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摘要 以含有不同浓度NaCl（0、50、100、150、200、250 mmol/L）的1/2 Hoagland营养液处理，观察了盐胁迫下萌发成苗阶段的菊芋块茎中活性氧和抗氧化酶活性的变化。结果表明，超氧阴离子（O2-）的产生速率对于NaCl胁迫响应不明显，而过氧化氢（H2O2）含量对NaCl胁迫响应强烈，且有随NaCl处理浓度增加而上升的趋势，出苗5 d和10 d时情况相近。出苗5 d时，超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶响应NaCl胁迫而活性升高，而出苗10 d时总体上NaCl胁迫下各种抗氧化酶的活性低于无NaCl处理。
关键词 菊芋；活性氧；抗氧化酶；盐胁迫
中图分类号 Q945.34 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）19-0089-02
Abstract Effects of 1/2 Hoagland treatment contained NaCl（0、50、100、150、200、250 mmol/L）on reactive oxygen species（ROS）accumulation and antioxidant enzymes activities in sprouting jerusalem artichoke tubers were evaluated. The experimental results showed that，under salt stress the O2- production rate did not change significantly for NaCl stress response，but the production of H2O2 was increased for NaCl stress response with increasing NaCl salinity levels significantly under both 5 and 10 days stresses. Under 5 days NaCl treatment，activities of antioxidant enzymes including SOD，POD，APX and CAT were increased with increasing salinity levels. However，compared to control，the activities of antioxidant enzymes were decreased after 10 days NaCl treatment.
Key words Jerusalem artichoke；ROS；antioxidant enzyme；salt stress
土壤盐渍化是限制全球农业生产的主要非生物胁迫，因盐分过高导致大量土地荒废，植物不能耕种。菊芋（Helianthus tuberosus）是菊科向日葵属的多年生草本植物，具有很强的生态适应性，耐寒、耐旱、耐贫瘠、耐盐碱，繁殖能力强，主要靠块茎繁殖[1]。关于盐胁迫下菊芋的生理生态响应已有一些研究工作[2-6]，但主要研究菊芋的地上部分，对菊芋的地下部分关注较少。菊芋由块茎萌芽而成幼苗的过程，既是其生活史中最重要和关键的阶段，也是对生存环境最敏感和脆弱的阶段。本试验研究盐胁迫下菊芋块茎萌芽成苗过程中块茎活性氧和抗氧化酶活性的变化，为深入研究菊芋耐盐机理积累资料。
1 材料与方法
1.1 菊芋培养及盐处理
所用菊芋为东北林业大学选育的耐盐品系。选取均匀一致的菊芋块茎播种于含有蛭石的花盆内，分别以含有不同浓度（0、50、100、150、200、250 mmol/L）NaCl的1/2 Hoagland营养液浇灌，置于阳光温室中培养，昼、夜温度分别为25、20 ℃，光周期为12 h光照，12 h黑暗，相对湿度为75%。当菊芋幼苗萌出5 d和10 d时采集块茎样品测定活性氧产生情况和抗氧化酶活性。
1.2 测定方法
超氧阴离子（O2-）产生速率参照Chen等的方法[7]测定，过氧化氢（H2O2）含量参照Ibrahim和Jaafar的方法[8]测定，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）活性参照夏天翔等的方法[2]测定。
2 结果与分析
2.1 盐胁迫下菊芋块茎中O2- 产生速率与H2O2含量变化
许多生物和非生物胁迫会导致植物体内积累过量的活性氧，导致氧化胁迫、造成氧化损伤。O2- 和H2O2是植物在逆境下产生的重要的活性氧种类。从图1可以看出，盐胁迫对萌芽出苗的菊芋块茎中O2-的产生速率影响不大，只有50 mmol/L NaCl下出苗5 d的稍高一些。
与O2-产生速率不同，菊芋块茎中H2O2含量对盐胁迫有很强的响应。各NaCl处理浓度下菊芋块茎中的H2O2含量均显著高于无NaCl处理的，在总体上呈现H2O2含量随NaCl处理浓度增加而上升的趋势。出苗5 d时，50、100、150、200、250 mmol/L NaCl处理的H2O2含量分别为对照（0 mmol/L）的1.57、1.67、1.72、1.45、2.26倍，而出苗10 d时则分别为1.69、1.42、2.26、2.29、1.99倍。从H2O2含量的最高水平看，出苗10 d的略低于出苗5 d的（图2）。
2.2 盐胁迫下菊芋块茎中抗氧化酶活性的变化
在长期的进化过程中，植物演化出一套有效的活性氧清除系统（酶促和非酶促抗氧化系统）来调控细胞内活性氧产生和清除之间的动态平衡，抗氧化酶（SOD、POD、APX和CAT）对于植物应对逆境、清除活性氧具有重要意义。 NaCl胁迫下，菊芋块茎中各种抗氧化酶活性表现出不同的变化趋势，而且每种酶的活性在不同NaCl处理浓度下差异很大（图3）。总体上看，出苗5 d时，各种抗氧化酶响应盐胁迫而活性升高，超氧化物歧化酶和过氧化物酶对50 mmol/L的NaCl处理响应最为强烈，而抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶则分别对200、150 mmol/L的NaCl处理响应最为强烈。出苗10 d时，无NaCl处理的菊芋块茎，各种抗氧化酶的活性均显著高于出苗5 d的，但除个别的（200 mmol/L NaCl处理的抗坏血酸过氧化物酶、50 mmol/L NaCl处理的过氧化氢酶），总体上NaCl胁迫下各种抗氧化酶的活性低于无NaCl处理的。
3 结论
从本试验的研究结果看，萌发成苗阶段的菊芋块茎中，超氧阴离子（O2-）的产生速率对于NaCl胁迫响应不明显，而过氧化氢（H2O2）含量对NaCl胁迫响应强烈，且有随NaCl处
理浓度增加而上升的趋势，出苗5 d和10 d时情况相近。出苗5 d时，超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶响应NaCl胁迫而活性升高，而出苗10 d时总体上NaCl胁迫下各种抗氧化酶活性低于无NaCl处理。
4 参考文献
[1] 阎秀峰，李一蒙，王洋.改良松嫩盐碱草地的优良植物：菊芋[J].黑龙江大学自然科学学报，2008，25（6）：812-816.
