野生稻近等基因系應(yīng)答低溫脅迫的生理生化指標(biāo)分析

曾智馳 章司晨 石小翠 陳保善 李文蘭

摘 要： 為了解水稻耐冷的生理機(jī)制，該文以野生稻近等基因系耐冷水稻品種DC907和其不耐冷受體親本9311為材料，通過(guò)對(duì)水稻幼苗低溫脅迫處理，檢測(cè)分析了丙二醛（MDA）、超氧陰離子（O2-）、可溶性糖以及抗氧化酶類(lèi)[超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）]等生理生化指標(biāo)的變化，并采用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)兩個(gè)品種的耐冷能力。結(jié)果表明：（1）O2-產(chǎn)生速率、MDA含量和可溶性糖含量都隨著低溫脅迫時(shí)間增加而逐漸升高，在低溫脅迫過(guò)程中9311的MDA含量和O2-產(chǎn)生速率均高于DC907，在低溫脅迫后期DC907的可溶性糖含量顯著高于9311。（2）在低溫脅迫過(guò)程中，DC907的抗氧化酶（CAT、POD、SOD和APX等）活性均高于9311，其中CAT、POD隨低溫脅迫時(shí)間增加酶活性增強(qiáng)，SOD和APX隨低溫脅迫時(shí)間增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。（3）這些生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值排序與平均隸屬函數(shù)值排序一致，說(shuō)明這些指標(biāo)與水稻的耐冷性密切相關(guān)。從隸屬函數(shù)值綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果看出，DC907的耐冷能力比9311強(qiáng)，與大田觀測(cè)結(jié)果相符。

關(guān)鍵詞： 水稻， 低溫脅迫， 生理指標(biāo)， 丙二醛， 超氧陰離子， 抗氧化酶， 隸屬函數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)： Q945

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)： 1000-3142（2021）05-0813-10

Physiological and biochemical indexes of response to low temperature stress in near isogenic lines of wild rice

ZENG Zhichi， ZHANG Sichen， SHI Xiaocui， CHEN Baoshan， LI Wenlan*

（ State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-Bioresources， College of Life Science and Technology， Guangxi University， Nanning 530004， China ）

Abstract：? In order to understand the physiological mechanism of cold tolerance in rice， the cold stress treatment of rice seedlings was carried out in a cold-tolerant near-isogenic line DC907 and its cold-tolerant receptor parent 9311 under simulated low temperature environment at 8 ℃ for 1， 3， 5 d. The changes of physiological and biochemical indexes such as malondialdehyde （MDA）， superoxide anion （O2-）， soluble sugar and antioxidant enzymes [superoxide dismutase （SOD）， peroxidase （POD）， catalase （CAT） and ascorbic acid peroxidase （APX）] during cold stress were detected and analyzed. The cold tolerances of the two varieties were evaluated comprehensively by membership function method. The results were as follows： （1） The rate of O2- production， MDA content and soluble sugar content increased with the increase of low temperature stress time， and the contents of MDA and soluble sugar in the process of low temperature stress were significantly different from those in the control group. The content of MDA and O2- production rate of 9311 were higher than those of DC907 during low temperature stress， and there were significant differences in MDA contents between the two cultivars at the late stage of low temperature stress. The soluble sugar content of DC907 was significantly higher than that of 9311 at the late stage of low temperature stress. （2） During low temperature stress， the activities of antioxidant enzymes （CAT， POD， SOD and APX） of DC907 were higher than 9311， and the activities of CAT and POD increased with the increase of cold stress time. SOD and APX activities decreased first and then increased with the increase of cold stress time. The results of physiological indexes showed that the cold tolerance of varieties was different. Among them， soluble sugar content， SOD， POD， CAT and APX activities were positively correlated with plant cold tolerance; and the accumulation of MDA and O2- was negatively correlated with plant cold tolerance. （3） The order of membership function values of these physiological indicators is consistent with that of average membership function values， which indicates that these indicators are closely related to cold tolerance of rice. According to the result of comprehensive evaluation of membership function value， the cold resistance of DC907 is better than 9311， which is consistent with the field observation results.

