不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片活性氧和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/h1>
2014-01-03 09:06:24逄好勝張會(huì)慧孫廣玉
中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2014年8期
逄好勝，張會(huì)慧，田 野，敖 紅，孫廣玉
(東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)
不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片活性氧和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>
逄好勝，張會(huì)慧，田 野，敖 紅，孫廣玉
(東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)
以桑樹(shù)(Morus albaL.)為試驗(yàn)材料，分別研究了200、500和1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下，不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片活性氧(ROS)代謝和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。結(jié)果表明：桑樹(shù)幼苗葉片的ROS代謝和葉綠素?zé)晒馓匦悦黠@受到光強(qiáng)的影響。200 μmol·m-2s-1和500 μmol·m-2s-1下，超氧化物歧化酶(SOD)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)有效降低了桑樹(shù)幼苗葉片中的超氧陰離子(O2·-)和H2O2，且葉綠素?zé)晒鈪?shù)也沒(méi)有發(fā)生明顯變化，因此，弱光下桑樹(shù)幼苗葉片抗氧化系統(tǒng)功能的增強(qiáng)在防止鹽脅迫誘導(dǎo)的PSⅡ光抑制方面發(fā)揮了重要的作用。1 000 μmol·m-2s-1下，隨著鹽濃度的增加，桑樹(shù)幼苗葉片O2·-大量產(chǎn)生，相應(yīng)SOD活性增強(qiáng)，SOD的歧化作用導(dǎo)致了H2O2含量大量增加，同時(shí)在強(qiáng)氧化脅迫下，葉綠體內(nèi)清除H2O2的APX活性卻受到抑制，葉綠體內(nèi)過(guò)量的H2O2可能破壞了電子傳遞鏈上的電子傳遞，并且PSⅡ發(fā)生了明顯的光抑制。因此強(qiáng)光是引起鹽脅迫下桑樹(shù)幼苗葉片PSⅡ光抑制的重要原因之一，而強(qiáng)光引起鹽脅迫下PSⅡ光抑制與ROS的代謝紊亂有關(guān)。
桑樹(shù)；光強(qiáng)；鹽脅迫；活性氧；葉綠素?zé)晒?/p>
桑樹(shù)Moros albaL.較耐鹽堿，特別是對(duì)中性鹽抗性較強(qiáng)[1]，近年來(lái)在松嫩鹽堿地種植桑樹(shù)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)和桑糧間作促進(jìn)農(nóng)民增收的模式已經(jīng)初見(jiàn)成效[2]。植桑不僅可以發(fā)展桑蠶業(yè)，桑樹(shù)葉片因其豐富的蛋白含量，還是一種優(yōu)良的飼料添加劑[3-4]，桑樹(shù)在種植過(guò)程中多采用育苗移栽的方式，新移栽到鹽堿地的桑樹(shù)幼苗，由于移栽過(guò)程傷根以及幼苗對(duì)光照、溫度和濕度等新生境的適應(yīng)能力較差，鹽堿地桑樹(shù)在移栽初期經(jīng)常發(fā)現(xiàn)強(qiáng)光灼傷現(xiàn)象，桑樹(shù)幼苗的移栽成活率降低、緩苗期較長(zhǎng)。光是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)，在一定范圍內(nèi)光強(qiáng)的增加會(huì)提高植物的光合速率，但當(dāng)植物吸收的光能超過(guò)光合作用所能利用的能量時(shí)，隨著光強(qiáng)的增加就會(huì)出現(xiàn)過(guò)剩光能而會(huì)損傷光合機(jī)構(gòu)[5]，造成光抑制，甚至光氧化和光破壞。在逆境下，植物對(duì)光的利用能力降低，光也是引逆境下起植物光抑制、阻礙植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的重要原因之一[6-7]。逆境下過(guò)強(qiáng)的光能會(huì)引起植物光合速率的降低[8]，光合色素降解以及活性氧代謝紊亂[9]和膜質(zhì)過(guò)氧化[10]等，因此，光在植物的光合作用中是一把雙刃劍。為探明鹽堿地桑樹(shù)幼苗光合生理特性對(duì)光強(qiáng)的適應(yīng)能力，本試驗(yàn)以一年生“青龍?！睂?shí)生幼苗為試驗(yàn)材料，研究了不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗活性氧(ROS)代謝和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，以期探明鹽脅迫下桑樹(shù)幼苗對(duì)光強(qiáng)的適應(yīng)能力，為指導(dǎo)桑樹(shù)在鹽堿地區(qū)的合理生產(chǎn)提一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)于2012年3～5月在東北林業(yè)大學(xué)植物生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供桑樹(shù)品種為“青龍?！?，種子由中國(guó)黑龍江省蠶業(yè)研究所。3月初播種，培養(yǎng)基質(zhì)為充分混勻的草炭土和蛭石，比例2∶1(v/v)。在溫度 25 ℃、光強(qiáng) 200 μmol·m-2s-1、光周期12 h/12 h(光/暗)光照培養(yǎng)架上培養(yǎng)，常規(guī)苗期管理。幼苗株高約10 cm時(shí)將幼苗從培養(yǎng)基質(zhì)中拔出，洗凈根系表面的培養(yǎng)基質(zhì)，放入1/2 Hoagland溶液中進(jìn)行水培，放在與育苗環(huán)境一致的條件下培養(yǎng)30 d，每隔5 d更換一次培養(yǎng)液。
1.2 試驗(yàn)處理
2012年5月10日將長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的桑樹(shù)幼苗分別放在分別含有0、50、100和200 mmol·L-1NaCl的1/2 Hoagland溶液中進(jìn)行鹽激處理，每個(gè)處理15株，將各鹽濃度處理的幼苗平均分為3組，即為3個(gè)處理(處理A、處理B和處理C)，每組5株。其中處理A幼苗放在光強(qiáng)200 μmol·m-2s-1的白熾燈下培養(yǎng)，處理B幼苗放在光強(qiáng)500 μmol·m-2s-1的微波硫燈下培養(yǎng)，處理C幼苗放在光強(qiáng)1000 μmol·m-2s-1的LED照明燈下培養(yǎng)。由于白熾燈和微波硫燈為熱光源，并且二者在發(fā)光時(shí)散發(fā)的熱量不同，而LED照明燈為冷光源，因此為消除光源引起的溫度不同，試驗(yàn)材料放置在距離光源1 m處。3種光源的光周期均設(shè)定為12/12 h(光/暗)，試驗(yàn)材料在進(jìn)行鹽和不同光處理48 h后進(jìn)行活性氧、抗氧化酶和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定。
