臭氧胁迫下外源喷施亚精胺和EDU对小麦生理指标的影响.DOC

1、Comment *1: 字体 三号Comment *2: 字体 五号Comment *3: 括号为 Times New Roman格式。以下蓝色标记同此。Comment *4: 括号前面加空格Comment *5: 格式 段前 0.5行Comment *6: 添加Comment *7: 修改各单词首字母大小写。字体 三号Comment *8: 修改英文名书写格式。字体 不加粗Comment *9: 字体 五号Comment *10: 段前 0.5行 段后 0.5行Comment *11: 添加收稿和稿件录用日期1臭氧胁迫下外源喷施亚精胺和 EDU对小麦生理指标的影响隋立华 1，黄益宗 1,*，

2、(王玮) 2，耿春梅 2，殷宝辉 21. 中国科学院生态环境中心，北京 1000852. 中国环境科学研究院，北京 100012 摘要：采用开顶式气室模拟研究外源喷施亚精胺(Spd) 和 Ethylenediurea (N-2-(2氧-1- 咪唑啉膦酰胺)乙基-N-苯基脲，简称 EDU)对 O3胁迫下小麦生理指标变化的影响，测定的生理指标包括丙二醛含量(MDA)、超氧化物歧化酶活性(SOD) 、过氧化物酶活性(POD)、过氧化氢酶活性(CAT)、可溶性蛋白质含量、还原型谷胱甘肽含量 (GSH)、谷胱甘肽还原酶活性(GR)、抗坏血酸含量(ASA)和抗坏血酸过氧化物酶活性(APX) 。结果表明，臭

3、氧熏蒸下外源喷施 Spd和 EDU可不同程度地提高小麦叶片的 SOD、POD、CAT、APX 和 GR活性，降低 MDA和 ASA含量，提高 GSH和可溶性蛋白含量。当 Spd的浓度为 0.25、0.50 和 0.75 mmolL-1时，小麦叶片 POD活性比喷施蒸馏水空白处理提高 90.0-226.7%，CAT 活性提高21.4-40.6%，APX 活性提高 164.2-191.0%，MDA 含量降低 9.7-42.5%。喷施 300 mgL-1 EDU可导致小麦叶片 POD、CAT 和 APX活性分别比蒸馏水空白处理提高 76.8%、27.4%和 128.1%，MDA 和 ASA含量分别降

4、低，GSH 含量提高 25.6%。说明 Spd和 EDU是两种比较有效的缓解小麦 O3胁迫的抗氧化剂，可以用来防护 O3对小麦的毒害。关键词：臭氧；亚精胺；EDU；小麦；抗氧化系统文章编号： 中图分类号： 文献标识码：Effects of Spermidine and EDU on Physiological Indexes of Wheat under Ozone StressSui Lihua1, Huang Yizong1, (Wang Wei)2, Geng Chunmei2, Yin Baohui21. Research Center for Eco-Environmental Sc

5、iences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 1000852. Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012Received acceptedAbstract: The effects of exogenous spermidine (Spd) and ethylenediurea (EDU) on active oxygen scavenging system under ozone stress was studied by open top chambers

6、 (OTCs). Some physiological indexes (malondialdehyde, MDA; soluble protein; ascorbic acid, ASA; glutathione, GSH, superoxide dismutase, SOD; peroxidase, POD; catalase, CAT; ascorbate peroxidase, APX; glutathione reductase, GR) of wheat were investigated. The results showed that both Spd and EDU impr

7、oved SOD, POD, CAT, APX and GR activities, GSH and soluble protein contents, while decreased the contents of MDA and ASA. Compared to the control treatment, activities of POD, 收稿日期： 录用日期：基金项目：国家环保公益性行业科研专项(200809152)；国家自然科学基金面上项目(41071336)作者简介：黄益宗(1970-)，男，博士，副研，主要研究方向为农林生态环境保护； *通讯作者，E-mail: hyz Co