Key words： rice， low temperature stress， physiological index， malondialdehyde， superoxide anion， antioxidant enzymes， membership function

野生稻是我國(guó)重要的作物資源，蘊(yùn)藏著豐富的遺傳多樣性和許多栽培稻不具有的優(yōu)良特性，可從中開(kāi)發(fā)出具有重要利用價(jià)值的基因（陳成斌，2016）。廣西境內(nèi)分布的普通野生稻資源豐富，本重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室目前已經(jīng)從優(yōu)異的廣西普通野生稻耐冷性資源中鑒定出一批苗期耐冷性QTLs，通過(guò)構(gòu)建普通野生稻核心種質(zhì)，從核心種質(zhì)中抽取兩份遺傳差異性最大、耐寒性強(qiáng)的普通野生稻供體、以已測(cè)序的秈稻9311為受體，通過(guò)連續(xù)回交和SSR標(biāo)記輔助選擇進(jìn)行普通野生稻全基因組DNA單片段代換系庫(kù)構(gòu)建，構(gòu)建了兩個(gè)完整覆蓋全基因組的代換系庫(kù)。利用耐冷QTLs代換系群體作圖，已成功定位了多個(gè)耐冷QTLs。對(duì)產(chǎn)量性狀和植物學(xué)性狀的系統(tǒng)觀察發(fā)現(xiàn)，源于野生稻的耐冷QTLs代換系與受體親本9311沒(méi)有顯著差異（鄭加興等，2011）。其中，耐冷品種DC907是以強(qiáng)耐冷的野生稻DP30為供體親本，秈稻9311為受體親本，雜交后與輪回親本9311連續(xù)回交，經(jīng)篩選得到的農(nóng)藝性狀優(yōu)良的耐冷性良好并穩(wěn)定的近等基因系，遺傳背景與輪回親本9311基本一致（鄭加興等，2011;李容柏等，2013;覃寶祥等，2015）。耐冷性近等基因系的獲得，為研究耐冷基因的生理機(jī)制和分子機(jī)理提供了適當(dāng)?shù)牟牧?，為水稻耐冷育種利用提供了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。

冷害是水稻生產(chǎn)中的一大限制因子。據(jù)報(bào)道，全世界有超1 500萬(wàn)hm2的稻作面積受到低溫冷害，共有24個(gè)國(guó)家存在嚴(yán)重的水稻低溫冷害問(wèn)題，我國(guó)水稻種植地域廣，從53°27′ N至18°90′ N間均有種植，但在生產(chǎn)稻谷的所有地區(qū)幾乎都會(huì)受到不同程度的低溫冷害，全國(guó)災(zāi)年每年要損失稻谷50億～100億kg（戴陸園等，2002）。目前，水稻耐冷的分子研究基本處于基因定位階段（Fujino & Matsuda，2010;Ji et al.，2009;Iwata & Fujino，2010;Fujino & Sekiguchi，2011;Zhou et al.，2010;Yoshinobu，2001），低溫脅迫下水稻體內(nèi)生理生化的變化特征研究報(bào)道較少（鄧久英等，2009）。因此，開(kāi)展野生稻耐冷近等基因系的耐冷生理生化機(jī)理研究，可為進(jìn)一步研究水稻耐冷分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)，也為改良水稻品種的耐冷性和培育耐冷水稻品種提供理論依據(jù)。單一的生理指標(biāo)在反應(yīng)植物抗逆性方面具有局限性，平均隸屬函數(shù)值可用于多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于反映植物的抗逆性更為合理準(zhǔn)確（魏永勝等，2005;韓瑞宏等，2006;張文娥等，2007;Park et al.，2010;Yang et al.，2012;Chen et al.，2014）。本研究比較了各項(xiàng)生理指標(biāo)在低溫脅迫下的變化差異，并通過(guò)隸屬函數(shù)分析了各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值與平均隸屬函數(shù)值的相關(guān)性，合理評(píng)價(jià)了與水稻耐冷性相關(guān)的生理指標(biāo)，旨在闡明水稻幼苗的耐冷生理基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試水稻品種：野生稻近等基因系耐冷DC907和其不耐冷親本9311，由廣西大學(xué)亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)方法

供試水稻種子用1‰的多菌靈浸泡12 h，蒸餾水反復(fù)沖洗后置于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽。采用水培方式在陽(yáng)光溫室中進(jìn)行幼苗的培養(yǎng)。每個(gè)品種設(shè)3個(gè)冷處理組（冷處理1、3、5 d）和一個(gè)對(duì)照組（常溫培養(yǎng)），每組設(shè)3次重復(fù)。水稻進(jìn)入三葉一心期后，把每個(gè)品種的3個(gè)處理組在特定的時(shí)間點(diǎn)（離實(shí)驗(yàn)結(jié)束點(diǎn)1、3、5 d）置于人工氣候箱中進(jìn)行冷處理培養(yǎng)（8±0.5） ℃，光照為3 000 lx（12 h·d-1）。冷處理1、3、5 d后，分別取處理組和對(duì)照組水稻幼苗最上部全展功能葉，測(cè)定其MDA含量、O2-產(chǎn)生速率、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性、CAT活性、APX活性等生理指標(biāo)。

