第26卷　第2期            　植  　物  　研  　究2006年　3月
Vol .26　No .2            BULLETI N OF BOT AN I C AL RESE ARCH Mar .,　2006
基金项目：安徽科技学院稳定人才研究项目(No .2RC200435)资助
作者简介：刘爱荣(1966—)，女，硕士，副教授，主要从事植物抗盐生理研究。收稿日期:2005-12-7
盐胁迫对盐芥(Thellungiella halophila )生长和抗氧化酶活性的影响
刘爱荣　张远兵　陈登科
(安徽科技学院生命科学院，蚌埠　233100)
摘　要　在盐芥抽苔期用不同浓度NaCl 进行处理，测定单株生长量、苔茎叶和根系的质膜透性、
MDA 含量、苔茎叶的超氧阴离子(O -・2)含量，苔茎叶的超氧化物歧化酶(S OD )、过氧化物酶(P OD )、过氧化氢酶(CAT )等的活性。结果表明：低浓度NaCl 处理盐芥单株干重增加，高浓度NaCl 处理则降低盐芥单株的干重，鲜重有抑制作用；盐处理后盐芥地上部质膜透性逐渐增加，地
下部质膜透性、叶片中的丙二醛(MDA )和超氧阴离子(O -・2)含量先降低后升高。抗氧化酶系统中的超氧
化物歧化酶(S OD )活性先升高后降低，过氧化物酶(P OD )、过氧化氢酶(CAT )的活性呈上
升趋势。表明低浓度的盐处理对盐芥生长有利，活性氧及丙二醛(MDA )含量减少，而高浓度的盐处理后，抗氧化酶不能及时将活性氧类清除，从而导致活性氧及MDA 积累，引起质膜伤害，盐芥生长量降低。
关键词　盐芥；抽苔期；丙二醛；质膜透性；活性氧；抗氧化酶
Effects of s a lt stress on the growth and the an ti ox i dan t enzy m e
acti v ity of Thellungiella ha loph ila
L I U A i 2Rong  Z HANG Yuan 2B ing  CHEN Deng 2Ke
(School of L ife Science,College of Science and Technol og of Anhui,Bengbu  233100)
Abstract  Thellungiella halophila in its bulting stage was treated with NaCl of different concentrati on,deter m ining relevant para meters,including the gr owth a mount,the height of single p lant,the number of branches and leaves,the me mbrane leakage,the MDA contents of ste m leaves and r oots,the super oxide
ani on (O -・
2
)content,the activities of super oxide dis mutase (S OD ),per oxidase (P OD )and calatase (CAT )of ste m leaves .The result showed the NaCl l ower concentrati on treat m ent benefited the fresh and dry weights of T .halophila ,but the NaCl higher concentrati on treat m ent inhibited those of T .halo 2
ph ila ;NaCl treat m ent made the me mbrane leakage of leaves increased,the l ower concentrati on NaCl
treat m ent br ought about the decrease of me mbrane leakage of r oots,the mal ondialdehyde (MDA )and O -
・2contents of leaves while the higher concentrati
on of those made the m increased co mpared with the contr ol p lants;the l ower concentrati on of NaCl treat m ent led t o the increase of super oxide dis mutase ac 2tivity (S OD )compared with the contr ol p lants,the higher concentrati on of NaCl treat m ent br ought about
the S OD activity decrease,the per oxidase (P OD )and calatase (CAT )activities increased after NaCl was treated with different concentrati on .It p r oved that l ower NaCl concentrati on treat m ent benefited the gr o wth of T .halophila ,the reactive oxygen s pecies and MDA content decreased;and the NaCl higher concentrati on treat m ent,the syste m of scavenging reactive oxygen s pecies (ROS )coundn ’t scavenge the
ROS in ti m e,which caused the accumulati on of ROS and the da mage of me mbrane,which in turn caused the accumulati on of MDA,s o the gr owth of T.halophila was inhibited.
