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热 带 亚 热 带 植 物 学报

2003,ll( 3):245~248

J ouma/o f Tr opi ca la nd Subt r o pi calBot any

水 分 胁 迫 下 自 由基 清 除 剂 对 番 木 瓜 的 生 理 保 护 效 应 黄建 昌

肖 艳

刘伟 坚

(仲 恺农 业 技 术 学 院 园 艺 系 ,广 东 广 州 51 0225)

摘 要 :用 维 他 命 C( 、 , c ) 、 维 他 命 E( V) 和 苯 甲酸 钠 等 作 为 外 源 自 由基 清 除 剂 在 水 分 胁 迫 前 ld预 处 理 番 木 瓜 幼 苗 , 研究 其 对 番 木 瓜 的 生 理 保 护 效 应 。结 果 表 明 ,3种 外 源 自由基 清 除剂 预 处 理 有 效 地 降 低 了水 分胁 追 下 番 木 瓜 叶 片 细 胞 质 膜 透性 、 POD 活 性 、 M DA 和 H2 0:含 量 的 上 升程 度 , 并 能 延 缓 叶 片 叶 绿 素 和 可 溶 性 蛋 白质 含 量 和 SOD 活 性 的 降低 。外 源 自由基 清 除 剂 通 过 有 效 清 除 H2 0 降低 膜 脂 过 氧 化 程 度 , 从 而 减 轻 水 分 胁 迫 对 番 木 瓜 引起 的 自 由基 伤 害 和 提 高 番 木 瓜

的抗 旱能力 。不 同自由基清 除剂 预处理对番木瓜 的抗旱保护效果存 在差异, 其 中以 、, c预 处理的保护效果最好 。 关 键 词 :番 木 瓜 ;自 由基 清 除 剂 ;水 分 胁 迫 ;膜 脂过 氧 化 ;H2 0 中圈 分 类 号 :Q945 . 78

文 献 标 识 码 :A

文章 编 号 : 1 005 —33 95 ( 2 003 ) 03 —02 45 —0 4

Physi ol ogi cal Prot ect i ve Ef fect of Free Radi cal Scavenger on Papaya under W at er St ress HUANG Ji an. c hang

XI A0 Yan

LIU Wei — ji an

( De pa r t mento f Ho r t i cul t ur e,Zh ongka iAg r ot e chni ca lCol l e ge, Guangz hou51 0225,Chi na)

Abst ract: The l eavesofCar/ ca papaya seedl i ngscul t ured i n pot swer e sprayed on bot h surf aceswi t l lf lee radi cal

s c avenger s ,i . e.vi t a mi ns C (1 0mmol / L) ,E( 6mmol / L)ands odi um benzoat e( 5mmol / L) ,r es pec t i vel yoneday bef ore wat er st r ess t reat m ent . Soi li n pot s was dri ed nat ural l yt o 12% 一14% of moi s t ure cont ent ,wher eas for cont rolat 60% 一65% .The res ul s showed t t hatt he pr et reat m ent wi t hf ree r adi cal scavengers coul d efect i vel y

decr eas et hei ncr e me ntl evelofpl as mamembr a nepe r mea bi l i t y,POD act i vi y ,MDA a t ndH2 02c ont e nt s, r et ar dt he decr eas eofc hl or ophyl lands ol ubl epr ot ei nc ont ent sa ndt heSOD act i vi t ) ,i npa payaunderwat e rs res t s .Amo ngt he f reeradi calscavengers,t h eprot ect i veefectofvi t ami n C wasbest .

Ke y Words:Papaya; W at ers res t s;Fr e er adi c als c avenger; M embr anel i pi dper oxi dat i on; H2 02

番木瓜( Car i ca pa payaL. )为 一 种 叶 面 积 大 、 根 系 分 布 浅 的 热 带 亚 热 带 果 树 ,在 华 南 地 区 广 泛 栽 培 ,但 在 生产 中易 发 生干 旱 而 影 响植 株 的 生 长 、产 量 和 品质 。水 分 胁迫 对 植 物 的伤 害机 理 已有 大量 研 。

