活性無明顯變化。在40％田間持水量干旱脅迫時，40℃的CAT活性呈持續(xù)增加的趨勢，而33℃和25℃處理的CAT活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在70％田間持水量干旱脅迫下，40℃和33℃處理的CAT活性先增加后下降，而25℃處理的CAT活性表現(xiàn)為持續(xù)增加的趨勢?？傮w而言，40℃處理下的CAT活性顯著高于25℃和33℃處理，復(fù)合脅迫下的CAT活性與單一脅迫相比差異不顯著(P＞0.05)。

2.2不同處理對構(gòu)樹幼苗活性氧代謝的影響

2.2.1對H2O2含量的影響

各處理下，構(gòu)樹H2O2含量變化總體上表現(xiàn)為隨著脅迫時間的延長而增加，在21d時其含量達(dá)到最大值(圖4)。干旱單一脅迫下，隨著干旱脅迫程度增加，H2O2含量增加。而在高溫單一脅迫下，H2O2含量大小表現(xiàn)為33℃＞40℃＞25℃，但增加程度不明顯。與33℃處理相比，40℃下H2O2含量略有所減少。復(fù)合脅迫下H2O2含量上升幅度均顯著高于單一脅迫(P＜0.05)。

2.2.2對O－2產(chǎn)生速率的影響

圖5為不同溫度和土壤水分處理下構(gòu)樹幼苗O－2產(chǎn)生速率。由圖5可知，高溫單一脅迫下，O－2產(chǎn)生速率高于正常溫度的O－2產(chǎn)生速率。以第0d為例，33℃和40℃時O－2產(chǎn)生速率分別高于25℃的21.3％和78.9％。干旱單一脅迫下，O－2產(chǎn)生速率無明顯變化規(guī)律。隨著處理時間持續(xù)，33℃處理下，100％田間持水量處理的O－2產(chǎn)生速率先降低后上升，而40％和70％田間持水量處理的O－2產(chǎn)生速率則呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢。40℃處理下，100％和40％田間持水量處理的O－2產(chǎn)生速率變化趨勢與33℃處理下一致，而70％田間持水量處理的O－2產(chǎn)生速率則呈先上升后下降的趨勢。復(fù)合脅迫下O－2含量增加幅度均顯著高于單一脅迫(P＜0.05)

圖3　不同處理下構(gòu)樹幼苗CAT活性的動態(tài)變化Fig.3 Variation of catalase activity in Broussonetia papyrifera seedling leaves under different treatments

圖4　不同處理下構(gòu)樹幼苗H2O2含量的動態(tài)變化Fig.4 Variation of hydrogen peroxide content in Broussonetia papyrifera seedling leaves under different treatments

2.3不同處理對構(gòu)樹幼苗膜脂過氧化程度的影響

MDA含量是反映膜傷害和細(xì)胞膜脂過氧化的重要指標(biāo)［20］。圖6為不同溫度和土壤水分處理下構(gòu)樹幼苗MDA含量動態(tài)變化。由圖可知，隨著干旱單一脅迫程度的增加和時間延續(xù)，構(gòu)樹幼苗MDA含量呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢。高溫單一脅迫下MDA含量高于正常溫度下MDA含量。與單一脅迫相比，高溫和干旱復(fù)合脅迫下MDA含量的上升幅度小，復(fù)合脅迫對構(gòu)樹幼苗MDA含量的影響不顯著(P＞0.05)。

圖5　不同處理下構(gòu)樹幼苗O－2產(chǎn)生速率的動態(tài)變化Fig.5 Variation of superoxide radical production rate in Broussonetia papyrifera seedling leaves under different treatments

2.4不同處理下構(gòu)樹幼苗抗氧化酶活性與活性氧代謝的方差分析

方差分析結(jié)果表明(表1)，SOD、POD、CAT活性、O－2產(chǎn)生速率和MDA受溫度影響極顯著，H2O2受溫度影響顯著，H2O2和MDA含量受土壤水分影響極顯著，SOD、POD和O－2產(chǎn)生速率受土壤水分影響顯著，SOD活性受溫度和土壤水分雙因素影響極顯著。

表1　不同處理下抗氧化酶活性與活性氧代謝的方差分析Table 1 Variance analysis on anti-oxidative enzymes activities and ROS metabolism under different treatments

