淹水對玉米細胞抗氧化酶系統(tǒng)的影響

孫建偉

摘要?以魯單981和強盛1號玉米雜交種為供試材料，采用酶活性測定技術(shù)，初步研究了淹水對玉米幼苗抗氧化酶系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，淹水處理后，在取樣時間內(nèi)魯單981和強盛1號的CAT活性增強，但品種之間有差異;POD和SOD的活性升高，且品種間差異不大。CAT、POD和SOD活性的變化可能與玉米對淹水的抗性有一定的關(guān)系。

關(guān)鍵詞?淹水;玉米;抗氧化酶;影響

中圖分類號?S?513文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2020）01-0044-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.013

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Effects of Waterflooding on Antioxidant Enzyme System in Maize Cells

SUN Jian?wei

（College of Life Science， Linyi University， Linyi， Shandong 276005）

Abstract?Two maize hybrids of Ludan?981 and Qiangsheng?1 were used as the test materials， and the influence of waterlogging on the antioxidant enzyme system of maize was studied by using assay of enzyme activities. The results showed that CAT activity increased during the course of sampling both in Ludan?981 and in Qiangsheng?1 after treated with waterlogging， but there were some differences between the two varieties. Waterlogging could increase POD and SOD activities， and there was little differences between varieties. Therefore， we concluded that the activity changes of CAT， POD and SOD may be related to waterlogging resistance of maize.

Key words?Waterlogging;Maize;Antioxidant enzymes;Effect

澇害是夏季農(nóng)作物，尤其是地勢低洼處的農(nóng)作物經(jīng)常遇到的逆境之一，澇害對植物的水分代謝、礦質(zhì)代謝、光合作用、呼吸作用、細胞膜、植物激素平衡、酶系統(tǒng)等許多方面都有著重要的影響，植物在適應(yīng)過程中也在形態(tài)和代謝等方面形成了一些保護機制，以減輕澇害對植物的傷害，從而度過不良的環(huán)境[1]。玉米（Zea mays L.）是非常重要的農(nóng)作物，在世界上的分布非常廣泛[2]。研究澇害對玉米的影響具有重要的理論和實踐意義，為玉米抗?jié)承云贩N的選育和推廣提供一定的實驗依據(jù)。鑒于此，筆者從酶活性測定的角度探討澇害與玉米抗氧化酶系統(tǒng)之間的關(guān)系。

1?材料與方法

1.1?材料

采用魯單981（親本為齊319×Lw9801）以及強盛1號（親本為912×922）2個玉米雜交種作為試驗材料，2個品種均購自山東省臨沂市種子公司。

1.2?方法

1.2.1?幼苗培養(yǎng)。采用大小為60 cm×40 cm×15 cm的塑料筐進行幼苗培養(yǎng)，將土壤粉碎混勻后平均分到每個塑料筐中。選擇顆粒飽滿的玉米種子種植在塑料筐中，每筐約50株。每個玉米品種都設(shè)置試驗組和對照組各1筐。種植后常規(guī)管理，注意澆水，待其生長至六葉期時取生長狀況較一致的幼苗進行處理，去掉多余的幼苗。試驗設(shè)3次重復(fù)。

1.2.2?材料處理及酶液提取。試驗組幼苗用自來水灌滿塑料筐，使玉米幼苗的根部完全浸沒在水中;對照組正常培養(yǎng)。分別于浸水處理后0、1、2、3、4、5 d取各品種第5葉片提取酶液。采用文獻[3]的方法提取酶液。按4∶1的比例加入50%的甘油混勻后分裝，保存于-20 ℃冰箱中備用。

1.2.3?測定項目及方法。采用波欽諾克的方法進行CAT活性的測定[4];采用愈創(chuàng)木酚法進行POD活性的測定[5];利用SOD抑制氮藍四唑（NBT）的光化還原作用[6]進行SOD活性測定;采用抑制NBT光化還原50%為1個酶活性單位。試驗處理與酶活性測定均重復(fù)3次，最后取平均值為酶的活性，用Excel繪圖分析酶活性的變化趨勢。

