金荞麦叶保护酶与保护物质对增强UV-B辐射及干旱胁迫处理的响应

金荞麦叶保护酶与保护物质对增强UV-B辐射及干旱胁迫处理的响应1陆翔，张益锋(绍兴文理学院元培学院生命科学系，浙江绍兴312000)[摘要]目的：研究金荞麦叶保护酶与保护物质对增强UV-B辐射及干旱胁迫处理的响应，为其规范化种植提供科学依据。方法：采用盆栽试验的方法，测定金荞麦在干旱和UV-B辐射胁迫下超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、总黄酮含量、游离脯氨酸和可溶性蛋白含量。结果：在充足水分状况下，增强的UV-B辐射提高了金荞麦叶SOD活性、总黄酮含量、游离脯氨酸含量；增强的UV-B辐射在处理前期和后期提高了金荞麦POD活性；增强的UV-B辐射在处理前期增加了金荞麦叶可溶性蛋白含量。在干旱胁迫下，增强的UV-B辐射在处理中期提高了金荞麦SOD活性，而在处理前期和后期却降低了其SOD活性；增强的UV-B辐射在处理后期升高了金荞麦叶POD活性；提高了金荞麦叶游离脯氨酸和可溶性蛋白含量。结论：在干旱条件下，金荞麦通过酶系统和保护物质的调节减少胁迫带来的不利影响，增强试验设定强度的UV-B辐射在一定程度上有利于提高其对干旱的抗性。[关键词]金荞麦；干旱胁迫；增强UV-B辐射；酶系统；保护物质ResponseoftheprotectiveenzymesandprotectivesubstancesofFagopyrumdibotrysunderenhancedUV-BradiationanddroughtstressLUXiang,ZHANGYifeng(SchoolofLifeandSciences,YuanpeiCollegeShaoxingUniversity,Shaoxing312000,China)[Abstract]Objective:TostudytheinfluencesofenhancedUV-BradiationinsimulationanddroughtstressontheprotectiveenzymesandprotectivesubstancesofFagopyrumdibotrys,andsoastoprovideatheoreticalbasisforthecultivationforF.dibotrys.Method:Byexperimentofpottedplant,wemensuratedtheSODactivity,PODactivity,totalflavonoidscontents,freeprolinecontentsandsolubleproteincontentsofF.dibotrysunderdifferentdroughtstressesandUV-Bradiations.Result:Inconditionsofadequatewater,enhancedUV-BradiationincreasedSODactivity,totalflavonoidscontentsandfreeprolinecontentsofF.dibotrys.Intheearlyandlate第一作者简介：陆翔（1991-），男，浙江湖州人，生物专业，本科大四学生，从事植物相关研究。E-mail:[e-mail]，电话：0575-8834509815257588124通信作者：张益锋，博士，主要从事药用植物保护研究。E-mail:[e-mail]，电话：[phone]stagesofthetreatment,PODactivityofF.dibotryswasincreasedbyenhancedUV-Bradiation.Intheearlyandlatestagesofthetreatment,solubleproteincontentsofF.dibotryswasincreasedbyenhancedUV-Bradiation.Inconditionsofdroughtstress,enhancedUV-BradiationincreasedSODactivityofF.dibotrysinthemedium-termofthetreatmentwhiledecreaseditintheearlyandlatestagesofthetreatment.Inthelatestageofthetreatment,enhancedUV-BradiationincreasedPODactivity,freeprolinecontentsandsolubleproteincontentsofF.dibotrys.Conclusion:Inconditionsofdroughtstress,F.dibotrysreduceadverseeffectsbyregulatingprotectiveenzymesystemandprotectivesubstances,theenhancedUV-Bradiationimprovetheirresistancetodroughttosomeextent.[Keywords]Fagopyrumdibotrys;droughtstress;enhancedUV-Bradiation;enzymesystem;protectivesubstances据统计，在我国干旱、半干旱土地面积占全国总面积的47%。另一方面，臭氧量的减少带来的后果是导致到达地表的UV-B辐射增强，而地表的UV-B辐射增强对植物造成很大影响。近年来，干旱胁迫与UV-B辐射的相互作用对植物的影响受到国内外学者重视，有研究表明干旱胁迫会减轻或掩盖增强UV-B辐射对植物的不利影响[1]，也有相反的结论[2]。本文以广泛栽培的药用植物金荞麦为材料，探讨金荞麦叶保护酶与保护物质对增强UV-B辐射及干旱胁迫处理的响应，不但有利于深化两种胁迫相互作用机理的认识，进一步拓展相关研究领域，而且可以为金荞麦种植提供科学依据。