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模拟酸雨对毛竹叶片抗氧化酶活性及释放绿叶挥发物的影响
郭慧媛, 马元丹, 王丹, 左照江, 高岩, 张汝民, 王玉魁
植物生态学报    2014, 38 (8): 896-903.   DOI: 10.3724/SP.J.1258.2014.00084
摘要   (1056 HTML70 PDF(pc) (2895KB)(1776)  

为了探讨酸雨胁迫与毛竹(Phyllostachys pubescens)绿叶挥发物(green leaf volatiles, GLVs)释放规律以及抗氧化酶活性的关系, 通过盆栽试验, 采用不同pH值(5.6、4.0、2.5)的模拟酸雨对毛竹三年生实生苗进行处理, 研究酸雨对毛竹叶片可溶性蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性的影响, 并采用热脱附/气相色谱/质谱联用技术对毛竹释放的GLVs成分和含量进行分析。结果表明: 酸雨胁迫下毛竹叶片MDA含量明显增加, pH 2.5模拟酸雨胁迫处理45天毛竹叶片MDA含量与对照相比增加了43.0% (p < 0.01); pH 4.0处理MDA含量增加缓慢, 处理75天时MDA含量比对照增加了0.36倍(p < 0.01)。pH 4.0和pH 2.5模拟酸雨胁迫处理45天时, 毛竹叶片可溶性蛋白质含量极显著增加, 与对照相比分别增加了32.0%和65.0% (p < 0.01)。在酸雨胁迫下, 毛竹叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的响应时间存在一定差异, 表现为互相协调, pH 2.5模拟酸雨胁迫处理SOD活性和POD活性分别在45天和60天时达到最大值, 分别为对照的1.67倍和1.31倍(p < 0.01), 随后降低。pH 4.0和pH 2.5模拟酸雨胁迫处理, 毛竹叶片GLVs含量比对照分别增加26.4%和132.9% (p < 0.01), 新增GLVs为 (E)-2-辛烯醛、2-乙基己醛、(E)-2-己烯醛和(E)-2-壬烯醛。研究表明: 酸雨胁迫条件下, 毛竹可以通过调节保护酶活性、可溶性蛋白质含量和释放GLVs来提高适应环境的能力。



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图1 不同处理毛竹叶片可溶性蛋白质含量的变化(平均值±标准误差)。
正文中引用本图/表的段落
酸雨胁迫初期, 各处理可溶性蛋白质含量与对照无显著差异(图1)。随着酸雨胁迫时间的延长, pH 4.0和pH 2.5处理蛋白质含量逐渐增加, 均在处理45天时与对照差异达到极显著水平, 蛋白质含量分别是对照的1.32倍和1.65倍(p < 0.01), 随后pH 2.5处理可溶性蛋白质含量迅速减少, pH 4.0处理仍增加且维持在较高水平。pH 5.6处理可溶性蛋白质含量增加缓慢, 且与对照差异不显著。
MDA是膜脂过氧化作用的最终分解产物, 当酸雨胁迫超过植物自身可调节范围时, 植物细胞膜受损, 质膜透性增加(孙业民等, 2012), 因此MDA含量高低可迅速反映出植物遭受逆境伤害的程度(Liu & Liu, 2011)。本研究显示毛竹叶片MDA含量随pH值的降低而显著增大(图2), 说明酸雨胁迫一段时间后, 毛竹叶片细胞膜结构被破坏, 超氧阴离子自由基代谢平衡被打破, 高浓度酸雨处理的毛竹叶片超氧阴离子自由基产生速度超过了抗氧化酶的清除速度, 导致MDA累积(王强等, 2013)。可溶性蛋白质是植物体内的一种渗透调节物质, 对缓解逆境对植物体的伤害有重要的调节作用(刘建福等, 2013), 酸雨胁迫下蛋白质含量增加(图1), 可能是由于酸雨胁迫使毛竹叶片刺激逆境蛋白大量合成, 通过主动积累可溶性有机溶质, 增加细胞渗透势, 维持细胞膨压以保持正常代谢, 从而提高植物的抗性, 而长时间高浓度酸雨胁迫可溶性蛋白质含量降低, 原因可能是酸雨破坏了植物逆境蛋白的合成机制(王丽华等, 2013)。
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