3討論和結(jié)論

3.1高溫干旱復(fù)合脅迫對抗氧化酶活性的影響

SOD是植物活性氧代謝的關(guān)鍵酶，可能在保護系統(tǒng)中處于核心地位;而POD和CAT兩種酶反映了植物生理生化代謝及生長發(fā)育情況，也可作為植物抗性大小的標(biāo)志之一［21］。逆境脅迫下，植物的SOD、POD和CAT活性均有一定的提高［22-23］。本文研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管變化規(guī)律不同，但在高溫或干旱脅迫下，構(gòu)樹幼苗SOD、POD、CAT活性均增加，這與時忠杰等［23］和周廣等［24］的研究結(jié)果一致。與25℃相比，33℃下構(gòu)樹幼苗葉片的SOD、POD和CAT活性顯著提高，而在40℃下，SOD活性則增加不明顯，與周廣等［24］和彭輝［6］的研究結(jié)果一致，表明高溫影響植物抗氧化系統(tǒng)清除活性氧的能力，這可能是由于過度高溫脅迫下引發(fā)膜脂過氧化作用，破壞酶的活性中心、改變酶的結(jié)構(gòu)或抑制酶的表達(dá)［25］。復(fù)合脅迫下，3種抗氧化酶活性均有不同程度的增加，且隨著脅迫時間持續(xù)和脅迫程度增加而升高。復(fù)合脅迫下，SOD活性高于單一脅迫，且受溫度和土壤水分雙因素影響極顯著，表現(xiàn)出復(fù)合脅迫對SOD活性具有一定程度的疊加效應(yīng)，意味著在復(fù)合脅迫下，植物抗氧化系統(tǒng)受影響程度加劇。

圖6　不同處理下構(gòu)樹幼苗MDA含量的動態(tài)變化Fig.6 Variation of Malondialdehyde content in Broussonetia papyrifera seedling leaves under different treatments

3.2高溫干旱復(fù)合脅迫對活性氧代謝的影響

O－、HO是植物代謝過程中產(chǎn)生的兩種活性氧，對細(xì)胞膜脂質(zhì)具有較強的氧化傷害作用，進而產(chǎn)生

222MDA，且其含量能反映細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化作用強弱和植物受傷害程度。高溫單一脅迫下，O－2產(chǎn)生速率與MDA含量顯著增加，干旱單一脅迫下，H2O2含量與MDA含量顯著增加，表明在受到溫度或土壤水分等不同因子脅迫時，植物體內(nèi)產(chǎn)生不同的活性氧代謝物對植物細(xì)胞膜產(chǎn)生傷害。在高溫與干旱復(fù)合脅迫時，H2O2含量、O－2產(chǎn)生速率及MDA含量顯著提高，且復(fù)合脅迫下3個指標(biāo)均顯著高于單一脅迫，說明復(fù)合脅迫加劇對植物的傷害，這與魯萍等［26］的研究結(jié)果一致。相比33℃，40℃下H2O2含量總體有所下降，這是由于H2O2的清除酶POD和CAT活性增加導(dǎo)致。SOD作為O－2的主要清除酶，O－2產(chǎn)生速率的變化規(guī)律受SOD活性的影響［22］。復(fù)合脅迫下，活性氧代謝物與MDA含量均顯著高于單一脅迫，表明復(fù)合脅迫加劇對植物的傷害，通過抗氧化酶活性改變以減輕膜脂過氧化的傷害作用是有限的。

本研究結(jié)果表明了高溫和干旱復(fù)合脅迫對植物的傷害高于單一脅迫，筆者研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)樹幼苗在復(fù)合脅迫下，凈光合作用速率下降［27］亦佐證了這一事實。但不同抗氧化酶活性呈現(xiàn)不同的變化趨勢，這是因為不同植物抗氧化防御機制不同［28］，需要增加不同種類抗氧化酶活性的分析，以更加準(zhǔn)確揭示干旱和高溫等逆境脅迫對植物抗氧化系統(tǒng)的影響。

參考文獻(xiàn)(References):

［1］Terry L Root，Jeff T Price，Kimberly R Hall，Stephen H Schneider，CynthiaRosenzweig，J Alan Pounds.Fingerprints of global warming on wild animals and plants.Nature，2003，421(6918): 57-60.

