北方粳稻生理指標(biāo)變化與其早衰的關(guān)系

唐占兵，李志彬，朱崴，牛同旭

（天津天隆科技股份有限公司，天津 300457）

衰老是水稻生育過程中正常的生命現(xiàn)象，是水稻適應(yīng)環(huán)境的表現(xiàn)。但是早衰會(huì)造成水稻減產(chǎn)、空癟率上升、結(jié)實(shí)率降低。從理論上推算，水稻葉片推遲1天衰老，可增產(chǎn)2%左右，實(shí)際可增產(chǎn)1%左右?？傊?，目前的研究普遍認(rèn)為功能葉片早衰會(huì)連帶整體同化功能和光合作用的衰退，導(dǎo)致干物質(zhì)的積累顯著減少，嚴(yán)重影響籽粒灌漿結(jié)實(shí)，進(jìn)而對(duì)水稻的產(chǎn)量和米質(zhì)帶來不利影響。筆者從水稻功能葉入手，研究抗早衰品種天隆優(yōu)619和隆粳香1號(hào)，易早衰品種105B和遼30B在生育后期功能葉各生理指標(biāo)的變化，為進(jìn)一步探討北方粳稻的衰老機(jī)理提供生理依據(jù)。

1 材料選擇及試驗(yàn)方法

1.1 材料選擇與試驗(yàn)方案

本實(shí)驗(yàn)在天津?yàn)I海新區(qū)天隆公司試驗(yàn)田進(jìn)行。從現(xiàn)有材料中選出抗早衰品種天隆優(yōu)619，隆粳香1號(hào)和極易早衰品種105B，遼30B的兩種極端材料，各材料于2018年5月3日播種，6月10日插秧，單本插，田間均按照常規(guī)栽培方式進(jìn)行管理；各材料于幼穗分化進(jìn)程第8期選擇并標(biāo)記生育進(jìn)程一致的稻穗150個(gè)；從抽穗期開始至第50天每隔10天選10株，測(cè)定劍葉光合速率及其劍葉葉綠素含量。然后將劍葉取下迅速放入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其SOD活性、丙二醛含量、POD活性，每項(xiàng)指標(biāo)均需用鮮葉0.5g。以上實(shí)驗(yàn)測(cè)定均重復(fù)三次。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 葉綠素的測(cè)定

用便攜式葉綠素儀（SPAD-502Plus）測(cè)定劍葉葉綠素含量。

1.2.2 光合速率的測(cè)定

用便攜式光合儀LI-6400測(cè)定光合速率。

1.2.3 丙二醛含量測(cè)定

（1）酶液提?。喝∷緞θ~0.5g于預(yù)冷的研缽中，并加入2mL預(yù)先冷卻的0.05M磷酸鹽緩沖液（pH7.8）。加入少量石英砂，在冰浴上研磨成勻漿，移至5mL離心管中，用緩沖液沖洗研缽，并將其轉(zhuǎn)移至離心管中。定容5mL，4500轉(zhuǎn)/min離心10min。上清液是丙二醛提取物。

（2）含量測(cè)定：吸取2mL提取液于刻度試管中，加入3mL0.5%硫代巴比妥酸的5%三氮乙酸溶液于沸水浴上加熱10分鐘迅速冷卻，以4500rpm離心10min，并用蒸餾水將透射率調(diào)節(jié)至100%作為空白。測(cè)上清液532nm和600nm的吸光度。

丙二醛含量（nmol/g）=（D532-D600）×反應(yīng)液量×稀釋倍數(shù)/0.155×樣品重（g）。

超氧化物歧化酶（SOD）活性的測(cè)定。采用氯化硝基四氮唑藍(lán)（NBT）光化學(xué)還原法測(cè)定。

過氧化物酶（POD）含量的測(cè)定。采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉綠素活性的分析

如圖1所示，各品種在抽穗后葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，在第10天時(shí)葉綠素含量達(dá)到最高，但第10天至第20天葉綠素變化不明顯，第20天之后葉綠素含量迅速下降?？乖缢テ贩N隆粳香1號(hào)在抽穗后前20天葉綠素含量最高，而天隆優(yōu)619在前20天葉綠素含量低于遼30B；30天之后天隆優(yōu)619表現(xiàn)出抗早衰的特點(diǎn)，葉綠素含量高于其他三個(gè)品種，并且早衰品種105B和遼30B葉綠素含量隨著葉片衰老下降明顯。

