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水杨酸对八仙花组培苗铝胁迫的缓解效应

更新时间:2009-03-28

八仙花(Hydrangea macrophylla)又名绣球花、紫阳花等,属于虎耳草科八仙花属的多年生灌木[1],是庭园花境、林缘、基础种植、大型花卉装饰和盆花的极好材料[2].八仙花还可作为药材,其花和叶中含八仙花苷,水解后具有清热抗疟的作用,可用于治疗心脏病;其茎和叶晒干后烧烟用于驱赶臭虫,八仙花根能够医治喉部溃烂,皮肤瘙痒症[3].

八仙花是具有一定耐铝能力的园林植物,其地上部分能够积累高达3 000 mg/kg的铝[4].彭尽晖等对铝胁迫下7个八仙花品种的生理指标进行研究,结果表明,随着胁迫液浓度的增大,7个八仙花品种叶片组织内的脯氨酸含量随着胁迫液浓度的升高而增加,且变化幅度也逐渐加大;铝胁迫下八仙花叶片丙二醛的含量与铝胁迫浓度成正比,但增加的速度因品种而异;可溶性蛋白质含量的变化则与铝胁迫浓度呈负相关;可溶性糖含量出现较为明显的增加,但在不同浓度范围内增加幅度有不同;SOD酶和POD酶活性呈现先上升后下降的单峰变化趋势;叶片细胞电解质伤害性外漏率(IL )也与铝胁迫浓度呈正相关[2].

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水杨酸(salicylic acid,SA)是植物组织中广泛存在的一类小分子酚类化合物,早有学者就提议将水杨酸列为新型植物激素之一.在植物抗病反应中,SA作为信号分子激活植物体内的防御机制,因此它是抗逆研究中的重要指标[5].在逆境胁迫下,SA通过调节植物体内抗氧剂和氧化酶活性、清除过多的活性氧,使细胞内活性氧平衡,膜系统不受损伤,从而提高植物的抗逆能力[6].因此,研究者尝试将SA用于缓解金属离子对植物毒害作用的研究中,如在栝楼中外施SA,虽然不能消除铝胁迫对植株生长的抑制作用,但是能提高抗氧化酶活性及光合作用来增强抗铝毒的能力[7,8],外源SA也可减轻玉米和印度芥菜Cd毒害和水稻Hg和Pb毒害作用[9],但高浓度SA的解毒效果不如低浓度的明显.在决明子中,铝胁迫刺激其内源SA含量的改变,通过外施SA则能刺激植株分泌有机酸,从而提高耐铝能力[10].因此,在抗铝毒研究中发现,铝能诱导活性氧的产生,而活性氧的产生和清除可以通过抗氧化系统相关酶来控制[11].SA的作用则是清除活性氧类物质,提高植物的抗逆性.

八仙花是园林中重要的观赏植物,又具有多种药用价值,在湖南省广泛分布[12].据有关报道,在2013年,湖南省已经成为了全国土壤酸化面积最大的一个省,在全省的耕地中,有三分之二存在不同程度的酸化现象,因而,湖南也是遭受铝毒危害十分严重的省份.八仙花是一种对铝毒具有较强忍耐能力和积累能力的植物,在高铝环境中依然能够正常生长[13].八仙花能降低土壤中的铝离子浓度,缓解铝毒害作用,进而促进其他不耐铝作物的生长,具有重大的经济和生态意义.同时,由于SA具备有效增加植物的抗逆性的功效,本试验将SA施用于八仙花,以期进一步提高八仙花的耐铝性,缓解土壤中的铝毒作用.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

由图1可知,经过两个月的培养后,八仙花组培苗均有长大,其中长势最好的是B1、B2、C1三组,这三组组培苗的植株高大挺拔,叶片十分茂盛,颜色浓绿,并分化出了大量的根.而其他的17个组的植株相对比较矮小,茎秆脆弱,叶片面积较小,叶片颜色都有不同程度的褪绿或发黄,C5组和D5组的组培苗叶片甚至出现了干枯、发红的症状,说明受铝胁迫十分严重.值得注意的是,观察各组幼苗生长状况时发现,在铝离子浓度逐渐升高时或是SA浓度逐渐升高时,植株的生长状况都呈现出越来越差的趋势,而铝离子浓度与SA浓度均较低的处理组(见图1-B1,C1),植株长势较好.这说明在八仙花组培苗的生长过程中,低浓度的铝离子与SA发生了协同作用,促进了幼苗的生长,从而使得其外观形态优于正常植株.