1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法
1.3.1 活性氧含量和抗氧化酶活性的測(cè)定
1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定
于9:00～11:00采用便攜式脈沖調(diào)制熒光儀FMS-2（Hansatch公司，英國(guó)）測(cè)定各處理植株幼苗倒數(shù)第2片完全展開(kāi)葉片的實(shí)際光化學(xué)效率（ФPSⅡ）和電子傳遞速率（RETR）；然后將各處理桑樹(shù)幼苗葉片進(jìn)行0.5 h暗適應(yīng)后測(cè)定其初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和PSⅡ潛在光化學(xué)活性（Fv/Fo）等。葉片的測(cè)定部位選擇從葉基部數(shù)第3與第4葉脈之間，距離主葉脈2 cm左右處，每次測(cè)定重復(fù)5次。
1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)方法
運(yùn)用Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，圖中數(shù)據(jù)為5次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(SE)。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片產(chǎn)生速率和H2O2含量的影響
圖1中可以看出，鹽濃度在0～50 mmol·L-1時(shí)，3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的產(chǎn)生速率沒(méi)有發(fā)生明顯變化，并且處理之間也無(wú)明顯差異，但H2O2含量卻呈增加趨勢(shì)，特別是處理C增加更為明顯。當(dāng)鹽濃度大于50 mmol·L-1時(shí)，3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片產(chǎn)生速率和H2O2含量均隨著鹽濃度的增加均呈明顯上升趨勢(shì)，但不同光強(qiáng)下的增加幅度明顯不同，處理C的增加幅度明顯大于處理B和處理A，處理A增加幅度最小。當(dāng)鹽濃度增加到 200 mmol·L-1時(shí)，處理 C 的產(chǎn)生速率分別高于處理A和處理B61.43%和29.14%，H2O2含量分別高于處理A和處理B 60.62%和35.96%。
圖1 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片產(chǎn)生速率和H2O2含量的影響Fig.1 Effects of salt stress under different light intensity on production rate of · and H2O2 contents in leaves of mulberry seedlings
2.2 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片SOD和APX活性的影響
圖2 中可以看出，隨著鹽濃度的增加，3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的SOD活性均呈先增加后降低的趨勢(shì)，并且其活性的最大值均出現(xiàn)在鹽濃度為100 mmol·L-1時(shí)，低于 100 mmol·L-1的鹽濃度下，處理C的SOD活性始終大于處理A和處理B，但當(dāng)鹽濃度超過(guò)100 mmol·L-1時(shí)，處理C的SOD活性卻下降到處理A和處理B的水平。隨著鹽濃度的增加，處理A和處理B的APX活性也呈先增加后降低的趨勢(shì)，處理B的APX活性峰值出現(xiàn)在鹽濃度為50 mmol·L-1時(shí)，而處理A峰值卻出現(xiàn)在鹽濃度為100 mmol·L-1時(shí)，與處理A和處理B不同，處理C的APX活性隨著鹽濃度的增加始終呈降低趨勢(shì)，并且在不同鹽濃度下處理C的APX活性也明顯小于處理A和處理B。
圖2 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片SOD活性和APX活性的影響Fig.2 Effects of salt stress under different light intensity on SOD and APX activity in leaves of mulberry seedlings
2.3 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片ФPSⅡ和RETR的影響
圖3 可以看出，不同濃度鹽脅迫下，處理A桑樹(shù)幼苗葉片的ФPSⅡ明顯高于處理B和處理C，并且隨著鹽濃度的增加，其降低幅度也明顯小于處理B和處理C。隨著鹽濃度的增加，處理A和處理B的RETR較低，并且其降低幅度也較小，0～100 mmol·L-1鹽脅迫下，處理C的RETR均明顯高于處理A和處理B，但處理C的RETR隨鹽濃度的升高降低幅度卻較大，并且當(dāng)鹽濃度增加到200 mmol·L-1時(shí)，處理C的RETR降低到分別低于處理A和處理B 68.54%和70.51%的水平。
2.4 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)o和Fm的影響
圖4可以看出，隨著鹽濃度的增加3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的Fo均呈增加趨勢(shì)，而Fm則呈明顯的降低趨勢(shì)，但3種光強(qiáng)下Fo和Fm的變化幅度卻明顯不同，當(dāng)鹽濃度為0 mmol·L-1時(shí)，3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的Fo和Fm之間均無(wú)明顯差異，但隨著鹽濃度的增加，處理C的Fo增加幅度和Fm的降低幅度均明顯大于處理A和處理B，處理A桑樹(shù)幼苗葉片的Fo和Fm變化幅度最小。
2.5 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo的影響
圖3 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片ФPSⅡ和RETR的影響Fig.3 Effects of salt stress under different light intensity on ФPSⅡ and RETR in leaves of mulberry seedlings
