简述抗氧化酶活性与林木抗旱性的关系

赵言 蒋思 张宏 王云峰

[摘 要] 植物遭受干旱等逆境胁迫时，植物通过自身的抗氧化酶来抵御不良环境的侵袭。本文简要概述了植物抗氧化酶的作用机理及研究进展，为干旱地区筛选适合本地区林木品种做以参考。

[关键词] 林木 抗旱 抗氧化酶

[中图分类号] S31 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2016）04-0106-01

植物受到干旱逆境胁迫时，细胞内会产生大量的活性氧（ROS），植物的抗氧化酶对ROS的清除起重要的作用，抗氧化酶的活性变化既可以反应植物对干旱胁迫的适应性，也可以反应细胞内ROS代谢的平衡状态[1]。本文概述了干旱胁迫下植物抗氧化酶系统的变化情况以及植物的抗逆能力，为干旱选择适合本地区的林木品种提供理论依据。

1 抗氧化酶作用机理

活性氧是氧还原的中间产物O2·（超氧化物阴离子自由基）、1O2（高能态单线态养）、H2O2（过氧化氢）和·OH（羟基自由基）的统称。如果ROS的产生与清除调节系统失调，植物就会因ROS的过量积累而造成伤害，植物细胞产生过量的ROS，会导致植物的膜系統、蛋白质和DNA分子结构受到损伤。

干旱胁迫下，·OH直接启动膜脂过氧化的自由基链式反应，反应产生的脂质氢化物继续分解成低级氧化产物，例如丙二醛（MAD），其他活性氧也可通过其他途径转化为·OH启动自由基链式反应。超氧化物岐化酶（SOD）通过歧化反应清除O2-， 形成过氧化氢（H2O2）与分子氧，过氧化氢酶（CAT）可以将H2O2转化为H2O，还可以减少·OH形成，从根源遏制了链式反应的发生，过氧化物酶（POD）协助CAT一起清除H2O2，这三种保护酶共同组成了植物的防御系统，维持ROS的代谢平衡，保护膜结构不受伤害，使植物在一定程度上抵抗水分胁迫。

2 林木抗氧化酶活性研究进展

徐莲珍[2]研究发现刺槐苗木整个生长期在轻度水分胁迫处理下SOD活性比较高，而CAT的活性在前期呈现了与SOD相似的升高的趋势，在中后期，并且重度胁迫下，CAT活性增加速率最快，而SOD活性变化恰好相反，可见生长后期和重度水分胁迫下，刺槐通过增加CAT活性来提高抗旱能力，CAT对SOD的活性的降低起到了补充作用，也说明了刺槐对水分胁迫的忍耐力比较好。张怡[3]认为饲料性和速生型的四倍体刺槐在干旱胁迫的后期SOD与CAT的活性极显著超过对照水平，二倍体刺槐的保护酶活性比对照弱，我们可以据此在西北干旱地区选用四倍体刺槐造林，在中度和轻度干旱的地区仍可以选用传统的二倍体刺槐品种来降低造林成本。井大炜[4]等研究发现，欧美I-107杨树苗不同程度水分胁迫SOD和CAT的活性平均值变化规律为轻度胁迫>中度胁迫>重度胁迫，说明了杨树苗在中度和重度干旱时对细胞膜的伤害较大，在选育品种时要避免使其遭受严重的水分胁迫。阿力木·沙比尔[5]通过分析3份新疆狗牙根新品系干旱胁迫下的保护酶变化，发现在干旱胁迫前期（3-30D）CAT活性缓慢变活，随着胁迫时间的推进，CAT极具升高，而SOD和POD的活性一直保持升高趋势，他认为这3份狗牙根新品系已经形成了一定的耐旱机制，适合新疆地区生长。崔大练的研究发现，即便实在重度水分胁迫下，紫穗槐与俄罗斯大果沙棘的SOD与POD活性均显著高于对照，这两种植物有超强的抗旱能力，紫穗槐的POD活性增幅比俄罗斯大果沙棘大，说明紫穗槐的抗氧化能力更胜一筹。吴雪海发现在180m3/（666.7m2·a）和240m3/（666.7m2·a）水分处理下银新杨的可溶性蛋白与脯氨酸含量明显高于360m3/（666.7m2·a）和480m3/（666.7m2·a）水分处理，所以360m3/（666.7m2·a）是银新杨的最佳的灌溉水量。杨淑红认为3种杨树抗旱能力强弱依次为2025>中红杨>全红杨，叶片中的CAT和多酚氧化酶（PPO）活性与杨树品种抗旱性的关系最密切，可作为评价杨树抗旱性的首要生理指标。

3 展望

抗养活酶的活性可以反映林木的抗旱能力。在栽植推广前，可以根据前人的研究成果，选择适合本地区的林木品种；也可通过测验不同梯度水分胁迫下林木的抗氧化酶的变化来选育品种，确定灌溉方法和程度。抗氧化酶活性作为判断植物抗性强弱的指标之一，可以指导品种选育和地方引种。

酶活性的变化敏感，与水分条件、树种本身的特性、苗木的生长发育状况均有关联，所以只以一种或两种酶活性的高低来判断植物的抗性强弱是不科学的。

参考文献

[1]Zhang J X，KirkhamM B.Drought-stress—induced changes in activities of super oxide dismutase，catalase，and peroxide inwheat species.Plant C Physiology，1994，35（5）：785-791.

[2]徐莲珍.三个树种抗旱生理生态特性的研究.西北农林科技大学，2008：59-61.

[3]张怡，罗晓芳，沈应柏.土壤逐渐干旱过程中刺槐新品种苗木抗氧化系统的动态变化.浙江林学院学报，2005，22（2）：166～169.

[4]井大炜，邢尚军，马海林，杜振宇，刘方春，马丙尧.水分胁迫对欧美I—107 杨树苗生理生化特性的影响.干旱区资源与环境，2015，29（1）：53-57.

[5]阿力木·沙比尔，阿不来提·阿不都热依，齐曼·尤努斯，阿力甫·提力娃，伊斯拉·依达吾提.干旱胁迫对3份新疆狗牙根新品系保护酶的影响.新疆农业科学，2010，47（6）：1265-1269.