2.2 光合速率的分析

高產(chǎn)水稻籽粒的大部分養(yǎng)分來自于抽穗后的光合產(chǎn)物，特別是冠層三葉的光合性能直接影響籽粒產(chǎn)量。如圖2所示，各品種抽穗后光合速率的變化表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。在抽穗后20天之內(nèi)光合速率上升，20天之后逐漸下降。抽穗時(shí)天隆優(yōu)619光合速率最強(qiáng)，其次是105B，而隆粳香1號(hào)光合速率最低，但第10天到第20天時(shí)隆粳香1號(hào)光合速率要高于105B和遼30B；第20天后各品種光合速率開始下降，但隆粳香1號(hào)下降趨勢(shì)平緩，早衰品種105B和遼30B光合速率下降明顯。

2.3 丙二醛（MDA）含量的分析

由圖3可知，隨著成熟，各品種MDA含量逐漸升高，在抽穗后20天之內(nèi)各品種MDA含量變化趨勢(shì)平緩，20天之后MDA含量增長明顯，并且抗早衰品種抽穗后MDA含量低于早衰品種?？乖缢テ贩N天隆優(yōu)619和隆粳香1號(hào)相比，隆粳香1號(hào)在第30天時(shí)MDA含量低于天隆優(yōu)619，其余時(shí)間要高于天隆優(yōu)619。早衰品種105B和遼30B相比，在抽穗后20天之前105B的MDA含量要低于遼30B，但在20天之后增長較快，并趕超遼30B。

2.4 超氧化物歧化酶（SOD）活性的分析

由圖4可知，各品種SOD活性在抽穗后第10天達(dá)到最高，而后持續(xù)下降；抗早衰品種抽穗后SOD活性高于早衰品種，成熟后仍然能夠保持青枝綠葉。對(duì)比抗早衰品種和早衰品種，抗早衰品種在抽穗后30天的SOD活性水平高于早衰品種抽穗后SOD活性的最高水平；并且早衰品種抽穗后SOD活性下降趨勢(shì)明顯。

2.5 過氧化物酶（POD）的分析

POD是細(xì)胞保護(hù)酶之一，其作用具有雙重性，生育前期活性較高可以清除植物體內(nèi)的H2O2，而在生育后期活性升高則引發(fā)膜質(zhì)過氧化，使葉綠素降解，加速葉片衰老（李雪梅）。圖2-5所示，各品種在抽穗后的前10天POD活性較低，維持在0.05以下，品種之間相差不明顯，抽穗10天之后POD值迅速上升，而且早衰型品種高于抗早衰型品種；早衰型品種之間和抗早衰型品種之間POD活性無明顯規(guī)律。

3 結(jié)語

葉綠素含量、光合速率、MDA含量、SOD活性、POD活性都是檢驗(yàn)植物是否早衰的重要指標(biāo)。其中，MDA含量及POD活性與水稻衰老呈現(xiàn)正相關(guān)性，SOD活性，光合速率和葉綠素含量與水稻衰老程度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。

葉色失綠是葉片衰老最直觀的特征，葉綠素含量降低越快，表明葉片衰老越快[2]。幼穗分化期和灌漿期以后葉綠素含量與干物質(zhì)重分別呈現(xiàn)顯著和極顯著正相關(guān)，葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，葉綠素含量的降低將直接影響光合速率[3]。本研究表明，在抗衰性不同的品種間，抽穗灌漿期間劍葉葉綠素含量存在明顯的差異，而且葉綠素含量的減少又直接降低了光合速率。此外本實(shí)驗(yàn)研究表明，隨著衰老，葉綠素含量變化呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢(shì)，而且光合速率的變化趨勢(shì)與葉綠素含量的變化趨勢(shì)呈正相關(guān)。

李明迪等研究表明，細(xì)胞中的主要保護(hù)酶有超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽還原酶（GR）等，其中SOD是主要的活性氧清除酶系。在植物衰老期間SOD活性下降，氧吸收量增加，易形成更多的活性氧。衰老后期SOD不能有效的清除活性氧，很容易引發(fā)氧化破壞作用，并導(dǎo)致水稻葉片及葉鞘的早衰。本研究表明，各品種SOD活性呈先升高后降低的趨勢(shì)，但抗衰性好的品種SOD活性高于早衰的品種，較高的SOD活性能夠有效的清楚活性氧，使葉片有效的減緩衰老。另外生育后期POD活性的升高進(jìn)一步加速葉片衰老。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物，是反映脂質(zhì)過氧化程度的重要指標(biāo)。