１２ 尤海洋：羊草苗期抗旱生理研究 ２０１４年第３期 羊草苗期抗旱生理研究 尤海洋，罗新义 （黑龙江省畜牧研究所，黑龙江齐齐哈尔１６１００５） 摘要：在不同强度的干旱胁迫下，对羊草幼苗中的超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）、过氧化氢酶 （ＣＡＴ）、可溶性蛋白含量和游离脯氨酸含量指标进行测定。结果表明，羊草在干旱胁迫下能够通过增加保护酶活性 抵御不良环境，同时羊草在干旱胁迫下具有较强渗透调节能力，抗旱性较强。 关键词：羊草；干旱胁迫；保护酶 中图分类号：Ｓ８１ ６．５ １ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—９６９２（２０１４）０３—００１２—０３ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｌ．ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｓｅｅｄｌｉｎｇ Ｄｒｏｕｇｈｔ Ｙｏｕ ｈａｉｙａｎｇ，Ｌｕｏ ｘｉｎｙｉ （１．Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｎｉｍａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｑｉｑｉｈａｅｒ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ １６１００５） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅ（ＳＯＤ），ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ（ＰＯＤ），ｃａｔａｌａｓｅ（ＣＡＴ），ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｌｉｎｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ０／１ ｔｈｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｏｆ Ｌ．ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ Ｌ．ｃｈｉｎｅｎｓｉＳ ｃａｎ ｗｉｔｈｓｔａｎｄ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｂｙ ｉｎ— ｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｅｎｚｙｍｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ，ＳＯ Ｌ．ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｈａｖｅ ａ ｓｔｒｏｎｇ ＯＳ— ｍｏｔｉｃ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ａｂｉ１ｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ，ａｎｄ ｈａｄ ｓｔｒｏｎｇ．ｄｒｏｕｇｈｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗａｓ ａｂｉ１ｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｈｉｎｅｎｓｉ ｓ：Ｄｒｏｕｇｈｔ ｓｔｒｅｓｓ；Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｅｎｚｙｍｅ 羊草（Ａｎｅｖｒｏｌｅｐｉｄｉｕｍ ｃｈｉｎｅｓｅ）俗称碱草，是 禾本科多年生优质牧草。广泛分布在我国东北平 草甸采集的野生羊草种子为试验材料，用聚乙二醇 （ＰＥＧ一６０００）溶液模拟干旱处理，在幼苗期进行干旱 （超氧化物歧化酶）活性、ＰＯＤ（过氧化物酶）活性和 原、华北地区及内蒙古东部高原等地，是该区主要 胁迫处理，测定不同胁迫梯度和不同胁迫时间ＳＯＤ 优势种“ 。