1.3 生理指標(biāo)的檢測(cè)

用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛的含量，用蒽酮硫酸法測(cè)定可溶性糖的含量，用氮藍(lán)四唑光還原法測(cè)定超氧化物歧化酶的活性，用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶的活性，用過(guò)氧化氫法測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性。其中抗壞血酸過(guò)氧化物酶APX活性的測(cè)定參照Nakano & Asada（1981）的方法略加以改進(jìn)，超氧陰離子的測(cè)定方法參照王愛(ài)國(guó)等（羅廣華等，1990）的方法略加以改進(jìn)，其他項(xiàng)目的測(cè)定方法參照李合生（2000）的方法略加以改進(jìn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel處理數(shù)據(jù)和制表，使用Origin 2019軟件進(jìn)行繪圖，使用SPSS 19軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。隸屬函數(shù)公式如下：

Uij=Xij-XminXmax-Xmin（1）

Uij=1-Xij-XminXmax-Xmin（2）

Ui=1nnj=1Uij（3）

式中：Ui是隸屬函數(shù)值;Xij為不同測(cè)量生理指標(biāo)在不同處理時(shí)間段下3個(gè)重復(fù)的均值;Xmin為3個(gè)重復(fù)中的最小值，Xmax為3個(gè)重復(fù)中的最大值。生理指標(biāo)與耐冷性呈正相關(guān)，則使用隸屬函數(shù)（1）進(jìn)行計(jì)算;若生理指標(biāo)與耐冷性呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，則使用反隸屬函數(shù)（2）進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫下超氧陰離子產(chǎn)生的速率變化

超氧陰離子能引起脂質(zhì)的過(guò)氧化反應(yīng)，破壞植物細(xì)胞的生物膜結(jié)構(gòu)，并能與蛋白質(zhì)、核酸等活性物質(zhì)直接發(fā)生反應(yīng)，使蛋白質(zhì)交聯(lián)，破壞核酸結(jié)構(gòu)，從而改變細(xì)胞的功能。正常情況下，超氧陰離子的產(chǎn)生與清除處于平衡狀況，只有在植物遭遇外界脅迫時(shí)，超氧陰離子才會(huì)處于失衡狀態(tài)（Bolwell et al.，2002;Vranova et al.，2002）。因此，O2-的產(chǎn)生速率大小可以反映植物的受脅迫程度。從圖1可以看出，隨著低溫處理時(shí)間的增加，DC907和9311的O2-的產(chǎn)生速率均呈先上升后下降的趨勢(shì)，但兩者O2-的產(chǎn)生速率發(fā)生變化的時(shí)間和變化的幅度有所不同。DC907在低溫脅迫1 d后，O2-的產(chǎn)生速率達(dá)到最大值，隨后開(kāi)始下降。而在9311中，從低溫脅迫開(kāi)始，O2-的產(chǎn)生速率持續(xù)上升，在3 d時(shí)達(dá)到最大值，隨后稍有下降。方差分析顯示，在低溫處理的各個(gè)時(shí)間段內(nèi)，兩個(gè)品種的種內(nèi)、種間O2-產(chǎn)生速率不存在顯著差異（圖1、表1），但由于在低溫脅迫后期9311的O2-產(chǎn)生速率高于DC907，因此可在一定程度上說(shuō)明DC907在低溫脅迫后期受O2-的傷害程度小于9311。

2.2 低溫脅迫下MDA含量變化

MDA是膜質(zhì)過(guò)氧化的最終產(chǎn)物，能與蛋白質(zhì)結(jié)合引起蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的交聯(lián)，改變這些蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（孫昌祖和劉家琪，1998;李海林等，2006;Pamplona，2011）。MDA含量的變化，不僅反映了生物膜的受損程度，也反映了細(xì)胞內(nèi)功能的受損程度。低溫脅迫會(huì)導(dǎo)致MDA的累積，因此MDA的含量也常常被作為一種壓力標(biāo)記（Bhattacharjee，2014）。從表1和圖2可以看出，在整個(gè)低溫脅迫過(guò)程中9311的MDA含量均高于DC907，隨著低溫脅迫時(shí)間的增加，DC907和9311的MDA含量變化趨勢(shì)相同，為同步顯著增加狀態(tài)，但兩者M(jìn)DA含量的增幅和含量高低有所不同，從圖2可以看出，從低溫脅迫第3天開(kāi)始，9311中的MDA含量要顯著高于DC907。說(shuō)明隨著低溫脅迫時(shí)間的增加水稻的氧化損傷程度增大，導(dǎo)致植物體的MDA含量增加，低溫脅迫對(duì)9311的損傷程度要大于DC907。