圖4 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)o和Fm的影響Fig.4 Effects of salt stress under different light intensity on Fo and Fm in leaves of mulberry seedlings
圖5 可以看出，當(dāng)鹽濃度在0～100 mmol·L-1時(shí)，處理A桑樹(shù)幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/Fo均沒(méi)有發(fā)生明顯變化，當(dāng)鹽濃度增加到200 mmol·L-1時(shí)，F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo才呈小幅度的降低；處理B和處理C桑樹(shù)幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/Fo隨著鹽濃度的增加呈明顯的降低趨勢(shì)，并且處理C降低更為明顯，當(dāng)鹽濃度達(dá)200 mmol·L-1時(shí)，處理C桑樹(shù)幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/Fo分別降低到了0.23和0.36，1 000 μmol·m-2s-1的強(qiáng)光下明顯加劇了鹽脅迫引起的桑樹(shù)幼苗葉片的光抑制。
圖5 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo的影響Fig.5 Effects of salt stress under different light intensity on Fv/Fm and Fv/Fo in leaves of mulberry seedlings
3 討 論
逆境下植物細(xì)胞內(nèi)的ROS的爆發(fā)多為光合作用介導(dǎo)的，當(dāng)光合電子傳遞鏈中的電子過(guò)剩時(shí)，過(guò)剩電子就會(huì)攻擊細(xì)胞內(nèi)游離的O2分子形成O2·-[4]。本試驗(yàn)中，隨著鹽濃度的升高，桑樹(shù)幼苗葉片的實(shí)際光化學(xué)效率(ФPSⅡ)和電子傳遞速率(RETR)降低，電子傳遞明顯受阻(圖3)，電子傳遞鏈中過(guò)剩的電子激活了細(xì)胞中游離O2誘導(dǎo)了的產(chǎn)生（圖1），為降低對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片的氧化傷害，細(xì)胞內(nèi)清除的SOD活性相應(yīng)增強(qiáng)(圖2)。在濃度0～50 mmol·L-1的鹽脅迫下，3種光強(qiáng)處理下桑樹(shù)幼苗葉片的SOD活性均呈增加趨勢(shì)，特別是1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)處理增加更為明顯，因此3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片中的產(chǎn)生速率并沒(méi)有明顯增加，即在低濃度的鹽脅迫下，SOD活性的增加有效降低了桑樹(shù)幼苗葉片中產(chǎn)生速率；但當(dāng)鹽濃度在50～100 mmol·L-1時(shí)，雖然桑樹(shù)幼苗葉片的SOD活性也呈增加趨勢(shì)，但SOD不足以有效清除細(xì)胞內(nèi)的，產(chǎn)生速率增加；當(dāng)鹽濃度超過(guò)100 mmol·L-1后，桑樹(shù)幼苗葉片的SOD活性反而呈降低趨勢(shì)，導(dǎo)致產(chǎn)生速率增加更為明顯。不同濃度的鹽脅迫下，1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的產(chǎn)生速率明顯大于200 μmol·m-2s-1和 500 μmol·m-2s-1時(shí)，說(shuō)明較高的光強(qiáng)增加了鹽脅迫下的產(chǎn)生，既然的產(chǎn)生主要是由于光合電子傳遞鏈中電子過(guò)剩的結(jié)果，那么鹽脅迫下強(qiáng)光加劇的產(chǎn)生原因可能是強(qiáng)光下P680捕獲的光量子增加，電荷分離速率增大，電子傳遞鏈的壓力增加，電子傳遞受阻所致；也有可能與強(qiáng)光下植物的暗反應(yīng)利用同化力(ATP和ADPH)的能力降低，同化力的大量積累反饋抑制了光合電子傳遞鏈中的電子傳遞有關(guān)。
植物細(xì)胞中的H2O2來(lái)源大部分都是由SOD歧化產(chǎn)生的[16]，· 的生成位于類囊體膜內(nèi)，但大多數(shù)的在擴(kuò)散出類囊體膜之前就被SOD催化為H2O2和。本試驗(yàn)中，隨著鹽誘導(dǎo)的爆發(fā)和SOD活性的增強(qiáng)，桑樹(shù)幼苗葉片中的H2O2含量明顯增加(圖1)。在植物的葉綠體中并不存在清除H2O2的過(guò)氧化氧酶(CAT)，高等植物的葉綠體內(nèi)H2O2是由抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)清除的[18-19]，但有研究認(rèn)為植物葉綠體內(nèi)的APX對(duì)極端逆境下產(chǎn)生的過(guò)量ROS極其敏感[20]，嚴(yán)重氧化脅迫下當(dāng)ROS含量過(guò)高時(shí)，APX活性降低[21]，因此，在植物的葉綠體內(nèi)，抑制植物光合作用的ROS主要為H2O2。本試驗(yàn)中，隨著鹽濃度的增加，200和 500 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗的APX活性均呈先增加后降低的趨勢(shì)，而1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗的APX活性則始終呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明強(qiáng)氧化脅迫下桑樹(shù)幼苗葉片的APX活性明顯降低，清除葉綠體內(nèi)H2O2的能力減弱，特別是 1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下，當(dāng)鹽濃度達(dá)200 mmol·L-1時(shí)，APX基本失活，ROS清除能力的降低導(dǎo)致H2O2的積累。