[2] 夏天翔，刘兆普，王景艳.盐分和水分胁迫对菊芋幼苗离子吸收及叶片酶活性的影响[J].西北植物学报，2004（7）：1241-1245.
[3] 薛延丰，刘兆普.不同浓度NaCl和Na2CO3处理对菊芋幼苗光合及叶绿荧光的影响[J].植物生态学报，2008，32（1）：161-167.
[4] CHEN Q，ZHANG M D，SHEN S H.Effect of salt on malondialdehyde and antioxidant enzymes in seedling roots of Jerusalem artichoke（Helianthus tuberosus L.）[J].Acta Physiologiae Plantarum，2011，33：273-278.
[5] HUANG Z G，LONG X H，WANG L，et al.Growth，photosynthesis and H -ATPase activity in two Jerusalem artichoke varieties under NaCl induced stress[J].Process Biochemistry，2012，47：591-596.
[6] HUANG Z G，ZHAO L，CHEN D D，et al. Salt stress encourages proline accumulation by regulating proline biosynthesis and degradation in Jerusalem Artichoke plantlets[J].PLoS ONE，2013，8（4）：62-85.
[7] CHEN L Z，WANG W Q，LIN P.Photosynthetic and physiological responses of Kandelia candel L. Druce seedlings to duration of tidal immersion in artificial seawater[J].Environmental and Experimental Botany，2005，54：256-266.
[8] IBRAHIM M H，JAAFAR H Z E.Primary，secondary metabolites，H2O2，malondialdehyde and photosynthetic responses of Orthosiphon stimaneus Benth. to different irradiance levels[J].Molecules，2012，17：1159-1176.
关键词 菊芋；活性氧；抗氧化酶；盐胁迫
中图分类号 Q945.34 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）19-0089-02
Abstract Effects of 1/2 Hoagland treatment contained NaCl（0、50、100、150、200、250 mmol/L）on reactive oxygen species（ROS）accumulation and antioxidant enzymes activities in sprouting jerusalem artichoke tubers were evaluated. The experimental results showed that，under salt stress the O2- production rate did not change significantly for NaCl stress response，but the production of H2O2 was increased for NaCl stress response with increasing NaCl salinity levels significantly under both 5 and 10 days stresses. Under 5 days NaCl treatment，activities of antioxidant enzymes including SOD，POD，APX and CAT were increased with increasing salinity levels. However，compared to control，the activities of antioxidant enzymes were decreased after 10 days NaCl treatment.
