珍稀濒危植物珙桐过氧化物酶活性和丙二醛含量.docx
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珍稀濒危植物珙桐过氧化物酶活性和丙二醛含量
珍稀濒危植物珙桐过氧化物酶活性和丙二醛含量
3
珍稀濒危植物珙桐过氧化物酶活性和丙二醛含量
1,211133朱利君苏智先胡进耀苏瑞军
12(绵阳师范学院生态研究中心,四川绵阳621000;西华师范大学四川省环境科学与生物多样性重点实验室,)四川南充637002
()摘要采用比色法测定了不同年龄级、部位和叶位珙桐叶的过氧化物酶POD活性和丙
()二醛MDA含量,以探讨珙桐的生理生态适应性。
结果表明:
不同年龄级同一生长时期珙桐叶的POD活性和MDA含量不同,同年龄级同层的POD活性随叶位增大先升后降,MDA含量随叶位增大逐渐升高;同叶位不同层及同层不同叶位的珙桐叶的POD活性和MDA含量不同。
珙桐叶POD活性和MDA含量对生长期敏感,同年龄级同叶位的珙桐叶随叶片的生长、衰老,POD活性和MDA含量逐渐升高,即珙桐叶POD活性和MDA含量受生物和非
生物因子影响显著,且不同年龄级、叶位、层次存在差异。
关键词珙桐;过氧化物酶活性;丙二醛含量;年龄;叶位
()1000-4890200903-0451-05中图分类号Q945.79文献标识码A文章编号
PeroxidaseactivityandMDAcontentofendangeredspeciesDavidiainvolucrata.ZHULi21,21111(jun,SUZhi2xian,HUJing2yao,SURui2junResearchCentreofEcology,MianyangNor22malUniversity,Mianyang621000,Sichuan,China;SichuanProvincialKeyLaboratoryofEnvi2ronmentalScienceandBiodiversityConservation,ChinaWestNormalUniversity,Nanchong
)()637002,Sichuan,China.ChineseJournalofEcology,2009,283:
451-455.Abstract:
Tounderstandtheeco2physiologicaladaptabilityofDavidiainvolucrata,theperoxidase()PODactivityandMDAcontentofD.involucrataleavesofdifferentageclassandatdifferentleaflayerandleafpositionwereanalyzedbythemethodofcolorimetry.TheresultsshowedthattheD.involucrataleavesofdifferentageclassbutatthesamegrowthphasehaddifferentPODactivityandMDAcontent.Withincreasingleafposition,thePODactivityoftheleavesofsameageclassandatthesameleaflayerhadadecreaseafteraninitialincrease,whiletheMDAcon2tentwasincreasing.ThePODactivityandMDAcontentoftheleavesatsameleafpositionbutatdifferentleaflayerandthoseatdifferentleafpositionbutatsameleaflayeralsovaried.GrowthphasehadgreatereffectsontheleafPODactivityandMDAcontent.Withthegrowthandsenes2cenceofleaf,thePODactivityandMDAcontentoftheleavesofsameageclassandatsameleafpositionincreasedgradually.ThePODactivityandMDAcontentofD.involucrataleaveswereaffectedbybothbiologicalandnon2biologicalfactors,andvariedwithleafageclass,leafposi2tion,andleaflayer.
Keywords:
Davidiainvolucrata;PODactivity;MDAcontent;leafage;leafposition.
()()珙桐Davidiainvolucrata又名鸽子树,属珙桐人工繁殖技术及引种栽培侯丽娜等,2000,
)(2006,种群生态学和生物学特性描述黎云祥,()科Davidiaceae落叶乔木,为我国单属种特有植物。
)(2003,组织化学、细胞学和组织培养Browne&珙桐起源古老,系第三纪古热带植物区系的孑遗种,
McDonnald,1978;Goldblaitt,1978;Brooksetal.,有“活化石”之称,被列入国家一级保护珍稀濒危植
物。
自1869年珙桐被发现以来,研究报道很多:
珙)(1997、形态和解剖学Schmid,1978;Kamelina&
(桐群落学、地植物学吴刚等,2000;杨心兵等,)()Shevchenko,1998,生理雷泞菲,2003、生化和遗(()传陈建强等,2000、分子Lietal.,2002a,()3国家自然科学基金资助项目30370149。
)()2002b,传粉生物学胡进耀等,2007等方面,有关33通讯作者E2mail:
zxsu@mnu.edu.cn
收稿日期:
2008206217接受日期:
2008211211
表1不同年龄级珙桐的树形特征()珙桐生理生态方面的报道很少朱利君等,2007。
Tab.1CharacteristicsofD.involucratatreeswithdiffer2()过氧化物酶peroxidase,POD是广泛分布在各entageclasses种动物、植物和微生物体内的一类重要的氧化还原2()()年龄级胸径cm树高m()冠幅m酶类,具有把生物体有害的过氧化物转化成无害氧
×311210?
