趙娟，尹藝臻，王曉璐，馬春英，尹美強(qiáng)，溫銀元，宋喜娥，董淑琦，楊雪芳，原向陽

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷 030801）

0 引言

【研究意義】谷子（Setaria italicaBeauv.）為一年生禾本科狗尾草屬植物，是中國(guó)北方干旱和半干旱地區(qū)重要的區(qū)域性糧食作物，具有抗旱、耐瘠、水分利用效率高、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，在中國(guó)的糧食安全中起重要作用[1-4]。脫殼后的谷子稱為小米，含豐富的蛋白質(zhì)、維生素、脂肪、鈣鐵鋅硒等微量元素，是中國(guó)傳統(tǒng)作物和環(huán)境友好型作物[5-7]。谷田雜草種類繁多，危害嚴(yán)重，導(dǎo)致養(yǎng)分流失，植株生長(zhǎng)矮小，減產(chǎn)可達(dá)20%以上，嚴(yán)重制約谷子生產(chǎn)，田間除草已成為阻礙谷子大面積推廣生產(chǎn)的重要因素之一[8-9]。目前，使用除草劑仍然是解決田間雜草危害的有效途徑，但如果施用不當(dāng)就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重藥害。因此，開展谷子除草劑抗性研究，了解谷子抗除草劑生理機(jī)理，對(duì)開展谷子抗除草劑相關(guān)研究和抗性品種篩選具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】溫銀元等[10]研究撲草凈對(duì)遠(yuǎn)志（Polygala tenuifoliaWilld.）幼苗生長(zhǎng)、根系活力、膜脂過氧化、活性氧含量及抗氧化酶活性等的影響，表明遠(yuǎn)志幼苗可通過多種抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX等）和非酶抗氧化劑（如脯氨酸）的相互協(xié)調(diào)作用，清除低濃度撲草凈脅迫誘發(fā)產(chǎn)生的活性氧，減輕對(duì)細(xì)胞的傷害。吳燕等[11]研究滁菊（Dendranthema morifoliumL.）幼苗對(duì)除草劑乙草胺的生理響應(yīng)，表明乙草胺處理降低了滁菊葉片抗氧化酶SOD、POD和CAT活性，葉片相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量增加，嚴(yán)重破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。孫昊等[12]用8種除草劑處理中華水韭（Isoetes sinensisPalmer）后發(fā)現(xiàn)其葉片葉綠素含量顯著降低，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率急劇升高，凈光合速率明顯降低。除草劑在谷子上的相關(guān)研究表明，除草劑脅迫對(duì)谷子生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成、生理生態(tài)等方面均有較大影響[13-17]。除草劑脅迫影響谷子種子萌發(fā)，導(dǎo)致谷子生長(zhǎng)速率減緩，生物量降低，嚴(yán)重影響谷子的生長(zhǎng)發(fā)育。高愛保等[18]比較研究了拿捕凈（烯禾啶）對(duì)6個(gè)不同品種谷子的影響，發(fā)現(xiàn)脅迫后抗性品種葉綠素含量較高，且抗性品種抗氧化酶活性較強(qiáng)。楊慧杰等[19]研究表明除草劑闊世瑪對(duì)谷子產(chǎn)生顯著藥害,油菜素內(nèi)酯可以通過提高光合色素含量、增加氣孔導(dǎo)度、提高PSⅡ光化學(xué)活性等來緩解闊世瑪對(duì)谷子光合作用的抑制。【本研究切入點(diǎn)】近年來，植物組織培養(yǎng)技術(shù)在抗除草劑作物的培育方面發(fā)展較快[20-24]。離體培養(yǎng)獲得的愈傷組織對(duì)除草劑十分敏感，容易產(chǎn)生突變體，篩選獲得的突變體再生成植株得到抗性新品種。通過離體篩選，已經(jīng)成功培育了煙草、小麥、玉米、大豆、棉花、高粱等多種作物的抗除草劑品種，但在谷子上進(jìn)展緩慢[25]。主要原因是逆境條件下植物的響應(yīng)機(jī)制復(fù)雜，對(duì)谷子在除草劑脅迫下的相關(guān)研究主要集中在大田植株上，從細(xì)胞水平對(duì)其生理響應(yīng)和抗性機(jī)理進(jìn)行研究的報(bào)道較少，且不同感抗性谷子愈傷組織對(duì)除草劑脅迫的生理響應(yīng)差異的研究更是鮮見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究選用對(duì)拿捕凈有不同抗性的3個(gè)谷子品種愈傷組織為材料，在離體培養(yǎng)的條件下對(duì)其進(jìn)行不同濃度的拿捕凈脅迫處理，測(cè)定谷子愈傷組織細(xì)胞中的MDA、O2-含量和膜透性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（SP、Pro、SS）含量和抗氧化酶系（SOD、POD、CAT）活性，分析對(duì)拿捕凈感抗性差異顯著的3個(gè)谷子品種的響應(yīng)機(jī)理差異，從細(xì)胞水平對(duì)谷子抗除草劑的生理響應(yīng)進(jìn)行初步研究，為深入研究谷子除草劑抗性機(jī)制和抗除草劑品種的離體篩選提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用拿捕凈敏感品種晉谷21號(hào)和拿捕凈抗性品種豫谷35號(hào)、冀谷42號(hào)為試驗(yàn)材料。除草劑拿捕凈（中農(nóng)立華農(nóng)用化學(xué)品有限公司），有效成分含量為12.5%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 愈傷組織的誘導(dǎo) 以前期試驗(yàn)篩選出的適宜培養(yǎng)基MS+2.0 mg·L-12,4-D+0.2 mg·L-16-BA為基本培養(yǎng)基，將經(jīng)過滅菌處理的3種谷子種子接種到愈傷組織誘導(dǎo)培養(yǎng)基上，每處理接種70粒種子，在（25±1）℃黑暗中培養(yǎng)3周，誘導(dǎo)獲得愈傷組織。