我国东北平原气候为寒冷干旱、半干旱 地区，属典型的温带大陆性季风气候，十年九旱。 ＣＡＴ（过氧化氢酶）活性以及可溶性蛋白含量和游离脯 本试验是研究羊草保护酶系统与渗透调节物质在干 氨酸含量指标。 旱胁迫下活性的变化，旨在探讨羊草保护酶等生理 １．２试验方法将羊草种子均匀撒入花盆，覆土 ｃｍ左右。盆内基质由１：３的细沙和腐土构成，其 指标与抗旱性的关系，为羊草在东北平原的种植利 １用提供科学依据。 间每２ ｄ浇水，待植株长到三叶期时进行干旱胁迫 处理，分别用１０％、２０％的ＰＥＧ溶液进行根系胁迫处 １材料与方法 １．１试验材料 以在黑龙江省齐齐哈尔市郊的松嫩 理，以自然条件生长下的材料为对照，每处理重复 收稿日期：２０１４—０２一ｌ８ 作者简介：尤海洋（１９８２一），女，硕 研究生，助理研究员，主要从事牧草育种、草地栽培方面的科研工作。 ＂皇掣蜒８们 ２０１４年第３期 １３ ３次。在胁迫第１、２、３、４和５天时分别取牧草的 叶片测定ＳＯＤ（超氧化物歧化酶）活性、ＰＯＤ（过氧化物 酶）活性和ＣＡＴ（过氧化氢酶）活性以及可溶性蛋白含 一对照 母Ｉ ＰＥＣ－ 日２ｏ ＰＥＧ 量和游离脯氨酸含量。 １．３测定方法ＳＯＤ活性测定参照王爱国等 的ＮＢＴ ：光还原法，ＰＯＤ、ＣＡＴ活性测定参照张志良 的方 法。可溶性蛋白含量用考马斯亮兰结合法测定，游 Ｉ 离脯氨酸含量用磺基水杨酸法测定。 １．４统计方法数据统计分析采用Ｅｘｃｅｌ、ＤＰＳ统 计分析软件进行处理。 ２结果与分析 ２．１干旱胁迫下羊草保护酶活性的变化ＳＯＤ是植 物体内自由基清除剂中十分重要的酶，它可以控制 细胞膜脂的过氧化变化，从而保护细胞膜系统避免遭 受伤害 。在相同条件下，ＳＯＤ活性越高，对自由基的 清除能力越强，维持衰老及抗性的能力越强。本试验 中，随着胁迫增加，羊草ＳＯＤ活性降低，并随着胁迫 时问的增加下降幅度增大；在胁迫１～５ ｄ，羊草ＳＯＤ 活性呈现降低一升高一降低的趋势，ＳＯＤ活性最高值 出现在胁迫第３天时，见图ｉ。 图１ 羊草在不同浓度ＰＥＧ胁迫下ＳＯＤ活性变化 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ＳＯＤ ｉｎ Ｌｅｙｍｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＰＥＧ ｃＯｎｃｅｎｔｒａ“Ｏｎ ＰＯＤ是一类具有氧化还原功能的酶，它与植物体 内很多反应有密切关系，ＰＯＤ具有消除植物体内毒性 物质的功能。正常条件下植株ＰＯＤ活性较低，不同 干旱胁迫程度，植物体内的ＰＯＤ含量也不相同 。本 试验中，在两种不同浓度ＰＥＧ胁迫下，羊草在胁迫 １～３ ｄ，随胁迫的增加ＰＯＤ活性升高，最高值都出 现在第３天，胁迫处理４～５ ｄ，活性开始降低，见 图２。 图２羊草在不同浓度ＰＥＧ胁迫下ＰＯＤ活性变化 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ＰＯＤ ｉｎ ｌｅｙｍｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＰＥＧ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ 在植物体内，ＣＡＴ与ＳＯＤ和ＰＯＤ一起组成保护酶 蛆 ｈ‘ｕ Ｈｔｕ Ｏ ｈ ！ ■ 系统，协同清除干旱等逆境产生的活性氧，减轻逆 姗 ｜｝ 脚 差弓 蛳 卯 ０ 境对质膜的伤害 。本研究中，在两种浓度ＰＥＧ胁迫 下，羊草随着胁迫加深ＣＡＴ活性增加，活性最高值 出现在胁迫第２天，明显高于对照（较对照增加 ４１６％）。通过方差分析表明，不同浓度ＰＥＧ胁迫下羊 草ＣＡＴ活性变化差异极显著，见图３。 一对照 矗ｌ０×ＰＥＧ Ｅ３２￣／，ＰＥＧ 暇 ．ＩＩ国 图３羊草在不同浓度ＰＥＧ胁迫下ＣＡＴ活性变化 Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ＳＯＤ ｉｎ Ｌｅｙｍｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＰＥＧ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ２．