Key words　Thellungiella halophila;bulting stage;mal ondialdehyde;me mbrane leakage;reactive ox2 ygen s pecies;anti oxidant enzy me
  盐芥(Thellungiella halophila)为十字花科，盐芥属植物。在我国主要分布吉林、河北、内蒙古、山东、江苏、河南等省盐碱地土壤上[1]。盐芥具备实验室操作的生物学特征，例如植株矮小、生活周期短、自花受粉、产种量大等特点；同时符合分子生物学研究的遗传学特征，又如自交结实、基因组小、易转化、易诱变等，因此，可作为盐生模式植物[2～4]。
活性氧是指由氧形成、化学性质活泼、氧化能力很强的几种含氧物质总称，具体包括单线态(’O2)、羟自由基(OH)、超氧阴离子(O-・2)和过氧化氢(H
2
O2)等[5]。在正常生理条件下，植物体内活性氧处于不断产生和清除的动态平衡之中，而一旦遭受盐、干旱、低温等逆境胁迫，这种平衡就会被破坏，活性氧水平上升[5,6]。活性氧能启动膜脂中不饱和脂肪酸的过氧化，导致膜脂和膜蛋白的损伤[7,8]。在盐胁迫下植物体内活性氧的积累，破坏膜结构和功能稳定性，是引起伤害的原因之一。丙二醛(MDA)是活性氧启动膜脂过氧化过程中产生的主要产物之一[9]，其含量高低是用来衡量植物在逆境胁迫下活性氧伤害程度大小的常用指标[10]。逆境条件下，植物体内活性氧清除系统或抗氧化能力的下降是引起活性氧和丙二醛大量积累的主要原因。活性氧清除系统主要包括酶系统和非酶系统两大类。前者包括超氧化物歧化酶(S OD)、过氧化物酶(P OD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等。后者主要指植物体内的一些还原物质，如抗坏血酸(A s A)或维生素C(Vc)、类胡萝卜素(Car)、谷胱甘肽(GSH)及维生素等[5,7]。组成酶系统的各种酶活性和非酶系统中各种还原物质或抗氧化物质含量的高低，可基本反映出植物体内活性氧清除能力或抗氧化能力的强弱。
现以不同浓度的NaCl处理抽苔期的盐芥，比较活性氧水平和抗氧化酶活性的变化，以期从抗氧化能力的角度分析它的耐盐性，为其耐盐机理的研究提供参考。1　材料与方法
1.1　盐芥植株的培养
九月下旬将盐芥种子(采自山东东营)用洗净干细砂拌匀，播种于装有约等量干净细砂的塑料盆中，喷透水，萌发后用1/2浓度Hoagland培养液喷灌，长至6片叶时(十月下旬)移栽于装有约等量干净细砂的塑料盆中，每盆8株幼苗，共72盆。温室条件为：光周期为自然光长，光强为500～600
μmol・m-2・s-1，昼夜温度为自然状态下温室的温度，相对湿度70%～80%。幼苗生长至现蕾初期时(2月1日)，进行NaCl处理。
1.2　NaCl处理
NaCl处理的预定浓度为0(对照)、50、100、200、300、400mmol・L-1(NaCl溶液用约含2.00 mmol・L-1Na+的完全Hoagland营养液配置)，为避免盐冲击效应，盐浓度每天递增100 mmol・L-1，直至预定浓度，然后每天定时、定量按预定盐浓度浇灌一次，浇灌量为持水量的二倍，约2/3的溶液流出，从而将以前的积余盐冲洗掉，以保持NaCl的浓度恒定。处理盐芥植株20d后，测定有关生理指标，每个处理6～8个重复；部分生理指标，每个处理至少3个重复。
1.3　株高、分枝数、叶片数、单株鲜重和单株干重
用盐处理40d后，测量植株高度，记录单株分枝数和每分枝绿叶数。生长状况见图2。将整株植物从培养盆中完整取出，用自来水快速冲洗干净，再用蒸馏水迅速将植株冲洗3次，用吸水纸吸干表面水分，立即称鲜重。后将新鲜材料置105℃烘箱中杀青10m in，转至80℃烘干至恒重，称干重。
1.4　质膜透性和MDA含量测定
相对电导率的测定按照李振国和谭常方法进行[11,12]。取材料1g，加蒸馏水20mL恒温浸提30m in，用DDS211A型直读电导仪测定电导率(C
1
)，再将样品在沸水浴中浸提10m in，冷却，恢