1.2.2 拿捕凈脅迫處理 選擇生長(zhǎng)旺盛、均勻一致的愈傷組織分別接種到以MS+2.0 mg·L-12,4-D+0.2 mg·L-16-BA為基本培養(yǎng)基，添加不同濃度拿捕凈（0、0.5、1、2和3 mL·L-1）的培養(yǎng)基上，以不添加拿捕凈的處理為對(duì)照，暗培養(yǎng)2 d后測(cè)定不同處理下3種愈傷組織的MDA含量、SOD活性、SP含量等各項(xiàng)生理指標(biāo)，試驗(yàn)重復(fù)3次。培養(yǎng)至2周后，觀察比較不同濃度拿捕凈脅迫對(duì)3種谷子愈傷組織生長(zhǎng)的影響。

1.2.3 生理指標(biāo)的測(cè)定 采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛（MDA）含量；采用電導(dǎo)儀法測(cè)定細(xì)胞膜相對(duì)透性；采用羥胺氧化法測(cè)定超氧陰離子（O2-）含量；采用NBT光化學(xué)還原法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性；采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定過氧化物酶（POD）活性；采用紫外吸收法測(cè)定過氧化氫酶（CAT）活性；采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定可溶性蛋白（SP）含量；采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖（SS）含量；采用酸性茚三酮法測(cè)定脯氨酸（Pro）含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并制圖，用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較和方差分析。

2 結(jié)果

2.1 拿捕凈脅迫對(duì)3種谷子愈傷組織生長(zhǎng)的影響

不同濃度拿捕凈脅迫對(duì)3個(gè)谷子品種愈傷組織生長(zhǎng)的影響不同，對(duì)晉谷21的影響要明顯大于豫谷35和冀谷42。在附加不同濃度拿捕凈的培養(yǎng)基中，晉谷21的愈傷組織生長(zhǎng)明顯受抑，出現(xiàn)褐化皺縮現(xiàn)象，且隨處理濃度升高，褐化皺縮明顯（圖1-d1和圖1-e1）。豫谷35的愈傷組織在附加低濃度拿捕凈的培養(yǎng)基上褐化不明顯，并可繼續(xù)生長(zhǎng)增殖，脅迫濃度達(dá)到3 mL·L-1時(shí)，出現(xiàn)較明顯褐化（圖1-e2）。冀谷42的愈傷組織在附加不同濃度拿捕凈的培養(yǎng)基上均可持續(xù)生長(zhǎng)增殖，處理濃度達(dá)到3 mL·L-1時(shí)，出現(xiàn)輕微褐化（圖1-e3）。

圖1 不同濃度拿捕凈對(duì)谷子愈傷組織生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of different concentrations of Sethoxydim on growth of millet callus

