灌漿期高溫脅迫下外源水楊酸對小麥旗葉抗氧化生理特性的影響

樊永惠 李宇星 馬亮亮 呂釗彥 武倩倩 張文靜 馬尚宇 黃正來,*

(1安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部黃淮南部小麥生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，安徽 合肥 230036；2安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，安徽 合肥 230036)

小麥(TriticumaestivumL.)屬于喜涼的C3作物，但隨著全球范圍氣候變暖的不斷加劇，月平均氣溫持續(xù)呈上升趨勢，小麥灌漿期出現(xiàn)高溫天氣的頻率隨之不斷提高[1]。18～22℃是小麥適宜的灌漿溫度。當(dāng)日平均氣溫達(dá)到30℃以上時，小麥葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能遭受破壞，葉綠素含量下降，導(dǎo)致光合能力減弱以及氧化代謝能力下降，葉片提前衰老，同化效率下降，灌漿速率降低，灌漿期縮短，籽粒干癟，千粒重降低，從而造成減產(chǎn)[2]。因此，緩解高溫對小麥的傷害是生產(chǎn)中亟待解決的問題[3]。

抗氧化系統(tǒng)是植物生理過程中抵御脅迫的關(guān)鍵。當(dāng)植物遭遇環(huán)境脅迫時，抗氧化酶通過改變其含量從而降低植物受到的逆境脅迫傷害，輔助植物適應(yīng)環(huán)境[4]。水楊酸(salicylic acid，SA)在高等植物細(xì)胞內(nèi)普遍存在，是小分子酚類物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育和增強(qiáng)植物抵御高溫脅迫等多方面的生理功能[5]。已有研究發(fā)現(xiàn)，SA能夠參與植物的許多系統(tǒng)反應(yīng)，如種子萌發(fā)、氣孔關(guān)閉和離子吸收等[6]。高溫條件下，SA能夠通過植物體內(nèi)的抗氧化酶活性來降低高溫脅迫對細(xì)胞膜的破壞程度，保護(hù)光合機(jī)構(gòu)免受活性氧(reactive oxygen species，ROS)的傷害[7]。覃泳智等[8]研究表明，外源SA能顯著提升高溫脅迫下月季的抗氧化酶活性，降低高溫脅迫生成的大量丙二醛(malondialdehyde，MDA)，減弱細(xì)胞膜過氧化程度，最終緩解高溫逆境脅迫引起的氧化損害。孫建明等[9]發(fā)現(xiàn)，用10 μmol·L-1的SA處理匍匐剪股穎，其葉片日平均生長速度顯著高于未處理組，減弱了細(xì)胞損傷程度，植株抗熱性顯著提升。孫軍利等[10]研究表明，隨著高溫脅迫時間的延長(>60 min)，施用外源SA可顯著提高植株脯氨酸水平，明顯降低質(zhì)膜透性與MDA水平，減弱植物的膜質(zhì)過氧化損傷，最終顯著提升葡萄的抗熱性。徐小芳等[11]指出，SA浸泡種處理可大大提高南瓜幼苗和黃瓜幼苗的耐熱性，降低幼苗葉片中MDA水平，減輕膜脂過氧化程度，提高植株中脯氨酸水平，最終提高植株抵抗逆境的能力。苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase，PAL)是連接初級代謝和苯丙烷代謝的關(guān)鍵酶和限速酶，在逆境條件下，通過積累黃酮類物質(zhì)等次生代謝產(chǎn)物，清除自由基而增強(qiáng)質(zhì)膜完整性[12-13]。張杼潤等[14]發(fā)現(xiàn)，SA處理誘導(dǎo)PAL基因表達(dá)量增加，從而提高PAL的活性，使得植物抗病性提高。多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)是一種非常重要的防御酶，參與酚類聚合，酚類物質(zhì)的累積也與植物抵抗非生物脅迫相關(guān)[15-16]。Sofo等[17]研究表明，干旱脅迫通過抑制PPO活性，從而提高酚類物質(zhì)的抗氧化作用。然而目前有關(guān)外源SA對高溫脅迫下作物影響的研究大多集中于園藝作物[8-10]。此外，有關(guān)小麥在高溫脅迫下的緩解措施多集中于多胺[1]、海藻糖[18]、脫落酸[19]等生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，而外源SA對高溫脅迫下小麥生長特性影響的研究結(jié)果尚未明確。

為此，本研究以小麥品種揚(yáng)麥18為試驗材料，探討SA對高溫脅迫下冬小麥抗氧化生理特性的影響，闡明其生理機(jī)制，以期為春小麥抗高溫生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗選用品種揚(yáng)麥18來自于江蘇省里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，分蘗力較強(qiáng)，成穗率較高，紡錘型穗，適宜種植區(qū)為安徽省淮河以南麥區(qū)。

