不同生育時(shí)期低溫脅迫對水稻保護(hù)酶的影響

徐偉豪 柳洪良 樸雪梅 韓云哲 王亮 張基德 具紅光

【摘 ? 要】 通過吉林省內(nèi)外優(yōu)質(zhì)水稻品種為材料，分別在苗期、分蘗期、減數(shù)分裂期、灌漿成熟期進(jìn)行低溫脅迫處理，并進(jìn)行其生理特性研究。結(jié)果表明，低溫脅迫下水稻的CAT、POD、SOD酶活性均有所增高，其中部分品種的SOD酶活性整體較強(qiáng)，在各個(gè)時(shí)期均有所增幅，而CAT和 POD酶活性在不同時(shí)期存在品種差異，且分蘗期大部分品種的三種保護(hù)酶均有明顯提升。本試驗(yàn)材料中，不同時(shí)期低溫脅迫下，通系935、龍稻18、吉粳816、綏粳14、延粳22、通35的整體酶活性在各個(gè)時(shí)期表現(xiàn)優(yōu)異，優(yōu)于其余品種。

【關(guān)鍵詞】 水稻;不同時(shí)期;低溫;耐冷;酶活性

中圖分類號：S511 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)識別碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-1073（2020）05-0049-53

[Abstract] ?Using high-quality rice varieties inside and outside Jilin Province as materials， they were treated with low temperature stress at the seedling stage， tillering stage， meiosis stage， and filling stage， and their physiological characteristics were studied.The results showed that the CAT， POD， and SOD enzyme activities of rice all increased under low temperature stress. The SOD enzyme activities of some varieties were relatively strong overall， and they increased in all periods， and the CAT and POD enzyme activities were different in different periods， and the three protective enzymes of most varieties at the tillering stage were significantly improved.In this test material， under different periods of low temperature stress， the overall enzyme activity of Tongxi 935， Longdao 18， Jijing 816， Suijing 14， Yanjing 22， and Tong 35 showed excellent performance in each period and was superior to other varieties.

[Key words] rice; different periods; low temperature; cold tolerance; enzyme activity

低溫冷害引起水稻減產(chǎn)是世界范圍內(nèi)普遍存在的問題，分布在不同地區(qū)的水稻品種在其生育期內(nèi)常常受到不同程度、不同類型的低溫危害[1]。我國東北地區(qū)是重要的水稻產(chǎn)區(qū)，是我國北方粳稻的主產(chǎn)區(qū)，而東北地區(qū)的低溫冷害發(fā)生較為嚴(yán)重[2]。如果在各個(gè)生育時(shí)期受到低溫冷害，會抑制生長發(fā)育從而影響其品質(zhì)和產(chǎn)量[3-5]。

水稻在受到低溫冷害之后，植株體內(nèi)活性氧（ROS）自由基含量明顯增加，如果植株體內(nèi)的抗氧化酶活性受到抑制，過剩的自由基將無法及時(shí)得到清除，氧自由基就會在細(xì)胞內(nèi)大量積累，對水稻產(chǎn)生嚴(yán)重傷害[6]。而植株體內(nèi)存在有效清除ROS的抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)，可通過其含量或活性的增加來保護(hù)細(xì)胞膜免于ROS的傷害，使水稻在一定程度上減緩或抵御逆境傷害[7]。其中， 可以調(diào)控ROS代謝平衡的是超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）這3種最主要的酶類[8-11]。

本研究通過引進(jìn)吉林省和黑龍江省的優(yōu)質(zhì)水稻品種，在不同生育時(shí)期進(jìn)行低溫脅迫處理，測定其生理指標(biāo)的變化，篩選出適宜東北地區(qū)栽種的耐冷水稻品種，為鑒選高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種提供理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為從吉林省和黑龍江省引進(jìn)的不同生育期優(yōu)質(zhì)水稻品種共10個(gè)，均由選育單位提供（表1）。

1.2 ?試驗(yàn)方法

1.2.1 ?耐冷試驗(yàn) ? ?苗期試驗(yàn)將催芽后的種子播種于裝有苗床土的育苗盤中，每份材料播15粒，以2cm距離點(diǎn)播，行距3cm，3次重復(fù)，在20℃～30℃的溫室育苗。在3.5葉齡期，移至人工氣候箱進(jìn)行5℃低溫脅迫處理，光照模仿自然低溫陰雨天，每天光照12h、黑暗12h，處理7d，以智能溫室條件下種植水稻為對照。

分蘗期、減數(shù)分裂期、灌漿結(jié)實(shí)期試驗(yàn)按照常規(guī)盤育苗，待3.5～4.0葉移栽至盆內(nèi)，盆高40cm，直徑38cm，每盆栽種4穴，每穴3株基本苗，3次重復(fù)。氮、磷、鉀純量分別按120kg/hm2、80kg/hm2、80kg/hm2施用。分別在分蘗期、減數(shù)分裂期、灌漿成熟期進(jìn)行12℃ 6d、16℃ 5d、14℃ 10d低溫脅迫處理，以智能溫室條件下種植水稻為對照，光照同于苗期。

