孔治有等

摘要：通過(guò)對(duì)8個(gè)Wx近等基因系灌漿期間旗葉和倒二葉POD活性進(jìn)行測(cè)定，研究Wx基因?qū)π←湥═riticum aestivum Linn.）葉片POD活性的影響，結(jié)果表明，Wx-B1基因的缺失對(duì)小麥葉片POD活性有增加作用，而Wx-A1和Wx-D1基因的缺失作用則相反，表明WxB型小麥可能對(duì)逆境的抗性最強(qiáng)；POD活性隨灌漿時(shí)間的延長(zhǎng)先增加（到花后20 d達(dá)到峰值）后降低、最后又增加，同時(shí)期旗葉的POD活性顯著高于倒二葉，反映了植株葉片的生理狀態(tài)及活性氧的清除能力強(qiáng)弱。

關(guān)鍵詞：小麥（Triticum aestivum Linn.）；Wx近等基因系；POD活性；灌漿期

中圖分類(lèi)號(hào)：S512.01 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）18-4401-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.005

植物生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生活性氧類(lèi)（AOS），過(guò)量的AOS則會(huì)對(duì)植物造成氧化脅迫，使細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞水平和分子水平上的不可逆損傷[1]。植物體中最重要的抗氧化系統(tǒng)是抗氧化酶類(lèi)，包括抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）、過(guò)氧化氫酶（CAT）及超氧化物歧化酶（SOD）等。過(guò)氧化物酶（Peroxidase，POD）是廣泛存在于各種動(dòng)、植物和微生物體內(nèi)的一類(lèi)氧化酶，催化由過(guò)氧化氫參與的各種還原劑的氧化反應(yīng)：RH2+H2O2→2H2O+R。根據(jù)催化底物特性可將POD分為愈創(chuàng)木酚POD、谷胱甘肽POD和抗壞血酸POD等[2]。POD作為植物細(xì)胞內(nèi)重要的組成部分，具有許多非常重要的生理功能，如參與活性氧代謝、木質(zhì)素和木栓層的形成、生長(zhǎng)素的降解以及其他（如谷胱甘肽、NADH、DTT、草酰乙酸、氫醌、酪氨酸）酚類(lèi)化合物的氧化過(guò)程。除了與植物正常代謝和生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的結(jié)構(gòu)型POD外，很大部分POD的合成屬于誘導(dǎo)表達(dá)型，這已為大量的脅迫處理試驗(yàn)和在分子水平上的基因調(diào)控研究證據(jù)證實(shí)。在上述的POD生理功能中，多數(shù)與某種或多種脅迫作用導(dǎo)致細(xì)胞膜的損傷和破壞，細(xì)胞的空間結(jié)構(gòu)被打破，以及損傷信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)等一系列生理生化變化有關(guān)[3]。陳立松等[4]在對(duì)荔枝進(jìn)行的水分脅迫試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著水分脅迫程度的增加，荔枝葉片中POD活性增加，而且抗旱性較強(qiáng)的品種上升的幅度大于抗旱性較弱的品種。吳伯千等[5]發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)遭受水分脅迫時(shí)，水分脅迫過(guò)程有一個(gè)臨界強(qiáng)度，耐旱性強(qiáng)的茶樹(shù)品種其POD活性在一定范圍內(nèi)相對(duì)較低，超過(guò)這一范圍則維持相對(duì)較高的活性水平。

六倍體小麥中的Waxy蛋白質(zhì)受3個(gè)不同的Wx基因編碼，分別位于染色體臂7AS（Wx-A1）、4AL（Wx-B1）和7DS（Wx-D1）上[6-9]，Wx基因的缺失、突變或遺傳表達(dá)障礙會(huì)使胚乳中直鏈淀粉的含量減少和支鏈淀粉含量增加，全部缺失的小麥胚乳表現(xiàn)為糯性而不含直鏈淀粉[10-15]。關(guān)于Wx基因?qū)π←湻燮焚|(zhì)及食品品質(zhì)的影響已有較多研究，但目前尚無(wú)Wx基因?qū)ζ渌砩匦缘挠绊懙膱?bào)道。本研究以小麥Wx近等基因系為材料，探討Wx基因?qū)π←湽酀{期葉片POD活性的影響，以期為將來(lái)小麥Wx基因的深入研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