8、mment *12: 格式 段前 0.5行Comment *13: 格式 单倍行距， 段前 0.5行，段后 0.5行。标题序号与题名之间空一个汉字符，以下所有标题均如此。以下一级标题修改同此。Comment *14: 参考文献格式修改，以下红色标注同此。详细参考文献格式见文章最后Comment *15: 数字和单位之间加空格Comment *16: 同上Comment *17: 数字三位加一个空格。“小时”要用 h。数字与单位之间有空格Comment *18: “天”用 d。数字与单位之间有空格2CAT and APX in wheat leaf increased 90.0-226.7%,

9、21.4-40.6% and 164.2-191.0%, respectively, while the contents of MDA decreased 9.7-42.5% at Spd concentrations of 0.25, 0.50 and 0.75 mmolL-1. Compared to the control treatment, EDU concentration of 300 mgL-1 increased POD, CAT and APX activities by 76.8%, 27.4% and 128.1%, respectively, MDA and ASA

10、 contents decreased by 17.5% and 14.9%, respectively, while the content of GSH increased 25.6%. Our results indicated that Spd and EDU are two effective antioxidants mitigating wheat O3 stress, can be used to prevent O3 poisoning.Key words: ozone; spermidine; ethylenediurea (EDU); wheat; antioxidati

11、on system1 引言(Introduction)随着机动车的增多和矿物燃料的大量燃烧，使得近地层的 O3浓度以非同寻常的速度增加 1。在北半球中纬度地区，O 3浓度以每年 0.5-2.0%的速度增加，这主要归因于氮氧化物的大量排放。1993 年在北京地区监测的 1614个 O3样本数中，最大值为 158 ppb，超过国家空气质量标准的频度为：大于 1级(60 ppb)的样本数占总样本数的 30%，大于 2级(80 ppb)的占 15.4%，大于 3级(100 ppb)的占 7.2%，全部样本数的平均值为 46 ppb2。1995 年在广州地区监测了 468个 O3样本，最大值为 168

12、ppb，超过国家空气质量标准 1级的样本数占 36.8%，2 级占 17.5%，3 级占 8.3%，全部样本数的平均值为 55 ppb2。最近，有研究者报道在我国的京津唐地区、长江三角洲地区以及其它一些地区近地层 O3浓度最高也达到150 ppb以上 3。O 3对农业生产影响较大，欧洲、北美和许多发展中国家已有报道 O3对植物具有伤害作用，并导致农作物减产。根据美国全国农作物产量损失评估网络(NCLAN)研究，由于 O3的污染，美国每年农作物经济损失超过 30亿美元 4。在英国，O 3污染导致农作物产量损失约 5-15%，仅小麦损失就达 2亿英镑 5。我国也有报道 O3对作物的危害作用6,7。

13、多 胺 (Polyamines, PAs)是 生 物 体 代 谢 过 程 中 产 生 的 一 类 具 有 强 烈 生 理 活 性 的 低 分 子量 脂 肪 族 含 氮 碱 。 高 等 植 物 中 常 见 的 多 胺 包 括 腐 胺 (Put)、 尸 胺 (Cad)、 亚 精 胺 (Spd)、精 胺 (Spm)等 。 植 物 中 多 胺 常 常 以 阳 离 子 形 式 存 在 ， 能 被 动 的 束 缚 几 种 生 物 分 子 如DNA、 蛋 白 质 、 膜 磷 脂 和 果 胶 多 糖 ， 参 与 蛋 白 质 磷 酸 化 、 转 录 后 修 饰 ， 从 而 影 响 植 物体 内 DNA、 RNA