0130?
112712化物的能力,是植物体内HO等活性氧的清除酶,2211?
01359?
01639×3植物器官在逆境条件或衰老时,往往发生膜质过氧213?
014510?
115212×4化作用,丙二醛是其产物之一,通常将作为脂质过氧317?
01518?
01528×3化指标,用于表示细胞膜脂过氧化程度和植物对逆427?
112715?
116012×4()境条件反应的强弱张志良和瞿伟菁,2003,以往5(对过氧化物酶活性和丙二醛含量的研究很多Patka胸保和树高为平均值?
标准差。
)&Miskra,1979;Dhindsaetal.,1981,尤以胁迫条件物为主。
珙桐分布区的土壤为泥质灰岩夹砂岩上形(下居多汪月霞等,2006;樊怀福等,2007;李忠光和成的山地黄棕壤型,土层深厚,可达70cm,湿润,有)龚明,2007。
珙桐对生境条件要求严格,珙桐繁机质丰富,土壤pH518,615,原生林内枯枝落叶层殖、引种栽培的成功需找到适合珙桐生长的生境。
达3,6cm,为珙桐更新提供了良好条件。
本文以野外珙桐种群为对象,研究珙桐在不同时期112研究方法不同年龄和部位的POD活性和MDA含量,以揭示11211叶位的确定当年生枝条顶部的叶位最小,珙桐对生境的适应性,为更好地保护这一珍稀濒危定为1叶位,往枝条基部方向叶位依次类推。
植物提供理论依据。
11212样品采集在珙桐主要分布区白泥岗,海拔
()1450m,分别取5个不同年龄级按胸径大小划分
()的珙桐各3棵表1。
于2005年4—8月,分别采1研究地区与研究方法集珙桐南向上、中、下3层二级分枝当年生枝条叶
片。
每月采集的当年生枝条2位叶,用于POD活性111自然概况
和MDA含量的月变化研究。
2005年6月采集的5四川卧龙自然保护区位于成都平原西缘,阿坝
个年龄级的珙桐叶,每棵树分上、中、下3层采集当藏族自治州东南部汶川县境,岷江上游映秀之西侧,
年生枝条叶片,用于同一年龄级不同层和同层不同邛崃山脉之东南部,该区属青藏高原气候区的范围,
叶位珙桐叶片的POD活性和MDA含量的研究,采西风急流南支和东南季风控制本区的主要天气过
集的叶片用EP管装好后放入液氮灌中带回实验程。
该地区气候凉爽,干湿季节明显,年均降水量
861110mm,5—9月降水量占6811%,年均温度室,然后放入-80?
的冰箱中。
POD的11213POD活性和MDA含量测定方法1019?
年均相对湿度80%,年均日照时数92617
()活性采用愈创木酚法张志良和瞿伟菁,2003,以h。
这种气候有利于常绿、落叶阔叶林生长发育,珙
470nm吸光值每1min上升0101为1个酶活性单桐主要分布在常绿、落叶阔叶混交林中。
此外,在其
()位。
MDA含量的测定参照张志良和瞿伟菁2003下界发育着亚热带常绿阔叶林,在其上界,随海拔升
的方法。
所测数据均采用新鲜样品。
高,垂直气候带发生变化,依次出现针阔叶混交林
11214数据处理试验数据用SPSS1115统计软带、亚高山针叶林带、高山灌丛草甸和流石滩植被。
()件处理,用One2wayANOVA进行单因素方差分析,研究地三江白泥岗简称白泥岗位于山南坡
()若影响显著,再用Duncan法对平均值进行多重305?
1′N,1025?