2.2 拿捕凈脅迫對(duì)谷子愈傷組織MDA、膜透性和O2-含量的影響

2.2.1 丙二醛（MDA）含量 提高拿捕凈處理濃度，3種谷子愈傷組織中MDA含量變化趨勢(shì)略有不同（圖2-A）。處理濃度超過0.5 mL·L-1后，隨濃度增加，晉谷21和冀谷42的愈傷組織中MDA含量均不斷增加，二者差異不顯著，處理濃度達(dá)3 mL·L-1時(shí)，冀谷42愈傷組織中MDA含量低于晉谷21；豫谷35的愈傷組織中MDA含量則先降低后升高，且在每個(gè)處理濃度均顯著低于晉谷21號(hào)。

2.2.2 細(xì)胞膜相對(duì)透性 拿捕凈處理濃度低于1 mL·L-1時(shí)，隨著拿捕凈處理濃度升高，3種谷子愈傷組織細(xì)胞膜相對(duì)透性與對(duì)照相比均出現(xiàn)上下波動(dòng)，但變化不明顯；脅迫濃度達(dá)到2 mL·L-1時(shí)，3種谷子的膜透性均快速上升，以冀谷42上升幅度明顯低于前兩者；脅迫濃度達(dá)到3 mL·L-1時(shí)，晉谷21和冀谷42膜透性繼續(xù)增加，而豫谷35則明顯降低，三者差異顯著（圖2-B）。

2.2.3 O2-含量 不同濃度拿捕凈處理對(duì)3種谷子愈傷組織中O2-含量的影響不同（圖2-C）。晉谷21和豫谷35的O2-含量均隨著拿捕凈濃度的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，但處理濃度高于0.5 mL·L-1后，豫谷35的O2-含量始終顯著低于晉谷21；冀谷42的O2-含量隨著拿捕凈濃度的增加則呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，處理濃度為2 mL·L-1時(shí)達(dá)到峰值，處理濃度為3 mL·L-1時(shí)，O2-含量快速降低，顯著低于晉谷21號(hào)。

圖2 拿捕凈脅迫對(duì)谷子愈傷組織中MDA含量、膜透性、O2-含量的影響Fig.2 Effects of sethoxydim stress on the content of MDA,membrane permeability, O2- in millet callus

2.3 拿捕凈脅迫對(duì)谷子愈傷組織細(xì)胞中抗氧酶活性的影響

2.3.1 超氧化歧化酶（SOD）活性 隨拿捕凈處理濃度增加，晉谷21和豫谷35愈傷組織中SOD活性均呈先升高后降低的趨勢(shì)（圖3-A），均在脅迫濃度為1 mL·L-1時(shí)達(dá)到最大值，之后活力大幅降低，但豫谷35的SOD活性始終顯著高于晉谷21號(hào)；而冀谷42的SOD活性則隨著拿捕凈處理濃度的增高呈先降低后升高再降低的趨勢(shì)，處理濃度為2—3 mL·L-1時(shí)，其SOD活性與豫谷35接近，且顯著高于晉谷21號(hào)。

2.3.2 過氧化物酶（POD）活性 由圖3-B可見，3種谷子愈傷組織中POD活性變化趨勢(shì)不同。晉谷21號(hào)的POD活性隨著拿捕凈濃度的增高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)；豫谷35的POD活性則隨著拿捕凈處理濃度的增加先降低后持續(xù)上升；冀谷42的POD活性在處理濃度為1 mL·L-1時(shí)達(dá)到峰值，顯著高于其他2個(gè)品種。雖然豫谷35和冀谷42的POD活性變化趨勢(shì)不同，但在拿捕凈各濃度脅迫下，二者的POD活性均顯著高于晉谷21，且差異顯著。

2.3.3 過氧化氫酶（CAT）活性 隨著拿捕凈處理濃度的提高，晉谷21愈傷組織中CAT活性先降低后升高，在處理濃度為3 mL·L-1時(shí)達(dá)到峰值，且顯著高于豫谷35和冀谷42（圖3-C）。處理濃度低于3 mL·L-1時(shí)，豫谷35和冀谷42 CAT活性雖有上下波動(dòng)，但始終高于晉谷21，尤其是冀谷42，在處理濃度為2 mL·L-1時(shí)達(dá)到峰值，且活性顯著高于晉谷21號(hào)。

