低溫下千麗2號、弄口早椒及其父母本抗氧化酶活性的變化

呂曉菡 柴偉國

（杭州市農(nóng)業(yè)科學研究院蔬菜所，310024）

低溫下千麗2號、弄口早椒及其父母本抗氧化酶活性的變化

呂曉菡 柴偉國

（杭州市農(nóng)業(yè)科學研究院蔬菜所，310024）

以辣椒幼苗為試材，研究了雜交子代之間、子代與父母本之間抗氧化酶活性對低溫逆境響應的差異。結果表明，低溫脅迫后千麗2號的各個抗氧化酶活性均高于或接近兩親本中的較高一方。然而弄口早椒卻基本介于兩親本之間，特別是SOD活性上顯著低于其父母本。在對兩個子代的抗氧化酶活性進行分析時發(fā)現(xiàn)，千麗2號除了POD活性與弄口早椒相接近之外，其他的酶活性均明顯高于弄口早椒。

抗氧化酶 子代 父母代

辣椒（Capsicum annuumL.）是我國種植面積較大、供應期較長的蔬菜之一，在我國已基本實現(xiàn)了周年供應。然而，早春和晚秋的低溫易對辣椒生產(chǎn)造成不同程度障礙，導致辣椒減產(chǎn)。許多研究表明，植物的抗寒性是植物適應低溫條件的一種生理反應，與細胞膜的結構、生理活性及其酶防御系統(tǒng)的活性有著密切關系[1]。然而，對植物子代與父母本之間耐寒性的差異和遺傳方面的研究還不多見。因此，本試驗以辣椒為試材，初步探討了辣椒子代之間、子代與父母本之間對低溫逆境的抗性的差異以及遺傳特性的主要機理，希望獲得育成耐寒性品種的新思路，最終實現(xiàn)更有效的辣椒周年供應。

1 材料與方法

1.1 試材的培養(yǎng)與處理

供試的辣椒品種為9311-16-2-2（弄口早椒母本）、9321-9-2（弄口早椒父本、千麗2號父本）、弄口早椒、ASC0503（千麗2號母本）、千麗2號。供試材料于2007年8月上旬在杭州市農(nóng)業(yè)科學研究院蔬菜研究所溫室內(nèi)開始栽培。先將供試種子在30℃的溫度下浸泡4 h，然后放入墊有兩層充分濕潤的濾紙的培養(yǎng)皿中在25℃條件下催芽，當胚芽長至0.5 cm時，播于裝滿蛭石的穴盤中，再放在溫室中育苗，溫度約為25℃/15℃（晝/夜）。待辣椒長到8～9葉時，選擇長勢較為整齊的辣椒幼苗備用。

將辣椒幼苗置于10℃/8℃（晝/夜），光照時間為12 h的生化培養(yǎng)箱中，處理10 d。冷處理后對辣椒幼苗抗氧化系統(tǒng)中的APX，CAT，G-POD，SOD的活性進行測定。

1.2 抗氧化酶活性的測定

稱取0.5 g葉片，在5 mL預冷的pH值 7.8（0.05 mol/L）磷酸緩沖液中冰浴研磨，于 4℃下12 000 r/min離心15 min，上清液即為酶提取液。SOD酶活性的的測定用Giannopoliti等[2]的方法，測定560 nm處OD值的變化。POD酶活性的測定用Rao等[3]的方法，在470 nm比色，測定其單位時間內(nèi)吸光度的變化。APX酶活性的測定用Du等[4]方法，在290 nm比色，測定其單位時間內(nèi)吸光度的變化。CAT酶活性的測定用 Cakrnank等[5]方法，在240 nm比色，測定其單位時間內(nèi)吸光度的變化，各抗氧化酶活性測定的比色均用UV-1601型分光光度計（日本島津）進行。