试验试剂:丙二醛(MDA)含量试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司);过氧化物酶(POD)试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司);超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒(南京建成生物技术有限公司).

在对选修课中跨学科课程设置的评价上,60%的学生认为跨学科课程只有1~2门,课程门数设置太少;30%的学生认为跨学科课程应设3门以上。选修课中跨学科课程的设置与学生个性化发展有密切的联系,跨学科课程设置不足将会限制学生综合素质的发展。

1.2 试验设计

培养基采用MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L,蔗糖30 g/L,琼脂10 g/L,pH值为5.8.使用AlCl3溶液作为胁迫液,设0.00、0.15、0.25、0.50 mmol/L 4个浓度梯度,分别用A、B、C、D 编号;SA溶液设0.00、0.05、0.10、0.20、0.50 mmol/L 5个浓度梯度,分别用1、2、3、4、5编号,共20个处理,每处理6次重复.将长势一致,约1 cm高的组培苗接至胁迫培养基中,每瓶4株.培养条件为:温度25℃,光照强度2 000 lux,光照时间14 h/d.两个月后测定各生理指标,并比较其形态差别.

1.3 样品分析与测定

数据采用Microsoft excel 2003进行统计分析.

1.4 数据处理

选择可溶性糖、MDA、POD、SOD、叶绿素用于八仙花生理特性的测定.其中可溶性糖检测采用蒽酮法[14],MDA、POD、SOD检测按试剂盒方法测定.

2 结果与分析

2.1 SA处理及铝胁迫下八仙花组培苗形态的变化

试验采用湖南农业大学观赏园艺研究所组培室内八仙花组培苗,品种为H.macrophyllaCoerulea.

  

图1 组培苗生长情况Fig.1 The growth of tissue culturing seedlings

2.2 SA处理对铝胁迫下八仙花可溶性糖含量的影响

可溶性糖参与渗透调节,在植物受到外界逆境胁迫时,体内的可溶性糖含量会相应升高,缓解这些不良因素对植物造成的危害;特别是在极端条件下,植物体内的可溶性糖含量还能调节植物的稳态,在一定程度上减轻植物生理功能的受伤害程度[15].如图2,随着SA浓度的升高,A组的可溶性糖含量保持稳定,围绕着2.5%上下波动,而其他三个组均呈现出明显的下降趋势,在SA浓度由0.20 mmol/L提高到0.50 mmol/L时,下降的幅度都很大.受铝毒最严重的D组可溶性糖含量明显高于其他三组,对照组的可溶性糖含量在多数时间是最低的.这说明可溶性糖含量与植物受铝胁迫的程度呈正相关,同时SA能有效降低受铝胁迫植物体内的可溶性糖含量.

论文发表方面,目前关于解放战争时期中国共产党解决教育问题的认识和实践的研究成果还比较少,散见于一些论文的相关章节中。比如刘芹茂的 《毛泽东同志在新民主主义时期的教育思想》、张维强的《解放区职业教育发展概论》、宋荐戈的《解放区开展农村教育的历史考察》、赵正的《东北解放区高等教育发展特点简析》以及杜君等的 《浅谈东北解放区各级教育的发展历程及基本经验》。

  

图2 SA处理对铝胁迫下八仙花可溶性糖含量的影响Fig.2 Effects of exogenous treatment with salicylic acid on soluble sugar content of tissue culturing seedlings of H.macrophylla under aluminum stress

