MDA含量對播期的響應(yīng)香稻不同生育時期葉片SOD?POD酶活性及MDA含量對播期的響應(yīng)

楊曉娟　唐湘如　聞祥成

摘要 [目的] 探討香稻抗氧化酶的作用機(jī)制及播期調(diào)控。[方法] 以香稻桂香占和農(nóng)香18為試驗(yàn)材料，研究不同播種期對香稻SOD活性、POD活性和MDA含量的影響。[結(jié)果] 播期對香稻SOD活性的影響存在品種差異。早、晚季香稻的POD活性均呈先下降、后上升的趨勢。早、晚季香稻的MDA含量均呈上升趨勢。香稻在孕穗期主要是SOD在發(fā)揮抗氧化作用，在齊穗期和成熟期由SOD和POD協(xié)同起作用。[結(jié)論]在生產(chǎn)實(shí)踐中可通過調(diào)整播期使香稻抗氧化酶活性維持在較高水平，以延緩葉片生理功能衰退。

關(guān)鍵詞 香稻；SOD活性；POD活性；MDA含量；播期

中圖分類號 S511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）19-048-04

水稻的衰老是一個復(fù)雜的生理生化過程，是葉片發(fā)育的最后階段。伴隨著衰老的過程，水稻葉片的超氧物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性降低，自由基和活性氧含量增加，膜質(zhì)過氧化，細(xì)胞通透性增加[1-3]。較高的SOD和POD活性有利于清除活性氧，控制脂質(zhì)的氧化，減輕超氧自由基和過氧化氫對植物細(xì)胞的危害，延緩水稻葉片衰老，維持葉片較高的光合功能[4]。MDA是膜脂過氧化作用的主要產(chǎn)物之一，其含量是反映細(xì)胞膜過氧化作用強(qiáng)弱和質(zhì)膜破壞程度的重要指標(biāo)[5]。大量研究表明，高溫或低溫都會造成SOD和POD活性的增加[6-8] ，清除植物體內(nèi)過多的自由基和過氧化氫。隨著脅迫時間的延遲，SOD和POD的活性都呈下降趨勢，即植物體內(nèi)的酶防御系統(tǒng)受到了損害，而MDA含量則隨著酶防御系統(tǒng)的破壞而增加。孫圓圓等[9]研究表明能通過調(diào)整播種期來調(diào)節(jié)水稻這些指標(biāo)。筆者試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)不同播種期的香稻由于生育進(jìn)程不同，對溫光資源利用發(fā)生改變，因而可以通過調(diào)整播種期使香稻獲得高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)[10-11]。然而，香稻不同生育期的SOD、POD活性和MDA含量的變化及其對播期的響應(yīng)尚未見報(bào)道。為此，筆者以香稻桂香占和農(nóng)香18為試驗(yàn)材料，通過分期播種的方法檢測不同播種期對香稻SOD、POD活性和MDA含量的變化，旨在探討香稻抗氧化酶的作用機(jī)制及播期調(diào)控。

1 材料與方法

1.1 供試材料與條件 供試水稻品種為常規(guī)香稻桂香占和農(nóng)香18。

試驗(yàn)于2012年晚季和2013年早季在廣州華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。不同播期下香稻各生育期內(nèi)的平均氣溫見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，晚季設(shè)置7月15日、7月20日、7月25日、7月30日和8月4日5個播種期，早季設(shè)置3月5日、3月10日、3月15日、3月20日和3月25日5個播種期。株行距20 cm×20 cm，每穴2苗移栽。小區(qū)面積20 m2，每個播期3個重復(fù)。田間肥料管理為純氮180 kg/hm，P2O5 90 kg/hm2，K2O 120 kg/hm2，基蘗肥比例為6∶4。其他栽培管理措施保持一致，并同常規(guī)水平。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 SOD和POD活性的測定。參考王蘭[12]的方法測定香稻功能葉SOD和POD的活性。

