陶 蕓，陳凌艷，鄭郁善

(1.福建農(nóng)林大學(xué)藝術(shù)園林學(xué)院，福建 福州 350002； 2.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002)

花葉唐竹(Sinobambusatootsikf.luteoloalbostriata)為禾本科(Gramineae)唐竹屬(Sinobambusa)植物。該竹種株型美觀，葉色獨(dú)特，是十分重要的觀賞竹類[1-2]。彩葉植物作為一種特殊的植物材料，已經(jīng)廣泛用于葉綠體發(fā)育、綠色部分同色葉部分細(xì)胞信息傳遞方面的研究[3]。擬南芥葉色突變體im和var2的綠色和白色部分相較于野生型顯示出綠色部分在糖類代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)方面功能的增強(qiáng)[4]。Peltzer等[5-6]研究發(fā)現(xiàn)白化體部分能合成絕大部分抗氧化物質(zhì)。在前人的許多關(guān)于葉色突變體的研究中已經(jīng)證明在黃色或白色葉肉細(xì)胞中存在著葉綠體發(fā)育缺陷[7-8]。陳凌艷等[9]發(fā)現(xiàn)銀絲竹白色葉片形成的原因在于白色葉肉細(xì)胞葉綠素合成受阻，進(jìn)一步阻礙了葉綠體類囊體的形成。在已有研究中發(fā)現(xiàn)，花葉唐竹的白色葉肉細(xì)胞均存在葉綠體結(jié)構(gòu)缺陷，且葉綠素合成途徑受阻于糞卟啉[10]；全白葉(Whole White Leaf，WW)、全綠葉(Whole Green Leaf，WG)和條紋葉(Striped Leaf，SL)的光合效率存在顯著差異，其中全白葉(WW)最低[11]。目前關(guān)于花葉唐竹不同表型葉片的抗氧化功能差異研究還尚未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)通過(guò)研究花葉唐竹不同葉色表型間GSH和ROS含量差異，MDA含量差異以及抗氧化酶活性的差異，分析不同葉片表型的抗氧化能力差異，為進(jìn)一步從分子層面解析花葉唐竹不同表型葉片的抗衰過(guò)程及不同表型葉片基因表達(dá)差異提供生理基礎(chǔ)，為彩葉竹種的新品種選育提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

圖1 花葉唐竹3種表型葉片

試驗(yàn)材料花葉唐竹植株20株，于2016年4月購(gòu)于福州市清芳園苗圃，栽培于福建農(nóng)林大學(xué)竹類研究所大棚中，為4年生分株苗。2020年4月選擇花葉唐竹當(dāng)年生枝條上完全展開(kāi)的葉片進(jìn)行試驗(yàn)，選擇的葉片包括條紋葉(SL)、全綠葉(WG)、全白葉(WW)3種表型(圖1)。根據(jù)后續(xù)試驗(yàn)要求，將全白葉(WW)、全綠葉(WG)、條紋葉(SL)、條紋葉中的白色部分(White part of SL，SW)和綠色部分(Green part of SL，SG)各2 g分別收集、洗凈并迅速置于液氮中并研磨成粉末，待用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 谷胱甘肽(GSH/GSSG)含量的測(cè)定與分析 使用試劑盒(中國(guó)蘇州，科銘)，按照試劑盒的說(shuō)明書測(cè)定GSSG和GSH的含量，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(表1)。稱取花葉唐竹5種葉色表型葉片粉末各0.2 g，按照試劑盒的說(shuō)明書測(cè)定樣品的谷胱甘肽含量。

表1 花葉唐竹谷胱甘肽的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表2 花葉唐竹ROS的標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.2.3 抗氧化酶活性測(cè)定

1)ASA—GSH循環(huán)中的抗氧化酶活性測(cè)定。APX和GR活性的測(cè)定均采用試劑盒(中國(guó)蘇州，科銘)。稱取花葉唐竹5種葉色表型葉片粉末各0.2 g，按照試劑盒說(shuō)明書測(cè)定APX和GR活性。

2)其它抗氧化酶活性測(cè)定。SOD、POD、CAT活性的測(cè)定均采用試劑盒(中國(guó)蘇州，科銘)。稱取花葉唐竹5種葉色表型葉片粉末各0.2 g，按照試劑盒說(shuō)明書測(cè)定SOD、POD、CAT活性。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel和SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用單因素方差分析和LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，圖表采用Origin 9.0進(jìn)行繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 花葉唐竹不同表型葉片谷胱甘肽(GSH)含量差異

