外源MeJA,、ABA和Ca2+处理对甘草幼苗活性氧产生和保护酶活性的影响

丁园

（宁夏大学宁夏饲料工程技术研究中心宁夏银川750021）

【摘要】目的：研究MeJA、ABA和Ca2+处理对甘草(Glycyrrhizaspp.)幼苗活性氧代谢及保护酶活性的影。方法：以甘草幼苗为材料，分别用10-4mol/LMeJA和ABA及8mmol/LCaCl2溶液处理甘草幼苗24h，测定其体内超氧阴离子自由基(O2-)、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)含量及保护酶(SOD、POD、CAT)的活性。结果：甘草幼苗在上述三种处理下H2O2含量均较对照显著下降，而O2-含量除在MeJA处理下较对照上升外，在其他两种处理下的变化则相同于H2O2含量的变化；脯氨酸的含量除在Ca2+处理下较对照上升外，在其他两种处理的变化则相同于H2O2含量的变化；MDA含量除在MeJA和Ca2+处理下较对照上升外，ABA处理下低于对照；SOD活性在Ca2+处理下显著高于对照，在其他两种处理下显著低于对照；POD活性在ABA和Ca2+处理下显著高于对照，在MeJA处理下显著低于对照；CAT活性则表现出在MeJA和ABA处理下活性显著高于对照而在Ca2+处理下显著低于对照。三种处理下甘草幼苗SOD，POD，CAT三种保护酶相互协调，有效地清除了三种处理条件下产生的少量活性氧，使活性氧维持在一个较低水平上，有效降低膜脂过氧化水平，防止其他伤害过程的发生，使甘草植株维持较正常的生长发育。

【关键词】甘草幼苗；MeJA、ABA和Ca处理；活性氧；丙二醛；保护酶

【中图分类号】R96【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2015）19-0327-03

甘草(GlycyrrhizauralensisFisch)为豆科(leguminosae)甘草属(Glycyrrhiza)多年生草本植物，具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛等功效。MeJA、ABA和Ca的处理引起植物体内活性氧的积累，导致膜脂过氧化和蛋白质(酶)、核酸等分子的破坏。在生物进化过程中细胞内形成了防御活性氧毒害的保护机制，即被称为保护酶系统的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等，它们协调作用能够有效地清除OH、H2O2、O-2等这些自由基，是酶促防御系统(即保护酶系统)的重要组成成份[1]。因此本实验选择MeJA、ABA和Ca喷施处理，测定甘草幼苗体内的超氧阴离子自由基(O-2)含量，过氧化氢(H2O2)含量，丙二醛(MDA)含量，脯氨酸（Pro）含量，以及保护酶(SOD、POD、CAT)的活性，旨在探讨不同外源因子处理对甘草幼苗的活性氧产生、膜脂过氧化水平及保护酶活性的影响，为甘草抗逆生理研究提供一定的理论依据。

1.材料与方法

1.1实验材料培养及其处理

甘草(Glycyrrhiza）种子购自宁夏盐池县科学技术局，精选子粒饱满的种子，用浓H2SO4处理45～60min，期间不断搅动，清水冲洗数次至无黏性，再将种子摆放在垫有双层滤纸的培养皿里进行萌发，温度25℃左右。当子叶开始露出时，给予光照，昼夜各12h，待子叶伸展开长约5cm后，分别用20ml的蒸馏水、10-4mol/LMeJA、10-4mol/LABA和8mmol/lCaCl2喷雾处理甘草幼苗，于处理24h后取样，置封口袋中，放入冰箱中储存以备用[4]。

1.2测定指标与方法

1.2.1活性氧的测定

1)O-2含量的测定采用分光光度法法[2]:。2)H2O2含量的测定采用分光光度法[3]。

1.2.2MDA、Pro含量的测定

1)MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸比色法[2]。以0.67%TBA溶液为空白对照，测定并记录在450nm、532nm和600nm处的吸光值(OD值)。2)脯氨酸含量的测定采用分光光度计法，植物体内游离的脯氨酸用磺基水杨酸提取。以加入2mL水，2mL冰乙酸和3mL显色液的试剂为对照，在波长520nm下比色并记录OD值[2]。

1.2.3保护酶活性的测定

1)SOD活性的测定采用氮蓝四唑(NBT)法，以单位时间内抑制NBT光化还原50%的反应所需的酶量为一个酶活单位(U)测定波长为560nm[2]。2)POD活性的测定采用愈创木酚比色法，以每分钟内A470变化0.01为一个过氧化物酶活性单位(U)[2]。3)CAT活性的测定采用紫外吸收法，以每分钟内A240下降0.1为一个酶活性单位(U)[2]。

