梅映学，魏 玮，张诗婉，张韫璐，王金缘，王 茜，苏 昕，马莲菊（沈阳师范大学生命科学学院，辽宁沈阳110034）

干旱锻炼对盐胁迫下水稻幼苗根系抗氧化酶活性的影响

梅映学，魏 玮，张诗婉，张韫璐，王金缘，王 茜，苏 昕，马莲菊*
（沈阳师范大学生命科学学院，辽宁沈阳110034）

采用PEG预处理对辽星1号水稻幼苗进行干旱锻炼，研究其对盐胁迫下水稻幼苗根系的缓解作用。水稻幼苗培养1周后用10%PEG-6000预处理3 d，然后复水3 d，最后用100 mmol·L-1NaCl胁迫处理3 d。测定水稻幼苗根系的相对含水量、根系活力、丙二醛含量及抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX）活性。结果表明，PEG预处理的水稻幼苗根系MDA含量显著低于盐胁迫的处理（P＜0.05），而幼苗根系相对含水量、根系活力以及抗氧化酶活性则均高于盐胁迫处理。说明PEG预处理可以提高水稻幼苗根系的耐盐性，缓解水稻幼苗在盐胁迫下所受的部分伤害。

PEG预处理；盐胁迫；水稻；抗氧化酶活性

随着工业革命的快速发展，土壤盐碱化日益严重，据统计，我国农田盐渍化土壤已经达到700万hm2，导致粮食大幅度减产，有些地区甚至颗粒无收［1］。盐胁迫严重影响植物的光合作用、呼吸作用、各种代谢等生理生长过程，导致植物渗透调节物质减少［2］、生长缓慢［3］、光合速率降低［4］、产生活性氧甚至引起代谢损伤［5］等。

近年来，人们利用聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）对植物种子或幼苗进行预处理，以增强植物的抗逆性。研究表明，PEG预处理能缓解植物在逆境胁迫下受到的伤害，如用一定浓度的PEG预处理栓皮栎种子和青稞种子，可以促进种子萌发［6-7］；利用适宜浓度的PEG预处理能够提高水稻种子的耐盐能力［8］。然而，有关PEG预处理对水稻幼苗根系耐盐性的影响鲜见报道。因此，本文用 PEG对水稻幼苗进行预处理，研究PEG对水稻幼苗根系耐盐性的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为辽星1号水稻。选取颗粒饱满、大小一致的种子，用3%H2O2浸泡10 min，28℃恒温箱浸种24 h，用蒸馏水反复冲洗后催芽24 h，播种于600 mL带纱网的烧杯上，利用Hoagland完全营养液在光照培养箱内培养。培养期间每隔2～3 d更换1次营养液。培养7 d后作如下处理：PEG预处理组先用含10%PEG-6000 的Hoagland完全营养液培养3 d，然后用完全培养液培养3 d，再用含100 mmol·L-1NaCl的营养液进行盐胁迫3 d；盐胁迫组先用Hoagland完全营养液培养6 d，再用含100 mmol·L-1NaCl的营养液胁迫培养3 d；Hoagland完全营养液培养作为对照。试验重复3次。

1.2 测定方法

根系相对含水量的测定采用烘干法［9］；根系活力（TTF含量）的测定采用氯化三苯基四氮唑法［9］；MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法［9］；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氯化硝基四氮唑（NBT）光氧化还原测定法［10］；过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法［11］；过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外分光光度计法［9］；抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性参考Nakano等［12］的方法。

1.3 数据处理

采用SPSS 16.0对不同处理下水稻幼苗根系的相对含水量、根系活力、MDA含量及抗氧化酶活性进行LSD最小显著性差异分析（least-significant difference，one-way，ANOVA，P＜0.05），利用Excel软件作图。

图1 PEG预处理对盐胁迫下水稻幼苗根系相对含水量的影响Fig.1 Effects of PEG pretreatment on relative water content of rice seedling roots under salt stress

