二氧化硫对大豆幼苗抗氧化酶活性的影响

    

    

    

    摘要：以中黄24大豆种子为材料，采用酶活性测定技术，初步研究了二氧化硫处理对大豆幼苗叶片细胞过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）的影响。结果表明，用60 mg/m3 SO2熏气处理2 h后，大豆幼苗叶片细胞CAT活性先降低，后又逐渐恢复;POD和SOD的活性在SO2熏气处理后升高。说明60 mg/m3 SO2熏气处理对大豆幼苗细胞抗氧化酶活性的影响不同，这可能与大豆对SO2的抗性有关。

    关键词：SO2;大豆;抗氧化酶;影响

    中图分类号：S565.1? ? ? ? 文献标志码：A? ? ? ?文章编號：1001-1463（2020）02-0058-04

    Abstract：Using Zhonghuang 24 soybean seeds as materials， the effects of SO2 treatment on the activities of antioxidant enzymes， especially CAT， POD and SOD in the leaves of soybean seedlings were elementary studied using assay of enzyme activities. The results showed that CAT activity of soybean seedling leaf cells first decreased， and then recovered gradually after fumigation with a concentration of 60 mg/m3 SO2 for 2 hours. The activity of POD and SOD increased after SO2 fumigation. It was suggested that 60 mg/m3 SO2 fumigation had different effects on antioxidant enzyme activity in soybean seedling cells， which might be related to SO2 resistance of soybean.

    Key words：SO2;Soybean;Antioxidant enzymes;Effect

    二氧化硫（SO2）是大气主要污染物之一，全世界每年会排放大约15 000万t SO2进入大气[1 ]。SO2对植物的光合作用、呼吸作用、质膜透性、酶的活性、气孔关闭、细胞凋亡等很多方面都有影响[2 - 3 ]。植物为了适应不良的生长环境，也形成了一些抗逆性机制[2 ]，有人从基因和分子水平上来探讨植物对SO2的抗性机制[4 ]，但SO2对植物影响的机理和植物的抗逆机制还有待于进一步研究。抗氧化酶在植物抵御各种不良环境的过程中起着重要的作用，主要包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等，这些抗氧化酶的活性是判断植物抗逆性的重要参数之一，SO2对植物抗氧化酶的影响对于揭示植物的抗逆机理有着重要的意义。大豆是重要的油料作物和经济作物[5 - 7 ]，我们以大豆为材料，研究SO2处理对大豆幼苗主要抗氧化酶活性的影响，以探讨大豆主要抗氧化酶与大豆的抗逆性之间的关系，为大豆抗SO2机理研究提供参考。

    1? ?材料与方法

    1.1? ?材料

    指示大豆品种为中黄24，购自山东省临沂市农资城。

    1.2? ?方法

    1.2.1? ? 幼苗培养? ? 准备直径约18 cm的花盆10个，其中6盆用于实验，4盆用于预实验。

    每个花盆中装等量土壤（3 kg）。将大豆种植在花盆中，尽可能多播，种植后常规管理。大豆幼苗生长至约30 cm时，选择生长状况一致的花盆留苗18株。

    1.2.2? ? SO2熏气浓度的确定? ? 熏气装置及SO2气体的获得均采用孙建伟的方法[8 ]。选用4盆生长状况大体相同的大豆幼苗进行预试验，分别以浓度为20、40、60、80 mg/m3的SO2对大豆幼苗熏气处理2 h，24 h后观察大豆幼苗的生长状况。选择SO2浓度较低，但对大豆幼苗又有明显的伤害症状的浓度作为试验处理SO2浓度。通过预试验，确定60 mg/m3为试验SO2浓度。

    1.2.3? ? SO2熏气处理和酶液提取? ? 大豆幼苗生长至约30 cm时，用浓度为60 mg/m3的SO2熏气对幼苗处理2 h，以不做任何处理的幼苗作为对照，试验和对照各1盆，3次重复。熏气处理完成后立即对试验组和对照组幼苗叶片提取酶液，以后每隔24 h取样1次，共取样6次。用王爱国等[9 ]的方法提取酶液，分装保存于-20 ℃冰箱备用。