复浸提液至20mL，再测定其电导率(C
2
)，叶片质
膜透性用相对电导率表示：相对电导率=(C
1
/C2)×100%。
712
2期刘爱荣等：盐胁迫对盐芥(Thellungiella halophila)生长和抗氧化酶活性的影响
  采用赵世杰[13,14]
稍作修改进行,0.5mL 提取
液中分别加入0.5%硫代酸和20%的三各2.5mL，混合后在沸水中加热30m in ，冷却后在1500g 下离心10m in，测定上清液的OD 532和OD 600，按155mmol ・L -1
・c m -1
消光系数计算
MDA 含量。
1.5　超氧阴离子(O -・2)含量和S
OD 活性测定按照王爱国和罗广华[15,16]
利用羟胺反应法进
行O -・2含量的测定，羟胺反应产物NO -2与对氨基苯磺酸及α2萘胺反应生成粉红偶氮染料，在530n m 处比，由[NO -2]×2得[O -
・2]，记录样品与羟
胺反应的时间和样品蛋白质含量，即得样品产生O -・2的量。
参照王爱国，罗广华等[15,16]
Dhindsa [17]
等方法
略作修改,5mL 反应液中含25mmol ・L -1
磷酸缓
冲液(pH 7.8),13mmol ・L -1
甲硫氨酸,75μmol ・L -1氮蓝四唑(NBT ),10μmol ・L -1EDT A 2
Na 2,2μmol ・L -1
核黄素，加入83μL 酶液。以抑制NBT 光化还原50%作为一个酶活单位。1.6　过氧化物酶(P OD )和过氧化氢酶(CAT )活性测定
采用张志良[18]、Om ran [19]
愈创木酚法，略作修
改,5m l 反应液中含0.15mol ・L -1
酸缓冲液(pH
7.8),0.15mmol ・L -1H 2O 2,3.5mmol ・L -1
愈创木酚及50μL 酶液，在1m in 内OD 470变化0.01为一个过氧化物酶活性单位，以U ・g -1
F W ・m in -1
表示。
参照李合生等[20]
滴定法，酶活性大小以每克
鲜重每分钟分解H 2O 2的量表示。
2　结　果
2.1　盐芥株高、分枝数和绿叶数
图1显示，在50mmol ・L -1
NaCl 处理下，单株
高度、单株分枝数、平均每分枝绿叶数与对照相比分别上升6.8%、8.0%、8.0%，在大于100mmol ・L -1
NaCl 处理下单株高度、单株分枝数、平均每分枝绿叶数均明显低于对照(P <0.05)
。
图1　盐处理对盐芥株高、分枝数、绿叶数的影响
Fig .1　Effect of salt treat m ent on the height and the nu mber of branch and green leaf of T .halophila
2.2　生长状况、单株鲜重、单株干重
从图2看出随NaCl 处理浓度的增加，盐芥植株的生长势、单株高度、分枝数、绿叶数和叶面积皆
有变化。用NaCl 50mmol ・L -1
处理，生长状况优于对照植株，基部黄叶少，长势旺；而当用大于
NaCl 100mmol ・L -1
处理，植株生长势逐渐减弱
。
图2　在盐芥抽苔期，用不同浓度NaCl 处理40d 的生长状况
A,B,C,D,E 和F 表示NaCl 处理的浓度分别为0,50,100,200,300和400mmol ・L -1
Fig .2　The gr owth status of T .halophila in its bulting stage under NaCl treat m ent with different concentrati on
A,B,C,D ,E and F were res pectively under NaCl 0,50,100,200,300and 400mmol ・L -1treat m ent
8
12      植  物  研  究                  　26卷
  如图3所示:50mmol ・L -1
NaCl 处理，盐芥单
株鲜重
比对照增加27%,100～400mmol ・L -1
