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不同抗寒性小麦品种分蘖节低温抗氧化效应分析

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第48卷第7期 2017年7月 东北农业大学学报 48(7):1-9 July 2017 Journal of Northeast A cultural University 网络出版时间2017—7—12 11:19:27 [URL]http://kns.cnki.net/kems/detail/23.1391.S.20170712.1119.004.html 不同抗寒性小麦品种分蘖节低温抗氧化效应分析 李卓夫,宋永超,陈 露,王晓楠,付连双,刘 鑫 (东北农业大学农学院,哈尔滨150030) 摘要:冷冻逆境中清除活性氧(ROS)对小麦抗寒性具有重要作用。文章采用3个抗寒性不同小麦品种(东农 冬麦1号、济麦22和中国春),通过人工冷冻和田间越冬试验,分析不同冷冻温度下分蘖节中抗氧化物及Hz0 、 MDA变化,结果表明,随着温度下降,分蘖节H:O 含量持续上升,抗寒性强小麦品种H:0:含量较低;在<一10 oC 之前MDA含量快速上升,表现应激反应,降低至较低水平,深度冷冻时含量上升,抗寒性强品种MDA含量低于 不抗寒品种;分蘖节中POD酶活性和GSH含量在较高水平持续时间长,抗寒品种高于不抗寒品种;SOD和CAT 酶活性均快速上升后持续降低,CAT酶活性品种间差异显著(P<0.05);在APX酶活性与ASA含量上,品种间差异 在田间试验中保持至12月14日。H 0:含量持续上升与CAT和SOD酶活性下降有关。各抗氧化物质均可防止脂质 过氧化,利于增强小麦抗寒性。小麦抗氧化物质遗传差异可作为培育强抗寒冬小麦品种选择依据。 关键词:小麦品种;抗寒性;抗氧化物质;H:0 ;持续冷冻 中图分类号:¥512.1 文献标志码:A 文章编号:1005—9369(2017)07—0001—09 李卓夫,宋永超。陈露,等.不同抗寒性小麦品种分蘖节低温抗氧化效应分析[J】.东北农业大学学报。2017,48(7):1-9. Li Zhuo ̄,Song Yongchao,Chen Lu,et aI.Analysis of anti—oxidant effects of crowns in diferent freezing tolerant wheat culti— vars under low temperature treatments[J].Journal of No ̄heast Agricultural University。201 7,48(7):1-9.(in Chinese with English abstract) Analysis of anti-oxidant effects of crowns in different freezing tolerant wheat cultivars under low temperature treatments/u Zhuofu,SONG Yongchao, CHEN Lu,WANG Xiaonan,FU Lianshuang,LIU Xin(School of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin 1 50030,China) Abstract:ROS scavenging played a signiifacnt role in wheat freezing resistant under freezing stress. Previous studies focused much on the changes of ROS scavenging agents,and few researches reposed on. In this study,we applied artiifcial cold treatment in the expedment and natural overwintedng teratment in the ifeld to assay the vadation of the anfioxidants,H202 and MDA among three wheat Va rieties(Dongnong- dongmai l,Jimai22 and Chinese Spnng)under freezing stress.With the temperature decrease,the content 0f H2O2 in the tillering node showed a steady rising trend。