圖3 拿捕凈脅迫對(duì)谷子愈傷組織中SOD、POD、CAT活性的影響Fig.3 Effects of sethoxydim stress on SOD, POD, CAT activity in millet callus

2.4 拿捕凈脅迫對(duì)谷子愈傷組織可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量的影響

2.4.1 可溶性蛋白（SP）含量 不同濃度的拿捕凈處理對(duì)3種谷子愈傷組織中SP含量的影響不同（圖4-A）。晉谷21的SP含量隨著拿捕凈處理濃度的增高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)拿捕凈濃度為2 mL·L-1時(shí)，SP含量達(dá)到最高，隨后快速下降；冀谷42的SP含量隨著拿捕凈濃度的增高變化不顯著，在較高脅迫濃度時(shí)略有下降；而豫谷35的SP含量隨著拿捕凈濃度的增高持續(xù)上升，雖然達(dá)到最大值時(shí)的絕對(duì)含量仍低于晉谷21號(hào)，但與其對(duì)照相比，增幅顯著。

2.4.2 可溶性糖（SS）含量 不同濃度的拿捕凈處理對(duì)3種谷子愈傷組織中SS含量的影響不同（圖4-B）。晉谷21的SS含量隨著拿捕凈處理濃度的增高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)拿捕凈濃度為1 mL·L-1時(shí)，SS含量達(dá)到最高，之后含量持續(xù)降低；而豫谷35和冀谷42的SS含量隨著拿捕凈濃度的增高呈現(xiàn)先降低再增高再降低的波動(dòng)趨勢(shì)，拿捕凈濃度低于2 mL·L-1時(shí)，SS含量均顯著低于晉谷21號(hào)，拿捕凈濃度大于1 mL·L-1后，冀谷42的SS含量則明顯高于晉谷21號(hào)。

2.4.3 脯氨酸（Pro）含量 由圖4-C可見，拿捕凈處理濃度為0.5 mL·L-1時(shí)，豫谷35愈傷組織中Pro含量顯著降低，在其他處理濃度下，豫谷35和晉谷21的變化趨勢(shì)和Pro含量接近，差異不大。而冀谷42愈傷組織中雖然Pro絕對(duì)含量低于前兩者，但與對(duì)照相比，隨拿捕凈處理濃度增加，Pro含量持續(xù)大幅增加。

圖4 拿捕凈脅迫對(duì)谷子愈傷組織中可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸含量的影響Fig.4 Effects of sethoxydim stress on the content of soluble protein, soluble sugar,proline in millet callus

2.5 各項(xiàng)生理指標(biāo)相關(guān)性分析

2.5.1 3個(gè)品種不同生理指標(biāo)間的相關(guān)分析 分析比較3個(gè)品種谷子愈傷組織在拿捕凈脅迫下所測(cè)定的各生理指標(biāo)之間的相關(guān)性可知，試驗(yàn)中所測(cè)定的各項(xiàng)生理指標(biāo)相關(guān)性在3個(gè)品種間有較大的差異（表1—表3）。晉谷21號(hào)的CAT和SOD活性呈極顯著負(fù)相關(guān)，豫谷35號(hào)的CAT和SOD活性呈顯著正相關(guān)，冀谷42號(hào)的CAT和SOD活性呈極顯著正相關(guān)。晉谷21號(hào)的SOD活性與O2-含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)（r=0.655），豫谷35號(hào)的SOD活性與O2-含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)（r=0.973），且豫谷35號(hào)SOD的活性明顯高于晉谷21號(hào)的活性，這與晉谷21和豫谷35活性變化趨勢(shì)一致。豫谷35號(hào)的可溶性蛋白含量與其他指標(biāo)大多呈顯著性或極顯著相關(guān)，而晉谷21號(hào)以及冀谷42號(hào)的可溶性蛋白含量與其他8個(gè)指標(biāo)相關(guān)性均不顯著，這也表現(xiàn)出3個(gè)品種對(duì)拿捕凈脅迫的響應(yīng)機(jī)制不同。