1.3.2 MDA含量的測定。參考鄧化冰[13]的方法測定香稻功能葉內(nèi)MDA含量。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理。使用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，使用Excel 2007軟件進(jìn)行作圖和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 香稻功能葉SOD活性的變化 從圖1可以看出，就早季而言，桂香占最上葉的SOD活性隨著生育期的推移呈先上升后下降再上升的趨勢。播期3月20日香稻的最上葉SOD活性在分蘗期、孕穗期和齊穗期高于其他處理，而成熟期最上葉的SOD活性以播期3月25日處理最高，SOD在成熟期的活性大小表現(xiàn)為3月25日播期處理>3月10日播期處理>3月20日播期處理>3月15日播期處理>3月5日播期處理。農(nóng)香18的最上葉的SOD活性隨著生育期的推移呈上升趨勢。3月25日播期處理在孕穗期和齊穗期的SOD活性高于其他處理，而成熟期最上葉的SOD活性以3月15日播種處理最高，SOD活性在成熟期活性大小表現(xiàn)為3月15日播期處理>3月20日播期處理>3月25日播期處理>3月10日播期處理>3月5日播期處理。

從圖2可以看出，就晚季而言，桂香占的最上葉的SOD活性隨著生育期的推移呈先上升后下降再上升的趨勢。7月20日播期處理的最上葉SOD活性在孕穗期、齊穗期和成熟期高于其他處理，SOD在成熟期的活性大小表現(xiàn)為7月20日播期處理>8月4日播期處理>7月30日播期處理>7月15日播期處理>7月15日播期處理。農(nóng)香18的最上葉的SOD活性隨著生育期的推移呈上升趨勢。7月20日播期處理的最上葉SOD活性在孕穗期、齊穗期和成熟期高于其他處理，SOD在成熟期的活性大小表現(xiàn)為7月20日播期處理>8月4日播期處理>7月25日播期處理>7月15日播期處理>7月30日播期處理。

總體而言，香稻生育后期的SOD活性比生育前期高，可能與香稻后期葉片衰老有關(guān)。

2.2 香稻功能葉POD酶活性的變化 從圖3可以看出，就早季而言，桂香占最上葉的POD活性隨著生育期的推移呈先下降后上升的趨勢，各處理在分蘗期、孕穗期、齊穗期和成熟期的POD活性均差異不顯著。農(nóng)香18最上葉的POD活性隨著生育期的推移呈先下降后上升的趨勢，各處理在分蘗期、孕穗期、齊穗期和成熟期的POD活性差異均不顯著。

從圖4可以看出，就晚季而言，桂香占最上葉的POD活性呈先下降后上升的趨勢，POD在成熟期的活性大小表現(xiàn)為8月4日播期處理>7月15日播期處理>7月30日播期處理>7月20日播期處理>7月25日播期處理。農(nóng)香18最上葉的POD活性呈先下降后上升的趨勢，POD在成熟期的活性大小表現(xiàn)為7月25日播期處理>8月4日播期處理>7月30日播期處理>7月20日播期處理>7月15日播期處理。

總體而言，香稻早季生育前期POD活性較高，而晚季香稻則后期POD活性較前期高，可能與早晚季溫度的差異有關(guān)。

2.3 香稻功能葉MDA含量的變化 從圖5可以看出，就早季而言，桂香占最上葉的MDA含量隨著生育期的推移呈先上升后下降的趨勢，并在齊穗期達(dá)到最大值。桂香占成熟期的最上葉MDA含量隨著播期的推遲而上升，其含量大小表現(xiàn)為3月25日播期處理>3月20日播期處理>3月15日播期處理>3月10日播期處理>3月5日播期處理。農(nóng)香18最上葉的MDA含量隨著生育期的推移呈上升趨勢，其含量大小表現(xiàn)為3月15日播期處理>3月25日播期處理>3月5日播期處理>3月20日播期處理>3月10日播期處理。

從圖6可以看出，就晚季而言，桂香占最上葉的MDA含量隨著生育期的推移呈上升趨勢，其在成熟期的含量大小表現(xiàn)為7月15日播期處理>7月20日播期處理>8月4日播期處理>7月25日播期處理>7月30日播期處理。農(nóng)香18最上葉的MDA含量隨著生育期的推移呈上升趨勢，其在成熟期的含量大小表現(xiàn)為8月4日播期處理>7月20日播期處理>7月25日播期處理>7月30日播期處理>7月15日播期處理。