研究表明，葉綠體內(nèi)過(guò)量的H2O2會(huì)通過(guò)金屬催化的Haber-Weiss反應(yīng)生成高度活潑、破壞極強(qiáng)的羥基自由基(·OH)[22]，·OH會(huì)破壞放氧復(fù)合體(OEC)的構(gòu)成亞基并且妨礙其周轉(zhuǎn)而降低PSⅡ的功能[23]。本試驗(yàn)中，1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下由于APX的鈍化，葉綠體內(nèi)H2O2的積累明顯降低了鹽脅迫下桑樹(shù)幼苗葉片PSⅡ的功能，阻礙了電子傳遞鏈的正常生理功能。但有研究認(rèn)為，單純的鹽脅迫或在弱光下鹽脅迫并不會(huì)引起植物發(fā)生光抑制[24]，鹽脅迫下，強(qiáng)光會(huì)進(jìn)一步降低植物的光合作用[25]，當(dāng)鹽脅迫與強(qiáng)光脅迫交互作用時(shí)，植物葉片發(fā)生光抑制，甚至光氧化或光漂白死亡，強(qiáng)光是鹽脅迫下植物發(fā)生光抑制的直接誘因[26]。本試驗(yàn)得到了相似的結(jié)果，由于RETR和ФPSⅡ主要受光強(qiáng)的決定，因此 200 μmol·m-2s-1和500 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下，由于桑樹(shù)幼苗葉片吸收的光量子較少，電子傳遞鏈的壓力較小，桑樹(shù)幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/Fo僅在鹽濃度增加到200 mmol·L-1時(shí)才呈小幅度的降低，并且隨著鹽濃度的增加，桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)o的增加幅度和Fm的降低幅度也明顯小于光強(qiáng)為1 000 μmol·m-2s-1時(shí)，因此，弱光下并沒(méi)有引起鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片的PSⅡ光抑制。但在1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下，桑樹(shù)幼苗葉片的RETR和ФPSⅡ明顯高于光強(qiáng)為 200 μmol·m-2s-1和500 μmol·m-2s-1時(shí)，但隨著鹽濃度的增加，RETR和ФPSⅡ的降低幅度較大，并且當(dāng)鹽濃度增加到200 mmol·L-1時(shí)桑樹(shù)幼苗葉片的RETR已降低到低于200 μmol·m-2s-1和 500 μmol·m-2s-1光強(qiáng)水平，另外，1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的Fm、Fv/Fm和Fv/Fo也呈極顯著的降低趨勢(shì)，桑樹(shù)幼苗葉片發(fā)生了明顯的PSⅡ光抑制，結(jié)合強(qiáng)光下葉片ROS和保護(hù)酶活性的變化結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)光下加劇鹽脅迫下桑樹(shù)幼苗葉片光抑制的原因可能與ROS的增加有關(guān)。
綜上所述，鹽脅迫下，桑樹(shù)幼苗葉片的ROS代謝和葉綠素?zé)晒馓匦悦黠@受光強(qiáng)的影響。200 μmol·m-2s-1和 500 μmol·m-2s-1的光強(qiáng)下，桑樹(shù)幼苗葉片抗氧化系統(tǒng)功能的增強(qiáng)在減輕鹽脅迫誘導(dǎo)的PSⅡ光抑制方面發(fā)揮了重要的作用。但在1 000 μmol·m-2s-1的光強(qiáng)下，隨著鹽濃度的增加，桑樹(shù)幼苗葉片大量產(chǎn)生，相應(yīng)SOD活性增強(qiáng)，但在SOD的作用生成了大量的H2O2，而此時(shí)清除H2O2的APX活性卻受到了抑制，從而導(dǎo)致PSⅡ發(fā)生了光抑制。
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Effects of salt stress with different light intensity on active oxygen and chlorophyll fl uorescence characteristics in leaves ofMoros albaL seedlings
PANG Hao-sheng, ZHANG Hui-hui, TIAN Ye, AO Hong, SUN Guang-yu
(College of Life Science, Northeast Forest University, Harbin 150040, Heilongjiang, China)
By taking the seedlings ofMorus albaL as the tested materials, the effects of the stresses of different concentration salt on reactive oxygen species (ROS) and chlorophyll fl uorescence characteristics under different light intensities (200, 500 and 1000 μmol·m-2s-1)were studied. The superoxide anion (O2·-) and H2O2in leaves of mulberry seedlings were obviously decreased by superoxide dismutase(SOD) and ascorbate peroxidase (APX), and the chlorophyll fluorescence parameters did not change obviously under 200 and 500 μmol·m-2s-1; therefore, the enhancement of antioxidant system function in leaves of mulberry seedlings played an important effect on preventing salt-induced of PS Ⅱ photoinhibition under weak light; As the increase of salt concentration, the O2·-contents abundantly produced, and the correspondingly SOD activities enhanced under 1000 μmol·m-2s-1; the dismutation of SOD led to H2O2content increased signif i cantly; meanwhile, APX activities which were mainly responsible for eliminating H2O2were inhibited in chloroplasts under strong oxidative stress, the excessive H2O2in chloroplasts possible damaged electron transports in the electron transport chain,and led to obvious PSⅡ photoinhibitions; hence, the high light was an important cause of PSⅡ photoinhibition in leaves of mulberry seedlings inducing by salt stress; however, PSⅡ photoinhibition caused by high light under salt stress were related to the metabolic disturbance of ROS.