许 多研 究结 果 表 明 , 干 旱 对 植 物造 成 伤 害 的

瓜 抗 旱 性 的相 关机 理 ,以探 讨 外 源 自由基 清 除 剂 在 番 木 瓜抗 旱 性栽 培 中应 用 的可 能性 。

1材 料 和 方 法 试 验 材 料及 干 旱处 理

以番 木 瓜 ( Ca ri ca

重 要 原 因 之 一 是 植 物 体 内活 性 氧 自 由基 的 积 累旧,

pa pa yaL. ) 穗 中 红 品种 5叶期 幼 苗 为试验 材 料 ,栽 植

作物 的抗 旱 性 与其 清 除 自由基 的能 力相 关

6 3 ,外源

于 培 养 盆 中 ,采 用 自然 干 旱 方 式 处 理 ,土壤 含 水 量

自由基 清 除 剂 对 提 高 作 物 抗 旱 能 力 具 有 一 定 的促

在干旱处理时为 l 2%一14%,对 照 处 理 始 终 保 持 土

进 作用 【 7 , 8 ] , 但 番 木 瓜还 未 见 有 相 关报 道 。本 文 以栽

壤 湿 润 (土 壤水 分 含 量为 60%-65%)。每个 处理 植

培 广泛 的番 木 瓜 品种穗 中红 为试 验 材 料 , 应用维生

株 30株 , 3次 重 复

素 C( Vc)、维 生 素 E(V )和 苯 甲酸 钠 3种 自 由基

清 除剂 , 研 究 外 源 自由基清 除剂 在 水 分胁 迫 下 番 木 收 稿 日期 :20 02-09—20

接 受 日期 : 2003—01 -20

自由 基 清 除剂 的 配 制

先 用 少 量 无 水 乙醇

溶解 , 然 后 用 Twe en一 20乳化 剂 乳化 ,再用 蒸馏 水稀


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热带亚热带植物学报

第 11卷

释 至 所 需浓 度 。各 自 由基 清 除剂 的 使 用 浓度 为 :苯

均显 著 低 于 未 经 预 处理 的 ,其 中 以 Vc预 处 理 效 果

甲酸 钠 5mmol / L、 VE6mmol / L、 Vc10mmol / L,以含

最 为 明显 ,细胞 质膜 透 性仅 升 高 4. 0倍 。自由基 清 除

相 同浓 度 的 Tween· 20乳 化 剂 的 蒸 馏 水 处 理 为 对

剂 预 处 理 明 显地 降 低 因水 分 胁 迫 引起 的番 木 瓜 叶

照, 各 试 剂于 施 用前 配 制 。

片 MDA含 量 的增加 幅度 ,其 中也 以 Vc预 处理 作 用

在 干 旱 处 理前 1d,用 清 除 剂 分 别对 整株 番木

最 为 明显 ,MDA含 量 的增 加 幅度 为 1 30. 8%,显著 低

瓜 叶 片 的正 反 两 面 喷施 , 以喷 湿 而 不滴 水 为 度 ,在

于 水分 胁 迫 处理 的 308. 5%。各 自 由基 清 除剂 处理 下

植株 出现严 重 缺水 症状 时取样 分 析 。

番 木瓜 叶片 MDA含 量 与细 胞 质 膜透 性 的变 化趋 势

叶片水势 参照王万 里的

相 一 致 ,表 现 出显 著直 线 正 相 关 (r -0. 992料 ),说 明

压 力 室法 【 9 1 ,用 ZLZ· 4型植 物 水 分状 况 测 定仪 测 定 。

自 由基 清 除 剂 预 处 理 引起 的 膜 透 性 与膜 脂 过 氧 化

细 胞质 膜 透性 用 肖艳 等 方法 测 定 。丙 二醛 (MDA)