總體而言，香稻葉片的MDA含量隨著生育期的推移呈上升趨勢。

2.4 香稻SOD活性、POD活性和MDA含量與生育期內(nèi)平均溫度的相關(guān)關(guān)系 由表2可知，香稻早季最上葉SOD活性與生育期內(nèi)的平均溫度呈正相關(guān)關(guān)系，晚季SOD活性與生育期內(nèi)的平均溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。其中，桂香占7月25日播期處理、農(nóng)香18 7月15日播期處理、7月30日播期處理和8月4日播期處理達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)，農(nóng)香18 7月25日播期處理顯著負(fù)相關(guān)。香稻最上葉POD活性與生育期內(nèi)平均溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中桂香占3月20日播期處理，農(nóng)香18 3月5日播期處理呈顯著負(fù)相關(guān)。香稻早季最上葉MDA含量與生育期內(nèi)的平均溫度呈正相關(guān)關(guān)系，晚季MDA含量與生育期內(nèi)的平均溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。其中，農(nóng)香18 7月20日播期處理達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)，桂香占8月4日播期處理、農(nóng)香18 7月30日播期處理和8月4日播期處理達(dá)顯著相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

水稻是我國主要的糧食作物，屬于喜溫作物，對溫度變化很敏感。在不同的生育期，溫度的變化可對其生長發(fā)育造成影響[14]。研究表明，高溫或低溫脅迫都會造成水稻劍葉SOD和POD活性升高，以清除體內(nèi)過多的自由基，減少自由基對細(xì)胞的傷害[6-8]。但是，隨著脅迫時間的延遲，SOD和POD的活性都呈下降趨勢，即植物體內(nèi)的酶防御系統(tǒng)受到了損害。MDA含量則隨著酶防御系統(tǒng)的破壞而增加[15-18]。也有研究表明，高溫脅迫使SOD活性大幅度下降，MDA含量大幅上升[19-20]。Zhu X等研究表明在高溫脅迫下POD的活性呈先下降后上升再下降的趨勢，而MDA含量的變化則正好相反，呈先上升后下降再上升的趨勢[21]。朱珊等研究表明在低溫條件下SOD與POD相比參與防御反應(yīng)時間更早，也更敏感，但時效也較短。當(dāng)?shù)蜏孛{迫使植株出現(xiàn)代謝紊亂時，SOD活性迅速上升，催化超氧自由基產(chǎn)生大量的過氧化氫。POD的活性則有一個上升的過程，相對滯后于SOD的活性變化[22]。不同播期下的水稻，其各生育期內(nèi)經(jīng)歷的溫光條件不一致，尤其是溫度的差異會造成水稻劍葉的SOD活性和POD活性水平不一致。孫圓圓等研究表明在同一弱光脅迫處理下不同播期的水稻劍葉的SOD和POD表現(xiàn)不一，適當(dāng)推遲播期能促進(jìn)抽穗期劍葉POD活性的提高[9]。

該試驗(yàn)中播期對香稻SOD的活性的影響呈品種差異。

桂香占早晚季的SOD活性呈先上升后下降再上升的趨勢，而農(nóng)香18早、晚季的SOD活性則隨著生育期的推移呈上升趨勢。從POD活性來看，桂香占和農(nóng)香18早晚季的POD活性均呈先下降后上升的趨勢。桂香占早季的MDA含量在齊穗期呈上升趨勢，而齊穗后則稍有下降。桂香占晚季和農(nóng)香18早晚季的MDA含量則呈上升趨勢。這說明桂香占和農(nóng)香18在孕穗期主要是依靠SOD來清除體內(nèi)的自由基，在齊穗期和成熟期則由SOD和POD協(xié)同清除多余的活性氧和過氧化氫。但是，二者的共同作用不足以抵消植株體內(nèi)的過氧化作用，MDA成熟期的含量較之前的時期有所提高。另外，香稻晚季的SOD和POD活性均與生育期內(nèi)的平均溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在生產(chǎn)實(shí)踐中，可以通過調(diào)整播種期使得香稻抗氧化酶活性維持在較高水平，延緩葉片生理功能衰退，進(jìn)而獲得高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)。

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