2?結(jié)果與分析

2.1?淹水處理后玉米幼苗CAT活性的變化趨勢

淹水處理后，魯單981和強盛1號玉米葉片細胞中CAT活性的測定結(jié)果如圖1所示。從測定結(jié)果可以看出，淹水處理后2個玉米品種葉片細胞中的CAT活性均呈升高的趨勢，在處理后的2 d內(nèi)，試驗組與對照組的CAT活性差異不大，但2 d后一直到取樣結(jié)束時試驗組的CAT活性都明顯高于對照組，而且魯單981和強盛1號的變化趨勢是一致的，魯單981的升高幅度要稍大于強盛1號。因此，淹水處理后魯單981和強盛1號的CAT活性均增強。

2.2?淹水處理后玉米幼苗POD活性的變化趨勢

淹水處理后，魯單981和強盛1號玉米葉片細胞中POD活性的測定結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，淹水處理后，魯單981和強盛1號葉片細胞的POD活性均升高，但升高幅度不大。對比圖2A、B可以看出，魯單981和強盛1號的POD活性變化趨勢一致，從第2天開始一直到取樣結(jié)束，試驗組的POD活性均高于對照組，而且魯單981的變化幅度稍大于強盛1號，說明淹水可使玉米葉片中POD的活性升高。

2.3?淹水處理后玉米幼苗SOD活性的變化趨勢

淹水處理后，玉米品種魯單981和強盛1號葉片細胞中SOD活性的測定結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，淹水處理后，魯單981和強盛1號葉片細胞的SOD活性均升高，但升高幅度較小。魯單981和強盛1號的SOD活性的變化趨勢也一致，從第2天開始一直到取樣結(jié)束，試驗組的SOD活性一直稍高于對照組，但2個品種之間的差別不大，說明淹水可使玉米葉片中的SOD活性升高，SOD活性的升高可能與玉米對淹水的抗性有關(guān)。

3?結(jié)論與討論

在淹水情況下，植物體會通過形態(tài)結(jié)構(gòu)或生理等變化來適應(yīng)環(huán)境的脅迫，以此來保護自身度過不良的環(huán)境條件。有研究表明，植物在受到非生物脅迫時會產(chǎn)生大量活性氧物質(zhì)，如果不及時清除，積累過多，則會對植物造成損傷[7]。植物的抗氧化酶系統(tǒng)對淹水脅迫能及時產(chǎn)生響應(yīng)，對植物形成有效的保護，增強植物的耐澇能力，從而減輕傷害[8]。

過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）是植物抗氧化酶系統(tǒng)的重要成員，在植物體內(nèi)活性氧代謝中起到非常重要的作用。前人的研究表明，在輕度澇害下，CAT、POD和SOD 的活性增強;在重度澇害下，CAT、POD和SOD 的活性先升高后降低，如弭寶彬等[9]在研究水澇脅迫下冬瓜幼苗的生理響應(yīng)差異分析時測定的CAT活性升高;王曉嬌等[10]的研究表明，隨著水分虧缺程度的加劇和時間的延長，馬鈴薯出苗期根系中SOD、CAT和POD活性升高。張曉佩等[11]研究表明，在重度水澇條件下（水位在土層上4cm），2個多花黑麥草品種葉片中過氧化氫酶和超氧化物歧化酶活性均表現(xiàn)為先升后降;潘路等[12]研究表明，淹水脅迫下珠美海棠幼苗葉片中POD、SOD活性在初期明顯升高，之后趨近于對照組;另外，王贊文等[13]、高源遠等[14]、戢小梅等[15]的研究，也得出了相似的結(jié)論，這與該試驗的結(jié)果一致。該試驗的研究也發(fā)現(xiàn)，用淹水處理后CAT活性明顯增強，POD和SOD的活性在水澇脅迫處理后也明顯升高，不同玉米品種CAT、POD和SOD活性的增強幅度有所不同，這說明淹水脅迫可引起CAT、POD和SOD活性升高，玉米細胞內(nèi)有足夠的開發(fā)應(yīng)用價值。同時世界最高的北盤江大橋距離茶園較近，建議由相關(guān)部門把茶園與世界最高橋的相結(jié)合，按古茶園保護措施進行合理開發(fā)利用。

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