Key words Jerusalem artichoke；ROS；antioxidant enzyme；salt stress
土壤盐渍化是限制全球农业生产的主要非生物胁迫，因盐分过高导致大量土地荒废，植物不能耕种。菊芋（Helianthus tuberosus）是菊科向日葵属的多年生草本植物，具有很强的生态适应性，耐寒、耐旱、耐贫瘠、耐盐碱，繁殖能力强，主要靠块茎繁殖[1]。关于盐胁迫下菊芋的生理生态响应已有一些研究工作[2-6]，但主要研究菊芋的地上部分，对菊芋的地下部分关注较少。菊芋由块茎萌芽而成幼苗的过程，既是其生活史中最重要和关键的阶段，也是对生存环境最敏感和脆弱的阶段。本试验研究盐胁迫下菊芋块茎萌芽成苗过程中块茎活性氧和抗氧化酶活性的变化，为深入研究菊芋耐盐机理积累资料。
1 材料与方法
1.1 菊芋培养及盐处理
所用菊芋为东北林业大学选育的耐盐品系。选取均匀一致的菊芋块茎播种于含有蛭石的花盆内，分别以含有不同浓度（0、50、100、150、200、250 mmol/L）NaCl的1/2 Hoagland营养液浇灌，置于阳光温室中培养，昼、夜温度分别为25、20 ℃，光周期为12 h光照，12 h黑暗，相对湿度为75%。当菊芋幼苗萌出5 d和10 d时采集块茎样品测定活性氧产生情况和抗氧化酶活性。
1.2 测定方法
超氧阴离子（O2-）产生速率参照Chen等的方法[7]测定，过氧化氢（H2O2）含量参照Ibrahim和Jaafar的方法[8]测定，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）活性参照夏天翔等的方法[2]测定。
2 结果与分析
2.1 盐胁迫下菊芋块茎中O2- 产生速率与H2O2含量变化
许多生物和非生物胁迫会导致植物体内积累过量的活性氧，导致氧化胁迫、造成氧化损伤。O2- 和H2O2是植物在逆境下产生的重要的活性氧种类。从图1可以看出，盐胁迫对萌芽出苗的菊芋块茎中O2-的产生速率影响不大，只有50 mmol/L NaCl下出苗5 d的稍高一些。
与O2-产生速率不同，菊芋块茎中H2O2含量对盐胁迫有很强的响应。各NaCl处理浓度下菊芋块茎中的H2O2含量均显著高于无NaCl处理的，在总体上呈现H2O2含量随NaCl处理浓度增加而上升的趋势。出苗5 d时，50、100、150、200、250 mmol/L NaCl处理的H2O2含量分别为对照（0 mmol/L）的1.57、1.67、1.72、1.45、2.26倍，而出苗10 d时则分别为1.69、1.42、2.26、2.29、1.99倍。从H2O2含量的最高水平看，出苗10 d的略低于出苗5 d的（图2）。
2.2 盐胁迫下菊芋块茎中抗氧化酶活性的变化
在长期的进化过程中，植物演化出一套有效的活性氧清除系统（酶促和非酶促抗氧化系统）来调控细胞内活性氧产生和清除之间的动态平衡，抗氧化酶（SOD、POD、APX和CAT）对于植物应对逆境、清除活性氧具有重要意义。 NaCl胁迫下，菊芋块茎中各种抗氧化酶活性表现出不同的变化趋势，而且每种酶的活性在不同NaCl处理浓度下差异很大（图3）。总体上看，出苗5 d时，各种抗氧化酶响应盐胁迫而活性升高，超氧化物歧化酶和过氧化物酶对50 mmol/L的NaCl处理响应最为强烈，而抗坏血酸过氧化物酶和过氧化氢酶则分别对200、150 mmol/L的NaCl处理响应最为强烈。出苗10 d时，无NaCl处理的菊芋块茎，各种抗氧化酶的活性均显著高于出苗5 d的，但除个别的（200 mmol/L NaCl处理的抗坏血酸过氧化物酶、50 mmol/L NaCl处理的过氧化氢酶），总体上NaCl胁迫下各种抗氧化酶的活性低于无NaCl处理的。
3 结论
从本试验的研究结果看，萌发成苗阶段的菊芋块茎中，超氧阴离子（O2-）的产生速率对于NaCl胁迫响应不明显，而过氧化氢（H2O2）含量对NaCl胁迫响应强烈，且有随NaCl处
理浓度增加而上升的趋势，出苗5 d和10 d时情况相近。出苗5 d时，超氧化物歧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶响应NaCl胁迫而活性升高，而出苗10 d时总体上NaCl胁迫下各种抗氧化酶活性低于无NaCl处理。
4 参考文献
[1] 阎秀峰，李一蒙，王洋.改良松嫩盐碱草地的优良植物：菊芋[J].黑龙江大学自然科学学报，2008，25（6）：812-816.
[2] 夏天翔，刘兆普，王景艳.盐分和水分胁迫对菊芋幼苗离子吸收及叶片酶活性的影响[J].西北植物学报，2004（7）：1241-1245.
[3] 薛延丰，刘兆普.不同浓度NaCl和Na2CO3处理对菊芋幼苗光合及叶绿荧光的影响[J].植物生态学报，2008，32（1）：161-167.
[4] CHEN Q，ZHANG M D，SHEN S H.Effect of salt on malondialdehyde and antioxidant enzymes in seedling roots of Jerusalem artichoke（Helianthus tuberosus L.）[J].Acta Physiologiae Plantarum，2011，33：273-278.
[5] HUANG Z G，LONG X H，WANG L，et al.Growth，photosynthesis and H -ATPase activity in two Jerusalem artichoke varieties under NaCl induced stress[J].Process Biochemistry，2012，47：591-596.
[6] HUANG Z G，ZHAO L，CHEN D D，et al. Salt stress encourages proline accumulation by regulating proline biosynthesis and degradation in Jerusalem Artichoke plantlets[J].PLoS ONE，2013，8（4）：62-85.
[7] CHEN L Z，WANG W Q，LIN P.Photosynthetic and physiological responses of Kandelia candel L. Druce seedlings to duration of tidal immersion in artificial seawater[J].Environmental and Experimental Botany，2005，54：256-266.
[8] IBRAHIM M H，JAAFAR H Z E.Primary，secondary metabolites，H2O2，malondialdehyde and photosynthetic responses of Orthosiphon stimaneus Benth. to different irradiance levels[J].Molecules，2012，17：1159-1176.