14、和 蛋 白 质 生 物 合 成 ， 调 整 酶 活 性 ， 保 持 离 子 平 衡 ， 作 为 激 素 媒 介 ， 加速 细 胞 分 化 等 从 而 调 节 植 物 体 的 生 长 发 育 和 提 高 植 物 的 抗 逆 性 8。 Spd是 由 Put 和 腺苷 甲 硫 氨 酸 生 物 合 成 的 ， 可 能 因 为 其 独 特 的 分 子 结 构 而 对 植 物 的 抗 胁 迫 能 力 更 为 明 显 9。近 年 来 ， 越 来 越 多 的 学 者 开 始 了 对 PAs 提 高 植 物 抗 性 机 理 进 行 探 讨 10,11。 O3胁迫 下 外 源 喷 施 Spd对 作 物 生 理 反

15、 应 的 影 响 目 前 还 没 有 见 报 道 。 本 文 研 究 O3胁 迫 下 外源 喷 施 Spd和 EDU对 小 麦 生 理 指 标 变 化 的 影 响 ， 为 O3污染防治和提高粮食产量提供科学依据。2 材料和方法(Materials and methods)2.1 实验地点和材料在北京市昌平区种子管理站(4012 N ，1168 E) 内进行实验，该站位于北京市西北部，属暖温带大陆性季风气候，全年四季分明，年均降水量为 550.3 mm，雨量集中在 6-8月，雨热同期，年均温为 11.8，年均日照时数 2 684 h，无霜期为 200 d左右。小麦为当地主要粮食作物。实验用小麦品

16、种为北农 9549 (Triticum aestivum L. Beinong 9549)，由北京农学院提供。Comment *19: 删除段前回车。Comment *20: 同上Comment *21: 同上Comment *22: 数字与单位之间有空格Comment *23: 同上Comment *24: 同上Comment *25: 同上Comment *26: 同上Comment *27: 同上3所用塑料盆直径 20 cm，高 25 cm，土壤为实验地 20 cm表层土，过筛后搅匀装盆，每盆装1.5 kg。移栽小麦前在土壤中添加一定的肥料（0.428 g/kg尿素、0.323 g/kg

17、 CaHPO4.2H2O、0.247 g/kg K2SO4） 。每盆移栽 10株株高 10 cm、长势一致的小麦苗，待小麦苗存活后每盆保留 6株。将培养的小麦苗移入气室中，进行臭氧熏气和喷施试剂处理。2.2 O3熏气盆栽小麦在自制的开顶式熏气系统进行 O3熏气实验，O 3浓度选取：自然大气经活性炭吸附(代表对照，CK)和 120 ppb。开顶式熏气系统主要由开顶箱、箱内布气系统、鼓风机、O 3发生器、浓度控制系统和 O3分析仪组成。开顶箱由钢筋做骨架，制成正八面体形状，顶端为 45收缩开口。箱体外围用透明的聚乙烯塑料薄膜包被。箱体边长为 1 m，高2.7 m，覆盖面积约为 4.8 m2。系统内

18、 O3通过医用纯氧(99.5%)经 O3发生器(SK-CFG-3 ，济南)高压放电作用产生。通过质量流量计(GFC17 ，Aalborg Industries, Inc., Carson, CA)和组态王工控软件(MCGS 6.2，北京) 调节 O2流量，进而控制系统内 O3浓度。箱内和自然大气O3浓度通过 2台 O3分析仪(Model 49c, Thermo Electron Co., Franklin, MA)进行连续监测。小麦每日熏气 8 h (9:00-17:00)，连续熏气 7 d。2.3 喷施 Spd和 EDU实验小麦在熏气条件下，喷施不同的 Spd和 EDU处理：喷施蒸馏水(di

19、stilled water)；0.25 mmolL-1 Spd；0.50 mmolL -1 Spd；0.75 mmolL -1 Spd；300 mgL -1 EDU。每天 8:00和 18:00各喷施一次，采用叶面喷施和根施的方式进行，每盆每次喷施量为 50 ml，喷施 Spd和EDU时间共 7 d。2.4 生理指标测定小麦在 O3熏蒸 7 d后开始采集叶片进行生理指标测定。在 4 条件下，称取叶片鲜样0.5 g左右加入 4 mL pH 7.8的磷酸缓冲液(含 1%聚乙烯毗咯烷酮 )和少量石英砂研磨至匀浆，匀浆 15000 rmin-1离心 20 min，上清液转移至干净塑料离心管，即为粗酶提