２干旱胁迫下羊草渗透调节物质的变化在干旱 的条件下，积累游离脯氨酸是植物有机体里广泛分 布式的适应反应，特别是在干旱的情况下，游离脯 氨酸作为～一种渗透调节物会成倍甚至上百倍的增 加，这样会使细胞内的渗透势下降，促进吸水 。 已有研究表明，抗旱性弱的品种脯氨酸积累速度快 于抗旱性强的品种，但抗旱性强的品种维持积累量 大，维持积累时间长 。因此，脯氨酸可作为植物 抗逆性的…项生理指标。在本研究中，羊草的游离 １４ 现代畜牧兽医 ２０１４年第３期 ０ １ ２ ３ ４ ５ ｔｉ￣ｅ／ｄ 图４羊草在不同浓度ＰＥＧ胁迫下游离脯氨酸含量变化 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｆｒｅｅ Ｐｒｏｌｉｎｅ ｉｎ Ｌｅｙｍｕｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｕｎｄｅｒ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＰＥＧ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ． 植物在干旱胁迫下，可溶性蛋白会部分转化为 氨基酸，从而增加渗透性物质，所以认为可溶性蛋 白随着干旱胁迫的加强而呈现出降低的趋势。有研 究表明，在同等干旱条件下，抗旱性强的品种可溶 性蛋白含量下降的幅度小于抗旱性弱的品种，而且 前者的绝对含量高于后者，表明抗旱性强的品种保 持 常的蛋白质合成的能力较强，以控制植物体内 蛋白质代谢平衡 。 。本试验中，羊草在不同浓度ＰＥＧ 胁迫下，可溶性蛋白活性随着胁迫加深而升高，最 高值出现第３天的２０％ＰＥＧ胁迫处理下，比对照高 １７．３％，通过对ＰＥＧ胁迫下羊草叶片的可溶性蛋白含 量做方差分析表明，不同浓度ＰＥＧ胁迫对羊草可溶 性蛋白含＝晕＝的影响达到显著水平，见图５。 ■ｒ 日１ ｎ” Ｇ 口，ｎ 护酶清除自由基的能力迅速提高。分析原因可能是 植物体为清除干旱胁迫产生的活性氧自身进行的调 节，是牧草对干旱胁迫的一种保护性的应激反应。 在胁迫后期保护酶总体活性基本恢复到对照水平或 略有降低，这可能是牧草已经形成了一定的耐旱机 制，使保护酶活性维持在一个正常的水平，使活性 氧代 ｝处于一个稳定的平衡状态，避免活性氧和氧 自由基的大量积累。 ４结论 在轻度和中度 ：Ｆ旱胁迫下，羊草游离脯氨酸和 可溶性蛋白含量的变化说明其渗透调节作用已经启 动。在干旱胁迫后期羊草的游离脯氨酸含量显著升 高并在胁迫后期保持较高水平，在２０％ＰＥＧ胁迫下 的游离脯氨酸含量高于１０％ＰＥＧ胁迫；可溶性蛋白 含量在经历了渗透胁迫初期的上升或下降变化后恢 复于接近原来水平。由此可见，羊草对干旱胁迫具 有较强渗透调 能力，具有较强抗旱性。 参考文献 ［１］任长学，尤海洋．羊草的植物学特性及更新复壮措施 ［ＩＪ］．养殖技术顾问，２０１１，６：２６３—２６４． ［２］韩迪，刘兴伟．羊草的植物学特性及栽培技术［Ｊ］．现代 畜牧兽医，２００９，４：４０ ４１． ［：３］ 爱 ．大豆种 超氧化物歧化酶的研究［Ｊ］．植物牛 理学报，１９８３，９（１）：７７—８４． ［４］张志良．植物牛理学实验指导（第２版）［Ｍ］．北京高等 教育出版社，２００３． ［５］李晶， 秀峰，祖元刚．低温胁迫下红松幼苗活性氧的 产 及保护酶活性的变化［１】］．植物学报，２０００，４２ （２）：１４８一ｌ５２． ［６］时忠杰，胡哲森，李荣牛．水分胁迫与活性氧代谢［Ｉ『］． 贵州大学学报（农业与生物科学版），２００２，２１（２）： ｌ４０—１４５． ［７］罗新义，谭大海，沙伟．渗透胁迫对冰草保护酶系统活 性的影响［Ｊ］．齐齐哈尔人学学报，２００５，２ｌ（４）： ９４—９６． ［８］沈艳，谢应忠．牧草抗早性和耐盐性研究进胜口］．宁 夏农学院学报，２００４，２５（１）：６５—６９． ［９］乇东娟．雀麦属３种多年牛牧草抗早及耐盐性研究 ［Ｄ］．呼和浩特：内蒙占农业大学乍态学院，２００９． ［１０］李国良，刘香萍，崔国文，等．紫化苜蓿耐 牛理的初 步研究［Ｊ］．现代畜牧兽医，２００７，７：２６—２７． ｆ１ １ Ｊ张力措．９种禾草对１－早胁迫的乍理反应［Ｊ］．内蒙古 农业人学学报，２０００，２１（４）：１４—１９． （编辑：韩斌）