and the strong cold haziness cultivar had lower H202 compared to cold sensitive cultivar.MDA had a quick increase by cold stimulation upon-1 0。C, manifested as a stress and then desending to a lower level,and strong cold hardiness cultivar showed a lower content compared to cold sensitive cultivar when the temperature continually fel1.POD enzyme activities and GSH content in the crown showed a higher leveIin strong cold hardiness cultivar than those in 收稿日期:2017—04—14 基金项目:黑龙江省博士后科研启动基金项目(LBH—Q14o26);东北农业大学学科团队项目 作者简介:李卓夫(1957一),男,教授,博士,博士生导师,研究方向为小麦遗传育种,E—marl:zlficn@163.COnr 东北农业大学学报 第48卷 cold sensitive cultivar.The enzyme activities of S0D and CAT had a quick increase then a decrease trend。 and showed obvious diferences among wheat varieties(P<0.05).APX enzyme activities and ASA content showed a distinct fluctuation among wheat varieties untiI Dec.1 4 in field test.These results indicated the increased H202 had a relationship with the decreased enzyme activities of CAT and SOD.1n addition.the antioxidants produced positive effect on avoiding lipid peroxidization,and had benefit on plant cold resistance.The diferences among wheat vaneties could be used as references for winter wheat breeding. Key words:wheat cultivar;freezing tolerance;antioxidant agents;H2O2:extending freezing 冬小麦较春小麦增产潜力高、稳产性好,但 APX和CAT活性,探讨冷冻逆境下不同抗寒性小 高寒地区冬小麦种植,须大幅度提高品种抗寒性。 增强品种越冬期间活性氧(ROS)清除能力对提高小 麦品种抗寒能力具有重要作用。低温胁迫可增加 植物体内活性氧积累[1-2]。ROS包括超氧阴离子 (O:一)、羟基自由基(0H)和过氧化氢(H:0:)等,其 中H 0 是低温胁迫中ROS主要成分 。低含量过氧 化氢作为信号可生长发育、启动胁迫应答; 积累量过高,对植物体内生物大分子及器官造成 氧化损伤,诱导植物细胞程序性死亡【3 。