盐胁迫下黄腐酸对大豆萌发及主要抗氧化酶活性的影响

高同国1　袁红莉2　郭晓军1　李红亚1　张冬冬1　李术娜1　朱宝成1

(1　河北农业大学生命科学学院 保定 071001

2　中国农业大学生物学院 北京 100193)

摘　要：为研究盐胁迫条件下黄腐酸(FA)在大豆萌发及抗氧化性上的作用，以微生物降解褐煤产生的黄腐酸为实验材料，研究了其对大豆萌发过程中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明，盐胁迫条件下，低浓度的黄腐酸(100mg/L和200mg/L)会提高大豆萌发过程中CAT及POD的活性，并会降低MDA的含量，而高浓度的黄腐酸作用相反。上述结果表明，黄腐酸可以提高种子萌发过程中对逆境环境的适应力，并对植物细胞膜具有一定的保护作用。

关键词：大豆　黄腐酸　盐胁迫　抗氧化酶

Effect of Fulvic Acid on Soybean Germination and

Antioxidant Enzymes Activities under Salt Stress

Gao Tongguo1,Yuan Hongli2,Guo Xiaojun1,Li Hongya1,Zhang Dongdong1,Li Shuna1,Zhu Baocheng1

(1 College of Life Sciences,Agricultural University of Hebei,Baoding,071001

2 College of Biological Science,China Agricultural University,Beijing,100193)

Abstract: In order to study the effects of fulvic acid (FA)on germination and antioxidant of soybean seed under salt stress,using fulvic acid,produced by microbial degraded lignite,as material,peroxidase (POD),catalase (CAT),malondialdehyde (MDA)content of soybean seedling were analyzed under salt stress.Results showed that low concentration of fulvic acid (100mg/L and 200mg/L)increased the activity of POD and CAT,and reduced the content of MDA during germination under salt stress,high concentration fulvic acid had the opposite effect.These results indicated that fulvic acid can improve adaptability to environmental stress during seed germination,and has a protective effect on plant cell membrane.

Key words: soybean;fulvic acid;salt stress;antioxidant enzymes

全球约10%的耕地存在不同程度的盐渍化，盐碱胁迫是影响农作物产量的重要因素。我国盐渍土面积大约为3460万公顷，盐渍化耕地有760万公顷，占总耕地面积的1/5[1]。严重限制了我国农业生产。植物在遭遇逆境条件时，表现出适应性反应，抗氧化酶系统在植物适应逆境的过程中扮演着重要角色[2]。

[基金项目]2015-09-09

[作者简介]高同国，男，1984年生，讲师，主要从事环境微生物相关教学和研究工作，E-mail：gtgrxf@163.com。

腐植酸(HA)是广泛存在于土壤、泥炭、煤和水域中结构复杂的一组天然高分子物质[3]，HA在改良土壤、促进作物生长发育、提高作物抗逆性和产量方面有明显的效果。黄腐酸(FA)是HA中分子量最低、颜色最浅，并且是水溶性的组分。腐植酸与抗氧化酶系统间具有密切联系。栾白等的研究表明，适宜浓度的FA可提高种子萌发时过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)及超氧化物歧化酶(SOD)的活性，高浓度的FA会抑制上述酶的活性[4]。郭伟和王庆祥研究表明，HA可以增加盐碱胁迫下小麦幼苗叶片脯氨酸(Pro)含量和膜透性，提高了SOD和CAT活性，有效缓解了盐碱胁迫对幼苗生长的影响[5]。盐碱胁迫下，腐植酸可以降低叶片Pro含量、脱落酸(ABA)含量、丙二醛(MDA)含量、膜透性，提高多酚氧化酶(Po)活力、谷胱甘肽(GSH)含量，从而提高大豆的抗盐碱能力[6]。

大豆属于中等耐盐作物，土壤盐害是影响大豆生长和产量的一个重要的非生物胁迫因素，而种子萌发期往往是对盐碱胁迫十分敏感的时期。本实验以微生物降解褐煤产生的FA为材料，研究了盐胁迫下其对大豆种子萌发和主要抗氧化酶活性的影响，以期为进一步明确FA在提高作物耐盐碱上的作用，进一步开发FA资源提供理论依据。

1　材料与方法

1.1　实验材料

FA由中国农业大学环境微生物实验室提供，为褐煤经微生物降解后的产物。

大豆品种为“冀豆12”，购买于市场。

1.2　方法

1.2.1　大豆的消毒与培养

从大豆种子中挑选大小相似、籽粒饱满的种子1200粒，用95%的乙醇浸泡30 s后，转入1‰升汞中消毒5min。用无菌水反复冲洗干净后，置于无菌水中浸泡12 h。以200粒大豆为一组，放入铺有双层滤纸的培养皿中，滤纸分别用5mL 50mmol/L的盐水以及不同浓度(0、100、200、400、800、1000mg/L)的FA溶液(灭菌锅灭菌)浸润，置于20℃恒温避光的环境下培养。在培养过程中，每隔2天向各培养皿中补加相同剂量的盐水，使滤纸保持湿润，培养持续9天[4]。