8個(gè)小麥Wx近等基因系（寧麥14背景）種植于云南農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)試驗(yàn)基地（表1），于花后每隔10 d取樣測(cè)定葉片POD活性。

1.2 方法

從開(kāi)花后第0、10、20、30和40 d取樣，每個(gè)基因型每次取5個(gè)單株（即5次重復(fù)）的旗葉和倒二葉用于測(cè)定。POD活性采用愈創(chuàng)木酚法[16]進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)基因型重復(fù)5次，以SAS9.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

在葉位、基因型和取樣時(shí)間3個(gè)處理因素中，除基因型與取樣時(shí)間互作外，POD活性受任何單一因素或兩因素互作的影響，均達(dá)到了極顯著水平（表2）。

8個(gè)基因型中，Wx B的POD活性最高，Wx ABD次之，以Wx A、Wx D、Wx BD和Wx AB最低（表3），Wx B和Wx ABD與Wx A、Wx D和Wx AB的POD活性達(dá)到顯著或極顯著水平。

在各取樣時(shí)間中，POD活性以花后20 d最高，花后40 d次之，初開(kāi)花時(shí)（花后0 d）最低（表4），相互之間差異達(dá)極顯著水平（花后10 d與花后30 d之間差異未達(dá)極顯著水平）。

隨灌漿時(shí)間的延長(zhǎng)，8個(gè)Wx基因型倒二葉POD活性先逐漸增加，到花后20 d達(dá)到最大，此后急劇降低，在花后30 d達(dá)最低值，然后又迅速升高（圖1）。盡管所有基因型的POD活性變化趨勢(shì)一致，但活性水平有較大差異，其中WxB在花后前20 d的POD活性最大，但此后降低幅度較大，回升后也只處于中等水平；Wild type在灌漿開(kāi)始階段POD活性相對(duì)不高，但灌漿結(jié)束時(shí)增加較快，高于其他基因型。

隨灌漿時(shí)間的延長(zhǎng)，各Wx基因型旗葉POD活性增加變化趨勢(shì)與倒二葉基本一致，開(kāi)花后即急劇增加，在花后20 d達(dá)到最大值，此后迅速降低，但自降低后POD活性增加幅度極小，基本處于平穩(wěn)狀態(tài)（圖2）。在所有基因型中，WxB初開(kāi)花時(shí)POD活性不高，但增加迅速，到花后10 d起即高于其他基因型；Wild type在初開(kāi)花時(shí)活性最高，在花后10 d后僅次于WxB，花后30 d POD活性降低又高于其他基因型。

3 小結(jié)與討論

Wx-B1基因的缺失對(duì)小麥葉片POD活性有增加作用，而Wx-A1和Wx-D1基因的缺失作用則相反。POD活性隨灌漿時(shí)間的延長(zhǎng)先增加（到花后20 d達(dá)到峰值）后降低、最后又增加。同時(shí)期旗葉的POD活性顯著高于倒二葉。

植物體內(nèi)會(huì)不斷產(chǎn)生并清除活性氧，為防止自由基的傷害，植物體會(huì)產(chǎn)生一些活性物質(zhì)以維持正常的生理功能，POD就是其中一種清除活性氧的保護(hù)酶。POD以過(guò)氧化氫為電子受體催化底物氧化，主要是將H2O2水解，從而對(duì)細(xì)胞起保護(hù)作用[17]。POD活性的強(qiáng)弱反映了植物抗逆境及衰老的能力。

本試驗(yàn)中，葉位、基因型和取樣時(shí)間均對(duì)POD活性產(chǎn)生顯著影響，其中Wx-B1基因的缺失可提高POD活性水平，而缺失Wx-A1和Wx-D1基因則會(huì)降低葉片POD活性。在8個(gè)近等基因系中，Wx B型小麥對(duì)逆境的抗性最好。