NaCl 处理，单株鲜重比对照降低15%～65%;50、100mmol ・L
-1
NaCl 处理，单株干重比对照增加
41%和6.7%,200～400mmol ・L -1
NaCl 处理，单
株干重比对照下降了42%～54%。表明在低浓度NaCl 处理，对盐芥生长量有促进作用，高浓度NaCl 对它的生长有抑制作用
。
图3　盐处理对盐芥单株干鲜重的影响
Fig .3　Effect of salt treat m ent on the dry and fresh weight
of single p lant of T .halophila
2.3　相对电导率和丙二醛(MDA )
细胞外液中相对电导率可以反映细胞质膜透
性变化情况。由图4可知盐处理后盐芥叶片相对
电导率比对照增加1.3～6.6倍；在50mmol ・L -1
NaCl 处理下根系相对电导率约是对照的0.7倍，在100～400mmol ・L -1
NaCl
处理下各处理与对照
图4　盐处理对盐芥相对电导率的影响
Fig .4　Effect of salt treat m ent on the relative
conducttivity of T .halophila
相比增加约1.1～1.5
μ倍。约小于300mmol ・L -1NaCl 浓度，根系质膜透性大于叶片，而大于此浓度
时叶片质膜透性大于根系的。
如图5所示,50～100mmol ・L -1
NaCl 处理下盐芥叶片丙二醛含量是对照的67.4%和84.7%,
200～400mmol ・L -1
NaCl 处理下，丙二醛含量比对
照增加了5.8%～58%；小于100mmol ・L -1
NaCl 处理根系的丙二醛含量低于对照，当大于100mmol ・L -1
NaCl
处理时丙二醛含量均高于对照。
图5　盐处理对盐芥丙二醛含量的影响
Fig .5　Effect of salt treat m ent on the MDA
content of T .halophila
2.4　超氧阴离子(O -・2)、
超氧化物歧化酶(S OD )由图6可以看出：当处理的NaCl 为50～100
mmol ・L -1时，叶片中O -・2含量是对照的54%～8818%;200～400mmol ・L -1
NaCl 处理时的含量比
对照增加35%～67%。50mmol ・L -1
NaCl 处理时,
S OD 活性是对照活性的1.4倍;100～400mmol ・L -1
NaCl 处理,S OD 活性明显下降(P <0.05)
。
图6　盐处理对盐芥O -・2含量和S
OD 活性的影响Fig .6　Effect of salt treat m ent on the O -
・2content and
S OD activity of T .halophila
9
122期刘爱荣等：盐胁迫对盐芥(Thellungiella halophila )生长和抗氧化酶活性的影响
2.5　过氧化物酶(P OD )和过氧化氢酶(CAT )如图7显示，随盐浓度的增加，盐芥抽苔期叶
片过氧化物酶(P OD )和过氧化氢酶(CAT )活性都呈上升趋势。50～400mmol ・L -1
NaCl 处理，过氧化物酶(P OD )和过氧化氢酶(CAT )活性比对照增加9.0%～90.5%,49%～110%
。
图7　盐处理对盐芥过氧化物酶(P OD )和
过氧化氢酶(C AT )活性的影响
Fig .7　Effect of salt treat m ent on the activities of
P OD and CAT of T .halophila
3　讨　论
1969年McCord 和Fridovish 发现了超氧歧化
酶(S OD )，并证明其功能是清除超氧离子(O -・2
)，提出了氧毒害的超氧自由基假说[21]
。以后在植物
中具有同样功能的酶[22,23]
和多种生物自由基及
其伤害作用
[24～26]
不断被发现，进一步证实了这个
假说。Zhu J K [3]