20、取液，于-20 下保存备用 12。丙二醛(MDA) 含量用硫代巴比妥酸法(TBA) 测定，单位为 mmolg-1 FW13,14；超氧化物歧化酶歧化酶(SOD)的测定采用 NBT光化学还原法，抑制 NBT光化学还原 50%的酶量为一个酶活性单位 15；过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定，以 OD470值在 1 min内增加 0.01为 1个酶活单位，以样品鲜重计算酶活性 16；过氧化氢酶活性(CAT)活性采用紫外分光光度计法测定，以每分钟每克样品鲜重氧化的 H2O2毫克数(mgH 2O2g-1 FWmin-1)表示；可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝染色法测定，以牛血清蛋白为标准蛋白 17

21、。抗坏血酸(ASA) 参照 Law等 18方法测定；抗坏血酸过氧化物酶活性 (APX)采用紫外吸收法测定，以每分钟 A290为一个酶活力单位；还原型谷胱甘肽 (GSH)以 5,5-二硫代双(2- 硝基苯甲酸)显色法测定；谷胱甘肽还原酶活性(GR)测定是以每分钟还原产生 1 g GSH为一个酶活力单位进行。3 结果与分析(Results and analysis)3.1 MDA含量变化MDA是细胞膜脂过氧化的最终产物，含量高低可反应膜脂氧化水平。图 1为 O3胁迫下外源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片 MDA含量的影响，从图中可以看出，臭氧熏蒸会导致植物体内 MDA含量的升高，以喷施蒸馏水为例，

22、120 ppb臭氧浓度下要比对照组增加了15.7%。从 MDA含量变化可以看出，喷施试剂在一定程度上缓解了植物膜脂过氧化程度。在 120 ppb臭氧浓度熏蒸下，随着 Spd浓度从 0.25 mmolL-1 提高到 0.75 mmolL-1，小麦叶片 MDA含量比喷施蒸馏水降低 9.7-42.5%，浓度为 300 mgL-1 EDU处理时 MDA含量则降低 17.5%。根据数理统计检验，喷施 0.50 mmolL-1和 0.75 mmolL-1 Spd可导致小麦叶片Comment *28: 字体 小五，图名不加粗。图格式修改。以下图格式修改同此Comment *29: 数字与单位之间有空格Com

23、ment *30: 同上4MDA含量降低与喷施蒸馏水处理相比达到了显著水平。0.0.30.60.91.2MDA含量/(molg-1FW)臭 氧 处 理distled water0.25 mo.L-1Spd l-1 0.75 mo.LSpd 3g-1 EDUabbcc aababccCK 120 pb图 1 O3胁迫下外源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片 MDA含量的影响Fig. 1 MDA contents in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU不同小写字母表示 Tukeys检验中

24、差异显著性达到 0.05显著水平3.2 SOD、POD 和 CAT活性由图 2可以看出，臭氧熏蒸会导致植物体内 SOD活性呈现一定程度的增加，这说明作物对臭氧胁迫做出了调节适应，而喷施试剂条件下 SOD活性增加趋势更加明显，特别是EDU处理， 120 ppb浓度下比对照组要高 75.8%。对照组，喷施试剂对作物 SOD活性影响不明显，而 120 ppb臭氧浓度熏蒸下喷施浓度为 300 mgL-1 EDU可导致小麦叶片 SOD活性比喷施蒸馏水提高 72.3%。喷施 Spd除了浓度为 0.25 mmolL-1时小麦叶片 SOD活性比喷施蒸馏水显著提高外，0.50 mmolL-1和 0.75 mmo

