孔治有等

摘要：通過對8個Wx近等基因系灌漿期間旗葉和倒二葉POD活性進行測定，研究Wx基因對小麥（Triticum aestivum Linn.）葉片POD活性的影響，結果表明，Wx-B1基因的缺失對小麥葉片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型小麥可能對逆境的抗性最強；POD活性隨灌漿時間的延長先增加（到花后20 d達到峰值）后降低、最后又增加，同時期旗葉的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弱。

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

中圖分類號：S512.01 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）18-4401-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.005

植物生長過程中會產(chǎn)生活性氧類（AOS），過量的AOS則會對植物造成氧化脅迫，使細胞產(chǎn)生細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，包括抗壞血酸過氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）、過氧化氫酶（CAT）及超氧化物歧化酶（SOD）等。過氧化物酶（Peroxidase，POD）是廣泛存在于各種動、植物和微生物體內(nèi)的一類氧化酶，催化由過氧化氫參與的各種還原劑的氧化反應：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、木質素和木栓層的形成、生長素的降解以及其他（如谷胱甘肽、NADH、DTT、草酰乙酸、氫醌、酪氨酸）酚類化合物的氧化過程。除了與植物正常代謝和生長發(fā)育相關的結構型POD外，很大部分POD的合成屬于誘導表達型，這已為大量的脅迫處理試驗和在分子水平上的基因調控研究證據(jù)證實。在上述的POD生理功能中，多數(shù)與某種或多種脅迫作用導致細胞膜的損傷和破壞，細胞的空間結構被打破，以及損傷信號的轉導等一系列生理生化變化有關[3]。陳立松等[4]在對荔枝進行的水分脅迫試驗中發(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)茶樹遭受水分脅迫時，水分脅迫過程有一個臨界強度，耐旱性強的茶樹品種其POD活性在一定范圍內(nèi)相對較低，超過這一范圍則維持相對較高的活性水平。

六倍體小麥中的Waxy蛋白質受3個不同的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、突變或遺傳表達障礙會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]。關于Wx基因對小麥粉品質及食品品質的影響已有較多研究，但目前尚無Wx基因對其他生理生化特性的影響的報道。本研究以小麥Wx近等基因系為材料，探討Wx基因對小麥灌漿期葉片POD活性的影響，以期為將來小麥Wx基因的深入研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

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

1.2 方法

從開花后第0、10、20、30和40 d取樣，每個基因型每次取5個單株（即5次重復）的旗葉和倒二葉用于測定。POD活性采用愈創(chuàng)木酚法[16]進行測定。每個基因型重復5次，以SAS9.0進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

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

8個基因型中，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活性達到顯著或極顯著水平。

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

隨灌漿時間的延長，8個Wx基因型倒二葉POD活性先逐漸增加，到花后20 d達到最大，此后急劇降低，在花后30 d達最低值，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在灌漿開始階段POD活性相對不高，但灌漿結束時增加較快，高于其他基因型。

隨灌漿時間的延長，各Wx基因型旗葉POD活性增加變化趨勢與倒二葉基本一致，開花后即急劇增加，在花后20 d達到最大值，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初開花時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在初開花時活性最高，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 小結與討論

Wx-B1基因的缺失對小麥葉片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活性隨灌漿時間的延長先增加（到花后20 d達到峰值）后降低、最后又增加。同時期旗葉的POD活性顯著高于倒二葉。

植物體內(nèi)會不斷產(chǎn)生并清除活性氧，為防止自由基的傷害，植物體會產(chǎn)生一些活性物質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酶。POD以過氧化氫為電子受體催化底物氧化，主要是將H2O2水解，從而對細胞起保護作用[17]。POD活性的強弱反映了植物抗逆境及衰老的能力。

本試驗中，葉位、基因型和取樣時間均對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基因則會降低葉片POD活性。在8個近等基因系中，Wx B型小麥對逆境的抗性最好。

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

旗葉POD活性在花后各階段均高于倒二葉，表明旗葉在整個灌漿過程中的生理活動均強于倒二葉，內(nèi)部產(chǎn)生的活性氧也相對更多、導致清除系統(tǒng)的作用也相對更強；旗葉POD活性與倒二葉在灌漿過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，表明此時旗葉功能仍保持一定的活力，而倒二葉的生理功能相對更為衰弱。

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