2 結果與分析

2.1 低溫下千麗2號、弄口早椒及其父母本APX活性的變化

抗壞血酸過氧化物酶（APX）是植物體內(nèi)尤其是葉綠體中清除H2O2的關鍵酶，APX活性的升高有利于植物體內(nèi)H2O2的清除[6]。本試驗結果表明（圖1），低溫處理后，千麗2號辣椒幼苗的APX活性明顯高于弄口早椒，而且千麗2號的APX活性稍高于其兩親本，弄口早椒的APX活性則介于其父母本之間。

圖1 低溫脅迫后APX活性的變化

圖2 低溫脅迫后POD活性的變化

圖3 低溫脅迫后CAT活性的變化

圖4 低溫脅迫后SOD活性的變化

2.2 低溫下千麗2號、弄口早椒及其父母本POD活性的變化

過氧化物酶（POD）是植物在逆境條件下酶促防御系統(tǒng)的關鍵酶之一，它與超氧化物歧化酶、過氧化氫酶相互協(xié)調(diào)配合，清除過剩的自由基，使體內(nèi)自由基維持在正常的動態(tài)水平，以提高植物的抗逆性[6]。本試驗結果表明（圖2），低溫處理后，POD活性千麗2號、弄口早椒及其父母本都比對照有明顯的下降，其中，弄口早椒母本9311-16-2-2下降的速度最快。然而，千麗2號與弄口早椒的POD活性表現(xiàn)的差異則不是很明顯。

2.3 低溫下千麗2號、弄口早椒及其父母本CAT活性的變化

過氧化氫酶（CAT）主要存在于過氧化體中，其活性與植物的代謝強度及抗寒、抗病能力有一定關系。植物在受到脅迫或病害時，先產(chǎn)生H2O2和其他活性氧，而過氧化氫酶能分解H2O2，從而清除過氧化體中的H2O2[6]。本試驗結果表明（圖3），低溫處理后千麗2號、弄口早椒及其父母本的CAT活性都顯著提高，其中，千麗2號、弄口早椒的父本——9321-9-2的CAT活性最高。然而此時千麗2號和弄口早椒的CAT活性則較接近。

2.4 低溫下千麗2號、弄口早椒及其父母本SOD活性的變化

SOD是存在于植物細胞中最重要的清除自由基的酶類之一，它的主要功能是清除積累過多的O2.-，緩解逆境對植物體的傷害[6]。從圖4可知，低溫處理后，千麗2號的SOD活性顯著高于弄口早椒。并且此時，千麗2號的SOD活性均高于其父母本，而弄口早椒的SOD活性則明顯低于其兩親本。

3 小結與討論

抗壞血酸過氧化物酶（APX）、愈創(chuàng)木酚過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）被認為是清除活性氧過程中最主要的抗氧化酶類。它們能夠在逆境脅迫和衰老過程中清除植物體內(nèi)過量的活性氧，維持活性氧的代謝平衡和保膜結構，協(xié)同抵御不良環(huán)境的脅迫，從而保證植物的正常生長；正常情況下，自由基的產(chǎn)生與清除之間保持著平衡狀態(tài)，但在逆境條件下，植物細胞內(nèi)的活性氧產(chǎn)生與清除的平衡關系受到破壞，積累的自由基就會對細胞造成傷害。因此，抗氧化酶活性含量常被作為研究植物在逆境脅迫下受傷害程度的非常重要的生理指標[7～8]。通過本試驗可知，各個品種的辣椒幼苗在低溫脅迫后它們的APX，POD，CAT，SOD都與對照產(chǎn)生了明顯的差異，有的酶活性均被激活如CAT（圖3），有的酶活性均明顯下降如POD（圖2），而有的酶活性變化因品種的不同而不同。這充分說明，植株體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)是一個復雜的體系，系統(tǒng)中的各個酶對低溫逆境的響應是各不相同的。同時我們也可以發(fā)現(xiàn)，千麗2號的各個抗氧化酶活性均高于或接近兩親本中的較高一方。然而弄口早椒卻基本介于兩親本之間，特別是SOD活性顯著低于其父母本。在對兩個子代的抗氧化酶活性進行分析時發(fā)現(xiàn)，千麗2號除了POD活性與弄口早椒相接近之外，其他的酶活性均明顯高于弄口早椒的酶活性。