    1.2.4? ? 测定内容及方法? ? CAT活性采用波钦诺克[10 ]的方法测定，POD活性利用愈创木酚法进行测定[11 ]，SOD活性采用Giannoplitis等[12 ]的方法测定。最少测定3次，取平均值作为最终活性值。采用Excel作图，分析酶活性的变化趋势。

    2? ?结果与分析

    2.1? ?SO2熏气处理对大豆苗CAT活性的影响

    从图1可以看出，试验组大豆幼苗叶片细胞中的CAT活性在SO2熏气处理刚结束时下降幅度比较大;从第2次取样开始，试验组的CAT活性与对照组的差距逐渐缩小，说明大豆幼苗CAT活性在逐渐恢复;到第5天时接近对照组水平，但试验过程中试验组大豆苗CAT活性均低于对照组。说明用60 mg/m3 SO2熏气处理可使大豆幼苗中CAT的活性降低，但终止SO2熏气处理后CAT活性又缓慢提高。

    2.2? ?SO2熏气处理对大豆苗POD活性的影响

    从图2可以看出，试验组大豆幼苗叶片细胞中的POD活性在SO2熏气处理结束时与对照组变化不大，从第2次取样至取样结束，试验组的POD活性均高于对照组。说明用60 mg/m3 SO2熏气处理后，大豆幼苗中POD的活性增强。

    2.3? ?SO2熏气处理对大豆苗SOD活性的影响

    从图3可以看出，试验组大豆幼苗叶片细胞中的SOD活性在SO2熏气处理结束时与对照组的SOD活性基本持平，但从第2次取样至取样结束，试验组的SOD活性均都高于对照组。说明用60 mg/m3 SO2 熏气处理可使大豆幼苗中SOD活性升高。

    3? ?小结与讨论

    试验结果表明，用浓度为60 mg/m3 SO2 熏气处理大豆幼苗2 h，可使大豆幼苗葉片细胞过氧化氢酶（CAT）的活性降低，终止处理后，CAT活性逐渐恢复;使过氧化物酶（POD），超氧化物歧化酶（SOD）的活性升高。说明60 mg/m3 SO2熏气处理对大豆幼苗不同细胞抗氧化酶活性的影响不同，这可能与大豆对SO2的抗性有关。

    SO2是大气中分布广、影响大的污染物，SO2对植物的伤害作用，最先影响的是酶的活性，然后是细胞和组织的坏死。因此，测定SO2污染后酶活性的大小，或许是判断植物受污染程度最灵敏的方法之? ?一[13 ]。植物受SO2污染后，植物细胞抗氧化酶的活性会发生相应的变化。其中，SOD、CAT、POD等植物细胞抗氧化酶在植物的抗性反应中具有非常重要的作用。SOD是植物细胞中最主要的抗氧化酶，其主要功能是使超氧化物阴离子自由基（O2-）发生歧化反应，生成过氧化氢和氧气，从而消除超氧化物阴离子自由基（O2-）对细胞的毒害作用[14 ]。植物体中过氧化氢的清除需要依赖CAT和POD的共同作用。SOD和CAT是决定植物细胞对SO2抗性的关键酶类[15 ]，其活性大小与植物对SO2的抗性密切相关。

    在低浓度的SO2处理下，植物体中抗氧化酶的活性随着SO2处理浓度和时间的增加而升高[16 ]，但当植物出现明显症状后，植物体的抗氧化酶的活性则会下降。不同的处理方式和试验条件，也使得试验结果有所不同。在本试验中，所用的SO2浓度较高，已经出现明显的伤害症状，所以CAT活性在SO2熏气处理后是降低的，这与夏宗良等[17 ]的研究结果一致，即随着SO2胁迫时间的延长，玉米幼苗叶片中过氧化氢酶的活性呈显著下降趋势。但本试验中SO2熏气处理可使植物细胞中POD的活性升高，这与黄芳等[18 - 19 ]的研究结果一致。同时，SO2处理也可显著提高SOD活性[14 ]。

    参考文献：

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    （本文责编：陈? ? 伟）