柳洪良,樸雪梅,徐偉豪,白學峰,程正海,金 峰,王 亮,韓云哲*
(1 延邊朝鮮族自治州農(nóng)業(yè)科學院,吉林 延邊 133400;2 吉林農(nóng)業(yè)大學,長春130000)
水稻的低溫冷害在吉林省各個地區(qū)均有發(fā)生, 是全省范圍的自然災害,導致水稻減產(chǎn)[1-6]。 嚴重影響了吉林省水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定性及行業(yè)發(fā)展, 威脅吉林省糧食生產(chǎn)安全。分布在不同地區(qū)的水稻品種在其生育期內(nèi)常受到不同程度和不同類型的低溫危害。
通常植物在低溫脅迫條件下,光合系統(tǒng)電子傳遞活性會降低, 引起植物光猝滅激發(fā)能力及能量捕獲能力下降,造成能量過剩和過氧化損傷,超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)是植物細胞內(nèi)廣泛存在的重要抗氧化酶,在防御活性氧傷害和清除體內(nèi)過氧化物等方面具有重要的功能; 這些抗氧化酶活性的高低,可直接反映植物受到過氧化損傷的程度,其含量是常用的脅迫耐受性生理指標[7-10]。本試驗利用人工控制溫室試驗,對苗期耐冷性進行了鑒定,并測定了其抗氧化酶活性的變化與對比。
供試優(yōu)質(zhì)水稻品種由表1 所示,吉林省和黑龍江省新審定品種15 個,對照品種3 個。
1.2.1 溫室處理耐冷性鑒定 播種:每個材料播15 粒,以2 cm 距離點播,行距5 cm,3 次重復。 在20~30 ℃的溫室育苗。
表1 供試優(yōu)質(zhì)水稻品種
溫室控制試驗:在3~4 葉齡期,低溫脅迫溫度5 ℃,處理時間7 d,光照模仿自然低溫陰雨天。
表2 水稻發(fā)芽期耐冷性評價標準
表3 幼苗期溫室控制試驗耐冷性
1.2.2 酶液的制備 ①超氧化物歧化酶(SOD)。稱取5 g 樣品,置于研缽中,加入5 ml 提取緩沖液,在冰浴條件下研磨成勻漿。 將勻漿液全部轉(zhuǎn)入到離心管中,于4 ℃、12 000 r/min 離心30 min,收集上清液,低溫保存?zhèn)溆?,測量提取液總體積。 ②過氧化氫酶(CAT)。 稱取葉片0.25 g ,加入5倍量的 (M/V)pH7.0 的磷酸緩沖液冰浴研磨 15 000 r/min 離心15 min 取部分上清液經(jīng)適當稀釋后用于酶活性測定。 ③過氧化物酶(POD)。 稱取樣品3 g,加入預冷的0.05 mol/L pH7.8 的磷酸緩沖液少量, 用粗紗布過濾,定容至10 ml,低溫離心(12 000 r/min,0~4 ℃)15 min,取上清夜置于低溫冰箱備用。
1.2.3 逆境生理指標的測定方法 ①SOD 活性測定。采用氮藍四唑(NBT)光化還原法,以抑制NBT 光化還原的50%為1 個酶活單位,酶活性以“u/mg”表示。②CAT 活性測定。采用紫外吸收法測定, 酶活性以 “u/(g·min)” 表示。 ③POD 活性測定。 在2.9 ml 0.05 mol/L 磷酸緩沖液中加入1.0 ml2%H2O2、1.0 ml 0.05 mol/L 愈 創(chuàng) 木 酚 和0.1 ml 酶液,組成反應液,以每分鐘增加1.0 個A470的酶量為1 個酶活力單位,酶活性以“u/(g·min)”表示。
在幼苗期溫室控制試驗中可以看出(表3),“九稻68”、“吉玉粳”、“通系949” 表現(xiàn)出耐冷性強,“上育397”、“吉農(nóng)大138”表現(xiàn)為中等。
由表4 可知, 不同品種苗期低溫脅迫對SOD、CAT、POD 酶具有品種間顯著影響。 SOD 是 “龍稻18”、“吉粳302”、“通系935”、“吉粳511”、“通育266”有顯著差異,較處理前酶活顯著增高, 其他品種酶活均較處理前降低。CAT 是大部分品種的酶活較處理前均有增高但沒有顯著變化,POD 是大部分品種的酶活較處理前均有降低,其中“吉粳515”與其他品種有顯著差異,他品種間沒有顯著變化。
表4 苗期低溫脅迫(5 ℃)對逆境生理指標(u/g·min)
研究結(jié)果表明,不同水稻幼苗期冷害鑒定試驗中“九稻68”、“吉玉粳”、“通系949”、“上育397”、“吉農(nóng)大138”等品種耐冷性表現(xiàn)為強或中等。苗期水稻三種保護酶活性測定結(jié)果表明,不同品種苗期低溫脅迫對SOD、CAT、POD酶活, 具有品種間顯著影響。 SOD 是 “龍稻18”、“吉粳302”、“通系935”、“吉粳511”、“通育266” 有顯著差異。CAT 是沒有顯著變化,POD 是“吉粳515”較其他品種有顯著差異。