6′E。
白泥岗珙桐主要分布在海拔
比较。
1450,2200m,在海拔2200,2500m也有少数的珙
桐分布,珙桐的垂直带谱中属亚热带山地常绿落叶2结果与分析林,在分布的下限常与常绿树种混交,上限则多与落
211年龄对珙桐叶SOD活性影响叶阔叶树种混交,以珙桐科、樟科,山矾科,胡桃科等
((1年龄级下层3位叶POD活性达最大图植物为主,主要种类有珙桐、白楠Phoebeneu2
))()(1A,2年龄级中层各叶位POD活性随叶位的增大raratha、野核桃Juglanscathagensis、灯台树Cor2
())()呈升2降2升的变化图1B,3位叶达最大,为其下层nuscontroversa和猫儿刺Ilexpernyi等,珙桐群落
的140142%。
3年龄级上、中层的POD活性均先升下草本以鳞毛蕨科、毛茛科、百合科和虎耳草科等植
()后降图1C,3位叶为上层POD活性的峰值处,2位叶为中层的峰值处;下层POD活性随叶位的增大逐渐降低,1位叶的POD活性为6位叶的203164%。
4年龄级各层的POD活性随叶位增大先
()升后降图1D,2位叶为上层POD活性的峰值处。
()5年龄级中、下层POD活性先升后降图1E,3位叶为中、下层POD活性的峰值处。
3、4年龄级各层
(的MDA含量均随叶位的增加逐渐升高图2C、图
)2D,上层6位叶的MDA含量均最大,3年龄级上层6位叶的MDA含量为1位叶的131126%,4年龄级上层6位叶的MDA含量为1位叶的128175%。
1、
(5年龄级MDA含量最大在中层6位叶图2A、图
)2E,2年龄级各层的MDA含量最大出现在2位叶()图2B,可能由于不同年龄的珙桐处于不同的生长期,同一时期不同年龄的珙桐叶所处的生长期不同。
212叶位对珙桐叶POD活性和MDA含量的影响
3年龄级上层3位叶是6位叶POD活性的
170126%,下层1位叶的POD活性为6位叶的203156%。
同层不同叶位SOD活性的差异显著性不同,3年龄级上层1、3位叶与4、5位叶POD活性
存在显著差异,中层2、3位叶与1、4、5、6位叶的POD活性差异显著。
5年龄级中层3位叶与其他各叶位的POD活性差异显著。
4年龄级上层1位叶与
其他各叶位的MDA含量差异显著,下层各叶位的MDA含量不存在显著差异。
1年龄级上层1、2位叶与3,6位叶的MDA含量差异显著,下层6位叶与
其他各叶位的MDA含量差异显著。
213层次对珙桐叶POD活性和MDA含量的影响
4年龄级2位叶上层与中、下层的POD活性差异显著,1位叶上、中层与下层的POD活性差异显著。
2年龄级2、5、6位叶上、中层与下层的POD活性差异显著,1位叶上层与中、下层的POD活性差异显著,4位叶各层的POD活性差异显著。
1年龄级3、4、5位叶上、中层与下层的MDA含量差异显著,1、2位叶上、下层与中层的MDA含量差异显著,
6位叶各层的MDA含量不存在显著差异。
4年龄除1位叶外,其他各叶位上、中层与下层的MDA含量差异显著。
214不同月份珙桐叶的POD活性和MDA含量图1不同年龄级不同叶位和层次珙桐叶的POD活性
POD活性和MDA含量随珙桐叶片的衰老PODFig.1PODactivityofD.involucrataleaveswithdifferent
ageatdifferentpositionandlayer()活性和MDA含量逐渐增加图3、图4,8月珙桐的A11年龄级,B12年龄级,C13年龄级,D14年龄级,E15年龄级。
不同POD活性增加最为明显,1年龄级中层2位叶8月()小写字母为差异显著P<0105;数值为平均值标?
准误。
下同。
的POD活性为4月的792137%,8月的POD活性与
其他各月差异显著。
4年龄级中层3位叶8月的
MDA含量为4月的249110%。
4月的MDA含量与8月的差异显著,7月,1年龄级中层2位叶与4年龄级中层2、3位叶的MDA含量差异显著。
3讨论
植物在长期的进化过程中形成了受遗传性制约的逆境适应机制,活性氧代谢在其中占重要地位,是
(植物对逆境胁迫的原初反应张木清和余松烈,
)1996,当植物处于各种逆境下,自由基的产生与消除就会遭到破坏,通过Haber2Weiss反应产生大量的活性和毒性极高的?