2.3 SA处理对铝胁迫下八仙花MDA含量的影响

MDA为膜脂过氧化的最终产物,其含量直接反应植物受胁迫的程度.重金属胁迫能够诱导不同植物体内MDA含量的升高,而添加SA后均能使MDA含量有所降低[9].但在本次试验中发现,SA处理对八仙花MDA含量的降低存在一个临界值,高于这个临界值,降低作用就不明显,甚至会造成MDA含量的升高.四个组MDA含量的变化曲线,随着SA浓度的升高,体现出了较好的一致性,为先下降后上升.A、C、D三个组的MDA含量在SA浓度为0.05 mmol/L时达到了最低值,而B组的最低值出现在0.10 mmol/L时,这体现了不同铝离子浓度下作用效果的差异,也说明较低浓度的SA能够减少植株的累积.观察对照组,发现其MDA含量也始终处于一个较低的水平,证明铝毒作用下植株中的含量的确有所提高.

  

图3 SA处理对铝胁迫下八仙花MDA含量的影响Fig.3 Effects of exogenous treatment with salicylic acid on MDA content of tissue culturing seedlings of H.macrophylla under aluminum stress

2.4 SA处理对铝胁迫下八仙花POD活力的影响

SOD是生物体内普遍存在且非常重要的抗氧化物酶类,参与到各种环境胁迫引起的生理生化反应中,SOD能将活性氧自由基歧化为H2O2,也能直接清除O2-.如图5,未添加SA时,B组的酶活性要高于对照组,而C、D两组低于对照组,可以认为,低浓度的铝离子能够提高SOD的活性,高浓度时其活力则会降低.而随着SA的加入,A、B、C、D四个组SOD酶活性都出现不同程度的上升,最高达到了80.39 U/g鲜重.曲线的上升证明外源SA提高了SOD的活性,使其除活性氧自由基的能力增强,有效地缓解了铝毒对膜脂的破坏作用.

  

图4 SA处理对铝胁迫下八仙花POD酶活性的影响Fig.4 Effects of exogenous treatment with salicylic acid on POD activeness of tissue culturing seedlings of H.macrophylla under aluminum stress

2.5 SA处理对铝胁迫下八仙花SOD活力的影响

植物体中广泛存在POD,它能够清除植物体内的过氧化氢,还与植物的光合作用、呼吸作用及生长素的氧化等都有相关性.由图4可知,当SA浓度由0.00 mmol/L升至0.05 mmol/L时,四个组的酶活性都出现了上升的情况,但B组的上升幅度最大,可能是低浓度的铝离子与SA共同作用的结果.随着浓度继续升高,四个组都出现了不同程度的下降,推测是POD对高浓度的SA比较敏感,从而发生了酶活性降低的情况.

  

图5 SA处理对铝胁迫下八仙花SOD酶活性的影响Fig.5 Effects of exogenous treatment with salicylic acid on SOD activeness of tissue culturing seedlings of H.macrophylla under aluminum stress

3 讨 论

在正常情况下,细胞内自由基的产生和清除处于动态平衡状态,自由基水平很低,不会伤害细胞.可是当植物受到胁迫时,自由基累积过多,这个平衡就被打破[13].大量的活性氧自由基产生(ROS),致使植物脂膜过氧化的形成,对植物膜系统造成损伤,甚至死亡.植物在胁迫初期,体内的SOD、POD活性会明显上升以便来清除活性氧自由基.在许多逆境中如高光强、日灼、低温胁迫、干旱胁迫等,SOD的作用是将O2-歧化为H2O2,处于各种酶促ROS清除系统的第一道防线[14],SOD对膜伤害起着保护作用.CAT和POD这两种酶在植物体内催化H2O2为H2O和O2,从而清除H2O2.通过SOD、CAT 和POD三种酶的共同协调作用,使ROS维持在一个较低的水平.铝胁迫下八仙花SOD、POD活性均先随铝胁迫浓度的提高而上升,在0.15 mmol/L时达到最大值,在浓度继续升高后又开始下降.铝胁迫下SOD、POD活性的升高,可以认为是八仙花对铝胁迫下O2-迅速增加的一种自我保护的反应机制,而高浓度铝胁迫导致其活性的下降,是植株受到严重伤害的一种标志,因为此时O2-的清除能力受到削弱.这与高培培等[8]报道结果一致.在八仙花胁迫液中加入SA后,SOD活性出现了持续上升的态势,这与前人的研究结果相似,但POD则先是短暂的上升,再不断下降,这可能是物种差异造成的,也可能是高浓度的SA对POD活性起了抑制的作用.