2.3 低溫脅迫下可溶性糖含量變化

可溶性糖是細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的增加不僅可以提高細(xì)胞保水能力，而且還能保護(hù)細(xì)胞不耐冷性蛋白質(zhì)（Park et al.，2010;李彥奇等，2012;宋吉軒等，2015）。其可能參與植物的損傷修復(fù)，在保護(hù)細(xì)胞完整性方面扮演重要角色（趙振寧和趙寶勰，2018）。因此，其含量的高低可以反映植物的抗低溫脅迫的能力。從圖3可以看出，隨著低溫脅迫時(shí)間的增加，兩個(gè)水稻品種的可溶性糖含量都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在低溫脅迫5 d中含量最高。值得關(guān)注的是，9311在低溫脅迫5 d與脅迫3 d相比呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而DC907隨脅迫時(shí)間增加，可溶性糖含量一直呈現(xiàn)顯著的升高。9311和DC907在對(duì)照組中的可溶性糖含量并無(wú)顯著差異（9311略高于DC907），但在低溫脅迫5 d后兩者表現(xiàn)出了顯著的差異，并且DC907中可溶性糖的含量要顯著高于9311。因此，可推測(cè)可溶性糖含量上升與DC907的耐冷性有很大的關(guān)聯(lián)，其在DC907的低溫脅迫后期的耐冷方面發(fā)揮著重要的作用。

2.4 低溫脅迫下抗氧化酶系活性的變化

活性氧是植物體內(nèi)的一種重要的信號(hào)調(diào)節(jié)物質(zhì)，在低溫脅迫過(guò)程中會(huì)在植物體內(nèi)大量累積，導(dǎo)致細(xì)胞氧化損傷最終植物死亡（You & Chan，2015）。在植物體內(nèi)存在大量與活性氧清除相關(guān)的酶，其中包括SOD、CAT、POD和APX等幾種酶，這些抗氧化酶可分別使O2-和H2O2等轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚暂^低的物質(zhì)，降低或消除了其對(duì)膜脂的攻擊能力，使膜脂不發(fā)生過(guò)氧化作用從而得到保護(hù)。它們協(xié)同作用能將活性氧維持在一個(gè)較低的水平，保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷，同時(shí)，也是植物細(xì)胞中防御外界氧化脅迫和植物本身活性氧代謝的重要抗氧化酶類(lèi)（羅廣華等，1990;王國(guó)驕等，2015）。SOD、POD、CAT、APX等抗氧化酶系活性水平的高低，可反映出細(xì)胞清除活性氧的能力，也可反映出細(xì)胞抵御外界脅迫的能力。其活性越高，清除活性氧的能力越強(qiáng)，對(duì)水稻幼苗的保護(hù)作用就越大，反之則越?。ㄠ嚲糜⒌龋?009）。

2.4.1 低溫脅迫下SOD活性變化 SOD是超氧自由基清除劑，被發(fā)現(xiàn)是植物體內(nèi)唯一能把O2-還原為H2O2，同時(shí)將O2-氧化為O2的抗氧化酶（Noctor et al.，2014），在一定逆境條件下其活性升高以增強(qiáng)植物的抗逆能力。從圖4：A中可以看出，隨著低溫脅迫時(shí)間的增加，9311和DC907中的SOD活性都呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)，并且在低溫脅迫5 d中活性最高。9311和DC907低溫脅迫5 d與對(duì)照組相比，SOD活性都有明顯的升高。并且從圖4：A中還可以發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)低溫脅迫過(guò)程中DC907中的SOD活性顯著高于9311。從低溫脅迫后SOD的活性變化看，DC907的耐冷性要高于9311。