25、lL-1 Spd处理的叶片 SOD活性与喷施蒸馏水相比均没有显著差异。0204060SOD活性/(Ug-1FW)臭 氧 处 理distled water0.25 mo.L-1Spd l 0.75 mo.L-1Spd 3g-1 EDUabb cdbbcdaCK 120 pb图 2 O3胁迫下外源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片 SOD活性的影响Fig. 2 SOD activities in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU5图注同图 1由图 3 和图 4 可以看出，外源喷施 Spd

26、 和 EDU 均提高小麦叶片 POD 和 CAT 活性。无论 O3 浓度的高低，喷施试剂都在一定程度上提高了植物体内 POD 和 CAT 的活性，在120ppb 臭氧浓度熏蒸下这一作用更加明显。与喷施蒸馏水相比，当 Spd 的浓度为0.25、0.50 和 0.75 mmolL-1 时，小麦叶片 POD 活性分别提高 226.7%、90.0%和 200.0%，小麦叶片 CAT 活性分别提高 21.4%、31.4% 和 40.6%。喷施浓度为 300 mgL-1 EDU 可导致小麦叶片 POD 活性提高 76.8%，CAT 活性提高 27.4%。0481216POD活性/(Ug-1FWmin) 臭

27、 氧 处 理distled water0.25 mo.L-1Spd l-1 0.75 mo.L-1Spd 3g-1 EDUaabbc aabbcCK 120 pb图 3 O3 胁迫下外源喷施 Spd 和 EDU 对小麦叶片 POD 活性的影响Fig. 3 POD activities in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU图注同图 101020304050CAT活性/(mgH2Og-1FWmin)臭 氧 处 理distled water0.25 mo.L-1Spd l-1 0.75

28、 mo.L-1Spd 3g-1 EDUbabaababaaaCK 120 pb图 4 O3 胁迫下外源喷施 Spd 和 EDU 对小麦叶片 CAT 活性的影响Fig. 4 CAT activities in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU图注同图 1Comment *31: 同上Comment *32: 同上Comment *33: 同上63.3 可溶性蛋白含量图 5为 O3胁迫下外源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片可溶性蛋白含量的影响，由图中可以看出，喷施试剂会增加植物体内可溶

29、性蛋白含量。在 120 ppb臭氧熏蒸下，与喷施蒸馏水相比，喷施 0.25 mmolL-1 Spd、0.50 mmolL-1 Spd和 300 mgL-1 EDU均可以显著提高小麦叶片可溶性蛋白含量，分别提高 24.0%、41.5% 和 23.9%。02040608010可溶性蛋白/(mg-1FW)臭 氧 处 理distled water0.25 mo.L-1Spd l 0.75 mo.L-1Spd 3g-1 EDUaabcbc ababbccCK 120 pb图 5 O3胁迫下外源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片可溶性蛋白含量的影响Fig. 5 Soluble protein content

30、s in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU图注同图 13.4 ASA含量和 APX活性变化对照组喷施试剂处理的小麦苗 ASA含量均比喷施蒸馏水有所增加。120 ppb臭氧熏蒸组 ASA含量均比对照组有所减少，并且喷施试剂条件下小麦叶片 ASA含量减少的更加明显，与喷施蒸馏水相比当喷施 0.25 mmolL-1 Spd、0.50 mmolL-1 Spd、0.75 mmolL-1 Spd和 300 mgL-1 EDU时，小麦叶片 ASA含量分别降低 16.9%、13.5%、16.1%和

31、 14.9%(图 6)。图 7为 O3胁迫下外源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片 APX活性的影响，由图中可以看出，对照组喷施试剂对 APX活性影响不明显，而 120 ppb臭氧浓度处理下喷施 Spd和EDU均导致小麦叶片 APX活性显著提高。与喷施蒸馏水相比，当喷施 Spd的浓度为0.25、0.50 和 0.75 mmolL-1时，小麦叶片 APX活性分别提高 183.8%、164.2%和 191.0%，喷施浓度为 300 mgL-1的 EDU时，小麦叶片 APX活性提高 128.1%。Comment *34: 同上704812AS含量/(mg-1FW)臭 氧 处 理distled wate

