目前，活性氧自由基与植物抗逆性关系的研究正在日益深入(戴金平等，1991；王以柔等，1995；许长城等，1993；John，1992；Marcela et al., 1993；阎秀峰等，1999)，对水分亏缺下活性氧对植物的氧化伤害及植物防御系统的反应也作了大量的研究(陈立松等，1998；1999；沈秀瑛等，1995；吕庆等，1996；王爱国等，1990；许长城等，1993；阎秀峰等，1999；Mishra et al., 1993)。在正常情况下，植物体内活性氧产生与清除处于平衡状态，不会导致细胞伤害，氧自由基的清除剂可分为酶促和非酶促两大类(蒋明义等，1996；Mishra et al., 1993)，其中酶系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD或POX)，三者协调一致，使植物自由基维持在一个低水平上，从而防止自由基对植物细胞的伤害。本文通过对SOD、CAT和POD活性、丙二醛、活性氧含量、组织自动氧化速率及膜相对透性的研究，以探讨干旱胁迫对白桦实生苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响。

1 材料与方法 1.1 材料

实验用白桦(Betula platyphylla)幼苗为1 a生实生苗。将幼苗浇以充足的水然后停止浇水，进行自然干旱。每2 d取一次样。同时取土壤，用烘干称重法测定其含水量。当叶片稍稍萎蔫时，取最后一次样后复水，复水3 d后，再取一次样，进行各项指标的测定。

1.2 方法

(1) 产生速率的测定  取1.0 g鲜重叶片，加入5.0 mLpH 7.8的65 mmol·L^-1磷酸缓冲液于冰浴中研磨匀浆，于12 000 r·min^-1离心20 min。取上清液参照王爱国和罗广华(1990)的方法测定。(2)膜相对透性的测定  参照薛应龙(1986)主编的《植物生理学实验手册》的方法测定。(3)丙二醛(MDA)含量及组织自动氧化速率的测定  取0.5 g鲜重叶片，加入pH7.5的50 mmol·L^-1磷酸缓冲液10 mL于冰浴中研磨提取，按李伯林等(1989)的方法测定MDA含量及组织自动氧化速率。(4)SOD活性的测定  取2.0 g鲜重叶片，加入5.0 mLpH 7.8的62.5 mmol·L^-1磷酸缓冲液(内含适量PVP)于冰浴中研磨，于15 000 g、4℃离心20 min，参照Giannopolitise等(1977)的方法测定酶活性，以每单位时间内光化还原50%的氮蓝四唑(NBT)为一个酶活性单位。(5)POD活性测定  酶液制备同SOD。测定方法采用愈创木酚显色法(陈少裕，1991)。(6)CAT活性测定  取0.5 g鲜重叶片，加入pH 7.5的62.5 mmol·L^-1磷酸缓冲液30 mL于冰浴中研磨提取酶液，参照ΠΟцИНОΚ(1981)的硫代硫酸钠滴定法测定酶活性。

2 结果与分析 2.1 干旱胁迫对白桦幼苗叶片质膜透性和膜脂过氧化作用的影响

MDA是膜脂过氧化作用的最终产物，是膜系统受伤害的重要标志之一(陈少裕，1991)。组织自动氧化速率(autoxidation rate)可代表组织中总的清除自由基能力的大小。自动氧化速率越大，MDA积累越多，表明组织的保护能力越弱(李伯林等，1989)。随着胁迫强度的加大，白桦幼苗叶片MDA含量显著上升(图 1)。说明干旱胁迫引起白桦幼苗叶片细胞膜脂过氧化加剧，而组织自动氧化速率则先下降后上升(图 2)。在轻度水分胁迫时，自动氧化速率下降，说明组织的保护能力有所增加。在中度和重度干旱时，自动氧化速率递增，此时组织保护能力在逐渐减弱。复水后，MDA含量和组织自动氧化速率又可恢复至正常水平。在胁迫进程中，膜的相对透性不断上升(图 3)。复水后又回落至对照水平。

2.2 干旱胁迫对白桦幼苗自由基及保护酶系统活性的影响

伤害植物的机理之一在于启动膜脂过氧化或膜脂脱脂化作用(吕庆等，1996)。在干旱胁迫进程中，白桦幼苗叶片产生速率变化如图 4，呈上升趋势。复水后又回降。在干旱胁迫下，白桦幼苗叶片保护酶系统活性发生了显著的变化(图 5)。SOD酶活性呈先上升后降低趋势。POD酶活性在胁迫初期显著降低，后略有升高，但仍低于胁迫前的酶活性。CAT酶活性呈先降低后升高趋势。复水后3种酶的活性均恢复接近于对照水平。

3 讨论

在许多逆境下，植物体内活性氧代谢系统的平衡受到影响，增加了自由基的产生量，破坏或降低活性氧清除剂如SOD、POD、CAT、Vite、GSH等的结构、活性或含量水平。体内活性氧含量增高能启动膜脂过氧化和膜脂脱酯化作用(沈秀瑛等，1995；吕庆等，1996)。

随着胁迫强度的增加和时间的延长，白桦幼苗叶片中的产生速率呈上升趋势(图 4)，这与阎秀峰等(1999)对红松的研究结果相同，这说明在干旱胁迫下白桦幼苗叶片中确有活性氧的积累，与此同时，白桦幼苗叶片中MDA含量增多(图 1)，膜相对透性增大(图 3)，且二者变化趋势一致，这表明白桦幼苗的膜系统受到了损伤。并且这种损伤与膜脂过氧化作用密切相关。

干旱胁迫下，保护酶活性的变化因植物品种、胁迫方式、胁迫强度和时间而不同。整个保护酶系统的防御能力的变化取决于这几种酶彼此协调的综合结果(陈少裕，1991；蒋明义等，1996；张木清等，1996)。本试验研究结果表明，几种保护酶的活性变化在干旱胁迫的进程中有所不同(图 5)，在适度胁迫下，SOD活性升高，而在重度胁迫时，SOD活性显著下降，SOD是一种诱导酶，受到底物浓度的诱导。说明干旱促进白桦幼苗叶片的生成，诱导SOD活性增加。由SOD歧化产生的H₂O₂也必然增多，而清除H₂O₂的2种重要的酶CAT和POD在胁迫前期活性均下降，只是在后期CAT活性上升，但从组织自动氧化速率曲线来看(图 2)，在胁迫后期组织自动氧化速率显著上升，说明此时，整个清除自由基防御系统的防御能力已极弱了，推测可能是自由基的过量生成，超越了防御系统的清除能力。