水 平 的 降低 关 系密 切 。

测 定 项 目及 方 法

含 量 用 曾韶 西等 [ 1 q方 法 测 定 。 叶 片 叶绿 素含 量 用

水 分 胁 迫 使 番 木 瓜 叶 片 He O:含 量 上 升 了

Ar i l oi l法 【 “ 】 测 定 。过氧 化物 酶 ( POD)活性 测 定用 愈

153. 5%。统 计分 析 表 明 , He Oe含 量 与 MDA 含量 、细

创木 酚法 [ 1 习进行 。超 氧 歧 化酶 (SOD)活性 用 王 爱 国

胞膜 透性 呈 显 著 正相 关( 相 关系 数 分别 为 r -0. 924料,

等【习 方法 进 行 。蛋 白质 含 量用 Br adf or dt 棚方法 测 定 。

r -0. 937料),表 明水 分 胁 迫 引起 的 细胞 膜 脂 过氧 化

He O2用 Pa t t er s on等 [ 1方法 测 定 。

的 加剧 与体 内 He Oe的增 加 有 关 。 经 3种 自 由基 清 除剂分别预处理后 , He O:含 量 的上 升 均 显 著 减 缓 ,

2 结果和分析

说 明这 3种 外源 自 由基 清 除 剂 可 以有 效 促 进 番 木 瓜 体 内 He O:的 清 除 。但 不 同 自由基 清 除 剂 预 处 理

2. 1 细胞 质 膜 透性 、 M DA 和 H2 o2含量

细胞质膜透性 是反映细胞膜损伤 的主要指 标

的清 除效 果有 所 差 异 , Vc预 处 理 的清 除 效 果最 为 明

之 一 。 由表 1可 知 , 水 分 胁 迫 处 理使 番 木 瓜 叶 片 的

显, He O2含 量 仅 上 升 47. 5%,VE次 之 ,为 76. 4%,苯

细 胞质 膜 透性 升 高 了 1 0. 7倍 ,经 3种 自由基 清 除 剂

甲酸 钠 预 处 理 的 效 果较 差 , 达 103. 4%,表 明 这 3种

分 别 预 处 理后 , 番 木 瓜 叶 片 细 胞质 膜 透 性 上 升 幅度

自 由基 清 除 剂 对 番 木 瓜 体 内 He O:的 清 除 能 力 不 同。

裹 l 水 分 胁 迫 下 自 由基 清 除剂 处 理 对 番 木 瓜 叶 片 细 胞 质 媵 透 性 、丙 二 醛 ( MDA) 和 H Tabl e lEf fect sofpret reat m ent

含■变化的影 响

mf reeradi calscavengersOn t he changesi n rel at i ve per meabi l i t y ofcel lmem brane.

M DA cont entandH

i npapayal eavesunderwaterst ress

表中每列 标有相 同字母都 为 LSD测验 不显著 ,小写字母 表示 LSD

水 平显著 ,大写字母 表示 LSD n 。 。 水 平显著 。Me a nswi t hi n

col umnsf ol l o wedbyt hes a l fl cc api t al l e t t e rors mal ll e t t e rdonotdi fe rs i gni ica f nt l ya t0. 01orO. 05l e vel ,r es pec t i ve l y, ac cor di ngt oLSD- t e st .

’为经 自由基清除剂预 处理 ld后再进 行水分胁迫 处理 Me anspr e t r ea t me ntwi t hf r eer adi c als cave nger soncda ybef or ewa t ers 仃es s .以下 各 表 同 Thes al f l cf orTa bl e s2a nd3.

2. 2 水势 、 可 溶 性蛋 白和叶 绿 素含 量

试 验 结果 (表 2)表 明 ,水 分胁 迫 下 番木 瓜 叶 片

叶片 水 势 是 反映 植 物 叶 片持 水 量 的 重 要 指标 。

可溶 性 蛋 白质含 量 显 著 降低 。经 自由基 清 除剂 预 处

从表 2中可 知 , 干 旱 处 理 导致 番 木 瓜 叶 片 水 势显 著

理 后 番 木 瓜 叶 片 可 溶 性 蛋 白质 含 量 降 低 程 度 显 著

降低 , 说 明此 时 番木 瓜 叶 片水 分含 量 显著 减 少 。3种

减 缓 ,但 各 种 清 除 剂 对 蛋 白质 含 量 的 影 响程 度 不

自 由基 清 除剂 预 处 理 对 水 分 胁 迫 下 番 木 瓜 叶 片水

Vc效 果 最 为 明显 , Ve次之 ,苯 甲酸 钠 处 理 对 可

势 的 影 响不 明显 , 说 明这 几 种 自 由基 清 除 剂 并 不 是

溶 性 蛋 白含 量 降 低程 度 影 响最 小 。由表 2中 也可 看

通过提高番木瓜 叶片的保水 能力来实现其保护 作

出, 3种 自 由基 清 除剂 处 理都 显 著 地 延 缓 了 由水 分

用。

胁 迫 引起 的 叶绿 素含 量 的下 降 。其 中苯 甲酸钠 预 处


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第 3期

黄建 昌等 :水分胁迫下 自由基清 除剂对番木瓜 的生理保护 效应

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理对 叶绿 素 的保 护 效 应 最 差 , Vc预 处 理 的最 好 ,说

物对 水 分胁 迫 反应 敏 感性 的重 要指 标 。从 表 3中可

明在 水 分胁 迫下 Vc对 叶绿 素 的保护 最 为有 效 。

以看 出,水 分胁 迫下 番 木 瓜 叶 片 POD 活 性 提 高 ,而

23

SOD 活性 则 显著 降低 。经 3种 自由基 清 除剂 预处 理

保 护酶 系统

POD 和 SOD等 植 物保 护 酶 系 统在 逆 境 中对 植 物 均 起 着 重要 的保 护 作 用 ,且 反 应 敏 感 ,常 作 为 植

的番 木 瓜 叶 片 POD 活 性 有所 降低 ,但 仍 比对 照 高 , SOD 活 性 则 有 所提 高 ,但 低 于 对 照 。Vc预 处理 对 SOD 和 POD 活 性影 响 最大 。

衰 2 自 由 基 清 除 剂 预 处 理 对 水 分 胁 迫 下 番 木 瓜 叶 片 叶 绿 素 和 可 溶 性 蛋 白质 含 量 及 水 势 的 影 响 Ta bl e2 Ef fect sofpr et reat m entwi thf ree radicalscavenge r so1 1t hechangesi n chl or ophyl1 .pr otei n con托ntand wa“ potenti ali n papayaleavesunde r wat ers t ress