在整個(gè)灌漿期中，花后20 d所有基因型的POD活性均達(dá)到最高，此時(shí)灌漿速度最快、可能產(chǎn)生的活性氧也隨之增多，從而導(dǎo)致清除活性氧的酶包括POD活性也隨之增強(qiáng)；此后POD活性逐漸降低，與灌漿活動(dòng)逐漸減弱有關(guān)；而在灌漿的30～40 d時(shí)POD活性有明顯增加趨勢(shì)，則可能是葉片加速衰老導(dǎo)致活性氧急劇增加引起的清除系統(tǒng)應(yīng)急性增強(qiáng)。

旗葉POD活性在花后各階段均高于倒二葉，表明旗葉在整個(gè)灌漿過(guò)程中的生理活動(dòng)均強(qiáng)于倒二葉，內(nèi)部產(chǎn)生的活性氧也相對(duì)更多、導(dǎo)致清除系統(tǒng)的作用也相對(duì)更強(qiáng)；旗葉POD活性與倒二葉在灌漿過(guò)程中的變化基本一致，惟一區(qū)別在于旗葉POD活性在花后30～40 d增加很少或基本保持穩(wěn)定，表明此時(shí)旗葉功能仍保持一定的活力，而倒二葉的生理功能相對(duì)更為衰弱。

參考文獻(xiàn)：

[1] 秦小瓊，賈士榮.植物抗氧化逆境的基因工程（綜述）[J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào)，1997，5（1）：14-21.

[2] ASADA K.Ascorbate peroxidase-a hydrogen peroxide-scavenging enzyme in plants[J].Physiol Plant，1992，85：235-241.

[3] 田國(guó)忠，李懷方，裘維蕃.植物過(guò)氧化物酶研究進(jìn)展[J].武漢植物學(xué)研究，2001，19（4）：332-344.

[4] 陳立松，劉星輝.水分脅迫下荔枝葉片過(guò)氧化物酶和IAA氧化酶活性的變化[J].武漢植物學(xué)研究，2002，20（2）：131-136.

[5] 吳伯千，潘根生.茶樹(shù)對(duì)水分脅迫的生理生化反應(yīng)[J].浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，21（5）：451-456.

[6] ANISWORTH C，TARVISM，CLARK J. Isolation and analysis of cDNA clone encoding the small subunit of ADP-glucose pyrophosphorylase from wheat[J].Plant Molecular Biology，1993， 23： 23-33.

[7] NAKAMURA T，YAMAMORI M，HIRANO H，et al. Identification of three Wx proteins in wheat（Triticum aestivum L.）[J].Biochemical Genetics，1993，31（1-2）：75-86.

[8] YAMAMORI M，ENDO T R.Variation of starch granule proteins and chromosome mapping of their coding genes in common wheat[J]. Theor Appl Genet，1996，93：275-281.

[9] SUN C， PUTHIGAE S，STAFFAn A，et al.The two genes encoding starch-branching enzymes Ⅱa and Ⅱb are differentially expressed in barley[J].Plant Physiology，1998，118：37-49.

[10] 陳新民.糯小麥（Waxy Wheat）研究進(jìn)展[J].麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2000，20（3）：82-85.

[11] 鄧萬(wàn)洪，晏本菊，任正隆.糯性小麥研究進(jìn)展[J].麥類(lèi)作物學(xué)報(bào)，2007，27（1）：166-171.

[12] 劉愛(ài)峰，宋建民，趙振東，等.糯小麥配粉對(duì)面團(tuán)流變學(xué)特性和面包烘烤品質(zhì)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，37（6）：902-907.

[13] 李 春，宋廣芝，田紀(jì)春.糯小麥及其Waxy基因的研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（7）：257-262.

[14] 梁榮奇，張義榮，劉廣田，等.小麥淀粉品質(zhì)改良的綜合標(biāo)記輔助選擇體系的建立[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，35（3）：245-249.

[15] 孫彩玲，田紀(jì)春，翟紅梅，等.糯性小麥育種的早期選擇[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（3）：15-17.

[16] 覃 鵬.轉(zhuǎn)基因SOD高表達(dá)煙草抗旱性研究[D].昆明：云南大學(xué)，2003.

[17] 邵世光，閻斌倫，許云華，等.Cd2+對(duì)條斑紫菜的脅迫作用[J].河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，34（2）：113-l16.