2.5.2 不同品種間各生理指標(biāo)的相關(guān)分析 對(duì)所測(cè)得的9個(gè)生理生化指標(biāo)，3個(gè)品種間兩兩進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，所測(cè)定的各項(xiàng)生理指標(biāo)相關(guān)性在3個(gè)品種兩兩之間均有明顯差異（表4—表6）。晉谷21和豫谷35、冀谷42的9個(gè)測(cè)定指標(biāo)之間多數(shù)成負(fù)相關(guān)，且多數(shù)指標(biāo)之間的負(fù)相關(guān)性均達(dá)顯著或極顯著水平（表4和表5）?？梢?，拿捕凈脅迫對(duì)晉谷21號(hào)和豫谷35、冀谷42生理生化指標(biāo)的影響不盡相同。反映出3個(gè)品種在拿捕凈脅迫下細(xì)胞內(nèi)各種酶及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等作用的差異性及拿捕凈抗性的不同。豫谷35號(hào)和冀谷42號(hào)的9個(gè)測(cè)定指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)在0.006—0.880，2個(gè)品種谷子之間的O2-含量和可溶性蛋白含量呈負(fù)相關(guān)，反映出2個(gè)抗性品種對(duì)拿捕凈脅迫的響應(yīng)過程也不完全一致。

表1 晉谷21號(hào)谷子種子愈傷組織各項(xiàng)生理指標(biāo)的相關(guān)分析Table 1 Correlation analysis of various physiological indexes of millet seed callus in Jingu 21

表2 豫谷35號(hào)谷子種子愈傷組織各項(xiàng)生理指標(biāo)的相關(guān)分析Table 2 Correlation analysis of various physiological indexes of millet seed callus in Yugu 35

表3 冀谷42號(hào)谷子種子愈傷組織各項(xiàng)生理指標(biāo)的相關(guān)分析Table 3 Correlation analysis of various physiological indexes of millet seed callus in Jigu 42

表4 拿捕凈脅迫下晉谷21號(hào)和豫谷35號(hào)生理生化指標(biāo)的相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis of various physiological indexes of millet seeds callus in Jingu 21 and Yugu 35

表5 拿捕凈脅迫下晉谷21號(hào)和冀谷42號(hào)生理生化指標(biāo)的相關(guān)分析Table 5 Correlation analysis of various physiological indexes of millet seeds callus in Jingu 21 and Jigu 42

3 討論

3.1 除草劑拿捕凈脅迫對(duì)谷子愈傷組織的生理傷害

植物在受到各種逆境脅迫后，細(xì)胞中會(huì)產(chǎn)生大量活性氧，打破正常生長(zhǎng)條件下植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和消除之間的動(dòng)態(tài)平衡，導(dǎo)致植物細(xì)胞膜脂過氧化產(chǎn)生丙二醛（MDA），同時(shí)導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)被破壞，膜透性增強(qiáng)。因此，MDA含量及細(xì)胞膜相對(duì)透性是植物逆境脅迫下膜系統(tǒng)受傷害程度的重要指標(biāo)[26]。本研究供試的3個(gè)谷子品種愈傷組織在拿捕凈脅迫下，MDA和O2-含量均隨脅迫濃度的增加而不斷增加，這與現(xiàn)有研究結(jié)果一致[27-29]。說明，適宜濃度除草劑處理對(duì)谷子的生理傷害較小，提高拿捕凈濃度則導(dǎo)致谷子愈傷組織細(xì)胞內(nèi)活性氧增加，引起細(xì)胞膜脂過氧化，造成MDA積累，并破壞膜結(jié)構(gòu)，傷害細(xì)胞。

3.2 除草劑拿捕凈脅迫下谷子生理生化響應(yīng)差異

MDA是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物，其含量的變化反應(yīng)膜脂過氧化的程度，細(xì)胞膜相對(duì)透性反應(yīng)膜受傷害的程度，二者與植物的抗逆性呈負(fù)相關(guān)[28-29]。本研究發(fā)現(xiàn)隨著拿捕凈濃度的增高，3種谷子愈傷組織中MDA含量均呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢(shì)，這與葉亞新等[30]研究除草劑脅迫下蘿卜幼苗內(nèi)MDA含量先增高后降低的趨勢(shì)不同，可能與不同植物有關(guān)。當(dāng)拿捕凈濃度較低時(shí)，3種愈傷組織中MDA含量都有所降低，且在3個(gè)品種間差異不顯著，這說明低濃度的拿捕凈處理對(duì)愈傷組織細(xì)胞膜影響不大；提高拿捕凈處理濃度時(shí)，MDA、O2-含量隨之增高，膜透性增強(qiáng)，說明膜脂過氧化加劇，細(xì)胞膜出現(xiàn)明顯損傷，但豫谷35和冀谷42的MDA含量增長(zhǎng)幅度明顯小于晉谷21號(hào)，這與SOD和POD活性的變化相協(xié)調(diào)。