2 结果与分析

2.1 PEG预处理对盐胁迫下水稻幼苗根系含水量的影响

处理第1天，PEG预处理组水稻幼苗根系相对含水量显著低于盐胁迫处理和对照组；随着盐胁迫时间的延长，PEG预处理和盐胁迫处理的水稻幼苗根系相对含水量都呈下降趋势，但PEG预处理组的下降程度始终低于盐胁迫组（图1）。

2.2 PEG预处理对盐胁迫下水稻幼苗根系活力的影响

随着盐胁迫时间的延长，盐胁迫组水稻幼苗根系TTF含量呈先升后降再升的趋势，第2、3天盐胁迫组TTF含量均显著低于对照组和PEG预处理组（P＜0.05）；第2天，PEG预处理组TTF含量显著高于对照组（图2）。可见PEG预处理可提高水稻根系活力，增强其耐盐性。

2.3 PEG预处理对盐胁迫下水稻幼苗根系MDA含量的影响

处理第1天，盐胁迫组水稻幼苗根系MDA含量与对照差异不显著；随处理时间的延长，盐胁迫处理的水稻幼苗根系MDA含量显著高于对照（P＜0.05）（图3），可见盐胁迫对水稻幼苗根系的膜系统造成了伤害。而PEG预处理的水稻幼苗根系MDA含量在处理后期显著低于盐胁迫组，表明PEG预处理可以缓解盐胁迫对水稻幼苗根系膜系统的伤害。

图2 PEG预处理对盐胁迫下水稻幼苗根系活力的影响Fig.2 Effects of PEG pretreatment on root energy of rice seedling under salt stress

图3 PEG预处理对盐胁迫下水稻幼苗根系MDA含量的影响Fig.3 Effects of PEG pretreatment on MDA content of rice seedling roots under salt stress

2.4 PEG预处理对盐胁迫下水稻幼苗根系抗氧化酶活性的影响

植物体内的抗氧化酶系统是活性氧的有效清除剂之一，植物细胞内的抗氧化酶包括SOD、POD、CAT、APX等。由图4可知，随着处理时间的延长，PEG预处理的水稻幼苗根系SOD活性持续高于盐处理组和对照组，其中，处理第1、2天，PEG预处理组水稻幼苗根系SOD活性显著高于盐处理组和对照组（P＜0.05）（图4），表明PEG预处理可以提高水稻幼苗根系的SOD活性，增强盐耐受能力。

图4 PEG预处理对盐胁迫下水稻幼苗根系抗氧化酶活性的影响Fig.4 Effects of PEG pretreatment on antioxidant enzymes activity of rice seedling roots under salt stress

3个处理组的水稻幼苗根系POD活性差异不显著。处理1—3 d，盐处理组的水稻幼苗根系POD活性高于对照，但差异不显著；处理第2天，PEG预处理的水稻幼苗根系POD活性低于盐处理组和对照组，到第3天则高于盐处理组和对照组，差异均不显著（图4）。

处理第1、2天，3个处理的水稻幼苗根系CAT活性变化趋势与POD活性相类似，差异均不显著；但在第3天，PEG预处理组的水稻幼苗根系CAT活性显著高于盐处理组和对照组（图4）。

处理第1天，盐胁迫组和PEG预处理组的水稻幼苗根系APX活性显著高于对照（P＜0.05）；随处理时间的延长，盐胁迫组APX活性逐渐降低，到第3天，盐胁迫组的根系APX活性略低于对照。而在整个处理过程中，PEG预处理组的水稻幼苗根系APX活性始终高于盐胁迫组（图4）。