活性氧 可造成膜脂过氧化损伤,产生丙二醛(MDA)等代 谢产物 。 植物抗寒性依赖活性氧清除系统,包括酶类物 质[6 (如过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶 (SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶 (POD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、单脱氢抗坏 血酸还原酶(MDHAR)、脱氧抗坏血酸还原酶 (DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)等)和非酶类物质 (如抗坏血酸(ASA)、谷光甘肽(GSH)、维生素E和 类胡萝卜素等)。SOD、CAT和APX是重要活性氧 清除酶,低温下抑制抗氧化酶活性 。冯玉磊等研 究表明低温胁迫下冬小麦丙二醛含量增加,低返青 率品种更明显,SOD活性、ASA和GSH含量与MDA 含量呈负相关 o-。拔节期遇低温小麦叶片SOD、 POD和CAT活性呈先升后降趋势 ”。封冻期抗寒冬 小麦品种中非酶类活性氧清除物质GSH和ASA含量 可作为冬小麦品种抗寒性评价指标n 。 目前冬小麦抗氧化方面研究多集中在活性氧清 除系统或小麦其他时期活性氧清除酶活性和非酶 类物质相互间关系 。关于封冻期分蘖节活性氧 清除物质与活性氧含量间关系研究报道较少。本 研究以3个抗寒性不同小麦品种为材料,分别在人 工冷冻和田间自然越冬条件下测定小麦品种分蘖 节中MDA、H:O 、GSH和ASA含量,SOD、POD、 麦品种问抗氧化物质与H:O:及MDA含量动态变化 和差异,分析抗氧化物质与H:0:、MDA关系,研 究小麦抗氧化能力提高内在机制,为强抗寒冬小 麦品种培育提供依据。 1 材料与方法 1.1材料及处理 试验选取3份抗寒性不同小麦品种,分别为强 抗寒冬小麦品种“东农冬麦1号”(东北农业大学小 麦育种所培育,越冬返青率高于85%)、弱抗寒冬 小麦品种“济麦22”(山东省农科院培育,黑龙江等 高寒地区无法种植越冬)和不抗寒春小麦品种“中 国春”(黑龙江冬季无法越冬)。采用3种冷冻试 验,即田间自然越冬、人工快速冷冻和人工持续 冷冻试验。 1.1.1 田间低温驯化期和封冻期取材 将3个品种于2015年9月3 Et播种于东北农业 大学校内试验田。采用完全随机试验设计,每品 种播种20行,行长5 m,株距2 cm,行距30 cm。 每个取样时间点各品种取样30株,取3次重复。3 个品种均于2015年9月22 Et出苗,待3叶1心期每 隔15 d取样1次,取样日期分别为2015年10月15 日、10月30日、11月14日、11月29日、12月14 日、12月29日、1月13日,共7次,对应日平均温 度分另0为13、一2、一2.5、一11.5、一12、一19 和一22.5℃(见图1)。将取出植株清洗泥土,吸干 水分,去除根部及叶片,留取分蘖节至基部叶部 约2 cm处组织,一20℃保存备用,人工冷冻试验植 株同此处理。 1.1.2室内冷冻试验设计与取样 于2015年6月至2016年1月东北农业大学农学 院小麦实验室作盆栽冷冻试验。选取“东农冬麦1 号”“济麦22”和“中国春”饱满种子,以行距4 cm, 第7期 李卓夫等:不同抗寒性小麦品种分蘖节低温抗氧化效应分析 -3・ 株距3 cm,种植于白色塑料盆中,盆规格为60 cm ̄ 30 cmxl5 cm,放置于人工气候箱中培养。光照强 度2 000 lx,温度和光周期为(昼)25℃12}l/(夜) 温度和光周期为(昼)10℃16 ll/(夜)4℃8 h,冷驯 化30 d后移至冰箱冷冻处理。 人工冷冻分为快速冷冻(处理I,见表1)和持 续冷冻(处理Ⅱ,见表2),各设5个冷冻温度,每个 温度取3次重复。 18℃12h。