Moros albaL seedlings; active oxygen in leaves; chlorophyll fl uorescence characteristics; illumination intensity; salt stress
S718.43
A
1673-923X(2014)08-0042-06
2013-10-15
國(guó)家科技支撐項(xiàng)目（2011BAD08B02-3）；國(guó)家自然科學(xué)基金（30771746，31070307）；黑龍江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（ZD201105）共同資助
逄好勝（1991-），男，山東青島人，碩士研究生，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究；E-mail：haoshengpang@sina.cn
孫廣玉（1963-），男，黑龍江巴彥人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究；E-mail：sungy@vip.sina.com
[本文編校：吳 彬]
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逄好勝，張會(huì)慧，田 野，敖 紅，孫廣玉
(東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)
不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片活性氧和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>
逄好勝，張會(huì)慧，田 野，敖 紅，孫廣玉
(東北林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)
以桑樹(shù)(Morus albaL.)為試驗(yàn)材料，分別研究了200、500和1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下，不同濃度鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片活性氧(ROS)代謝和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響。結(jié)果表明：桑樹(shù)幼苗葉片的ROS代謝和葉綠素?zé)晒馓匦悦黠@受到光強(qiáng)的影響。200 μmol·m-2s-1和500 μmol·m-2s-1下，超氧化物歧化酶(SOD)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)有效降低了桑樹(shù)幼苗葉片中的超氧陰離子(O2·-)和H2O2，且葉綠素?zé)晒鈪?shù)也沒(méi)有發(fā)生明顯變化，因此，弱光下桑樹(shù)幼苗葉片抗氧化系統(tǒng)功能的增強(qiáng)在防止鹽脅迫誘導(dǎo)的PSⅡ光抑制方面發(fā)揮了重要的作用。1 000 μmol·m-2s-1下，隨著鹽濃度的增加，桑樹(shù)幼苗葉片O2·-大量產(chǎn)生，相應(yīng)SOD活性增強(qiáng)，SOD的歧化作用導(dǎo)致了H2O2含量大量增加，同時(shí)在強(qiáng)氧化脅迫下，葉綠體內(nèi)清除H2O2的APX活性卻受到抑制，葉綠體內(nèi)過(guò)量的H2O2可能破壞了電子傳遞鏈上的電子傳遞，并且PSⅡ發(fā)生了明顯的光抑制。因此強(qiáng)光是引起鹽脅迫下桑樹(shù)幼苗葉片PSⅡ光抑制的重要原因之一，而強(qiáng)光引起鹽脅迫下PSⅡ光抑制與ROS的代謝紊亂有關(guān)。
桑樹(shù)；光強(qiáng)；鹽脅迫；活性氧；葉綠素?zé)晒?/p>
桑樹(shù)Moros albaL.較耐鹽堿，特別是對(duì)中性鹽抗性較強(qiáng)[1]，近年來(lái)在松嫩鹽堿地種植桑樹(shù)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)和桑糧間作促進(jìn)農(nóng)民增收的模式已經(jīng)初見(jiàn)成效[2]。植桑不僅可以發(fā)展桑蠶業(yè)，桑樹(shù)葉片因其豐富的蛋白含量，還是一種優(yōu)良的飼料添加劑[3-4]，桑樹(shù)在種植過(guò)程中多采用育苗移栽的方式，新移栽到鹽堿地的桑樹(shù)幼苗，由于移栽過(guò)程傷根以及幼苗對(duì)光照、溫度和濕度等新生境的適應(yīng)能力較差，鹽堿地桑樹(shù)在移栽初期經(jīng)常發(fā)現(xiàn)強(qiáng)光灼傷現(xiàn)象，桑樹(shù)幼苗的移栽成活率降低、緩苗期較長(zhǎng)。光是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)，在一定范圍內(nèi)光強(qiáng)的增加會(huì)提高植物的光合速率，但當(dāng)植物吸收的光能超過(guò)光合作用所能利用的能量時(shí)，隨著光強(qiáng)的增加就會(huì)出現(xiàn)過(guò)剩光能而會(huì)損傷光合機(jī)構(gòu)[5]，造成光抑制，甚至光氧化和光破壞。在逆境下，植物對(duì)光的利用能力降低，光也是引逆境下起植物光抑制、阻礙植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的重要原因之一[6-7]。逆境下過(guò)強(qiáng)的光能會(huì)引起植物光合速率的降低[8]，光合色素降解以及活性氧代謝紊亂[9]和膜質(zhì)過(guò)氧化[10]等，因此，光在植物的光合作用中是一把雙刃劍。為探明鹽堿地桑樹(shù)幼苗光合生理特性對(duì)光強(qiáng)的適應(yīng)能力，本試驗(yàn)以一年生“青龍?！睂?shí)生幼苗為試驗(yàn)材料，研究了不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗活性氧(ROS)代謝和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，以期探明鹽脅迫下桑樹(shù)幼苗對(duì)光強(qiáng)的適應(yīng)能力，為指導(dǎo)桑樹(shù)在鹽堿地區(qū)的合理生產(chǎn)提一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)于2012年3～5月在東北林業(yè)大學(xué)植物生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供桑樹(shù)品種為“青龍?！?，種子由中國(guó)黑龍江省蠶業(yè)研究所。3月初播種，培養(yǎng)基質(zhì)為充分混勻的草炭土和蛭石，比例2∶1(v/v)。在溫度 25 ℃、光強(qiáng) 200 μmol·m-2s-1、光周期12 h/12 h(光/暗)光照培養(yǎng)架上培養(yǎng)，常規(guī)苗期管理。幼苗株高約10 cm時(shí)將幼苗從培養(yǎng)基質(zhì)中拔出，洗凈根系表面的培養(yǎng)基質(zhì)，放入1/2 Hoagland溶液中進(jìn)行水培，放在與育苗環(huán)境一致的條件下培養(yǎng)30 d，每隔5 d更換一次培養(yǎng)液。
1.2 試驗(yàn)處理