1材料与方法1.1实验设计同文献[3]。1.2测定方法取0.5g叶片，精密称重后按1:10(w/v)比例加入预冷的酶提取液(0.1mmolL-1EDTA、0.3%(w/v)TritonX-100、4%(w/v)PVP、50mmolL-1pH7.8L磷酸缓冲液)，在冰浴条件下充分研磨后，冷冻离心10500×20min，取上清液冷藏备用。参照张志良[21]的法方测定超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性；参照李芳兰[5]的方法测定总黄酮含量；参照参照文献[6]的法方测定游离脯氨酸、可溶性蛋白。2结果与分析2.1金荞麦叶片保护酶活性对增强UV-B辐射及干旱胁迫处理的响应图1显示的是金荞麦叶SOD活性在增强UV-B辐射及不同干旱水平处理下的响应。由图可知，各处理组随处理时间的增加有升高的趋势。在不增强UV-B辐射的情况下在各时间点上都有T3＞T2＞T1，且各处理组间差异显著，表明在不增强UV-B辐射的情况下，SOD活性随干旱胁迫的增加而显著上升。arararararbsbrbrbrbscscrcrcrcrasasasararbrbsbsbsarcrcscscsbs0204060801001201401601020304050处理时间(d)超氧化物歧化酶活性(U/g(Fw))T1T2T3T4T5T6a、b、c表示每一处理时间同一UV-B辐射水平处理组间有显著性差异；r和s表示每一处理时间同一干旱胁迫水平处理组间有显著性差异(p0.05)(图2~5同)。图1金荞麦叶SOD活性对增强UV-B辐射及干旱胁迫的响应(平均值+标准误)在增强UV-B辐射的情况下，都有T6＞T5＞T4，第20~50天时各处理组间差异显著，表明在增强UV-B辐射的情况下，SOD活性随干旱胁迫的增加而显著上升。在充足水分状况下，在各时间点上T4都要高于T1，处理中后期(30~50天时)达到显著差异，表明在充足水分状况下，增强的UV-B辐射在处理中后期显著提高了SOD活性。在中度干旱胁迫下，第20~40天时T5都要显著高于T2，而第10，50天时T2都要显著高于T5，表明在中度干旱胁迫下，增强的UV-B辐射在处理中期提高了SOD活性，而在处理前期和后期却降低了SOD活性。在重度干旱胁迫下，第10~40天时T6都要显著高于T3，第50天时T3都要显著高于T6，表明在重度干旱胁迫下，增强的UV-B辐射在处理前中期提高了SOD活性，而在处理后期却降低了SOD活性。经过双因素方差分析的有关增强UV-B辐射、干旱水平以及两者交互作用对金荞麦叶SOD活性的影响程度在表1中体现出来，和以上分析结果一致。图2显示的是金荞麦叶POD活性在增强UV-B辐射及不同干旱水平处理下的响应。由图可知，POD活性随着处理时间的增加有先升高后下降的趋势。在不增强UV-B辐射条件下，在各时间点上都有T3＞T2＞T1，第30天时各组处理间差异显著，第10，40，50天时，只有T1和T3差异显著，第20天时，只有T1和T2差异显著，表明在不增强UV-B辐射条件下，POD活性随干旱胁迫的加重而升高的趋势，在处理中期尤为明显。在增强UV-B辐射条件下，基本都有arararararabrbrbrarabrbrbrcrbrbrasararararasbsbrararascscrbrbr05101520253035401020304050处理时间(d)过氧化物酶活性(△A470/min・g(Fw))T1T2T3T4T5T6图2金荞麦叶POD活性对增强UV-B辐射及干旱胁迫的响应(平均值+标准误)T6＞T5＞T4，第30，40天时各处理组间差异显著，第20天时T4和T5无显著差异，第50天时各处理组无显著差异，表明在增强UV-B辐射条件下，POD活性随干旱胁迫的加重而升高的趋势，在处理中期尤为明显。在充足水分状况下各时间点上都有T4＞T1，显著差异只在第10，50天时达到，表明在充足水分状况下，增强的UV-B辐射升高了POD活性，在处理前期和后期尤为明显。在中度干旱胁迫下，第10~30天时T2和T5无显著差异，第40，50天时，T5要显著高于T2，表明在中度干旱胁迫下，增强的UV-B辐射在处理后期升高了POD活性。在重度干旱胁迫下情况和中度干旱胁迫类似，即增强的UV-B辐射在处理后期升高了POD活性。经过双因素方差分析的有关增强UV-B辐射、干旱水平以及两者交互作用对金荞麦叶POD活性的影响程度在表1中体现出来，和以上分析结果一致。2.2金荞麦叶片保护物质含量对增强UV-B辐射及干旱胁迫处理的响应图3显示的是金荞麦叶总黄酮含量在增强UV-B辐射及不同干旱水平处理下的响应。由图可知，总体上各处理组随处理时间的增加有先缓慢上升后缓慢下降的趋势。在不增强UV-B辐射条件下，在各时间点上都有T3＞T2＞T1，第20天时各处理组差异达到显著水平，其它时间点上，只有T3和T2差异不显著，这表明在不增强UV-B辐射条件下，总黄酮含量随干旱胁迫程度加重而升高，显著差异只在充足水分和干旱胁迫间达到。在增强UV-B辐射条件下情况和不增强UV-B辐射条件类似，即总黄酮含量随干旱胁迫程度加重而升高，而显著差异只在充足水分和干旱胁迫间达到。在充足水分状况下，T4在各时间点上都要显著高于T1，表明在充足水分状况下，增强的UV-B辐射显著提高了总黄酮含量。arararararbrbrbrbrbrbrbsbrcrbrasasasasasbrbrabrabrarbrbrbrbrar051015202530351020304050处理时间(d)总黄酮(mg/g(Dw))T1T2T3T4T5T6图3金荞麦叶总黄酮含量对增强UV-B辐射及干旱胁迫的响应(平均值+标准误)在中度干旱胁迫下，T2和T5在各时间点上都无显著差异，表明在中度干旱胁迫下总黄酮含量对增强的UV-B辐射不敏感。在重度干旱胁迫下，T2和T5只在第40天时有显著差异，表明在重度干旱胁迫下，不增强UV-B辐射条件类似，即总黄酮含量随干旱胁迫程度加重而升高，而显著