2.4.2 低溫脅迫下CAT的活性變化 由表1和圖4：B顯著性分析結(jié)果可知，隨著低溫脅迫時(shí)間的增加無(wú)論種間還是種內(nèi)DC907和9311的CAT活性均呈現(xiàn)顯著上升。從圖4：B中可以看出，隨著低溫脅迫時(shí)間的增加，DC907在低溫脅迫5 d時(shí)CAT活性升高幅度較大，高于9311，并達(dá)到顯著差異。由此可推測(cè)，CAT活性與低溫脅迫后DC907的耐冷能力有一定的相關(guān)性。

2.4.3 低溫脅迫下POD活性的變化 POD是一種含鐵的蛋白酶，在植物耐冷中具有重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)在低溫脅迫過(guò)程中香蕉中表現(xiàn)出POD誘導(dǎo)表達(dá)，通過(guò)參與減少脂質(zhì)過(guò)氧化保持葉細(xì)胞水勢(shì)來(lái)增加耐冷性（Zhao et al.，2015）。從圖4：C可以看出，隨著低溫脅迫時(shí)間的增加，DC907和9311的POD活性在3 d前均呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)，在低溫脅迫5 d中DC907中POD活性大幅升高，顯著高于9311，而9311中的POD活性沒(méi)有明顯變化。因此可推測(cè)，POD活性的大幅升高對(duì)DC907耐冷性方面起到重要的作用。

2.4.4 低溫脅迫下APX活性的變化 逆境環(huán)境中植物會(huì)累積大量的氧化性物質(zhì)包括過(guò)氧化氫（H2O2）在內(nèi)的活性氧，抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）能分解H2O2，認(rèn)為其在植物抗逆過(guò)程中扮演重要角色。從圖4：D中可以看出，在9311中，APX活性在低溫脅迫過(guò)程中呈現(xiàn)先下降后恢復(fù)的趨勢(shì)，并且在低溫脅迫整個(gè)過(guò)程其APX活性都低于對(duì)照組。在DC907中，APX活性在低溫脅迫1 d時(shí)下降，而隨著脅迫時(shí)間增加，APX活性顯著升高，低溫脅迫3和5 d時(shí)APX活性均高于對(duì)照組。從圖4中還可以得知，在低溫脅迫后期（3和5 d時(shí)）DC907中APX的活性高于9311，且存在顯著差異。APX主要存在于葉綠體基質(zhì)和內(nèi)囊體膜，DC907的APX活性高將有助在整個(gè)低溫脅迫期間抵御外界冷害對(duì)葉綠體的損傷，對(duì)于維持其生理功能具有重要的意義，說(shuō)明低溫脅迫下DC907清除活性氧和抵抗葉綠體損傷的能力強(qiáng)于9311。

2.5 隸屬函數(shù)值

由于MDA與O2-兩個(gè)指標(biāo)表征著生物膜的受損程度，與植物耐冷性呈負(fù)相關(guān)，因而采用反隸屬函數(shù)進(jìn)行分析。而其余5個(gè)指標(biāo)（SOD、POD、CAT、APX和可溶性糖含量）均表征細(xì)胞抗損傷能力，與植物耐冷性呈正相關(guān)，采用隸屬函數(shù)進(jìn)行分析。單一的生理指標(biāo)對(duì)于表達(dá)植物的抗逆性具有局限性（魏永勝等，2005;李彥奇等，2012;黃希蓮等，2012），采用隸屬函數(shù)分析方法在評(píng)價(jià)植物抗逆性方面更為準(zhǔn)確（李貴全2006;張文娥等，2007），因此采用平均隸屬函數(shù)值來(lái)綜合評(píng)價(jià)水稻品種的耐冷性較為合理。由于DC907的平均隸屬函數(shù)值較9311的高，根據(jù)隸屬函數(shù)值綜合評(píng)價(jià)兩種水稻的耐冷能力強(qiáng)弱順序?yàn)镈C907 > 9311，與表型觀測(cè)的實(shí)際情況相符（圖5）。O2-產(chǎn)生速率、MDA含量、POD活性、APX活性等生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值排序與平均隸屬函數(shù)值排序一致，說(shuō)明這些指標(biāo)與水稻的耐冷性密切相關(guān)（表2）。