2012年5月10日將長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的桑樹(shù)幼苗分別放在分別含有0、50、100和200 mmol·L-1NaCl的1/2 Hoagland溶液中進(jìn)行鹽激處理，每個(gè)處理15株，將各鹽濃度處理的幼苗平均分為3組，即為3個(gè)處理(處理A、處理B和處理C)，每組5株。其中處理A幼苗放在光強(qiáng)200 μmol·m-2s-1的白熾燈下培養(yǎng)，處理B幼苗放在光強(qiáng)500 μmol·m-2s-1的微波硫燈下培養(yǎng)，處理C幼苗放在光強(qiáng)1000 μmol·m-2s-1的LED照明燈下培養(yǎng)。由于白熾燈和微波硫燈為熱光源，并且二者在發(fā)光時(shí)散發(fā)的熱量不同，而LED照明燈為冷光源，因此為消除光源引起的溫度不同，試驗(yàn)材料放置在距離光源1 m處。3種光源的光周期均設(shè)定為12/12 h(光/暗)，試驗(yàn)材料在進(jìn)行鹽和不同光處理48 h后進(jìn)行活性氧、抗氧化酶和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定。
1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法
1.3.1 活性氧含量和抗氧化酶活性的測(cè)定
1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定
于9:00～11:00采用便攜式脈沖調(diào)制熒光儀FMS-2（Hansatch公司，英國(guó)）測(cè)定各處理植株幼苗倒數(shù)第2片完全展開(kāi)葉片的實(shí)際光化學(xué)效率（ФPSⅡ）和電子傳遞速率（RETR）；然后將各處理桑樹(shù)幼苗葉片進(jìn)行0.5 h暗適應(yīng)后測(cè)定其初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和PSⅡ潛在光化學(xué)活性（Fv/Fo）等。葉片的測(cè)定部位選擇從葉基部數(shù)第3與第4葉脈之間，距離主葉脈2 cm左右處，每次測(cè)定重復(fù)5次。
1.4 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)方法
運(yùn)用Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，圖中數(shù)據(jù)為5次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(SE)。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片產(chǎn)生速率和H2O2含量的影響
圖1中可以看出，鹽濃度在0～50 mmol·L-1時(shí)，3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的產(chǎn)生速率沒(méi)有發(fā)生明顯變化，并且處理之間也無(wú)明顯差異，但H2O2含量卻呈增加趨勢(shì)，特別是處理C增加更為明顯。當(dāng)鹽濃度大于50 mmol·L-1時(shí)，3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片產(chǎn)生速率和H2O2含量均隨著鹽濃度的增加均呈明顯上升趨勢(shì)，但不同光強(qiáng)下的增加幅度明顯不同，處理C的增加幅度明顯大于處理B和處理A，處理A增加幅度最小。當(dāng)鹽濃度增加到 200 mmol·L-1時(shí)，處理 C 的產(chǎn)生速率分別高于處理A和處理B61.43%和29.14%，H2O2含量分別高于處理A和處理B 60.62%和35.96%。
圖1 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片產(chǎn)生速率和H2O2含量的影響Fig.1 Effects of salt stress under different light intensity on production rate of · and H2O2 contents in leaves of mulberry seedlings
2.2 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片SOD和APX活性的影響
圖2 中可以看出，隨著鹽濃度的增加，3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的SOD活性均呈先增加后降低的趨勢(shì)，并且其活性的最大值均出現(xiàn)在鹽濃度為100 mmol·L-1時(shí)，低于 100 mmol·L-1的鹽濃度下，處理C的SOD活性始終大于處理A和處理B，但當(dāng)鹽濃度超過(guò)100 mmol·L-1時(shí)，處理C的SOD活性卻下降到處理A和處理B的水平。隨著鹽濃度的增加，處理A和處理B的APX活性也呈先增加后降低的趨勢(shì)，處理B的APX活性峰值出現(xiàn)在鹽濃度為50 mmol·L-1時(shí)，而處理A峰值卻出現(xiàn)在鹽濃度為100 mmol·L-1時(shí)，與處理A和處理B不同，處理C的APX活性隨著鹽濃度的增加始終呈降低趨勢(shì)，并且在不同鹽濃度下處理C的APX活性也明顯小于處理A和處理B。
圖2 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片SOD活性和APX活性的影響Fig.2 Effects of salt stress under different light intensity on SOD and APX activity in leaves of mulberry seedlings
2.3 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片ФPSⅡ和RETR的影響
圖3 可以看出，不同濃度鹽脅迫下，處理A桑樹(shù)幼苗葉片的ФPSⅡ明顯高于處理B和處理C，并且隨著鹽濃度的增加，其降低幅度也明顯小于處理B和處理C。隨著鹽濃度的增加，處理A和處理B的RETR較低，并且其降低幅度也較小，0～100 mmol·L-1鹽脅迫下，處理C的RETR均明顯高于處理A和處理B，但處理C的RETR隨鹽濃度的升高降低幅度卻較大，并且當(dāng)鹽濃度增加到200 mmol·L-1時(shí)，處理C的RETR降低到分別低于處理A和處理B 68.54%和70.51%的水平。
2.4 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)o和Fm的影響
圖4可以看出，隨著鹽濃度的增加3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的Fo均呈增加趨勢(shì)，而Fm則呈明顯的降低趨勢(shì)，但3種光強(qiáng)下Fo和Fm的變化幅度卻明顯不同，當(dāng)鹽濃度為0 mmol·L-1時(shí)，3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的Fo和Fm之間均無(wú)明顯差異，但隨著鹽濃度的增加，處理C的Fo增加幅度和Fm的降低幅度均明顯大于處理A和處理B，處理A桑樹(shù)幼苗葉片的Fo和Fm變化幅度最小。
2.5 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo的影響
圖3 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片ФPSⅡ和RETR的影響Fig.3 Effects of salt stress under different light intensity on ФPSⅡ and RETR in leaves of mulberry seedlings