幼苗生长至3叶1心期时将盆移至低温 光照培养箱中冷驯化处理,最大光照强度2 lx, 2j_ 000 g 一 一 一 一 赠 30 ℃)Max.temperature 2O 10 O ℃)Min.temperature ℃)Average temperature -20 -30 4O —昌 寸 寸 e-I 一 l  IIn I 0 N 1 0 l 0 N 昌 呙 0 日期Date 图1大田试验取样时期及气温变化 Fig.1 Field test sampling period and temperature change m_I●_【0, 一0 表1处理I样品编号及处理 Table 1 Test I sample number and treatment 编号 Number CK 对应取样时期 Corresponding sampling period 三叶一心期,无低温处理CK 低温驯化30d 低温驯化30d后,一1O℃2 h 低温驯化30d后,一10℃2 h,一12℃2h 4℃ A B C D 低温驯化30d后,一10 oC 2 h,一12℃2h,一14℃2h 低温驯化30 d后,一1O℃2h,一12℃2 h,一14℃2 h,一16℃2h E 低温 ff化3Od后,一10℃2 h,一12℃2 h,一14℃2 h,一16℃2h,一18℃2h ・4・ 东北农业大学学报 第48卷 1.2生理指标测定 丙二醛(MI)A)N定参照文献[13】中硫代巴比妥 酸方法:三氯乙酸(TCA)研磨匀浆,4 cI=8 000 g离 心10 arin,吸取2 mL提取液上清,3次重复。加入 2 mL 0.6%硫代巴比妥酸溶液,对照加2 mL 10% TCA,摇匀后于沸水中煮15 arin,迅速置冰上终止 反应,4℃离心,取上清液测定450 nm波长下吸光 度值。 过氧化氢(H:0 )含量测定参考文献[14】方法: 取0.5 g冬小麦分蘖节,加入6 mL 5%(w/v)三氯乙 酸匀浆研磨,4 ,10 000 r・arin 离心10 arin,取 1 mL上清酶提取液,加入0.1 mL 20%四氯化钛浓 盐酸溶液和0.2 mL浓氨水,混合后18 000 r・arin 离 心10 arin,1 tool・L 浓硫酸溶解沉淀后测定410 nm 处吸光值,3次重复; 过氧化物酶(POD)活性测定参考文献[15]方法: 取0.5 g冬小麦分蘖节,加入3 mL磷酸缓冲溶液(PBs) 匀浆研磨,2 mL PBS混匀。4℃,10 000 r・arin 离 心20 arin,取上清液为SOD粗酶提取液,3次重 复。取4支透明试管,2支作为对照,测定组依次 加入1.5 mL PBS、0_3 mL甲硫氨酸、0.3 mL氮蓝四 唑、0.3 mL磷酸氢二钠、0.3 mL核黄素、0.05 mL SOD粗酶提取液以及O.25 mL蒸馏水,反应总体系 3 mL,对照组采用PBS溶液代替SOD粗酶提取 液,另外1支仅加缓冲液,用于调零。混匀后,调 零试管置于暗处,另外3支试管置于4 000 ix光照, 25%下反应30 arin。反应结束后,黑布遮住各试管 终止反应,黑暗处以CK管调零,分别测定560 nm 处吸光值。 超氧化物歧化酶活性(soI))N定参考文献[15] 方法:取0.25 g分蘖节材料于研钵中,加2 mL PBS 研磨成匀浆,4 000 r・arin 离心15 arin,移上清至 25 mL容量瓶中,多次清洗残渣重复上述操作, PBS溶液定容,3次重复。加人反应混合液3 mL和 1 mL PBS作为对照,加入混合液3 mL和酶液1 mL 为测定组。立即计时,测定470 nm下吸光值,每 分钟读数1次。 过氧化氢酶(CAT)活性测定参考文献[15】方 法:取O.5 g样品,加入2.5 mL PBS(pH=7.8)匀浆 研磨,再加入2.5 mL PBS混匀,4℃,15 000 r・arin 离心15 arin,取上清液备用,3次重复。加入3% H:O:1 mL和H 0 1.95 mL,再加入0.05 mL酶提取 液启动反应。测定240 nm处吸光值的降低速度, 测定1次・arin~,共4次,以每分钟吸光值减少0.01 定义为1个酶活力单位。 抗坏血酸过氧化物酶(APx)活 0定采用文黼16] 方法:取0.25 g样品液氮充分研磨,加入5 mL预冷 PBS研磨匀浆,4cC,20 000 r・arin 离心15 arin取上 清,一20℃下保存备用,重复3次。