2.结果与分析

2.1MeJA、ABA和Ca处理对甘草幼苗O2-和H2O2含量的影响

MeJA处理的甘草幼苗中的O2-含量较对照组CK上升1.05倍。而ABA和Ca处理甘草幼苗中的O2-含量较对照组降低85%和95%。MeJA、ABA和Ca处理甘草幼苗中的H2O2含量均略有下降，分别为对照的59%，71%和60%，见图1,2。

3.讨论

自由基伤害学说[4-5]认为，正常情况下植物细胞中存在着自由基及一些活性氧的产生和清除的两个过程。植物在逆境或衰老过程中，过剩的自由基的毒害之一是引发或加剧膜脂过氧化，造成细胞膜系统的损伤。超氧化化物歧化酶(superoxidedismuatse，SOD)、过氧化物酶(peroxidase，POD)、过氧化氢酶(catalase，CAT)等能够有效地清除这些自由基，是酶促防御系统(即保护酶系统)的重要组成成分。SOD能以O-2为基质进行歧化反应；CAT可分解H2O2；POD可清除细胞内有害自由基并能催化有毒物质[6]；脯氨酸是水溶性最大的氨基酸，具有易于水合的趋势和较强的水合力[5]，脯氨酸的积累可以维持渗透压和保水力，对蛋白质的稳定性也有显著影响[7]；MDA含量和细胞膜相对透性是反映细胞质膜透性的2个重要生理指标[8]。截止目前，国内外对甘草的研究多集中在甘草的药理作用、药用成分和临床方面，而有关外源激素MeJA、ABA处理以及矿质元素Ca处理对甘草幼苗的生理特性影响的研究报道还比较少。

本实验中，在MeJA处理甘草幼苗时，甘草体内的O2-含量受其刺激，含量显著升高，高于对照，而此时SOD酶活性却低于对照水平，未能从首端有效清除产生的超氧阴离子，使其岐化成H2O2，但MeJA处理下的CAT活性高于对照，促使机体积累的H2O2分解为分子氧和水，可以有效地将生成的H2O2有效清除，保护甘草细苗从而使细胞免于遭受H2O2更大的毒害。在ABA处理下，甘草幼苗的两种活性氧含量均低于对照水平，此处理下甘草幼苗的SOD活性相似于MeJA处理，低于对照，但是其POD和CAT活性却高于对照，因此这两种酶协同作用将此两种活性氧水平控制在低于对照水平的状态，避免甘草幼苗受到活性氧伤害。在Ca处理甘草幼苗时，表现为SOD和POD两种保护酶活性高于对照，而且上述两种活性氧的水平也低于对照，说明在Ca处理甘草幼苗时，甘草幼苗是通过先启动第一道防线——SOD活性先有效清除超氧阴离子自由基，然后再通过协同以提高POD的活性有效清除H2O2来维持甘草幼苗正常生理过程。

综上所述，在MeJA、ABA和Ca处理甘草幼苗时，SOD，POD，CAT三种保护酶相互协调，有效地清除了三种处理条件下甘草幼苗中产生的活性氧，使活性氧维持在一个较低水平上，减缓活性氧积累降低膜脂过氧化水平及其他伤害过程的发生，使植株维持较正常的生长发育。

【参考文献】

[1]孙昌祖.渗透胁迫对青杨叶片氧自由基伤害及膜脂过氧化的影响[J].林业科学,1993,29(2):104-109

[2]高俊凤.植物生理实验技术[M].西安:世界图书出版社,2000:194.

[3]邹琦.植物生理生化试验指导[M].北京:中国农业出版社,2000:163-165.

[4]魏胜利,王文全,刘春生等.甘草野生种群地上植株形态地理变异及其生态学机制分析[J].现代生物医学进展,2011,23(23):4614-4618.

[5]FrdovichI,HandlerP.Detectionoffreeradicalinilluminateddyesolutionsbyinitiationofsulfiteoxidation[J].JBiolChem,1960,235:1835-1838.

[6]梁新华,史大刚.干旱胁迫对光果甘草幼苗根系MDA含量及保护酶POD,CAT活性的影响[J].干旱地区农业研究,2006,24(3):108-110.

[7]汤章城.逆境条件下植物脯氨酸的累积及其可能的意义[J]植物生理学通讯,1984,(1):15221.

[8]任安芝,高玉葆,刘爽.铬、镉、铅胁迫对青菜叶片几种生理生化指标的影响[J].应用与环境生物学报,2000,6(2):112-116.