淺析酶促和非酶促抗氧化系統(tǒng)在玉米胚脫水耐性獲得中的作用

王學(xué)永　于飛

[摘 要] 酶促抗氧化系統(tǒng)主要由超氧物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）和脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）組成。非酶促抗氧化系統(tǒng)主要由抗壞血酸（AsA）和還原性谷胱甘肽（GSH）組成。本文在原有工作的基礎(chǔ)上闡述了酶促和非酶促抗氧化系統(tǒng)在玉米胚脫水耐性獲得中的作用。

[關(guān)鍵詞] 酶促 非酶促抗氧化系統(tǒng) 玉米胚脫水耐性

[中圖分類號(hào)] S513 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650（2017）03-0099-01

本文在對(duì)酶促和非酶促抗氧化系統(tǒng)在玉米胚脫水耐性獲得中的作用展開實(shí)驗(yàn)研究的過程中，將農(nóng)華101作為實(shí)驗(yàn)材料，該種子由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。2015年7月對(duì)該種子進(jìn)行了種植，并在管理中應(yīng)用了常規(guī)水肥；在抽穗散粉以后，采用人工的方式進(jìn)行授粉；DPA為授粉后天數(shù)，對(duì)不同DPA下的玉米種子進(jìn)行收取并作為本次實(shí)驗(yàn)過程中的關(guān)鍵材料。在采收種子以后，還必須剝出胚，同時(shí)應(yīng)用脫水措施，并精確測(cè)定各項(xiàng)參數(shù)。

1 脫水處理

種子進(jìn)行脫水處理時(shí)，需要首先在干燥器中倒入飽和的LiBr溶液，該干燥器應(yīng)放置于25攝氏度、7%相對(duì)濕度的環(huán)境中，接下來將不同發(fā)育時(shí)期的玉米胚放置其中，對(duì)不同發(fā)育期的玉米胚進(jìn)行脫水處理，通常需要進(jìn)行24小時(shí)，確保每一個(gè)胚的含水量都能夠低于0.05±0.01g/g[1]。

2 測(cè)定含水量

玉米胚進(jìn)行脫水處理以后，將其取出，并進(jìn)行17小時(shí)的烘干，烘干的溫度應(yīng)保持在103攝氏度，充分進(jìn)行三次烘干操作。干重是表示含水量的基礎(chǔ)，含水量以干重為基礎(chǔ)來表示（gH2Og-1DW，gg-1）。

3 測(cè)定存活率

在培養(yǎng)皿中倒入1%瓊脂，并將胚移植到培養(yǎng)皿中進(jìn)行萌發(fā)，每一個(gè)培養(yǎng)皿中移植25個(gè)胚，設(shè)置3次重復(fù)。萌發(fā)時(shí)間為7天，在對(duì)其進(jìn)行萌發(fā)的過程中，要確保恒溫箱始終保持在25攝氏度，以胚根伸長(zhǎng)長(zhǎng)度2mm為其存活的判定標(biāo)準(zhǔn)。

4 測(cè)定相對(duì)電解質(zhì)滲漏率

相對(duì)電解質(zhì)滲漏率的測(cè)定使用的是DDS-307電導(dǎo)率儀，在實(shí)際測(cè)定的過程中，將20ml的去離子水倒入到干凈的試管中，同時(shí)將5個(gè)胚放入其中，并及時(shí)展開初始電導(dǎo)率e0的測(cè)定；并將試管靜止放置2小時(shí)左右，在2小時(shí)的時(shí)間里，應(yīng)進(jìn)行三次晃動(dòng)，然后對(duì)電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)定，用e1來表示；接下來將胚進(jìn)行2小時(shí)的蒸煮，水浴應(yīng)達(dá)到100攝氏度，將其急性冷卻處理，并進(jìn)行總電導(dǎo)率的測(cè)定，用e2來表示。那么就會(huì)產(chǎn)生（e1-e0）/e2×100，每組數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)定五次，求其平均值。

5 玉米胚發(fā)育過程中脫水耐性的獲得及其變化

授粉以后，14天內(nèi)的玉米胚無法萌發(fā)；16DAP的萌發(fā)率是53.8±4.8%；18DAP的萌發(fā)率則達(dá)到100%，但是在這一過程中，耐脫水性在胚中是非常低的，在進(jìn)行脫水處理后，此時(shí)的胚完全喪失存活率。授粉以后，胚的脫水耐性在第28天開始獲得，在進(jìn)行脫水處理以后，其產(chǎn)生了2.5%的存活率；372DAP的萌發(fā)率是43.75±0.25%；36DAP的萌發(fā)率是100%。