酶反应体系中 包含50 mmol・L『 PBS(pH 7.0),0.1 mmo]・L 的 EDTA—Na:,0.3 mmo]・L~ASA。每3 mL反应液加 入0.1 mL粗酶提取液,最后加入H:0:(20 IxL 90 mmol・IJ- )启动反应。10 s开始测定吸光值,每10 s 读数1次,测定10 s~60 s吸光值。 抗坏血酸(ASA)含量测定参考文献[17]方法: 取0.3 g分蘖节在5 mL预冷6%TCA溶液中研磨匀 浆,2℃,15 600 r・rain 离心10 arin,取上清液备 用,3次重复。取1 mL上清酶液,加入1.0 mL 5% TCA 1.0 mL乙醇,0.5 mL 0.4%磷酸一乙醇,1.0 mL 0.5%BP一乙醇,0.5 mL 0.03%三氯化铁三氯化铁一 乙醇,总体积5 mL。混匀后于30℃水浴90 rain, 测定525 nm处吸光值。根据标准曲线计算样品中 ASA含量。 GSH测定参考文献[18]方法:取0_3 g冬小麦分 蘖节于5 mL预冷7%磺基水杨酸溶液研磨匀浆,3 次重复,4℃,12 000 r・arin 离心10 arin。在0.1 mL 上清酶提取液中加入2.0mL0.2 otol・L 的PBS(含 EDTA,pH 7.2)溶液,0.3 mL 0.2 mmo]・IJ_ NADPH, 0.3 mL 1U谷胱甘肽还原酶,0.3 mL 1 mmo]・L DTNB 溶液,置于27℃水浴30 arin后测定412 nm处吸光 值。根据标准曲线计算样品GSH含量。 1.3数据分析 采用Excel 2007和DPS 7.05软件作数据处理, Office PowerPrint 2007和Exce]2007完成图片和表 格绘制。 2结果与分析 2.1低温下过氧化氢含量动态变化 本研究检测低温试验中各处理不同小麦品种分 蘖节中H:0:含量,结果见图2,三个低温处理试验 中各品种H:0 含量间差异显著(P<O.05),随着冷 冻温度下降各品种H:O 含量持续升高,但升高幅 度不同,表现为品种抗寒性越强,H 0 含量越低。 快速冷冻和持续冷冻试验中,三个品种H 0:含量 第7期 李卓夫等:不同抗寒性小麦品种分蘖节低温抗氧化效应分析 变化幅度为0.65—5.76 m01・ FW,大田试验中变 和3.75倍。 化幅度为2.56~12.33 p.mol・ FW;深度冷冻与冷 结果表明,在低温冷冻条件下,冬小麦分蘖节 冻前H 0:含量比较发现,中国春和济麦22远高 中H O:含量虽持续升高,但不同抗寒性品种间在 于东农冬麦1号,快速冷冻处理下中国春、济麦 过氧化氢积累量和增加幅度上差异显著(P<0.05), 22和东农冬麦1号分别增加7.78、8.09和5.46倍; 表现为抗寒性越强品种,H:0 积累量越少;而与 持续冷冻处理下三品种分别增加7.O9、7.74和 非冷冻处理相比,深度冷冻时抗寒性越强品种, 4。83倍;大田试验中,三品种分别增加4.82、4.14 H:0 增加幅度越小。 垦g  ’董 垦g l 差l 誉呈 罐呈 0 CK 4 A B C D E 处理温度(℃) 处理温度(℃) Treatment temperature Treatment temperature 平均温度(℃) Average temperature 图2不同品种间H2O 含量变化 Fig.2 Changes of H202 content in different varieties 2.2低温下丙二醛含量动态变化 冷冻温度继续下降,不同抗寒性品种间丙二醛含 丙二醛(MDA)是膜脂过氧化产物,反映植物 量差异逐渐加大,品种间显著差异出现在1月13 逆境胁迫后机体受活性氧损害程度,本研究采用 日,日平均气温降至一22.5℃时。在深度冷冻情况 丙二醛作为冷冻条件下植株受伤害程度指标,结 下,抗寒品种丙二醛含量低。在快速冷冻和持续 果见图3。图3中与大田试验结果不同,快速冷冻 冷冻处理下,东农冬麦1号丙二醛含量在低值水平 和持续冷冻处理下,三个品种MDA含量变化范围 上缓慢上升,中国春在高值水平上缓慢上升,而 为10 ̄35 p.mol・g- ,而在大田试验中,丙二醛含量 济麦22则由低值到高值快速上升。丙二醛含量反 变化范围为3~33 p ̄mol・g- 。