周大寨，肖 强，肖 浩，郑小江

(湖北省生物资源保护与利用重点实验室(湖北民族学院)，湖北 恩施 445000)

珙桐(DavidiainvolucrataBaill)为我国特有的珙桐科(Nyssaceac)、珙桐属(Davidia)单属单种落叶乔木，是世界著名的孑遗植物，在生态学、地质学和植物资源学上都有重要价值，被国内外大量引种.但由于珙桐叶片忍耐脱水、抗旱及抗高温能力均差，引种的成活率低，从而限制了其广泛应用于园林绿化.具有超强吸水、保水性能的吸水剂为解决这一难题提供了新的有效途径，农林业生产上的大量应用表明其可有效地增加植物抗旱性，提高幼苗的成活率[1-3].本文通过研究干旱、盐及干旱+盐三种胁迫下，两种吸水剂处理对珙桐幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响，以期揭示保护酶系在胁迫及吸水剂处理下的变化规律，为吸水剂在珙桐的引种运用提供技术依据.

1 材料与方法

1.1 材料与处理

1.1.1 试验材料 珙桐苗：湖北省利川市星斗山国家自然保护区培育的2年生珙桐幼苗.Hydrogel G：Stocksorb 500 XL(颗粒)，为德国Stockhausen化学公司研制生产的新型吸水剂，其成份为钾-聚丙烯酸脂-聚丙烯酰胺共聚体，含有21.4%的氧化钾养分；Hydrogel P：LuquasorR系列产品(粉末)，由德国BASF(巴斯夫)公司生产的超强吸水剂，其主要成分为聚丙烯酸-丙烯酸钠交联体.

1.1.2 材料的培养 选择生长良好，大小一致的珙桐苗植入培养钵中，采用珍珠岩与洗净的细砂以3∶7的重量比混匀作为培养基质；按基质干重的0.5%施入吸水剂，混匀，两种吸水剂分开处理；对照处理不加入吸水剂；每个培养钵按实验设计装入2 kg培育基质，每钵定植1株，移栽后浇灌Hoagland完全营养液(pH=6.0)使水杉苗正常生长，待苗木长2个月后按试验设计进行处理，处理前按常规方式管理，定期浇水以保持土壤湿度，每2周浇1次Hoagland全营养液.

1.2 药品规格

试验所用药品均为国产分析纯试剂和国产进口分装生化试剂.

1.3 试验设计与处理

1.3.1 试验设计 采用完全随机区组试验设计，分成12组，每组3株，设3次重复(control：对照处理(CK)；salt：盐胁迫(S)； drought：干旱胁迫(D)； granule：颗粒吸水剂(G)； powder：粉末吸水剂(P).

1)对照处理(CK)

2)颗粒吸水剂处理(CKG)

3)粉末吸水剂处理(CKP)

4)盐胁迫处理(S)

5)盐胁迫+颗粒吸水剂处理(SG)

6)盐胁迫+粉末吸水剂处理(SP)

7)干旱胁迫处理(D)

8)干旱胁迫+颗粒吸水剂处理(DG)

9)干旱胁迫+粉末吸水剂处理(DP)

10)干旱+盐胁迫处理(DS)

11)干旱+盐胁迫+颗粒吸水剂处理(DSP)

12)干旱+盐胁迫+粉末吸水剂处理(DSP)

1.3.2 试验处理 试验在温室中进行，待苗木培育2个月后进行对照、干旱、盐和干旱+盐处理.

对照处理：充分浇入Hoagland完全营养液，达到土壤基质最大田间持水量的80%～90%，在整个处理期间维持80%～90%田间持水量；

盐处理：浇灌足量100 mM NaCl溶液(1～2 L)，在实验期间保持土壤水分为最大田间持水量的80%～90%；

干旱处理：浇足Hoagland完全营养液，自然干旱，期间称重，测定干旱进程，达到40%田间持水量后，均匀浇水维持40%田间持水量；

干旱+盐处理：浇灌足量100 mM NaCl溶液(1～2 L)后，自然干旱，期间称重，测定干旱进程，达到40%田间持水量后，均匀浇水维持40%田间持水量.

所有苗木在试验开始时，用塑料袋完全包裹钵身，使苗木靠蒸腾失水.

1.4 采样及酶活测定

在珙桐苗木出现干旱、盐害症状时进行采样.超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用氮蓝四唑(NBT)比色法[4]；过氧化氢酶(CAT)活性测定参照Jiang M Y[5]的方法；过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法[4]；抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性测定参照Mishr[6]的方法并略加改进.

2 结果与分析

2.1 吸水剂对三种胁迫处理下珙桐叶片SOD活性的影响

如图1所示，无吸水剂处理时，与对照相比，三种胁迫均增加了珙桐叶片中SOD活性，其中干旱及干旱+盐胁迫处理间达显著差异水平.吸水剂处理后，珙桐叶片中SOD活性均有不同程度降低，盐胁迫下吸水剂处理间差异不显著；干旱及干旱+盐胁迫下，吸水剂处理显著降低了珙桐叶片SOD活性，颗粒吸水剂分别降低了3.0%和3.1%，粉末吸水剂分别降低了9.2%和4.9%.