［2］Craig D Allen，Alison K Macalady，Haroun Chenchouni，Dominique Bachelet，Nate McDowell，Michel Vennetier，Thomas Kitzberger，Andreas Rigling，David D Breshears，EH(Ted)Hogg，Patrick Gonzalez，Rod Fensham，Zhen Zhang，Jorge Castro，Natalia Demidova，Jong-Hwan Lim，Gillian Allard，Steven W Running，Akkin Semerci，Neil Cobb.A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests.Forest Ecology and Management，2010，259(4): 660-684.

［3］Richard Seager，Ting M F，Isaac Held，Yochanan Kushnir，Lu J，Gabriel Vecchi，Huei-Ping Huang，Nili Harnik，Ants Leetmaa，Ngar-Cheung Lau，Li C H，Jennifer Velez，Naomi Naik.Model projections of an imminent transition to a more arid climate in southwestern North America.Science，2007，316(5828): 1181-1184.

［4］Bradford A Hawkins，Richard Field，Howard V Cornell，David J Currie，Jean-Fran?ois Guégan，Dawn M Kaufman，Jeremy T Kerr，Gary G Mittelbach，Thierry Oberdorff，Eileen M O'Brien，Eric E Porter，John R G Turner.Energy，water，and broad-scale geographic patterns of species richness.Ecology，2003，84(12): 3105-3117.

［5］Low P S，Merida J R.The oxidative burst in plant defense: Function and signal transduction.Physiologia Plantarum，1996，96(3): 533-542.

［6］彭輝.不同樹種對干熱環(huán)境脅迫的抗逆機制研究［D］.昆明:中國林業(yè)科學(xué)研究院，2009.

［7］胡哲森，許長欽，傅瑞樹.錐栗幼苗對水分脅迫的生理響應(yīng)及6-BA的作用.福建林學(xué)院學(xué)報，2000，20(3): 199-202.

［8］Evandro Nascimento Silva，Sérgio Luiz Ferreira-Silva，Adilton de Vasconcelos Fontenele，Rafael Vasconcelos Ribeiro，Ricardo Almeida Viégas，Joaquim Albensio Gomes Silveira.Photosynthetic changes and protective mechanisms against oxidative damage subjected to isolated and combined drought and heat stresses in Jatropha curcas plants.Journal of Plant Physiology，2010，167(14): 1157-1164.

［9］李黨法.構(gòu)樹的培育與開發(fā)利用.中國林副特產(chǎn)，2007，(1): 49，76.

［10］熊佑清.構(gòu)樹在綠化中的應(yīng)用研究.中國園林，2004，(8): 72-74.

［11］何躍軍，鐘章成，劉濟明，劉錦春，金靜，李宗峰.VA真菌對構(gòu)樹(Broussonetia papyrifera)幼苗物質(zhì)代謝的影響.生態(tài)學(xué)報，2007，27(12): 5455-5462.

［12］丁菲，楊帆，杜天真.干旱脅迫對構(gòu)樹幼苗抗氧化酶活性變化的影響.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，30(4): 680-683.

［13］魏媛，喻理飛.一年生構(gòu)樹幼苗對水分脅迫的生理響應(yīng).西北林學(xué)院學(xué)報，2010，25(4): 40-44.

［14］張敏，黃利斌，季永華，方炎明.NaCl脅迫對構(gòu)樹質(zhì)膜H+-ATPase活性和表達(dá)的影響.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，33(6): 21-26.

［15］鄭炳松.現(xiàn)代植物生理生化研究技術(shù).北京:氣象出版社，2006: 91-92.

［16］孫群，胡景江.植物生理學(xué)研究技術(shù).楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2006: 167-170.

［17］王愛國，羅廣華.植物的超氧物自由基與羥胺反應(yīng)的定量關(guān)系.植物生理學(xué)通訊，1990，(6): 55-57.

［18］Liu Y，Pan Q H，Yang H R，Liu YY，Huang W D.Relationship between H2O2and jasmonic acid in pea leaf wounding response.Russian Journal of Plant Physiology，2008，55(6): 765-775.

［19］王愛國，邵從來，羅廣華.丙二醛作為植物脂質(zhì)過氧化指標(biāo)的探討.植物生理學(xué)通訊，1986，22(3): 55-57.

［20］蔣明義，楊文英，徐江，陳巧云.滲透脅迫誘導(dǎo)水稻幼苗的氧化傷害.作物學(xué)報，1994，20(6): 733-738.