在田间封冻初期各品 映低温胁迫下品种间膜脂损伤程度和修复程度差 种丙二醛含量较低,而在一1O℃下,各品种丙二醛 异,结果表明抗寒品种膜受损伤程度低,损伤后 含量均快速升高,为小麦对较低温应激反应;随 修复较快。 东北农业大学学报 第48卷 臣 呈 、一, 茔 呈 一 燃 爱 苫 窖 菩 宝 高0 ∞I1 0旨0 口 CK 4 A B C D E 处理温度(℃) Treatment temperature 处理温度(℃) Treatment temperature 臣 呈 、一 言 平均温度( ) Average temperature 图3不同品种间的丙二醛含量变化 Fig 3 Changes of MDA content in diferent varieties 2.3低温大田试验中抗氧化物质含量变化与H2o:、 MDA关系 活性先升后降;SOD活性不断下降;GSH含量上 越冬性品种高于中国春;ASA含量和APX酶活性 上,东农冬麦1号变化幅度大,封冻中期高于不抗 寒品种,APX酶活性动态变化与ASA变化相似。 由图2、3结果可知,不论快速冷冻还是持续 冷冻试验,过氧化氢含量变化与田间试验趋势一 致,而丙二醛含量变化存在差异。田间试验结果 可更准确反映品种差异,本研究分别检测田问不 POD酶活性及GSH含量在抗寒品种中持续较高, APX酶活性及ASA含量在封冻中期保持较高水平。 同时期各品种分蘖节抗氧化物质(POD、APX、 SOD、CAT、ASA和GSH)含量,结果见图4。 综上可知,SOD活性随着冷冻温度下降而降低, 由于SOD在歧化2-产生H:O:反应中发挥作用,SOD 图4h中MDA含量说明膜脂过氧化程度和植物 对逆境条件反应程度,抗氧化酶活性和非酶类抗 氧化物质含量变化与MDA关系可反映抗氧化物质 活性降低使该途径中H O:下降,而实际检测H O: 含量持续升高,说明在冷冻条件下,存在其他H O: 产生途径。冷冻程度对于H O 清除酶(POD和CAT) 活f生具有强烈抑制作用,其活性降低必然影响H:O 清除效果。POD和CAT涪l生在l1月29日(一l1.5℃) 对膜系统保护及损伤后修复作用。与图4h相比, 图4a中,品种抗寒性越强,POD酶活性越高,丙 二醛含量越低。冷冻温度越低,品种间差异越显 著,说明过氧化物酶对防止膜脂过氧化具有重要 作用。 之前保持较高水平,但不足以完全清除H:O:。在 冷冻温度为一12—23℃区间,随着温度降低,POD 和CAT活性持续降低,不利于H O 清除。GSH和 ASA含量及APX活性变化与过氧化氢关系不明显, 由图4可知,随着冷冻温度降低,各品种CAT 第7期 李卓夫等:不同抗寒性小麦品种分蘖节低温抗氧化效应分析 一 《lⅢ. 占I^ 。《--n一Ilv 媳 《u u ・7-一 盘o1_ lu∞昌。I)越 I =∽0I∞ 。  但不同品种间差异上,APX活陛及ASA和GSH含量 与MDA含量在12月14日(一12℃)后关系密切,品种 农冬麦1号尤为明显;中国春品种APX活性低, 8 6 4 2 O ASA和GSH含量越低,MDA含量越高,说明APX、 APX活性强,ASA及GSH含量高,MDA ̄i'J低,东 ASA和GSH对膜脂抗氧化具有重要作用。 蜀 耋 蓑重 凸 0 一2 —2.5—1 1.5 -12 -19 -22.5 一2 —2.5—11.5 —12 —19 -22.5 平均温度(℃) 平均温度(oc) Average temperature Average temperature 一 .n一掣烬口0∽ 一 _u—g. .《∽ _I。罨g一 烬 n【王《 一 越 《∞ 皇 0《口0∽ 3 3 2 2 1 1 占【^Ilq《xdq ∞∞如∞如∞ O 一2 —2.5—1 1.5 -12 —19 —22.5 平均温度(℃) 平均温度(℃) Average temperature Average temperature 一2 —2.5—1 1.5 —12 —19 —22.5 平均温度(oc) 平均温度(℃) Average temperature Average temperature 平均温度(oc) 平均温度(℃) Average temperature Average temperature 图4田间试验中抗寒指标变化 Fig.4 Changes of cold—-resistance index in ifeld test 东北农业大学学报 第48卷 3讨论与结论 封冻期冬小麦分蘖节产生ROS主要部位为线粒 体和过氧化氢酶体,H:O:存在时间远长于O2-【l9】。