2.2 花葉唐竹不同表型葉片活性氧(ROS)和脂膜過(guò)氧化水平差異

通過(guò)測(cè)定花葉唐竹的ROS和MDA水平，比較不同表型葉片之間的氧化脅迫的程度與抗氧化能力的差異，結(jié)果見(jiàn)圖3～圖5。

不同小寫字母為差異顯著,下同。圖2 花葉唐竹不同葉片表型谷胱甘肽含量差異 圖3 花葉唐竹不同葉片表型O-2含量差異

2.2.2 花葉唐竹不同表型葉片脂膜過(guò)氧化水平差異 由圖5可知，花葉唐竹不同表型葉片的MDA含量總體表現(xiàn)為全綠葉(77.45 nmol·g-1)>條紋葉綠色部分(52.12 nmol·g-1)>條紋葉(38.43 nmol·g-1)>條紋葉白色部分(21.78 nmol·g-1)>全白葉(19.04 nmol·g-1)。其中，全綠葉的MDA含量顯著高于其它表型；在條紋葉中綠色部分MDA含量顯著高于白色部分，是白色部分的2.22倍。MDA是衡量細(xì)胞過(guò)氧化程度的重要指標(biāo)，花葉唐竹白色部分MDA顯著低于綠色部分，這可能是由于白色葉肉細(xì)胞的活性氧含量處于較低水平，沒(méi)有引發(fā)脂膜過(guò)氧化作用。

圖4 花葉唐竹不同葉片表型H2O2含量差異圖5 花葉唐竹不同葉片表型間丙二醛含量差異

2.3 花葉唐竹不同表型葉片抗氧化酶活性差異

2.3.1 花葉唐竹不同葉片表型ASA—GSH循環(huán)中的抗氧化酶含量差異 由圖6可知，APX和GR是2種與ASA—GSH循環(huán)相關(guān)的抗氧化酶，在花葉唐竹中，兩者活性水平見(jiàn)圖6?；ㄈ~唐竹5種葉色表型APX活性差異總體表現(xiàn)為：全白葉(0.65 U·mg-1prot)>條紋葉(0.50 U·mg-1prot)>全綠葉(0.29 U·mg-1prot)，且差異顯著；條紋葉中白色部分APX活性(0.54 U·mg-1prot)顯著大于綠色部分(0.28 U·mg-1prot)，是綠色部分的2.02倍。花葉唐竹5種葉色表型GR活性差異總體表現(xiàn)為：全白葉(0.079 U·mg-1prot)>條紋葉(0.044 U·mg-1prot)>全綠葉(0.037 U·mg-1prot)，且差異顯著；條紋葉中白色部分GR活性(0.067 U·mg-1prot)顯著高于綠色部分(0.030 U·mg-1prot)，是綠色部分的2.23倍。

圖6 花葉唐竹不同葉片表型ASA—GSH循環(huán)中的抗氧化酶含量差異圖7 花葉唐竹不同葉片表型間抗氧化酶含量差異

2.3.2 花葉唐竹不同葉片表型間抗氧化酶含量差異 超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和過(guò)氧化物酶(POD)是重要的抗氧化酶，協(xié)同起清除活性氧的作用。由圖7可知，花葉唐竹不同葉片表型中3種抗氧化酶活性水平也呈現(xiàn)顯著差異。POD活性在不同葉色表型中的總體趨勢(shì)為：全白葉(233.14 U·mg-1prot)>條紋葉(141.46 U·mg-1prot)>全綠葉(115.32 U·mg-1prot)，且差異顯著；條紋葉中的白色部分POD活性(179.29 U·mg-1prot)顯著高于綠色部分(89.75 U·mg-1prot)，是綠色部分的2.00倍。SOD活性在不同葉色表型中差異顯著，總體趨勢(shì)為：全白葉(80.62 U·mg-1prot)>條紋葉(43.55 U·mg-1prot)>全綠葉(18.80 U·mg-1prot)，條紋葉中白色部分SOD活性(62.24 U·mg-1prot)顯著高于綠色部分(23.73 U·mg-1prot)，是綠色部分的2.62倍。CAT活性在不同葉色表型中差異顯著，總體趨勢(shì)為：全綠葉(68.61 U·mg-1prot)>條紋葉(58.12 U·mg-1prot)>全白葉(26.13 U·mg-1prot)，條紋葉中綠色部分CAT活性(48.38 U·mg-1prot)顯著高于白色部分(21.78 U·mg-1prot)，是白色部分的2.22倍。白色部分的活性顯著低于綠色部分可能是因?yàn)榛ㄈ~唐竹葉片中H2O2的含量在綠色葉肉細(xì)胞中顯著高于白色葉肉細(xì)胞，因此綠色葉肉細(xì)胞需要合成更多的CAT來(lái)清除H2O2?？傮w來(lái)說(shuō)，白色葉肉細(xì)胞的APX、GR、POD、SOD活性均顯著高于綠色葉肉細(xì)胞，有更強(qiáng)的抗氧化能力。

3 結(jié)論與討論

總體而言，花葉唐竹白色葉肉細(xì)胞具有較強(qiáng)的抗氧化功能，白色葉肉細(xì)胞中的抗氧化酶(APX、GR、POD、SOD)活性顯著高于綠色葉肉細(xì)胞，同時(shí)葉片中ROS活性氧含量顯著下降，保護(hù)了細(xì)胞。本研究結(jié)果進(jìn)一步解析了花葉唐竹條紋葉片白色葉肉細(xì)胞中的抗衰過(guò)程，即白色部分細(xì)胞可能通過(guò)某些代謝物作為信號(hào)，增強(qiáng)了白色葉肉細(xì)胞對(duì)氧化脅迫的防御機(jī)制來(lái)保證自己的存活。