裹 3 自 由基 清 除 剂 预 处 理 对 番 木 瓜 水 分 胁 迫 下 叶 片

剂 处理 在 减 轻 或 抵 御 番 木 瓜 因干 旱 引起 的 自由基

PoD 和 S0D 活 性 的 影 响

伤害 , 进 而 提 高 番 木 瓜 的抗 旱 能 力 方 面 具有 相 当 明

Tabl e3 Efect sofpret re at m entwi t hf reeradi ca l scavenger s ol lt h eehange si n POD andSOD act ivi iesi t npapaya

le ave s unde r wat r s e tr css

显 的作 用 ,这与 有 关 试 验 结 果相 似

。相 关 分析 结

果表 明 ,外 源 自由基 清 除 剂 的使 用 与 H2 0:含 量 的 降低 密 切 相 关 ,因 此 ,可 以认 为外 源 自由基 清 除剂

是 通 过 有 效 清 除 H2 O2来 降低 膜 脂 过氧 化 程 度 ,从 而减 轻 水 分 胁 迫 对 番 木 瓜 引起 的 自由基 伤 害 和 提 高番 木 瓜 的抗 旱 能力 。Vc是 重要 的氢 供 体 ,是 植物 体 内非 酶 促 防 御 系 统 中 的 重要 抗 氧 化 物 n 玛,对有 关 酶 系统 具保 护 作 用 。VE不 溶 于水 , 通 过 自身 的氧 化 而 保 护 生 物膜 中 的不 饱和 脂 肪 酸 不 被 氧化 ,是 有 效 的 抗氧 化 剂 。这 些 自由基清 除 剂可 能 是通 过有 效 地

3讨 论

补 充 番木 瓜 体 内抗 氧 化 剂 的不 足 ,达 到清 除 水 分胁 迫 所产 生 的 自由基 以达 到保 护 目的 。本试 验 所测 试

在 水 分胁 迫 下 ,植物 细 胞产 生大 量 的 02 " 、 H2 02 、

的 3种 外源 自由基 清 除 剂 对 叶 绿 素 具有 良好 的 保

OH等 活 性 氧 自由基 ,使 自由基 产 生和 清 除 的平 衡

护 作 用 ,能有 效保 护 细 胞 质 膜 的稳 定性 ,提 高 番 木

受 到 破 坏而 出现 自由基积 累 ,并 由此 引发 或 加 剧 细

瓜 抗 旱 能 力 的 效 果较 为 明显 ,其 中 以 Vc的 效果 最

胞 的 膜 脂 过氧 化 ,并进 一步 导 致 细胞 膜 结构 和 功 能

好 ,而 且成 本 也较 低 ,因 此 在 生 产 实 践 上 应 该 有 一

的损伤 , 严 重 时 导致 细胞 死 亡 [ 】 啊。本试 验 结果 表 明,

定 的利用 前 景 。

·

水 分胁 迫 下 番 木瓜 叶 片 H2 oz含 量 大 幅 增 加 ,而 且 与细 胞质 膜透 性 和 MDA 含量 呈 显 著 正相 关 ,这 意

味着 水 分胁 迫 引起 的 膜伤 害 可 能 是 一 个 活 性 氧 机 制【 3 砑,此时 产 生 的过量 活 性氧 (H2 02 )超 过防 御 系统 的清 除 能力 网。可见 , 水 分胁 迫 引起 自由基积 累及 其 膜脂 过氧 化 是 导致 番木 瓜 受 旱 害的 重要 原 因 。外源 自 由基 清 除 剂 预 处 理 能 有 效 降低 水 分 胁 迫 下 番 木 瓜 叶片活性 氧 ( H2 0z )含 量 、细 胞 膜 脂 过 氧 化 水 平

和膜 透 性 增 加 的 程度 ,并 能有 效地 延 缓 番 木瓜 叶 片 可 溶性 蛋 白和 叶 绿 素含 量 的 下 降 ,证 明 自由基 清 除

参 考文 献 【 1 】 Ji n gM Y ( a 蒋 明义) ’GuoSC(郭 绍 川) .Oxi da t i ves t r es sa nd nt a i oxd at i on i nduc ed by wat er dcf ic i ene yi n pl nt a s【 J 】 . Pl nt a Phys i olComm ( 植物 生理学通讯) ,1 996,32( 2) : 1 4 4—150.( n i Chi nes e)

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热带亚热带植物 学报

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r adi ca ls c ave nger si ns t r awber r ypl ntunderd a roug h ts t r e ss 【 J ] .J

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