［21］謝亞軍，王兵，梁新華，韓招迪.干旱脅迫對甘草幼苗活性氧代謝及保護酶活性的影響.農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，2008，29(4): 19-22.

［22］謝安德，唐春紅，潘啟龍，李遠(yuǎn)發(fā)，王凌暉.干旱脅迫對不同種源麻瘋樹幼苗生理特性的影響.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2011，33(2): 306-311.

［23］時忠杰，杜阿朋，胡哲森，徐大平.水分脅迫對板栗幼苗葉片活性氧代謝的影響.林業(yè)科學(xué)研究，2007，20(5): 683-687.

［24］周廣，孫寶騰，張樂華，熊英杰，王書勝.井岡山杜鵑葉片抗氧化系統(tǒng)對高溫脅迫的響應(yīng).西北植物學(xué)報，2010，30(6): 1149-1156.

［25］Wang X，Peng Y H，Jeremy W Singer，Anania Fessehaie，Stephen L Krebs，Rajeev Arora.Seasonal changes in photosynthesis，antioxidant systems and ELIP expression in a thermonastic and non-thermonastic Rhododendron species: A comparison of photoprotective strategies in over-wintering plants.Plant Science，2009，177(6): 607-617.

［26］魯萍，桑衛(wèi)國，馬克平.外來入侵種飛機草在不同環(huán)境脅迫下抗氧化酶系統(tǒng)的變化.生態(tài)學(xué)報，2006，26(11): 3578-3585.

［27］葉波，吳永波，邵維，楊靜.高溫干旱復(fù)合脅迫及復(fù)水對構(gòu)樹(Broussonetia papyrifera)幼苗光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響.生態(tài)學(xué)雜志，2014，33(9): 2343-2349.

［28］王國驕，唐亮，范淑秀，王嘉宇.抗氧化機制在作物對非生物脅迫耐性中的作用.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，43(6): 719-724.

Effects of combined elevated temperature and drought stress on anti-oxidative enzyme activities and reactive oxygen species metabolism of Broussonetia papyrifera seedlings

WU Yongbo*，YE Bo
Collaborative Innovation Center of Sustainable Forestry in Southern China of Jiangsu Province，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China

Abstract:In recent years，under the global climate change scenario，the occurrence of seasonal high temperature and temporal drought phenomena has increased in some subtropical regions.Consequently，the survival and growth of plants are restrained under the combined stress of elevated temperature and drought.In the present study，a pot experiment was performed at the Xiashu Forest Station of Nanjing Forestry University in 2013.One-year-old Broussonetia papyrifera seedlings were grown in 27-cm pots with brown loam soil，using a completely randomized design with four replicates.Seedlings were initially grown in the field environment and then transferred to a controlled greenhouse with three elevatedtemperature and soil-moisture treatments，and the effects of combined elevated temperature and drought stress on antioxidative enzyme activities and reactive oxygen species(ROS)metabolism were measured in B.papyrifera seedling leaves.The results indicated that under either elevated temperature or drought stress，the superoxide dismutase(SOD)，peroxidase(POD)，and catalase(CAT)activities of seedlings increased with the increase of stress level.Under the combined elevated temperature and drought stress，the activities of SOD and POD were higher than those under single temperature or drought stress，and increased over stress exposure time.Significant variation was observed in SOD activity of the seedlings betweenbook=404,ebook=132combined stress treatments，revealing the synergistic effects of combined stress on SOD activities.Under the combined elevated temperature and drought stress，ROS，including O(－)2production rates and hydrogen peroxide(H2O2)and malondialdehyde(MDA)contents，were significantly higher than those under the single temperature or drought stress treatment，which suggests the limited role of antioxidant enzyme activities in alleviating the damage of the cell membrane of seedlings due to differences in ROS metabolite accumulation.

Key Words:elevated temperature; drought; anti-oxidative enzyme activities; ROS metabolism; Broussonetia papyrifera seedlings

*通訊作者

Corresponding author.E-mail: yongbowu0920@ 163.com

收稿日期:2014-09-20;

修訂日期:2015-06-08

基金項目:江蘇省自然科學(xué)基金項目(BK2012819);江蘇省高校自然科學(xué)研究重大項目(15KJA180003);江蘇省生物學(xué)優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)項目

DOI:10.5846/stxb201409201862