32、r0.25 mo.L-1Spd l 0.75 mo.L-1Spd 3g-1 EDUbabaabbCK 120 pb图 6 O3胁迫下外源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片 ASA含量的影响Fig.6 ASA contents in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU图注同图 10369APX活性/(Ug-1FWmin)臭 氧 处 理distled water0.25 mo.L-1Spd l 0.75 mo.L-1Spd 3g-1 EDUaaabaaCK 120 pb图 7 O3胁迫下外

33、源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片 APX活性的影响Fig.7 APX activities in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU图注同图 13.5 GSH含量和 GR活性变化O3胁迫下外源喷施 Spd和 EDU对小麦叶片 GSH含量的影响见图 8，图中所示，120 ppb浓度臭氧熏蒸下，除了喷施 0.50 mmolL-1 Spd处理与喷施蒸馏水处理相比 GSH含量变化不显著以外，0.25 mmolL-1 Spd、0.75 mmolL-1 Spd和 300 mgL-1 EDU处理

34、的 GSH含量与喷施蒸馏水处理相比均达到显著差异水平，GSH 含量分别提高 17.1%、39.9% 和 25.6%。对照组也呈现相似的规律，并且对照组的 GSH含量要于臭氧熏蒸组。8图 9 为 O3 胁迫下外源喷施 Spd 和 EDU 对小麦叶片 GR 活性的影响，从图中可以看出，无论是对照组还是臭氧熏蒸组，喷施试剂都在一定程度上提高了 GR 活性。以臭氧熏蒸组为例，与喷施蒸馏水相比喷施浓度为 0.25 mmolL-1 和 0.75 mmolL-1 的 Spd 可分别导致小麦叶片 GR 活性分别提高 25.2%和 43.7%。喷施 0.50 mmolL-1 Spd 和 300 mgL-1 ED

35、U 也导致小麦叶片 GR 活性有所提高，但是它们之间的差异没有达到显著水平。010203040GSH含量/(g-1FW) 臭 氧 处 理distled water0.25 mo.L-1Spd l-1 0.75 mo.L-1Spd 3g-1 EDUabbcc ab bccCK 120 pb图 8 O3 胁迫下外源喷施 Spd 和 EDU 对小麦叶片 GSH 含量的影响Fig. 8 GSH contents in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU图注同图 10306090120GR活性

36、/(Ug-1FW) 臭 氧 处 理distled water0.25 mo.L-1Spd l-1 0.75 mo.L-1Spd 3g-1 EDUcabcbcacbcabaCK 120 pb图 9 O3 胁迫下外源喷施 Spd 和 EDU 对小麦叶片 GR 活性的影响Fig. 9 GR activities in the leaf of winter wheat under ozone stress against exogenous Spd and EDU图注同图 14 讨论(Disscussion)9在 O3 胁迫下，植物组织内将产生大量的活性氧物质 (如 O2-、HO .和 H2O2 等)

37、，这些活性氧物质会造成膜脂氧化，并导致抗氧化系统发生变化 19。O 3 可造成水稻和小麦体内活性氧的产生和清除之间的失衡，加剧了这两种植物的膜脂过氧化作用，对膜系统产生危害 20。黄玉源等 21研究了 O3 对南方 3 种木本植物的急性伤害症状及其生理指标变化，发现 O3 胁迫下植物叶片的叶绿素含量、POD 活性、CAT 活性、MDA 含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量等均发生不同程度的变化。SOD是植物体内清除活性氧物质(active oxygen species, AOS)的第一道防线，在抗氧化酶类中处于核心地位，其酶促反应产生H 2O2和O 222，产生的 H2O2可由POD和CAT来