也认为，盐胁迫包括渗透胁迫和离子胁迫以及由这两种胁迫产生的次级胁迫即氧化胁迫。在植物体内存在着自由基生成与清除反应，正常情况下处于平衡状态。一旦植物受到环境胁迫，这种平衡体系就会受到破坏，自由基积累，膜差别透性丧失，对活性氧敏感的磷脂膜及脂肪酸首先受损，导致生物膜中脂质的过氧化，干扰镶嵌于双层磷脂排列的生物膜系统上的多种酶的空间构型，以致膜的孔隙变大、通透性增加、代谢紊乱，致使植物受伤害
[25,27,28]
。植物细胞内存在清除氧自
由基的酶促保护系统和非酶促的保护系统,S OD 、
过氧化物酶(P OD )、过氧化氢酶(CAT )、抗坏血酸过氧化物酶(APX )是酶保护系统中的重要组成
reactive oxygen species (ros)
[28,29]
。在这个系统中,S OD 能够歧化O -・2为O -
・
2
和H 2O 2(2O -・2+2H +
→H 2O 2+O 2)，在没有S
OD 参与下，这个歧化反应很慢，有S OD 催化时，反应
速率增加104倍，这是因为2个O -
・2是同样带负电的超氧物阴离子自由基互相排斥，不易紧密靠近而进行电子转移。有S OD 时，可以通过其活性中心金属离子不断地进行电子转移，从而歧化反应速率大大提高
[28]
；而P OD 和CAT 则催化H 2O 2形成
H 2O 。S OD 、P OD 、CAT 的协同作用可降低氧自由基
的积累及阻遏了2O -
・2、H 2O 2通过Fent on 型Haber 2
W eiss 反应向破坏性极强的OH 转化
[28,29]
，从而避
免或减轻了自由基对生物大分子如核酸、蛋白质(酶)等的降解破坏及对生物膜的损害。
植物体中生成的H 2O 2的清除需要依赖CAT 、P OD 两重保护酶的共同作用。组织中高浓度H 2O 2
主要通过CAT 清除，从而使H 2O 2控制在较低水平；而低浓度的H 2O 2主要靠P OD 在氧化相应基质时被消化。只有S OD 、P OD 、CAT 三者协调一致，才能使植物体内活性氧自由基维持在较低的水平，使
植物进行正常的生长和代谢
[5]
。
研究表明,50,100mmol ・L -1
NaCl 处理,S OD
活性明显升高(图6)，歧化O -・
2为O 2和H 2O 2，盐芥
中O -・2含量与对照相比减少(图6)，细胞质膜透性，丙二醛(MDA )含量与对照比较都减小(图4,
5)，盐芥的生长量比对照增加(图1～3)，对盐生植
物盐芥生长是有利的，而这就是盐芥和其它盐生植物的共同特征所在，即在适宜浓度的NaCl 处理下，比在没有NaCl 处理的情况长得好；但随处理NaCl
浓度增加,S OD 活性明显下降(图6),400mmol ・L -1
NaCl 处理时S OD 活性只有对照的36.9%。表
明随盐处理浓度的增加,S OD 歧化O -
・2为O 2的反应
降低，极具攻击力的O -・2产生速率大，导致O -
・
2的危害，表现盐芥的细胞质膜透性增加，丙二醛(MDA )
含量增加(图4,5)，最终在外部形态表现出来盐害症状，生长量、生长势明显下降(图1～3)。
实验结果还表明，在低浓度NaCl 处理盐芥S OD 活性明显升高,O -
・2的含量降低,P
OD 、CAT 的活性上升(图7)，所以S OD 、P OD 、CAT 三者协调一致，共同完成活性氧类的清除；高浓度NaCl 处理,P OD 、CAT 活性虽然呈上升趋势,S OD 活性与对照
比较明显下降,S OD 不能完全歧化O -
・2为O 2和
H 2O 2(2O -・2+2H +→H 2O 2+O 2)，造成O -・
2的累积,
可能因为P OD 、CAT 不能直接将O -
・2清除，所以S OD 、P OD 、CAT 三者不能协调一致，导致O -
・2的产
生量增加，从而干扰盐芥正常生长和代谢。
总之，低浓度NaCl 处理盐芥，其抗氧化酶活性
022      植  物  研  究                  　26卷

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