圖4 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)o和Fm的影響Fig.4 Effects of salt stress under different light intensity on Fo and Fm in leaves of mulberry seedlings
圖5 可以看出，當(dāng)鹽濃度在0～100 mmol·L-1時(shí)，處理A桑樹(shù)幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/Fo均沒(méi)有發(fā)生明顯變化，當(dāng)鹽濃度增加到200 mmol·L-1時(shí)，F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo才呈小幅度的降低；處理B和處理C桑樹(shù)幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/Fo隨著鹽濃度的增加呈明顯的降低趨勢(shì)，并且處理C降低更為明顯，當(dāng)鹽濃度達(dá)200 mmol·L-1時(shí)，處理C桑樹(shù)幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/Fo分別降低到了0.23和0.36，1 000 μmol·m-2s-1的強(qiáng)光下明顯加劇了鹽脅迫引起的桑樹(shù)幼苗葉片的光抑制。
圖5 不同光強(qiáng)下鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和Fv/Fo的影響Fig.5 Effects of salt stress under different light intensity on Fv/Fm and Fv/Fo in leaves of mulberry seedlings
3 討 論
逆境下植物細(xì)胞內(nèi)的ROS的爆發(fā)多為光合作用介導(dǎo)的，當(dāng)光合電子傳遞鏈中的電子過(guò)剩時(shí)，過(guò)剩電子就會(huì)攻擊細(xì)胞內(nèi)游離的O2分子形成O2·-[4]。本試驗(yàn)中，隨著鹽濃度的升高，桑樹(shù)幼苗葉片的實(shí)際光化學(xué)效率(ФPSⅡ)和電子傳遞速率(RETR)降低，電子傳遞明顯受阻(圖3)，電子傳遞鏈中過(guò)剩的電子激活了細(xì)胞中游離O2誘導(dǎo)了的產(chǎn)生（圖1），為降低對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片的氧化傷害，細(xì)胞內(nèi)清除的SOD活性相應(yīng)增強(qiáng)(圖2)。在濃度0～50 mmol·L-1的鹽脅迫下，3種光強(qiáng)處理下桑樹(shù)幼苗葉片的SOD活性均呈增加趨勢(shì)，特別是1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)處理增加更為明顯，因此3種光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片中的產(chǎn)生速率并沒(méi)有明顯增加，即在低濃度的鹽脅迫下，SOD活性的增加有效降低了桑樹(shù)幼苗葉片中產(chǎn)生速率；但當(dāng)鹽濃度在50～100 mmol·L-1時(shí)，雖然桑樹(shù)幼苗葉片的SOD活性也呈增加趨勢(shì)，但SOD不足以有效清除細(xì)胞內(nèi)的，產(chǎn)生速率增加；當(dāng)鹽濃度超過(guò)100 mmol·L-1后，桑樹(shù)幼苗葉片的SOD活性反而呈降低趨勢(shì)，導(dǎo)致產(chǎn)生速率增加更為明顯。不同濃度的鹽脅迫下，1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的產(chǎn)生速率明顯大于200 μmol·m-2s-1和 500 μmol·m-2s-1時(shí)，說(shuō)明較高的光強(qiáng)增加了鹽脅迫下的產(chǎn)生，既然的產(chǎn)生主要是由于光合電子傳遞鏈中電子過(guò)剩的結(jié)果，那么鹽脅迫下強(qiáng)光加劇的產(chǎn)生原因可能是強(qiáng)光下P680捕獲的光量子增加，電荷分離速率增大，電子傳遞鏈的壓力增加，電子傳遞受阻所致；也有可能與強(qiáng)光下植物的暗反應(yīng)利用同化力(ATP和ADPH)的能力降低，同化力的大量積累反饋抑制了光合電子傳遞鏈中的電子傳遞有關(guān)。
植物細(xì)胞中的H2O2來(lái)源大部分都是由SOD歧化產(chǎn)生的[16]，· 的生成位于類囊體膜內(nèi)，但大多數(shù)的在擴(kuò)散出類囊體膜之前就被SOD催化為H2O2和。本試驗(yàn)中，隨著鹽誘導(dǎo)的爆發(fā)和SOD活性的增強(qiáng)，桑樹(shù)幼苗葉片中的H2O2含量明顯增加(圖1)。在植物的葉綠體中并不存在清除H2O2的過(guò)氧化氧酶(CAT)，高等植物的葉綠體內(nèi)H2O2是由抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)清除的[18-19]，但有研究認(rèn)為植物葉綠體內(nèi)的APX對(duì)極端逆境下產(chǎn)生的過(guò)量ROS極其敏感[20]，嚴(yán)重氧化脅迫下當(dāng)ROS含量過(guò)高時(shí)，APX活性降低[21]，因此，在植物的葉綠體內(nèi)，抑制植物光合作用的ROS主要為H2O2。本試驗(yàn)中，隨著鹽濃度的增加，200和 500 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗的APX活性均呈先增加后降低的趨勢(shì)，而1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗的APX活性則始終呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明強(qiáng)氧化脅迫下桑樹(shù)幼苗葉片的APX活性明顯降低，清除葉綠體內(nèi)H2O2的能力減弱，特別是 1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下，當(dāng)鹽濃度達(dá)200 mmol·L-1時(shí)，APX基本失活，ROS清除能力的降低導(dǎo)致H2O2的積累。
研究表明，葉綠體內(nèi)過(guò)量的H2O2會(huì)通過(guò)金屬催化的Haber-Weiss反應(yīng)生成高度活潑、破壞極強(qiáng)的羥基自由基(·OH)[22]，·OH會(huì)破壞放氧復(fù)合體(OEC)的構(gòu)成亞基并且妨礙其周轉(zhuǎn)而降低PSⅡ的功能[23]。本試驗(yàn)中，1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下由于APX的鈍化，葉綠體內(nèi)H2O2的積累明顯降低了鹽脅迫下桑樹(shù)幼苗葉片PSⅡ的功能，阻礙了電子傳遞鏈的正常生理功能。但有研究認(rèn)為，單純的鹽脅迫或在弱光下鹽脅迫并不會(huì)引起植物發(fā)生光抑制[24]，鹽脅迫下，強(qiáng)光會(huì)進(jìn)一步降低植物的光合作用[25]，當(dāng)鹽脅迫與強(qiáng)光脅迫交互作用時(shí)，植物葉片發(fā)生光抑制，甚至光氧化或光漂白死亡，強(qiáng)光是鹽脅迫下植物發(fā)生光抑制的直接誘因[26]。