宋 波，胡俏強(qiáng)，徐 海，樊小雪，陳龍正?

，袁希漢1，2

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，江蘇 南京210014；2.江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室，江蘇南京210014；3.南京市蔬菜科學(xué)研究所，江蘇南京210042）

普通白菜（Brassica campestris ssp.chinensis Makino）原產(chǎn)于中國，性喜冷涼，生長期適溫為15～20℃，而夏秋季氣溫高，普通白菜常表現(xiàn)出生長緩慢，死苗率高，病毒病嚴(yán)重，苦味、纖維含量明顯增加，葉片易變黃、腐爛等［1］。因此，選育出耐熱質(zhì)優(yōu)的不結(jié)球品種是當(dāng)前生產(chǎn)的迫切需求。

植物的耐熱性是植物適應(yīng)高溫條件的一種生理反應(yīng)，它與植物抗氧化防御系統(tǒng)的活性具有密切關(guān)系［2］。葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）是細(xì)胞內(nèi)清除活性氧系統(tǒng)中的重要酶，能有效地阻止O2－和H2O2在植物體內(nèi)積累，使細(xì)胞內(nèi)自由基維持在低水平上，防止細(xì)胞受自由基的毒害［3］。前人對普通白菜在熱激下保護(hù)酶活性和脯氨酸含量已進(jìn)行一些研究，研究表明：對普通白菜進(jìn)行熱激處理后，耐熱品種葉片中POD、CAT、SOD活性的增幅大于不耐熱品種［1］，葉片和根系的POD活性與苗期和成株期耐熱性的相關(guān)性顯著［4］；在脯氨酸研究方面，高溫處理下的游離脯氨酸的相對或絕對含量與普通白菜的耐熱性存在顯著或極顯著的相關(guān)性［5－6］。但這些研究僅基于不同的處理溫度和處理時間，研究各生理指標(biāo)的變化趨勢，并未鑒定出不同耐熱性材料差異的最佳處理溫度和時間。本試驗以3份不同耐熱性的普通白菜材料為試料，在前期研究得出的苗期耐熱性鑒定最佳溫度處理下［7］，研究了POD、CAT、SOD三種保護(hù)酶活性和脯氨酸含量隨處理時間的相對變化量，分析與普通白菜材料耐熱性的關(guān)系，旨在找到鑒定耐熱性的最佳處理時間，為普通白菜的品種或育種材料的耐熱性篩選與評價，提供一套簡單易行的生理指標(biāo)耐熱性鑒定方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

經(jīng)苗期耐熱性鑒定結(jié)果，選取差異明顯的3份普通白菜為試驗材料。其中耐熱材料為GHQ；熱敏材料為SYM；中等耐熱材料為KRLLW［7］。以上材料均由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所葉菜研究室提供。

1.2 試驗方法

選擇健康飽滿的種子直播于穴盤內(nèi)，待幼苗2葉1心時開始間苗，每孔留1株幼苗。待幼苗長至5葉1心時，每份材料每個重復(fù)各10株，共3次重復(fù)，完全隨機(jī)排列，置于人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行高溫處理，T＝37℃，12h（晝） ／27℃，12h（夜）；連續(xù)高溫處理10d，分別于0d、2d、4d、6d、8d 和 10d 進(jìn)行取樣。

1.3 測定項目及方法

SOD的活性采用Giannopolitis等的方法測定［8］，CAT的活性采用Cakmak等方法測定［9］，POD的活性和游離脯氨酸含量測定采用王學(xué)奎的方法［10］。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫處理對保護(hù)酶活性的影響

2.1.1 高溫處理對SOD活性的影響 從圖1可知，從總體變化趨勢上可以看出，除GHQ僅在0～2天略微下降外，高溫處理下SOD酶活性呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢，GHQ和SYM在第6天出現(xiàn)峰值，而后出現(xiàn)下降，在第10天出現(xiàn)最小值。KRLLW在第4天出現(xiàn)峰值，而后呈現(xiàn)下降的趨勢，在第10天出現(xiàn)最小值。僅從變化趨勢上難以區(qū)分各材料的耐熱性差異。而從處理前的SOD酶活性上分析，3 個材料間差異不顯著。因此從處理前的SOD酶活性上也無法進(jìn)行耐熱性鑒定。

表1 高溫處理下普通白菜幼苗葉片SOD活性及相對變化量

從SOD活性相對變化量分析（表1），經(jīng)過2天處理，SYM和KRLLW略有上升，3個材料差異不顯著；經(jīng)處理4天后，各材料SOD活性均上升，GHQ的SOD活性相對變化量最大，3個材料差異極顯著；在第6天，KRLLW與SYM差異不顯著；第8天不同材料間差異達(dá)到極顯著水平；KRLLW其次，SYM最小，說明處理第8天的不同材料的SOD活性相對變化幅度與田間熱害指數(shù)是一致的；第10天KRLLW與GHQ差異不顯著。以上結(jié)果顯示，在處理第4天和第8天，3個材料均差異極顯著。處理4d（F值＝56.67）與處理8d（F值＝169.47）數(shù)據(jù)比較而言，處理8d效果最佳，可視為利用SOD活性變化指標(biāo)進(jìn)行普通白菜耐熱性鑒定的最佳處理時間。

圖2 高溫處理下普通白菜幼苗葉片CAT活性變化

圖3 高溫處理下普通白菜幼苗葉片POD活性變化

2.1.2 高溫處理對CAT活性的影響 如圖2所示，不同高溫處理時間下CAT活性變化比較復(fù)雜，從總體來看，GHQ呈先上升再下降的趨勢，并且最大值高于處理前水平；而KRLLW和SYM表現(xiàn)為先下降后上升再下降的趨勢，但最大值均未超過處理前的水平?？梢?，僅從CAT活性變化趨勢上便可區(qū)分耐熱材料與其它兩個材料。