1.2.2　测定项目与方法

采用直尺测量萌发第1天、第3天、第5天、第8天大豆胚根的长度。抗氧化酶活性：分别于第3天、第6天和第9天取种子萌发后的胚根部分进行抗氧化酶活性的测定，3次重复。

CAT活性测定采用紫外吸收法[7]，以1 min内ΔA240减少0.1 的酶量为1个过氧化氢酶活性单位(U)；POD活性测定采用愈创木酚法[8]，以1 min内OD470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位(U)；MDA含量的测定按照硫代巴比妥酸显色法[8]。

2　结果与分析

2.1　盐胁迫下黄腐酸对大豆生长势的影响

如图1所示，大豆萌发初期(第1、3、5天)，对照组胚根的生长明显长于黄腐酸各处理组，在萌发第8天400mg/L和800mg/L FA处理组比对照组有明显伸长，分别比对照组增加了10.1%和15.8%。

植物遭受逆境胁迫时，首先会导致细胞膜受到伤害，从而促进细胞膜的渗透作用，提高了植物从逆境中吸收水分的能力，从而使其发芽更加迅速[9]。而FA对细胞膜具有保护作用[10]，对渗透作用具有一定的调节能力，所以大豆萌发初期，对照组胚根的生长更加迅速。在大豆种子萌发第8天，400mg/L和800mg/L FA处理组促进作用明显，这可能与FA对幼苗的促生长作用相关[11]。

图1　盐胁迫下FA对大豆生长势的影响
Fig.1 Effect of fulvic acid on the growth of soybean under salt stress

2.2　盐胁迫下FA对大豆CAT和POD活性的影响

植物种子萌发过程中，如遭遇低温、干旱等不利条件胁迫，细胞内自由基和H2O2会大量增加，抗氧化酶系统能清除细胞内过多的活性氧，保证种子正常萌发[12]。

本文研究了盐胁迫条件下，FA对大豆萌发时抗氧化酶活性的影响，其中对CAT的影响见图2。可以看出，盐胁迫条件下，低浓度的FA明显提高了大豆根系CAT活性，而高浓度的FA没有提高CAT的活性，甚至抑制了CAT的活性。其中当FA浓度为100mg/L和200mg/L时，CAT活性最高，其与对照组相比增加了3.65～5.52倍。高浓度的FA(1000mg/L)对CAT有抑制作用，与对照组相比降低了26.1%～71.9%。

图2　FA对盐胁迫下大豆根系CAT活性的影响
Fig.2 Effect of fulvic acid on CAT activity of soybean seedlings under salt stress

对POD的影响见图3。可以看出，盐胁迫条件下，POD活性随FA浓度的增加呈先升高后降低的变化趋势。当FA的浓度为200mg/L时，POD活性最高，其活性与对照相比增加了20.3%～25.9%。随着浓度进一步增大，FA逐步表现出抑制作用。FA浓度为800mg/L和1000mg/L时抑制作用比较明显。上述结果表明，盐胁迫条件下，低浓度的FA能够提高抗氧化酶的活性，而高浓度的FA则对其有抑制作用。

图3　FA对盐胁迫下大豆根系POD活性的影响
Fig.3 Effect of fulvic acid on POD activity of soybean seedlings under salt stress

2.3　FA对盐胁迫下大豆根系MDA含量的影响

植物遭受逆境胁迫时，首先会导致细胞膜受到伤害。MDA是膜脂过氧化产物，因此可用MDA含量表示植物受害程度大小。丙二醛含量越高，说明植物受伤害程度越大。

盐胁迫条件下，FA对大豆根系MDA含量的影响见图4。结果表明，大豆种子萌发初期受盐浓度影响，丙二醛含量较高，在萌发后期丙二醛的含量都有明显的降低。低浓度的FA可以降低萌发时MDA的含量，如在大豆种子萌发第3天，200mg/L FA使MDA的含量降低了11.4%。高浓度FA则增加了萌发过程中MDA的含量。

图4　FA对盐胁迫下大豆根系MDA含量的影响
Fig.4 Effect of fulvic acid on MDA of soybean seedlings under salt stress

3　讨论

盐碱胁迫对种子萌发的影响多以对胚根的影响作为指标之一[13]。本试验主要研究了盐胁迫下FA对大豆萌发及主要抗氧化酶活性的影响。结果表明，低浓度的FA可以增加CAT和POD的活性，而高浓度的FA则表现出抑制作用。这一结果与栾白等[4]的研究结果一致。逆境胁迫会扰乱植物体内活性氧的产生和清除的平衡，引起活性氧的积累、膜通透性增加、代谢紊乱，致使植物受伤害[14]。抗氧化酶系统的活性与植物的抗逆性有关，在适度逆境诱导下抗氧化酶活性增加可以提高植物的适应能力[15]。因此，低浓度的FA可以增加植物适应逆境环境的能力。

植物在逆境环境中积累的氧自由基首先攻击膜系统，膜脂肪酸中的不饱和键被过氧化，最终形成 MDA[16]。MDA 能强烈地与细胞内各种成分发生反应，引起酶和膜的损伤，并导致膜结构和生理机能的破坏，其含量是反映细胞膜脂过氧化作用强弱和质膜破坏程度的重要指标[17]。本实验中，低浓度的FA可以降低大豆种子萌发过程中MDA的含量，这进一步说明FA对植物的细胞膜具有一定的保护作用。综合表明，适宜浓度的FA能增强植物耐受逆境的能力。

参考文献

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