2.2 吸水剂对三种胁迫处理下珙桐叶片CAT活性的影响

如图2可见，无吸水剂处理时，与对照相比，三种胁迫均不同程度增加了珙桐叶片中CAT活性，尤其是在干旱胁迫处理下，CAT活性提高了46.4%.吸水剂处理使不同胁迫处理下珙桐叶片的CAT活性表现出下降趋势，同样以干旱胁迫处理的变化最为显著，与无吸水剂处理相较，颗粒吸水剂和粉末吸水剂分别使CAT活性下降了31.1%和30.0%.盐胁迫处理下，颗粒吸水剂显著降低了CAT活性，达到38.7%.

注：不同小写字母表示同胁迫不同吸水剂处理间差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示同吸水剂不同胁迫处理间差异显著(P<0.05)，下同.

2.3 吸水剂对三种胁迫处理下珙桐叶片POD活性的影响

图3所示，无吸水剂处理时，三种胁迫处理均使得珙桐叶片的POD活性提高，其中干旱胁迫和盐胁迫处理下达到显著水平，与对照相比，POD活性分别提高了84.2%和66.7%.吸水剂处理后，三种胁迫处理下珙桐叶片的POD活性有较大幅度的变化.干旱胁迫下，颗粒吸水剂和粉末吸水剂分别使POD活性降低42.9%和42.3%；盐胁迫及干旱+盐胁迫下，分别降低20.7%和50.5%、22.5%和33.7%，均达到显著差异水平.

2.4 吸水剂对三种胁迫处理下珙桐叶片APX活性的影响

如图4可见，无吸水剂处理时，与对照相比，干旱、盐及干旱+盐三种胁迫下珙桐叶片中APX活性分别增加17.0%、31.8%和21.3%，差异显著.吸水剂处理后，干旱胁迫和盐胁迫处理下，颗粒吸水剂使APX活性分别下降26.3%和67.7%；干旱+盐胁迫处理下，粉末吸水剂使APX活性下降了45.5%，均达到显著差异水平.

图3 不同处理下珙桐叶片POD活性 图4 不同处理下珙桐叶片APX活性

3 结论与讨论

在逆境或胁迫下，叶片失水萎蔫时间和生长期长短是植物抗逆最直观明了的指标.本试验胁迫期间，两种吸水剂处理均使珙桐出现萎焉状态的时间推迟，不同程度减轻了胁迫对珙桐幼苗的伤害，这与大多数研究吸水剂提高木本植物抗旱耐盐的观测结果相同[7-9].

在正常情况下，为了保护细胞免受过量活性氧(ROS)的伤害，植物体发展了一套完整的防御系统，即活性氧清除系统，包括酶促系统和非酶促系统，SOD、POD、CAT和APX属于前者.朱利君等[10,11]研究了不同年龄级、叶位、层次的珙桐叶SOD、POD活性和丙二醛(MDA)差异，认为珙桐的SOD活性和POD活性及MDA含量受生物和非生物因子影响较大，表明珙桐是一种对环境因子比较敏感的植物.本试验结果表明，胁迫处理均使珙桐叶片内活性氧的含量增加，因而SOD、POD、CAT和APX的活性均上升，差异表现为不同的胁迫处理下，发挥主要作用的酶有所区别，在干旱胁迫处理下，主要为SOD、CAT和POD；在盐胁迫处理下，主要为POD和APX；在干旱+盐胁迫处理下则为SOD.

吸水剂处理后，保护酶系的活性均有不同程度的改变，主要呈现出下降的趋势.干旱及干旱+盐胁迫下，吸水剂处理显著降低了珙桐叶片SOD活性；盐胁迫处理下，颗粒吸水剂显著降低了CAT活性；盐胁迫及干旱+盐胁迫下，两种吸水剂显著降低了POD活性；干旱+盐胁迫处理下，粉末吸水剂显著降低了APX活性.说明吸水剂的使用有效缓解了干旱、盐及干旱+盐胁迫对珙桐幼苗叶片的伤害，进而提高了珙桐幼苗的抗旱耐盐性.

参考文献:

[1]潘永祥,曹立平,王忠,等.抗早吸水剂在干旱山区造林中的应用初报[J].宁夏农林科技,2003(2):11-16.

[2]孙友笙,孙继祥.高分子高吸水剂在侧柏造林上的初步应用[J].山东林业科技,1987(4):46-48.

[3]鲁克成,刘奎,袁素蓉,等.抗旱保水剂在墨西哥柏工程造林上的应用研究[J].林业建设,2003(2):30-32.

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[5]Jang M Y, Zhang J H. Effect of abscisic acid on active oxygen species antionxidative defence system and oxidative damage in leaves of maize seeding[J].Plant Cell Physiol,2001,42(11):1 265-1 273.

[6]Mishra N P,Mishra P K,singhal G S.Changes in the activities of antioxidant enzymes during exposure of intact wheat leaves to strong visible light at different tempratures in the presence of protein synthesis inhibitors[J]. Plant Physiol,1993,102:903-910．

[7]邵杰.吸水剂提高胡杨和群众杨的抗旱耐盐性机理研究[D].北京：北京林业大学,2008.

[8]奥村武信.高分了吸水剂在沙地造林中的应用研究[J].山西水土保持科技,1995(3):45-47.

[9]林文杰,马焕成,周蛟,等.干旱胁迫下保水剂对苗木生长及生理的影响[J].干旱区研究,2004,21(4):353-357.

[10]朱利君,苏智先,胡进耀,等.珍稀濒危植物珙桐超氧化物歧化酶活性[J].生态学杂志,2007,26(11):1 766-1 770.

[11]朱利君,苏智先,胡进耀,等.珍稀濒危植物珙桐过氧化物酶活性和丙二醛含量[J].生态学杂志,2009,28(3):451-455.