OH侵害细胞内的大部分生物分子,这种积累的自由基将会引发膜脂过氧化,造
()成细胞膜系统伤害孙国荣等,2001,MDA是膜脂
过氧化的产物之一。
因此,MDA含量高低和细胞质膜透性变化大小可反应细胞膜脂过氧化作用强弱和质膜破坏程度的重要指标,有关叶片衰老情况下,
(MDA含量增加的报道较多朱诚等,2002;施大伟图2不同年龄级不同叶位和层次珙桐叶的MDA含量)等,2005。
本研究表明,随着珙桐叶片的衰老,
Fig.2MDAcontentofD.involucrataleaveswithdifferentMDA含量明显提高,4年龄级中层3位叶8月的ageatdifferentpositionandlayer
()()学报自然科学版,243:
269-275.MDA含量为4月的249110%。
1年龄级中层2位李向东,张高英,万勇善.2003.花生不同叶位叶片衰老差叶8月的MDA含量为4月的221128%。
珙桐叶随()异的研究.中国油料作物学报,253:
46-50.李忠光,龚明.2007.抗氧化系统在热激诱导的玉米幼苗叶位的增加,MDA含量增加,POD活性先升后降,与()耐热性形成中的作用.云南植物研究,292:
231-()李向东等2003对花生的研究结果一致,不同年龄236.施大伟,陈国祥,张成军,等.2005.两种高产小麦旗叶自和同年龄不同叶龄的MDA含量在同时期存在的差然衰老过程中生理特性的比较.西北农业学报,14异显著性不同,7月,1年龄级中层2位叶与2年龄()2:
23-26.
孙国荣,关扬,阎秀峰.2001.盐胁迫对星星草幼苗保护级中层2、3位叶的MDA含量存在显著性差异,由于()酶系统的影响.草地学报,91:
34-38.不同年龄级的珙桐在相同时期所处的生长发育期不汪月霞,孙国荣,王建波.2006.NaCl胁迫下星星草幼苗
MDA含量与膜透性及叶绿素荧光参数之间的关系.生同,相同时期不同年龄的珙桐发育状态存在差异,因()态学报,261:
122-129.此,在珙桐的引种栽培的过程中应根据不同年龄级吴刚,肖热,李静,等.2000.珍稀濒危植物珙桐的()生存与人为活动的关系.应用生态学报,114:
493-的珙桐采取相应的保护措施。
496.珙桐叶衰老过程中的POD活性逐渐升高,与张杨心兵,刘胜祥,杨福生.2000.湖北后河自然保护区光叶()珙桐种群结构的研究.生物学杂志,171:
15-17.()平等2004研究红树植物木榄和秋茄在叶片衰老张平,谢朝添,杨盛昌.2004.红树叶片衰老过程中活性过程中的POD活性显著提高一致,珙桐叶在衰老过()氧和保护酶活性的变化.海洋科学,285:
37-40.张木清,余松烈.1996.水分胁迫下蔗叶活性氧代谢的数学()程中SOD活性先升后降朱利君等,2007,MDA含()分析.作物学报,226:
729-735.()量明显提高,表明SOD、POD在叶衰老早期起保护张志良,瞿伟菁.2003.植物生理学实验指导第3版.北
京:
高等教育出版社.作用,但随着时间延长,SOD的保护作用开始减弱。
朱诚,傅亚萍,孙宗修.2002.超高产水稻开花结实期间
叶片衰老与活性氧代谢的关系.中国水稻科学,16不同年龄和同年龄不同叶龄的POD活性变化略有()4:
326-330.差异,8月,3种珙桐叶的POD活性都达最大,与前朱利君,苏智先,胡进耀,等.2007.珍稀濒危植物珙桐超()氧化物歧化酶活性.生态学杂志,2611:
1766-1770.几月的POD活性存在极显著的差异,因此,即使是BrooksRR,MccleaveJA,SchofieldDK.1977.Cobaltand同一年龄的珙桐在一个生长季节内不同生长时期应nickeluptakebytheNyssaceae.Taxon,26:
197-201.
BrowneB,McDonaldE.1978.Thepropagationofse
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