38、清除 23。只有SOD 、POD、APX和CAT协同作用，才能使生物自由基维持在一个较低水平，从而减少生物自由基对细胞的伤害。另外，H 2O2的清除还依赖于 ASA-GSH 循环系统( 包括ASA、APX、GSH、GR等)来完成， APX被认为是H 2O2脱毒作用中最重要的植物过氧化物酶 24， 它以ASA为电子供体催化 H2O2还原，同时氧化为单脱氢抗坏血酸(MDHA)，MDHA可自发歧化生成脱氢抗坏血酸(DHA)，单脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)利用还原型谷胱甘肽(GSH)提供的电子，将DHA 还原为AsA，GSH同时被氧化成氧化型谷胱甘肽(GSSG) ，GSSG又在谷胱甘肽还原酶(glu

39、tathione reductase, GR)催化下被光合作用产生的还原型辅酶(NADPH)还原为GSH，最终使 H2O2分解为H 2O，因此，APX、GR是这一循环系统中的重要酶组分，ASA和GSH 是非酶促系统的重要抗氧化剂 25。多胺是一种抗氧化剂，是一类广泛分布于植物细胞中的小分子量、具有生物活性的脂肪族含氮碱，被认为在生物体内信号传递中起“第二信使”的作用，与植物的生长、物质形态转化和对胁迫的反应有密切关系。在不同的环境胁迫下，多胺含量的改变可以稳定膜的结构 26, 调节生物大分子合成 27，提高植物抗氧化酶活性 22，清除活性氧 28，抑制乙烯合成 29。S pd是 多胺的一种，它

40、可以缓解植物的膜脂过氧化作用。本研究中发现在臭氧熏蒸条件下外源喷施Spd可导致小麦叶片MDA含量下降，GSH 含量增加，SOD、CAT 、POD、APX和GR活性有所提高，说明喷施 Spd可缓解O 3胁迫对植物的伤害。喷施Spd导致小麦叶片ASA 含量有所减少，这可能是由于在一个氧化胁迫的环境下APX活性的增加使得更多的还原态ASA 转换成氧化态。一些研究发现，Spd和Spm可以与自由基相结合，通过阻止脂质过氧化来抵制氧化胁迫 30,31。段辉国等 32的研究也表明外源Spd的喷施可提高渗透胁迫下小麦幼苗质膜的稳定性和完整性，从而提高植物的抗渗透胁迫的能力。据报道 33，在渗透胁迫下抗性强的小

41、麦品种其叶片含有较高浓度的自由态亚精胺(Free-Spd)和自由态精胺(Free-Spm)，而抗性弱的品种其叶片自由态腐胺(Free-Put) 含量较高，因此推断高的(Free-Spd + Free-Spm)/Free-Put 比值有利于提高小麦抗渗透胁迫能力。 Spd缓解植物环境胁迫的原因可能是：Spd诱导了多胺的合成，使其在植物体内大量积累，从而促进酶蛋白的合成，提高了总酶的活性 34；同时多胺也可以直接结合到酶分子上，提高了单位酶的活性 35，减缓 O3胁迫下O 2-的产生速率，降低植物细胞内 ROS对植物膜系统的伤害。另一方面，Spd的多聚阳离子特性使其能够与膜上的酸性蛋白质、膜磷酯层

42、、细胞壁等组分通过非共价键结合并维持细胞膜的稳定性和完整性，从而减缓了膜脂过氧化的发生。据Hummel等 36研究，环境胁迫下植物组织内Free-Put含量上升对植物生长不利，而当 Free-Put含量不断向Free-Spd和Free-Spm转化时将提高植物的抗逆性。在生物体内Free-Put 是Spd 合成的前体，Spd 通过反应生成精胺。植物喷施外源Spd后，通过叶片的吸附作用使植物体内保持较高的Spd 含量，而高含量的Spd对腐胺的合成将产生负反馈作用，从而降低植物体内腐胺的含量，提高精胺的含量，这样有利于提高植株的抗逆能力。从对照组可以看出，此次喷施的Spd浓度对植物是一种积极的影响机

