水分脅迫對蘭花品種“霞光”抗氧化系統(tǒng)的影響

徐凌彥 王瑞晶 張亞玲 王玉英 凌青

摘要[目的]研究水分脅迫對蘭花品種“霞光”抗氧化系統(tǒng)的影響。[方法]以蘭花品種“霞光”為試驗材料，在水分脅迫下研究植株開花初期的丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）的變化。[結果]蘭花品種“霞光”植株MDA含量以及SOD、POD和CAT活性隨著水分脅迫時間的延長呈上升趨勢。每隔10 d澆水1次的處理已經對蘭花品種“霞光”植株產生了膜脂氧化的傷害，每隔20 d澆水1次處理蘭花植株的MDA含量以及SOD、POD和CAT活性均達到最大值，表明植株通過調節(jié)抗氧化物酶活性的合成代謝來應對水分脅迫。[結論]研究結果可為蘭花品種“霞光”的生產栽培提供指導。

關鍵詞蘭花品種“霞光”；水分脅迫；抗氧化酶

中圖分類號S682.317文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）17-0009-03

Abstract[Objective] To study the effects of water stress on the antioxidant enzymes system of orchid cultivar “Xiaguang”.[Method] Taking orchid cultivar “Xiaguang” as test materials，the changes of MDA content，SOD，POD，CAT activities of orchid cultivar “Xiaguang” under water stress at the early blossom stage were studied.[Result] MDA content，SOD，POD，CAT activities of orchid cultivar “Xiaguang” showed an increasing trend along with prolonging of water stress time.In the treatment of watering once every 10 days，oxidative damage of membrane lipid produced.In the treatment of watering once every 20 days，MDA content，SOD，POD，CAT activities of orchid cultivar “Xiaguang” all reached the maximum.That indicated the plants regulated metabolism of the activities of the antioxidant enzymes in response to water stress.[Conclusion] The research results can provide guide for the production and cultivation of orchid cultivar “Xiaguang”.

Key wordsOrchid cultivar “Xiaguang”；Water stress；Antioxidant enzymes

基金項目云南省教育廳基金項目（2011Y059）；國家自然科學基金項目（30160074）；云南省重點新產品開發(fā)資助項目（2012BB008）；云南省昆明市科學技術局重點項目（2015-1-N-00984）。作者簡介徐凌彥（1983—），女，云南昆明人，講師，碩士，從事植物資源的利用和創(chuàng)新研究。*通訊作者，副教授，碩士，從事植物的利用和創(chuàng)新研究。

收稿日期2017-04-14

目前，世界上干旱、半干旱區(qū)域面積占土地面積的36%，遍及世界上60多個國家和地區(qū)[1]。我國也是一個干旱、半干旱面積較大的國家，其中干旱面積占30.8%。即使在非干旱區(qū)的主要農業(yè)區(qū)內，也會因為降水不均，而受到季節(jié)性干旱的侵襲，在我國的絕大部分地區(qū)干旱趨勢也在不斷的加劇。云南素有“世界花園”之稱，尤其以山茶、杜鵑、玉蘭、報春、龍膽、蘭花、百合和綠絨蒿8種名花而著稱。由于云南獨特的氣候資源優(yōu)勢，非常有利于花卉植物的生長，產出的花卉顏色鮮艷、莖稈挺拔、花期長而獨具特色。通過簡易保護方式栽培，全年都可生產鮮花和觀賞植物。因此，研究水分脅迫對具有良好觀賞性狀的盆栽或鮮切花品種的影響，對于節(jié)約水資源、發(fā)展經濟等都有重要的意義[2]。

“霞光”是由西藏虎頭蘭“黃素花”（Cymbidium tracyanum L.Castle）和大雪蘭（Cymbidium mastersii）雜交培育而成的新品種花卉[3]。四季常綠，葉帶狀，每個花枝著花6～12朵，花展開時有香味，萼片和花瓣均為金黃色或卵黃色，唇瓣左右裂片之間有兩行金黃色絨毛，合蕊柱背和腹面為紅色，花期40～60 d。適宜生長在熱帶、亞熱帶或較溫暖的地區(qū)以及氣候相近的保護地里，而其適溫在15～28 ℃，適應范圍、溫度的廣泛，也為其推廣栽培及觀賞應用提供了可能性。