1.2.2 ?酶活性測定 ? ?苗期、分蘗期處理完成后取全部葉片，減數(shù)分裂期、灌漿結(jié)實(shí)期處理完成后取功能葉片，采集樣品后迅速放入密封袋，液氮冷凍后保存于-80℃超低溫冰箱，用于保護(hù)酶的測定。采用紫外分光光度法測定CAT活性，采用愈創(chuàng)木酚法測定POD活性，采用氮藍(lán)四唑法測定SOD活性[12]。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和DPS V9.01數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算及分析。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?苗期低溫脅迫后對酶活性的影響

由圖1可知，不同品種在苗期受低溫脅迫后，處理與對照間的酶活性存在顯著差異（P<0.05），吉粳809、龍稻18、綏粳14、延粳22、吉玉粳、通35的CAT活性較對照有提升。吉粳515、龍稻18、吉粳816、綏粳14的POD活性較對照有提升。SOD活性是全部品種較對照均有提升。處理品種間來看，不同品種酶活性存在顯著差異（P<0.05），龍稻18、延粳22、通35的CAT活性顯著高于其余品種，吉粳816、綏粳14、延粳22、通35的POD活性顯著高于其余品種，通系935、吉粳816、綏粳14的SOD活性顯著高于其余品種。

2.2 ?分蘗期低溫脅迫后對酶活性的影響

由圖2可知，不同品種在分蘗期受低溫脅迫后，處理與對照間的酶活性存在顯著差異（P<0.05），大部分品種的酶活性較對照均有提升，且增幅較高。處理品種間來看，吉粳816、通系933、延粳22、吉玉粳、通35的CAT活性顯著高于其余品種，通系935、龍稻18、吉粳816的POD活性顯著高于其余品種，吉粳816、通系933、延粳22的SOD活性顯著高于其余品種。

2.3 ?減數(shù)分裂期低溫脅迫后對酶活性的影響

由圖3可知，不同品種在減數(shù)分裂期受低溫脅迫后，處理與對照間的酶活性存在顯著差異（P<0.05），通系935、龍稻18、吉粳816、綏粳14、吉玉粳的CAT活性較對照有提升。通系935、吉粳816、通系933、綏粳14、吉玉粳的POD活性較對照有提升。通系935、龍稻18、通系933、綏粳14、延粳22、通35的SOD酶活性較對照有提升。處理品種間來看，通系935、龍稻18、吉粳816的CAT活性顯著高于其余品種。吉粳816的POD活性顯著高于其余品種。綏粳14、延粳22、通35的SOD活性顯著高于其余的品種。

2.4 ?灌漿成熟期低溫脅迫后對酶活性的影響

由圖4可知，不同品種灌漿成熟期受低溫脅迫處理后，處理與對照間的酶活性存在顯著差異（P<0.05），吉粳515、吉粳816、綏粳14的CAT活性較對照有提升。吉粳809、通系935、吉粳816、通系933、延粳22的POD活性較對照有提升。吉粳515、吉粳809、吉粳816、綏粳14、延粳22、吉玉粳、通35的SOD活性較對照有提升。處理品種間來看，CAT活性差異不大，其中吉粳816、吉玉粳活性最高。吉粳816、綏粳14、延粳22、吉玉粳的POD活性顯著高于其余品種。吉粳809、吉粳816、延粳22的SOD活性較高于其余品種。

3 ?討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明，不同時(shí)期大部分品種的SOD酶活性整體較強(qiáng)，在各個(gè)時(shí)期均有所提升，而CAT和 POD酶活性在不同時(shí)期存在品種差異，有的品種是CAT和SOD酶活性較強(qiáng)，POD酶活性相對較弱，有的品種是POD和SOD酶活性較強(qiáng)，CAT酶活性較弱，有的品種是三種酶活性都有較強(qiáng)表現(xiàn)。這說明當(dāng)處于逆境時(shí)，有的品種是三種保護(hù)酶相互作用來抵御逆境生長，有的品種則靠一種或兩種保護(hù)酶的提升來抵御，三種保護(hù)酶在植株體內(nèi)相互協(xié)作，共同起到保護(hù)作用，且每種酶發(fā)揮的作用各不相同，與前人試驗(yàn)結(jié)果相類似[13]。本研究還發(fā)現(xiàn)在分蘗期大部分品種的三種保護(hù)酶均有明顯提升，說明分蘗期植株對低溫比較敏感，三種保護(hù)酶相互協(xié)調(diào)，共同來抵御逆境進(jìn)而增強(qiáng)植物的耐冷性。

苗期受低溫脅迫后通系935、龍稻18、吉粳816、綏粳14、延粳22、通35酶活性及增幅較高，分蘗期受低溫脅迫后通系935、龍稻18、吉粳816、通系933、延粳22酶活性及增幅較高，減數(shù)分裂期受低溫脅迫后通系935、龍稻18、吉粳816、綏粳14、延粳22、通35酶活性及增幅較高，灌漿成熟期受低溫脅迫后吉粳809、吉粳816、綏粳14、延粳22、吉玉粳酶活性及增幅較高。

綜合上述，不同時(shí)期低溫脅迫下，通系935、龍稻18、吉粳816、綏粳14、延粳22、通35的整體酶活性在各個(gè)時(shí)期表現(xiàn)優(yōu)異，優(yōu)于其余品種。

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（編輯：赫亮）