3 讨论

在逆境胁迫下，植物体内的含水量越高，其抗逆性越强。本研究表明，PEG预处理的水稻幼苗根系含水量高于盐处理组，表明PEG预处理可提高水稻幼苗根系含水量。MDA作为膜质过氧化的产物，其含量常常作为衡量植物在逆境胁迫下膜系统受伤害程度的指标。本研究显示，盐胁迫下水稻幼苗根系MDA含量逐渐升高，这与李畅等［5］在鹿角杜鹃种子中的研究基本一致；PEG预处理可以显著降低盐胁迫下水稻幼苗根系的MDA含量，进而减轻盐胁迫对水稻幼苗的伤害。植物体内的氯化硝基四氮唑（TTC）可以被根系琥珀酸脱氢酶等还原成不溶于水的三苯基甲鐟（TTF），因此，TTF含量常常作为衡量植物根系活力的指标。本研究表明，盐胁迫下水稻幼苗TTF含量总体呈下降趋势，但PEG预处理的水稻幼苗根系TTF含量却随盐胁迫时间的延长而升高，表明PEG预处理可以提高盐胁迫下的水稻根系活性。

逆境胁迫下，植物体内活性氧（ROS）的产生与清除无法达到平衡，且ROS的积累超出一定负荷时，植物将发生氧化胁迫。为避免活性氧累积带来的危害，植物通过提高抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX等）活性来清除活性氧。本研究发现，盐胁迫下水稻幼苗根系的POD、CAT活性总体上随着胁迫时间的延长逐渐升高，这一结果与Garg［13］等的研究相吻合。但盐胁迫下SOD活性先下降，可能是用于盐胁迫处理的NaCl浓度较低不足以迅速启动SOD保护机制，导致O-2产生而消耗了一部分SOD，之后SOD活性逐渐升高以清除累积的活性氧，这有待于进一步研究。PEG预处理的水稻幼苗根系POD、CAT活性均呈先下降后上升的趋势，这与李晓东等［14］和富春元等［15］的研究结果一致，PEG预处理的水稻幼苗根系SOD和APX活性持续高于盐胁迫组，且前者SOD活性在第1天显著高于后者，之后无明显差异；而在第2天，PEG预处理的水稻幼苗根系APX活性显著高于盐胁迫组，之后无显著差异，这可能是由于SOD负责先将超氧化物歧化成H2O2，随后由APX等酶清除H2O2所致。PEG预处理可以减少植物体内活性氧的积累，从而减轻植物在逆境胁迫下受伤害的程度，推测PEG预处理通过刺激水稻幼苗根系细胞内ROS的积累和信号转导，使之发挥信号分子的功能，进而增加水稻幼苗的抗盐性。

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（责任编辑 侯春晓）

Effect of PEG pretreatment on antioxidant enzymes activity under salt stress in root of rice seedling

MEI Ying-xue，WEI Wei，ZHANG Shi-wan，ZHANG Yun-lu，WANG Jin-yuan，WANG Qian，SU Xin，MA Lian-ju*
（College of Life Science，Shenyang Normal University，Shengyang 110034，China）

Effects of PEG pretreatment on rice Liaoxing 1 seedling root antioxidative activities stressed by salt stress were studied.The experiment materials were dealt with 10%PEG-6000 pretreatment for 3 d，next rewatered for 3 d，and then stressed for 3 d with 100 mmol·L-1NaCl.Water content，root activity，MDA content and antioxidant enzymes（SOD，POD，CAT，APX）activity in rice seedling roots were determined.The results showed that MDA content of PEG pretreatment in roots of rice seedling was significantly lower than that of salt stressed（P＜0.05）；However，water content，root activity and activities of antioxidant enzymes with PEG pretreatment were higher than those of salt stressed.This showed that PEG pretreatment could improve the resistance of rice seedlings and alleviate the damage of salt stress on rice seedlings.

PEG pretreatment；salt stress；rice；antioxidant enzyme activity

S511

A

1004-1524（2016）08-1304-05

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.08.05

2015-11-24

国家自然科学基金资助项目（31270369）；沈阳师范大学生态与环境研究中心主任基金资助项目（EERC-K-201406）；沈阳师范大学“大学生创新创业训练计划”项目；北方粳稻遗传育种省部共建教育部重点实验室/农业部东北水稻生物学与遗传育种重点实验室（沈阳农业大学）开放课题

梅映学（1990—），女，辽宁葫芦岛人，硕士研究生，从事生物化学与分子生物学研究。E-mail：myxdsy@126.com
*

，马莲菊，E-mail：744289467@qq.com