植物受到水分脅迫時會產生活性氧，對細胞造成損傷。大量研究表明，植物體內廣泛存在的抗氧化酶系統(tǒng)[如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等]能有效清除活性氧，保證細胞正常的生理功能，維持其對干旱脅迫的抗性。研究表明，耐旱植物在逆境條件下能使保護酶活力維持在一個較高水平，有利于清除自由基， 降低膜脂過氧化水平， 從而減輕膜傷害程度[4]。干旱條件下蘭花的生理響應和抗旱性評價等方面的研究極少。郭紅等[5]研究了干旱脅迫對不同栽培基質下碧玉蘭的生理反應及抗性，結果表明碧玉蘭葉片的相對電導率隨著含水量的降低而增加，丙二醛和游離脯氨酸以及抗氧化酶活性則表現(xiàn)為先增后降。各種指標變化幅度隨不同栽培基質而不同。王海帆等[6]研究表明碧玉蘭POD活性在干旱脅迫后35 d保持比較平穩(wěn)的上升趨勢，42 d時出現(xiàn)大幅度上升；鹽脅迫后呈先上升后下降的趨勢。干旱脅迫下，3/4樹皮+1/4泥炭所栽培碧玉蘭POD活性上升較為穩(wěn)定。王玉英等[7]報道了水分脅迫對蘭花新品種“霞光”花期生長的影響，但對初花期植株的丙二醛（MDA）含量、POD、SOD和CAT活性變化趨勢的研究鮮見報道。筆者研究了水分脅迫不同時間與對照處理下蘭花品種“霞光”抗氧化系統(tǒng)的變化趨勢，初探生殖生長初期膜脂傷害機理，旨在為其生產栽培提供指導。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為蘭花品種“霞光”植株，選擇外形、株高和葉片數(shù)大致相當?shù)?，?年復花的優(yōu)良植株，均為自主培育的具有自主知識產權的蘭株。

1.2試驗方法

試驗于2015年7月在云南農業(yè)大學花卉研究所大棚內進行，將挑選出的12盆植株分為4組，每組3盆，對植株進行編號。采用每隔5、10、15、20 d澆1次水的控水方法，待到植株開花的初期，于08∶00—09∶00選取開花植株的葉片，并洗凈待測。栽培環(huán)境：大棚內布有20%的遮光網，栽培基質一律使用1/4樹皮+1/4泥炭+1/4椰糠+1/4陶粒的混合基質[8]，白天（22±2） ℃，夜晚（12±2） ℃。

1.3測定項目與方法

MDA的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）法[9]，SOD的測定采用氮藍四唑（NBT）法[10]，POD的測定采用愈創(chuàng)木酚法，CAT的測定采用紫外吸收法。

1.4數(shù)據處理試驗數(shù)據使用Excel 2003軟件進行繪制，使用dps7.05統(tǒng)計軟件進行方差分析。

2結果與分析

2.1水分脅迫對蘭花品種“霞光”MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化中最重要的產物之一，植物在逆境下遭受傷害與活性氧積累誘發(fā)的膜質過氧化作用密切相關。

從圖1可以看出，水分脅迫對蘭花品種“霞光”植株MDA含量的影響顯著。隨著水分脅迫時間的延長，MDA含量逐漸增加，對照處理（每隔5 d澆水1次）MDA含量最低，而在每隔20 d澆水1次處理出現(xiàn)最高值，且MDA含量分別極顯著高于對照處理（每隔5 d澆水1次）、每隔10 d澆水1次和每隔15 d澆水1次（P<0.01）；每隔10 d澆水1次和每隔15 d澆水1次處理植株的MDA含量分別極顯著高于對照處理（每隔5 d澆水1次）（P<0.01）。這表明每隔10 d澆水1次的處理就已經對蘭花品種“霞光”植株產生了膜脂氧化的傷害，每隔5 d 澆水1次的處理對蘭花品種“霞光”植株的膜脂氧化傷害最小，隨著澆水處理間隔時間增長，對植株的膜脂傷害程度加深。

2.2水分脅迫對蘭花品種“霞光”SOD活性的影響

SOD普遍存在于動植物體內，是一種清除超氧陰離子自由基的酶。SOD可清除植物體內的O2，抑制甲腙的形成，通過光還原反應后，反應液藍色越深，說明酶活性越低，反之，酶活性就越高。

從圖2可以看出，水分脅迫對蘭花品種“霞光”植株SOD活性的影響顯著。隨著水分脅迫時間的延長，其SOD活性也逐漸增加，而對照處理（每隔5 d澆水1次）的SOD活性最低，而每隔20 d澆水1次的植株SOD出現(xiàn)最高值，且SOD活性分別極顯著高于對照處理（每隔5 d澆水1次）、每隔10 d澆水1次和每隔15 d澆水1次（P<0.01）；同時，每隔10 d澆水1次和每隔15 d澆水1次處理植株的SOD活性分別極顯著高于對照處理（每隔5 d澆水1次）（P<001）。這表明采取每隔10 d澆水1次的處理SOD活性增高，而每隔5 d澆水1次處理的蘭花品種“霞光”植株內的SOD活性較低。這說明蘭花植株能夠通過提高SOD的活性來有效清除細胞中的超氧自由基，緩解水分脅迫對細胞質的傷害。