MDA是植物细胞质膜不饱和脂肪酸过氧化的产物,MDA含量能够直接反映植物细胞膜系统的损伤程度,细胞内MDA含量增加,则表明细胞膜受伤害程度加大.由图3可知,随着SA浓度的变化,各组的MDA含量呈现出先下降后上升的变化特点,在SA浓度一致的条件下,浓度为0.00 mmol/L到0.05 mmol/L时,组培苗中MDA的含量由高到低为:B>D>C>A,而当浓度大于0.05 mmol/L时,C、D两组的MDA含量达到了较高水平,而B组上升比较慢,A组的含量仍然是四组中的最低.这表明铝离子已经影响到了八仙花叶细胞膜的稳定性,破坏了其结构的稳定性,从而加速了MDA的积累.

在逆境胁迫时,植物可溶性糖是重要渗透调节物质,其大量积累是适应环境胁迫的反应之一,此时植物能将蔗糖水解为葡萄糖和果糖,增加可溶性糖的含量.可溶性糖是植物细胞重要的渗透调节剂,能保持细胞的渗透压,提供合成其他有机溶质的碳架和能量来源,维持植株正常的新陈代谢[16],能有效提高植株对逆境的抵抗力.本试验中,遭受铝毒害最严重的D组可溶性糖含量明显高于其他三组,同时对照组的可溶性糖含量在多数时间都是最低的.施加SA以后,各组可溶性糖的含量均有所降低,说明SA对重金属的毒害效果的确有缓解作用.但就降低幅度来说,各组程度不一,但对照组的变化幅度最小,峰值与最低值的数值之差仅为0.38.可见SA对八仙花可溶性糖含量产生影响,应当基于一定的铝离子浓度.

公信力的减弱一方面限制了社会组织的动员能力,迫使其进一步地向体制靠拢;另一方面公众也失去了一个在现实生活中积聚社会资本的组织载体,从而消解了自我积累的能力。而此时网络的出现为人们扩大社会资本提供了极大的便利。与过去基于工业化时代的社会生产和科层制的组织管理体制相适应的以“业缘”为纽带的社会资本积累方式相比,这种以“信缘”为中介的积累方式,使得人们实现了跨地域、跨阶层、跨行业乃至跨文化的人际交往活动。

4 结 论

SA不能消除铝胁迫对植株生长的抑制作用,高浓度会产生毒害效果,但低浓度SA能够有效降低质膜过氧化损伤,增加植株中SOD和POD活性,提高可溶性糖的含量,减少MDA的积累,从而缓解铝胁迫的毒害.

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如果非要讨论宋代瓷器中的复古风气的话,不仅仅可以从鬲式炉、觚等这类瓷器中寻求例证。在《崛起的黑瓷文明——建盏》一书中有这样的观点,书中认为在宋代风行的黑瓷建盏中也潜藏着一股复古思潮。宋代建盏具备更多的原始瓷器的特征,例如胎土含铁量高,釉色和坯体颜色不稳定,常有蜡泪痕和聚釉现象并且只施半釉。宋代陶瓷上的很多新技法并没有在建盏中表现,而是延续原始瓷器的元素,并在整个宋代社会风行。从建盏这一别具宋风的瓷器中,可以洞见宋瓷中涌动的复古暗流。

 
陈海霞,张虓峰,蒋辉
《湖南生态科学学报》2018年第01期文献

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