因 此,冷驯化条件下可检测H:O:大量积累[201。但同类 研究中多以MDA等作为抗寒指标。随着冷冻温度 持续下降,不同抗寒性小麦品种在H:O 含量变化 上均表现持续上升趋势,随着冷冻程度加剧品种 间H:O 含量差异幅度增加。与预期不同,不同越 冬性品种在H O:含量上,并未表现冷冻后随活性 氧清除物质增加而下降趋势。与郑建树研究结果 一致,佛手幼苗从25~45℃随温度升高H:O:含量持 续上升[31。说明在极端温度下植物可大量积累 H O 。H:O:是多途径产生活性氧类别,SOD歧化 O 一反应、质膜NADPH氧化酶催化反应和过氧化物 体脂肪酸B一氧化反应均产生大量H 0 2【21】。低温条件 下SOD在歧化02-产生H:O 反应中发挥作用,但冷 冻温度引起SOD活性降低并未使H:0。总含量下降。 POD和CAT是清除H:O 主要酶,但本研究中 酶活性均受深度冷冻强烈抑制,不利于H O:清 除。不同抗寒性小麦品种间,POD和CAT活性高 品种,H:O:含量较低,说明通过遗传改良,提高 POD和CAT活性有利于降低H O:含量,提高冬小 麦抗寒性。CAT对H:0:亲和力较低,仅在H 0:含 量较高时作用明显口 。温度过低CAT活性受到抑 制,即使H:0:浓度较高,CAT也难以发挥清除 H:O:作用。H 0:含量过程复杂,抗氧化酶类及 物质均有不同程度贡献,分析探讨相互间关系可 为抗寒育种提供重要依据及抗逆思路。 丙二醛(MDA)是膜脂过氧化重要产物,在遭 遇低温损害时,抗寒性强品种MDA含量较低,抗 寒性弱品种MDA含量较高口 。冯玉磊等对冬小麦 返青期分蘖节中SOD活性,MDA、ASA和GSH含 量变化研究结果表明,冬小麦叶鞘中MDA含量在 降温后增加,其含量与返青率呈正相关u 。本研究 中不同冷冻处理下MDA含量变化与H:O:不同,表 现为轻度冷冻温度下MDA含量快速提高,品种间 无差异。与齐代华等对长叶竹柏低温下MDA变化 研究结果一致,属于低温应激反应,深度冷冻 时,MDA含量大幅降低后逐渐上升,品种抗寒性 越强其含量越低[241。POD活性和GSH、MDA含量 变化关系密切,表现为POD活性越强,GSH含量 越高,MDA含量越低。提高品种POD活性和GSH 含量,减轻活性氧对膜脂损伤,有利于增强小麦 抗寒能力。深度冷冻条件下MDA含量也可作为选 育强抗寒小麦品种重要依据。 正常情况下SOD活性越高,植物抗氧化能力越 强。随着逆境持续时间延长或程度加剧,SOD活性 表现多种动态特征,如一直下降、先降后升或者 保持不变[25-26]。干旱逆境下水稻SOD、POD和APX 活性随干旱持续时间延长而上升 。而本研究中, 在低温胁迫下,SOD、CAT和APX酶活性呈先升后 降或持续下降趋势,这与冬小麦及其冷冻温度有 关,黑龙江地区冬季地表温度达一20℃以下。温度 降至一10℃以下后抗氧化酶活性下降,与马光等对 观赏羽衣甘蓝抗寒研究结果类似,一10℃为观赏羽 衣甘蓝SOD活性调节临界值口 。 结合本试验中各抗氧化物质与H 0 及MDA关 系发现,综合运用遗传改良相关技术,包括分子 生物学研究成果及基因工程技术,增强植株低温 下抗氧化酶活性和非酶类物质高水平持续能力是 提高冬小麦耐寒性有效途径。本研究揭示封冻期 冬小麦分蘖节活性氧变化特征及抗氧化物质协同 变化对清除活性氧、减轻活性氧对膜脂过氧化损 伤作用。后续仍需检测更多相关生理指标,结合 冬小麦封冻期转录组测序数据,从转录组水平上 印证抗氧化物质关系,进一步挖掘潜在抗氧化功 能基因,全面解析其ROS清除机制,为冬小麦耐 寒性育种提供依据。 【参考文献】 [1】于晶,,苍晶,等.冬小麦抗寒性的研究进展IJ】.东北农业 大学学报,2008,39(1 1):123—127. 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