綜上所述，千麗2號的抗氧化酶活性基本高于其親本，也高于弄口早椒。換而言之，千麗2號的耐寒性強于其父母本，也強于弄口早椒。通過對上述的試驗的分析我們發(fā)現(xiàn)，千麗2號和弄口早椒是同一父本不同母本，兩母本的大部分抗氧化酶活性也相差不大，甚至弄口早椒的母本（9311-16-2-2）在CAT、APX的活性上還略高于千麗 2號的母本（ASC0503）,但是由于千麗2號的母本（ASC0503）雖然不是每個酶活性都很突出，但它的各個酶活性都在所有的品種中都保持相對的穩(wěn)定，因此它的抗氧化酶綜合活性應該比弄口早椒的母本（9311-16-2-2）稍高，子代千麗2號的抗氧化酶活性也比弄口早椒高。這充分說明，當我們已有一個目標性狀優(yōu)秀的父本時，母本的目標性狀越穩(wěn)定，子代的目標性狀越突出。因此，如果我們篩選母本時，運用生化手段對其進行抗氧化酶的測定，這樣就可以大大減少工作量，獲得抗氧化酶活性強的子代，對育成耐寒性強的新品種，并最終實現(xiàn)周年供應起到極大的推動作用。

[1]錢龍.低溫脅迫對辣（甜）椒幼苗膜脂過氧化水平及保護酶活性的影響[J].園藝學報，1994，21（2）：203-204.

[2]Giannopolitis C N，Ries S K F.Superoxide dismutasesI. Occurrence in higher plants[J].Plant Physiol，2002，59：309-314.

[3]Vander P,Varum K M,Domard A,et al.Comparison of the ability of partially N-acetylated chitosans and chitooligosaccharides to elicit resistance reaction in wheat leaves[J]. Plant Physiol,1996,118:1 353-1 359.

[4]Du J M,Gemma H，Iwahori S.Effects of Chitosan Coating on the Storage of Peach,Japanese Pear,and Kiwifruit[J]. J Jap Soci for Hort Sci,1997,66(1):15-22.

[5]Cakrnank I,Marsdmer H.Magnesium deficiency and high light intensity enhance activities of superoxide dismutase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase in bean leaves[J].Plant Physial，1991，98：l 222-l 227.

[6]郁繼華，張國斌，馮致，等.低溫弱光對辣椒幼苗抗氧化酶活性與質(zhì)膜透性的影響[J].西北植物學報，2005，25（12）：2 478-2 483.

[7]王國莉，郭振飛.植物耐冷性分子機理的研究進展[J].植物學通報，2003，211（6）：671-679.

[8]黃榮峰，王學臣.植物對低溫脅迫響應的分子機理[J].農(nóng)業(yè)生物技術學報，2001，9（1）：92-96.

Determination of the Antioxidant Enzymes Activity of Qianli No.2,Nongkou Zaojiao And Their Parents in Low Temperature in Pepper

LV Xiaohan,CHAI Weiguo
(Institute of Vegetables,Hangzhou Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310024)

The differences were investigated between offspring and parents in tolerance to chilling.The results showed that the activity of the antioxidant enzymes of Qianli No.2 were higher than its parents,or to be close to the higher parent.But, those in Nongkou Zaojiao ranged two parents,especially the activity of SOD was lower than its parents.Except the activity of POD,the activity of other Antioxidant enzymes(APX,CAT,SOD)in Qianli No.2 was higher than that in Nongkou Zaojiao.

Antioxidant enzymes;Hybrid;Parents

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.12.006

呂曉菡（1982-），女，碩士，助理農(nóng)藝師，從事辣椒育種及植物抗逆生理研究工作，電話：0571-86299819，13093780940。E-mail：huikelly@zju.edu.cn

2009-02-20