從表2可以看出，通過酶活性的相對變化量上可以明顯看出不同材料間差異（表2），處理第2天KRLLW和SYM差異不顯著；第4天GHQ與KRLLW材料間差異不顯著，而SYM降幅大，均與GHQ與KRLLW差異極顯著；第6天和第8天三材料間差異均達(dá)極顯著水平，GHQ最高，SYM最低，這與苗期耐熱鑒定結(jié)果完全一致。其中GHQ在處理8d時，CAT活性相對變化量達(dá)到169.42 U／g·min；第10天各材料比處理前降幅均較大，GHQ與KRLLW差異不顯著，難以區(qū)分其耐熱性。處理6 d（F值＝1048.10）與處理8 d（F值＝292.46）數(shù)據(jù)比較而言，處理6 d效果最佳，可視為利用CAT活性變化指標(biāo)進(jìn)行普通白菜耐熱性鑒定的最佳處理時間。2.1.3 高溫處理對POD活性的影響 如圖3所示，高溫處理下所有材料POD活性均呈現(xiàn)先降后升再下降的趨勢，處理2 d后，GHQ和KRLLW達(dá)到最低值，而SYM第4天達(dá)到最低值，除SYM第8天達(dá)到最大外，在第6天其它材料達(dá)到最高值。從表3可知，處理前SYM的POD活性最高，但與GHQ差異不顯著，所以從變化趨勢和處理前的含量上無法判斷其與耐熱性的相關(guān)性。

表2 高溫處理下普通白菜幼苗葉片CAT活性及相對變化量

表3 高溫處理下普通白菜幼苗葉片POD活性及相對變化量

從表3可以看出，第2天所有材料POD活性相對變化量均為負(fù)值，GHQ和SYM差異性不顯著；第4天所有材料間差異均達(dá)到極顯著水平，但KRLLW活性相對變化量為6.72 U／g·min，大于GHQ活性相對變化量－8.34 U／g·min，這與苗期耐熱鑒定結(jié)果不符，而第6天所有材料間差異均達(dá)到極顯著水平，GHQ的POD活性相對變化量極顯著高于其它材料，SYM最低。第8天GHQ與KRLLW材料間差異未達(dá)到顯著水平。以上結(jié)果表明，高溫處理第6天的POD活性相對變化量較其它處理天數(shù)準(zhǔn)確，可視為利用POD活性變化指標(biāo)進(jìn)行普通白菜耐熱性鑒定的最佳處理時間。

2.2 高溫處理對脯氨酸含量的影響

如圖4所示，高溫處理前4 d各材料脯氨酸含量均呈現(xiàn)上升趨勢，并最大值出現(xiàn)在第4天，而后均下降，GHQ和KRLLW材料下降較平緩，SYM下降顯著。處理前GHQ的脯氨酸含量最小，僅有5.76μg／g－1；SYM最大，達(dá)到23.27μg／g－1。三材料間差異達(dá)顯著水平。這說明未經(jīng)高溫處理的材料的脯氨酸含量能夠初步鑒定材料耐熱性。

圖4 高溫處理下普通白菜幼苗葉片Pro含量變化

從表4可知，高溫處理第2～10d GHQ的脯氨酸相對變化量均極顯著高于其它材料；而SYM的脯氨酸相對變化量均處于最低水平，分別在第4天和第10天時，與其它材料間差異均達(dá)到顯著水平。處理4 d（F值＝1683.68）與處理10 d（F值＝1041.44）數(shù)據(jù)比較而言，處理4 d效果最佳，可視為利用脯氨酸相對變化量指標(biāo)進(jìn)行普通白菜耐熱性鑒定的最佳處理時間。

表4 高溫處理下普通白菜幼苗葉片Pro含量及相對變化量

3 討論

在高溫處理下，由于3份材料的酶活變化趨勢基本相同，所以僅從酶活性絕對含量和變化趨勢上難以準(zhǔn)確判斷其耐熱性。因此，作者采用計算處理前后的酶活性相對變化量的方法，篩選出鑒定各材料的耐熱性最佳處理溫度和時間。結(jié)果顯示高溫處理第4天（SOD酶），第6天（POD酶）和第6天（CAT酶）活性在3份材料的酶活性相對變化量存在顯著或極顯著差異，耐熱材料的三種酶活性的增幅明顯高于熱敏材料，故以此作為不同材料間耐熱性差異鑒定的指標(biāo)。前人研究認(rèn)為耐熱性強(qiáng)的材料POD、CAT、SOD活性高于耐熱性弱的材料，且耐熱品種葉片中POD、CAT、SOD活性的增幅大于不耐熱品種［1，11，12］。在高溫逆境下，普通白菜通過提高保護(hù)酶的活性降低體內(nèi)活性氧的水平來減少對自身造成的傷害，以適應(yīng)高溫的脅迫。但也有相反的報道，有人研究普通白菜耐熱品種的POD活性要低于不耐熱品種［4］，這可能是受選擇材料的影響所致。

前人研究得出高溫使大白菜葉片中脯氨酸含量增多，耐熱材料比不耐熱材料積累的脯氨酸多［13］，本試驗得出耐熱材料脯氨酸相對變化量始終顯著高于其它材料，這與前人研究結(jié)論基本相同。并在處理第4天游離脯氨酸在3份材料相對變化量存在顯著或極顯著差異，耐熱材料的增幅顯著高于熱敏材料。故脯氨酸相對增幅可以作為普通白菜耐熱性鑒定參考指標(biāo)。

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