本試驗(yàn)得到了相似的結(jié)果，由于RETR和ФPSⅡ主要受光強(qiáng)的決定，因此 200 μmol·m-2s-1和500 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下，由于桑樹(shù)幼苗葉片吸收的光量子較少，電子傳遞鏈的壓力較小，桑樹(shù)幼苗葉片的Fv/Fm和Fv/Fo僅在鹽濃度增加到200 mmol·L-1時(shí)才呈小幅度的降低，并且隨著鹽濃度的增加，桑樹(shù)幼苗葉片F(xiàn)o的增加幅度和Fm的降低幅度也明顯小于光強(qiáng)為1 000 μmol·m-2s-1時(shí)，因此，弱光下并沒(méi)有引起鹽脅迫對(duì)桑樹(shù)幼苗葉片的PSⅡ光抑制。但在1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下，桑樹(shù)幼苗葉片的RETR和ФPSⅡ明顯高于光強(qiáng)為 200 μmol·m-2s-1和500 μmol·m-2s-1時(shí)，但隨著鹽濃度的增加，RETR和ФPSⅡ的降低幅度較大，并且當(dāng)鹽濃度增加到200 mmol·L-1時(shí)桑樹(shù)幼苗葉片的RETR已降低到低于200 μmol·m-2s-1和 500 μmol·m-2s-1光強(qiáng)水平，另外，1 000 μmol·m-2s-1光強(qiáng)下桑樹(shù)幼苗葉片的Fm、Fv/Fm和Fv/Fo也呈極顯著的降低趨勢(shì)，桑樹(shù)幼苗葉片發(fā)生了明顯的PSⅡ光抑制，結(jié)合強(qiáng)光下葉片ROS和保護(hù)酶活性的變化結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)光下加劇鹽脅迫下桑樹(shù)幼苗葉片光抑制的原因可能與ROS的增加有關(guān)。
綜上所述，鹽脅迫下，桑樹(shù)幼苗葉片的ROS代謝和葉綠素?zé)晒馓匦悦黠@受光強(qiáng)的影響。200 μmol·m-2s-1和 500 μmol·m-2s-1的光強(qiáng)下，桑樹(shù)幼苗葉片抗氧化系統(tǒng)功能的增強(qiáng)在減輕鹽脅迫誘導(dǎo)的PSⅡ光抑制方面發(fā)揮了重要的作用。但在1 000 μmol·m-2s-1的光強(qiáng)下，隨著鹽濃度的增加，桑樹(shù)幼苗葉片大量產(chǎn)生，相應(yīng)SOD活性增強(qiáng)，但在SOD的作用生成了大量的H2O2，而此時(shí)清除H2O2的APX活性卻受到了抑制，從而導(dǎo)致PSⅡ發(fā)生了光抑制。
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Effects of salt stress with different light intensity on active oxygen and chlorophyll fl uorescence characteristics in leaves ofMoros albaL seedlings
PANG Hao-sheng, ZHANG Hui-hui, TIAN Ye, AO Hong, SUN Guang-yu
(College of Life Science, Northeast Forest University, Harbin 150040, Heilongjiang, China)
By taking the seedlings ofMorus albaL as the tested materials, the effects of the stresses of different concentration salt on reactive oxygen species (ROS) and chlorophyll fl uorescence characteristics under different light intensities (200, 500 and 1000 μmol·m-2s-1)were studied. The superoxide anion (O2·-) and H2O2in leaves of mulberry seedlings were obviously decreased by superoxide dismutase(SOD) and ascorbate peroxidase (APX), and the chlorophyll fluorescence parameters did not change obviously under 200 and 500 μmol·m-2s-1; therefore, the enhancement of antioxidant system function in leaves of mulberry seedlings played an important effect on preventing salt-induced of PS Ⅱ photoinhibition under weak light; As the increase of salt concentration, the O2·-contents abundantly produced, and the correspondingly SOD activities enhanced under 1000 μmol·m-2s-1; the dismutation of SOD led to H2O2content increased signif i cantly; meanwhile, APX activities which were mainly responsible for eliminating H2O2were inhibited in chloroplasts under strong oxidative stress, the excessive H2O2in chloroplasts possible damaged electron transports in the electron transport chain,and led to obvious PSⅡ photoinhibitions; hence, the high light was an important cause of PSⅡ photoinhibition in leaves of mulberry seedlings inducing by salt stress; however, PSⅡ photoinhibition caused by high light under salt stress were related to the metabolic disturbance of ROS.
Moros albaL seedlings; active oxygen in leaves; chlorophyll fl uorescence characteristics; illumination intensity; salt stress
S718.43
A
1673-923X(2014)08-0042-06
2013-10-15
國(guó)家科技支撐項(xiàng)目（2011BAD08B02-3）；國(guó)家自然科學(xué)基金（30771746，31070307）；黑龍江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（ZD201105）共同資助
逄好勝（1991-），男，山東青島人，碩士研究生，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究；E-mail：haoshengpang@sina.cn
孫廣玉（1963-），男，黑龍江巴彥人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)研究；E-mail：sungy@vip.sina.com
[本文編校：吳 彬]
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