發(fā)育中的胚，產(chǎn)生了逐漸下降的相對(duì)電解質(zhì)滲漏率。胚的相對(duì)電解質(zhì)滲漏率在14DAP和50DAP中產(chǎn)生了不同的值，即38.75±3.27%、7.94±0.92%，下降率高達(dá)80%。同未脫水的胚相比，相對(duì)電解質(zhì)滲漏率在脫水胚中更高。例如，14DAP中產(chǎn)生了47%的增長(zhǎng)率，36DAP中產(chǎn)生了22%的增長(zhǎng)率；50DAP中產(chǎn)生了1.7%的增長(zhǎng)率；隨著胚的不斷成長(zhǎng)和發(fā)育，其相對(duì)電解質(zhì)滲漏率產(chǎn)生了逐漸降低的現(xiàn)象。

6 玉米胚發(fā)育過程中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）和脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）活性的變化

在玉米胚不斷發(fā)育的過程中，DHAR的活性、APX、SOD（超氧化物歧化酶）在未脫水胚中呈現(xiàn)出不斷降低的趨勢(shì)；但CAT的活性是在不斷增加，呈現(xiàn)出明顯上升的趨勢(shì)；在玉米胚的發(fā)育早期，GR活性呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，GR的活性在第22DAP最高； DHAR活性則呈現(xiàn)出無規(guī)律的變化。

整個(gè)玉米胚的發(fā)育過程中，同未脫水胚相比，SOD和DHAR活性在脫水胚中，都明顯較高，但是APX活性在脫水胚中要相對(duì)較低，但是二者之間的差距并不大。在早期發(fā)育的過程中，同未脫水胚相比，CAT和GR活性在脫水胚中要相對(duì)較低；而在后期發(fā)育的過程中，同未脫水胚相比，CAT和GR活性在脫水胚中要相對(duì)較高[2]。

7 玉米胚發(fā)育過程中抗壞血酸（AsA）和還原型谷胱甘肽（GSH）含量的變化

在授粉以后，玉米胚從第16天開始一直到第22天，都無法對(duì)AsA進(jìn)行有效的檢測(cè)，AsA在24～50DAP的胚中，增加的幅度卻相對(duì)較高，值得注意的是，這一過程中，該因素的含量是基本相同的，通常都維持在0.17mg/g DW左右。在發(fā)育中，GSH含量的增加幅度相對(duì)較高，在16DAP到50DAP之間，產(chǎn)生了1.24%的增長(zhǎng)率。相比于未脫水的胚，AsA和GSH在脫水胚中明顯較低。

8 玉米胚發(fā)育過程中MDA含量的變化

玉米胚在發(fā)育過程中，MDA含量不斷降低，同未脫水胚相比，MDA含量在脫水胚中明顯較高。例如，在16DAP和50DAP之間，MDA含量在胚中分別為56.93和29.49nmol/g DW，在脫水后這一數(shù)值分別增長(zhǎng)到100%和70%。

9 結(jié)束語

本文在對(duì)玉米胚脫水耐性展開研究的過程中，將材料的基礎(chǔ)設(shè)定為玉米胚，其正處于發(fā)育過程中，并詳細(xì)分析了抗氧化系統(tǒng)與發(fā)育變化二者的聯(lián)系。結(jié)果充分說明，在授粉后的18天玉米胚才體現(xiàn)萌發(fā)能力，但是這一過程中是沒有較高的耐脫水性的；而在36天以后，耐脫水能力在胚中才能夠得到充分的體現(xiàn)。經(jīng)過此項(xiàng)研究，為我國(guó)玉米種植以及擴(kuò)大玉米使用范圍奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡皓月，許自成，李志剛等.不同種類有機(jī)酸及其配施對(duì)烤煙生長(zhǎng)和葉片非酶促活性氧代謝的影響[J].中國(guó)土壤與肥料，2015（1）：53-58，63.

[2] 蘇霞利，周小華，陸瑤等.類肌肽4（5）-丙氨酰胺-5（4）-羧酸咪唑的非水相酶促合成[C].第七屆中國(guó)酶工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2014：84-85.