3 討論與結(jié)論

植物在它們的生命周期中可能面臨各種非生物脅迫，例如低溫、鹽堿、干旱和重金屬離子脅迫（Yang & Guo，2018）。這些非生物脅迫通常會(huì)導(dǎo)致滲透和氧化損傷，從而影響植物正常生長(zhǎng)發(fā)育并且降低其產(chǎn)量（Liu et al.，2018）。低溫脅迫能在水稻的種子萌發(fā)、形態(tài)發(fā)生、幼苗以及繁殖階段對(duì)其造成不利影響，一般會(huì)使水稻代謝紊亂， 并且出現(xiàn)生長(zhǎng)遲緩和繁殖能力降低現(xiàn)象，如果低溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致植株最終死亡?？扇苄蕴鞘且环N重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其在水稻中的積累能緩解低溫脅迫對(duì)植株造成的損傷。本研究中，在低溫脅迫后水稻葉片可溶性糖含量增加，并且發(fā)現(xiàn)在低溫脅迫5 d后，DC907中的含量顯著高于9311，說(shuō)明低溫脅迫下水稻能通過(guò)增加可溶性糖含量來(lái)維持滲透壓平衡。在低溫脅迫過(guò)程中MDA和O2-的積累，能一定程度反映植物在脅迫過(guò)程中的損傷程度。本研究中，9311在隨低溫脅迫時(shí)間增加，其O2-產(chǎn)生速率要高于DC907，說(shuō)明低溫脅迫對(duì)9311造成的損傷要高于DC907。低溫脅迫導(dǎo)致MDA含量顯著增加，使膜受到損傷。其中在低溫脅迫過(guò)程中水稻9311中的MDA含量要顯著高于DC907，這在一定程度上反映DC907的耐冷性要高于9311。

在植物體內(nèi)與抗氧化相關(guān)的酶系統(tǒng)通常位于不同部位，它們共同作用清除植物體內(nèi)活性氧物質(zhì)。SOD一般最早發(fā)揮作用，它能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)的超氧離子自由基還原為過(guò)氧化氫。低溫會(huì)破壞CAT的動(dòng)態(tài)平衡使得其酶活升高，其發(fā)揮了清除過(guò)量過(guò)氧化氫的作用（Noctor et al.，2014）。POD作為細(xì)胞內(nèi)清除活性氧的重要酶，能催化H2O2與酚類(lèi)的反應(yīng)，起到清除過(guò)氧化物的作用，以抵御冷害對(duì)細(xì)胞的損傷。低溫脅迫過(guò)程中POD活性始終處于上升趨勢(shì)，有利于抵抗低溫脅迫。DC907中APX則在低溫脅迫的整個(gè)期間保持較高的活性，發(fā)揮清除H2O2的作用以減少膜脂的過(guò)氧化損傷，從而減少M(fèi)DA的含量。作為參與細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)的可溶性糖，可能在維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定方面起到重要作用，推測(cè)在低溫脅迫過(guò)程中可溶性糖含量上升與DC907的耐冷性有很大的關(guān)聯(lián)。本研究中，隨著低溫脅迫時(shí)間的增加，O2-產(chǎn)生速率與抗氧化酶系活性變化趨勢(shì)相反，抗氧化酶活力低時(shí)，O2-產(chǎn)生速率就會(huì)增加，而當(dāng)抗氧化酶系的活性增大時(shí)，清除植物體內(nèi)的O2-，從而使O2-產(chǎn)生速率降低，這可能是抗氧化酶系中的SOD在發(fā)揮作用，因?yàn)镾OD是防御超氧陰離子自由基對(duì)細(xì)胞傷害的抗氧化酶，其催化的歧化反應(yīng)為2O2-+2H+→H2O2+O2，植物利用SOD以清除多余O2-。而H2O2活性較低，可進(jìn)一步被CAT、POD、APX等分解。因此在受到低溫脅迫時(shí)，水稻幼苗細(xì)胞中的抗氧化酶系通過(guò)提高活性而使所受到的氧化損傷程度降低。

互為近等基因系的這兩個(gè)水稻品種在低溫脅迫下上述幾個(gè)生理指標(biāo)的變化，可在一定程度上闡述了水稻幼苗的耐冷生理基礎(chǔ)。根據(jù)隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)，DC907的耐冷能力要高于9311。

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（責(zé)任編輯 李 莉）

收稿日期：? 2019-06-22

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金（31560247） [Supported by the National Natural Science Foundation of China（31560247）]。

作者簡(jiǎn)介： 曾智馳（1995-），碩士研究生，研究方向?yàn)橹参锓肿由飳W(xué)，（E-mail）474172656@qq.com。

通信作者： 李文蘭，博士，教授，研究方向?yàn)橹参锬婢成砩c分子生物學(xué)，（E-mail）liwenlan@whu.edu.cn。