植物體內(nèi)存在一個(gè)多種抗氧化酶相互協(xié)調(diào)作用的防御體系抑制活性氧對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生的傷害，SOD、POD和CAT是其中重要的保護(hù)酶，它們活性的高低與植物的抗逆性有關(guān)[31-33]。本研究發(fā)現(xiàn)晉谷21號(hào)隨著拿捕凈濃度的增高SOD和POD活性均呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢(shì)，這與申建芳等[32]研究發(fā)現(xiàn)燕麥在除草劑脅迫下SOD和POD的變化趨勢(shì)一致，說明愈傷組織對(duì)拿捕凈脅迫作出的響應(yīng)，細(xì)胞內(nèi)過氧化產(chǎn)物（O2-，H2O2）增多，保護(hù)酶活性迅速升高，以除去過氧化產(chǎn)物，維持愈傷組織的正常生長(zhǎng)；而豫谷35和冀谷42愈傷組織中SOD和POD活性均隨著拿捕凈濃度的增高而增高，且顯著高于晉谷21，這說明豫谷35和冀谷42愈傷組織的抗氧化能力強(qiáng)于晉谷21。3種愈傷組織中CAT活性隨著拿捕凈濃度的增高均呈現(xiàn)出先增高后降低的趨勢(shì)，與SOD和POD活性趨勢(shì)有所不同，這可能是由于不同谷子品種抗氧化酶體系中各指標(biāo)的調(diào)節(jié)協(xié)同機(jī)制及響應(yīng)時(shí)間與變化程度存在差異。

SP、SS和Pro是細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，對(duì)細(xì)胞的生物膜起到保護(hù)作用，是篩選植物抗性的指標(biāo)[34-36]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著拿捕凈濃度的增高晉谷21號(hào)愈傷組織中SP、SS和Pro含量均呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，這與宋惠潔等[28]研究的結(jié)果一致，而豫谷35和冀谷42愈傷組織中SP、SS和Pro含量隨著拿捕凈濃度的增高均呈現(xiàn)出不規(guī)則的變化趨勢(shì)，這說明細(xì)胞通過SP、SS和Pro的合成和降解來調(diào)控胞內(nèi)滲透勢(shì)的平衡。

3.3 谷子除草劑抗性的生理生化機(jī)理

本研究比較了對(duì)拿捕凈有不同感抗性的3個(gè)谷子品種愈傷組織在不同濃度拿撲凈脅迫下相關(guān)生理生化指標(biāo)的變化。相較于敏感品種晉谷21，抗性品種豫谷35和冀谷42對(duì)拿捕凈脅迫的生理響應(yīng)一方面表現(xiàn)為受脅迫傷害程度較輕，脅迫后愈傷組織細(xì)胞中MDA和O2-積累量較敏感品種少，另一方面晉谷21受脅迫后積累更多的Pro和SP等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，以穩(wěn)定體內(nèi)滲壓平衡，增強(qiáng)細(xì)胞保水能力，維護(hù)和調(diào)節(jié)體內(nèi)的生理生化活動(dòng)，降低拿捕凈脅迫對(duì)自身的傷害。另外，除草劑脅迫后，抗性品種的抗氧化防御系統(tǒng)的響應(yīng)水平高于敏感品種，其保護(hù)酶SOD、POD和CAT活性較敏感品種有明顯增強(qiáng)，以減輕或消除除草劑脅迫造成的膜脂過氧化傷害。本試驗(yàn)結(jié)果對(duì)谷子抗除草劑脅迫機(jī)制研究及利用愈傷組織培養(yǎng)體系開展抗除草劑品種的離體篩選提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

谷子種子愈傷組織對(duì)除草劑的抗性與各種保護(hù)酶的活性及細(xì)胞內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量有關(guān)。抗拿捕凈谷子種子愈傷組織可以通過提高保護(hù)酶（SOD、POD等）的活性及調(diào)節(jié)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（可溶性蛋白等）含量來提高對(duì)除草劑的抗性。