43、制，并未产生负面的影响。对于Spd浓度、喷施时间与作物的响应机理还要做进一步研究。植物体内的可溶性蛋白既是氮素吸收同化的产物，又是植物体内可转运氮的贮存物，10是构成光合与其他生理生化过程的活性基础，因此，叶片可溶蛋白含量的高低可反映植物生理生化的状态 37。从本研究的结果来看，臭氧熏蒸条件下外源喷施 0.25 和 0.50 mmolL-1 Spd 导致小麦叶片可溶性蛋白含量分别比喷施蒸馏水提高 24.0%和 41.5%，但是当 Spd 浓度升高到 0.75 mmolL-1 时叶片可溶性蛋白含量又出现降低的趋势，说明 Spd 对叶片可溶性蛋白含量的影响存在一定的剂量效应，在一定范围内将产生积极

44、的诱导效果，但当浓度过高时反而产生抑制效果。有人研究 Spd 对小麦离体叶片蛋白质含量与蛋白酶活性的影响，发现 Spd 可抑制小麦离体叶片蛋白质含量的降低，可能是其在一定程度上促进某些蛋白质合成和通过“电荷效应”抑制蛋白质的降解和蛋白酶活性的升高 38。EDU 也是一种抗氧化的物质，近年来利用 EDU 来缓解 O3 胁迫的研究开展不少 39-41，不过有的研究认为 EDU 对作物的影响不大，有的认为 EDU 对作物有负面影响，但是也有较多研究者认为 EDU 是一种有效的外源性抗氧化剂，它可以调节植物体内生理机能，减轻植物的 O3 伤害。从本研究的结果看，外源喷施 300 mgL-1 EDU 可

45、导致小麦 MDA 和ASA 含量分别比喷施蒸馏水降低 17.3%和 14.9%，SOD、CAT、POD 和 APX 活性分别比喷施蒸馏水提高 72.3%、27.4%、76.8%和 128.1%，说明喷施该浓度 EDU 可以有效地缓解小麦的 O3 胁迫。EDU 可在非原生质中维持 10d 以上，而不进入细胞，这表明 EDU 在保护植物免受 O3 伤害起到了直接的作用 39,42。EDU 喷施浓度的不同对作物影响很大，高浓度EDU (大于 500 mgL-1)对作物生长有毒害作用 40。参考文献1 Vingarzan R. A review of surface ozone background

46、levels and trends J. Atmospheric Environment, 2004, 38(21): 343134422 Hu M, et al. Air pollution in urban area in China. In: Oxidants/Acidic Species and Forest Decline in East Asia. (Proceedings of International Symposium in Nagoya, Japan, 1999) C. 2000, 13163 Shao M, Tang X, Zhang Y, et al. City cl

47、usters in China: air and surface water pollution J. Frontiers in Ecology and the Environment, 2006, 4(7): 3533614 Adams R, Glyer J, McCarl B. The NCLAN economic assessment: approach, findings and implications J. Assessment of crop loss from air pollutants, 1988, 4735045 Brown M, Cox R, Bull K, et al

48、. Quantifying the fine scale (1kmx1km) exposure, dose and effects of ozone: Part 2 estimating yield losses for agricultural crops J. Water, Air, & Soil Pollution, 1995, 85(3): 148514906 Feng Z W, Jin M H, Zhang F Z, et al. Effects of ground-level ozone (O3) pollution on the yields of rice and winter wheat in the Yangtze River Delta J. Journal of Environmental Sciences, 2003, 15(3): 3603627 姚芳芳, 王效科, 陈展, 等. 农田冬小麦生长和产量对臭氧动态暴露的响应J. 植物生态学报, 2008, 32(1): 212219Yao F F, Wang X K, Chen ZH, et al