2.3水分脅迫對蘭花品種“霞光”POD活性的影響

POD是植物體內普遍存在、活性較高的一種酶，它與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有密切關系，植物在生長發(fā)育過程中其活性不斷發(fā)生變化，因此測定POD活性可以反映某一時期植物體內的代謝變化。

從圖3可以看出，水分脅迫對蘭花品種“霞光”植株內POD活性的影響顯著。隨著處理時間的延長，其植株內的POD活性顯著增高，對照處理（每隔5 d澆水1次）POD活性最低，每隔20 d澆水1次植株內POD活性極顯著高于其他處理（P<0.01）；每隔10 d澆水1次、每隔15 d澆水1次處理的植株中POD活性分別極顯著高于對照處理（每隔5 d澆水1次）（P<0.01）。這表明每隔10 d澆水1次的處理已對植株體內的代謝造成了一定的影響，而每隔5 d澆水1次則對蘭花品種“霞光”的代謝影響較小，隨處理時間的延長，植株受到的脅迫強度增強，導致植株內POD活性增強，說明蘭花植株可以通過提高自身POD的活性來抵御水脅迫產生的傷害。

2.4水分脅迫對蘭花品種“霞光”植株CAT活性的影響

植物在逆境下或衰老時，由于體內活性氧代謝加強使H2O2積累。H2O2可以直接或間接地氧化細胞核內核酸、蛋白質等生物大分子，并使細胞膜遭受損害，從而加速細胞的衰老和解體。CAT可以清除H2O2，這也是植物體內重要的酶促防御系統(tǒng)之一。由于植物組織中CAT活性與植物的抗逆性密切相關，因此其活性為機體提供了抗氧化防御機理。

從圖4可以看出，水分脅迫對蘭花品種“霞光”植株CAT活性的影響顯著。隨水分脅迫時間的延長，CAT活性逐漸增加，其中對照處理（每隔5 d澆水1次）的CAT活性最低，而在每隔20 d澆水1次的處理出現(xiàn)最高值，而CAT活性也分別極顯著高于對照處理（每隔5 d澆水1次）、每隔10 d澆水1次和每隔15 d澆水1次（P<0.01）；同時，每隔10 d澆水1次和每隔15 d澆水1次處理的植株CAT活性分別極顯著高于對照處理（每隔5 d澆水1次）（P<0.01）。這表明每隔10 d澆水1次的處理已經逐漸激活CAT。這說明水

脅迫處理的植株CAT活性顯著增強，可以有效清除細胞中的活性氧，緩解水脅迫對細胞質的傷害。

3討論

花卉水分脅迫機理研究，目前主要集中在水分脅迫對植物的形態(tài)反應和生理反應的影響方面，而水分脅迫影響生殖生長期的相關研究極少。然而，水分脅迫下植物體內活性氧的積累是導致干旱脅迫的主要原因之一。在正常生長情況下，植物細胞內活性氧的產生和清除處于動態(tài)平衡，不會傷害細胞，而多種逆境脅迫都引發(fā)細胞內活性氧的過量生產、積累而打破平衡，活性氧導致膜過氧化和脫脂化從而使細胞結構和功能都受到破壞[11]。植物對脅迫的響應之一就是這些保護酶活性的變化，如小麥[12-14]、玉米[13]、花生[15]、甜橙[16]、甘蔗[17]、中山杉[18]等在干旱脅迫下均表現(xiàn)出保護酶活性不同程度的增加。倪書邦等[19]報道澳洲堅果花期水分脅迫條件下，各處理的SOD和POD活性隨著水分脅迫強度的加劇而下降。該試驗結果表明，在對照（每隔5 d澆水1次）處理，開花初期的蘭花品種“霞光”植株的MDA含量及SOD、POD和CAT活性均最低，說明細胞膜所受的損傷最輕；每隔10 d澆水1次的處理已經對蘭花“霞光”植株產生了膜脂氧化的傷害，每隔20 d澆水1次的處理植株的MDA含量及SOD、POD和CAT活性均達到最大值，表明在輕度、中度水分脅迫下，較高活性的保護酶系統(tǒng)能夠有效地清除體內過多的活性氧。但隨著水分脅迫強度的增加，植株內的MDA含量依然保持較高水平，表明了維持活性氧產生與清除之間尚未達到較好的動態(tài)平衡。

4結論

蘭花品種“霞光”植株處于水分脅迫時，植株的MDA含量和SOD、POD和CAT活性隨著水分脅迫時間的延長呈上升趨勢。每隔10 d澆水1次的處理已經對蘭花品種“霞光”植株產生了膜脂氧化的傷害，每隔20 d澆水1次的處理植株的MDA含量及SOD、POD和CAT活性均達到最大值，表明在輕度、中度水分脅迫下，較高活性的保護酶系統(tǒng)能夠有效清除體內過多的活性氧，植株主要通過調節(jié)抗氧化物酶活性的合成代謝來應對水分脅迫。

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