1.2 試驗地概況

本試驗于2019—2020年在安徽省合肥市蜀山區(qū)安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)試驗基地農(nóng)萃園(31.83°N、 117.24°E)進(jìn)行。試驗地土壤為黃棕壤土，地面平整，土層深厚，地力中等，0～20 cm土層土壤pH值6.5，2018—2019年小麥生長季試驗田播前土壤有機(jī)質(zhì)13.9 g·kg-1、速效氮86.2 mg·kg-1、速效磷13.4 mg·kg-1、 速效鉀71.5 mg·kg-1。2019—2020年小麥生長季試驗田播前土壤有機(jī)質(zhì)15.2 g·kg-1、速效氮90.6 mg·kg-1、速效磷16.5 mg·kg-1、速效鉀79.6 mg·kg-1。

1.3 試驗方法

試驗共設(shè)6個處理，分別為NN：對照(棚外正常生長條件，CK)；NG：人工模擬高溫；SAHG：高溫處理下抽穗期外施0.1 mmol·L-1水楊酸；SAAG：高溫處理下開花期外施0.1 mmol·L-1水楊酸；SA5G：高溫處理下花后5 d外施0.1 mmol·L-1水楊酸；SA10G：高溫處理下花后10 d外施0.1 mmol·L-1水楊酸。

試驗種植管理采用原位回填土的大田盆栽方式，將田間0～20 cm土壤放入聚乙烯塑料盒盆(高30 cm、直徑25 cm)，每個盒裝7.5 kg篩土。小麥種植于試驗盆中，盆底部嵌入地面以下20 cm。為保證植株營養(yǎng)需求，種植時每盆施用復(fù)合肥6 g，復(fù)合肥中各養(yǎng)分的比例為N∶P∶K=17∶17∶17，其中氮肥分兩次施入，基追比為5∶5，追肥于拔節(jié)期施入。播種日期為2018年11月7日和2019年11月4日，土壤經(jīng)水沉實后播種，每盆播種20粒，在三葉一心時期，間苗至每盆8株。每個處理21盆，6個處理共計126盆，且每個處理均設(shè)置3個重復(fù)。試驗盆周圍大田種植相同品種小麥，種植及栽培管理方式按照高產(chǎn)田塊要求進(jìn)行。

SA處理濃度為2016—2017年預(yù)試驗中篩選出的最佳噴施濃度(0.1 mmol·L-1)，在抽穗期、開花期、花后5 d、花后10 d分別對小麥進(jìn)行葉面噴霧(每個時期連續(xù)噴施4 d)，至葉片正反兩面均濕潤為止(有一層小水珠欲落)，每天1次(傍晚)，對照組噴施等量的蒸餾水。采用隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計，所有噴施溶液均用1 mmol·L-1KOH調(diào)整pH值為6.0±0.1，每100 mL溶液含有0.02 mL 吐溫-20(Tween-20)。

黃淮海麥區(qū)小麥在灌漿中后期極易遭遇極端高溫天氣，導(dǎo)致小麥灌漿期縮短，產(chǎn)量下降[20-21]。本研究通過被動式增溫棚模擬高溫環(huán)境[1]設(shè)置對照與高溫處理，將前期進(jìn)行過SA噴施的盆子在增溫棚中進(jìn)行5 d的高溫處理。高溫時段為全天，為控制棚內(nèi)增溫幅度，每天正午將塑料薄膜上卷30 cm便于棚內(nèi)通風(fēng)。以Elitech(RC-4hc)智能溫濕度記錄儀(徐州江蘇精創(chuàng)電器股份有限公司)每10 min 1次連續(xù)記錄小麥冠層空氣溫濕度。單日棚內(nèi)、棚外平均溫度見圖1。處理結(jié)束后將大棚移走，讓小麥繼續(xù)在自然環(huán)境下生長。2019—2020年灌漿期高溫脅迫平均增溫6℃。

圖1 高溫處理期間增溫大棚內(nèi)外日平均溫度Fig.1 Daily mean temperature inside and outside greenhouse during high temperature treatment

1.4 測試項目與方法

開花期選擇長勢一致的小麥植株進(jìn)行標(biāo)花。分別于花后5、10、15、20、25、30 d，取生長一致的旗葉，液氮速凍后放入-80℃冰柜保存。

酶液提?。簩⒈４嬗?80 ℃的小麥旗葉取出，稱取0.2 g小麥旗葉，加入3 mL 0.05 mol·L-1pH值7.8的磷酸緩沖液(phosphate buffer, PB)和少許石英砂于冰浴中的研缽體內(nèi)研磨成勻漿，然后轉(zhuǎn)入離心管，再定容至5 mL，于4℃、12 000 r·min-1條件下離心20 min，上清液即為酶粗提取液，用于丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化物酶(peroxidase，POD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和多酚氧化酶(PPO)的測定。

2)MDA含量：采用硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid，TBA)比色法測定[22]。加入4 mL三氯乙酸和TBA混合液，1 mL酶液，沸水浴20 min，4 000×g離心15 min，上清液用UV-2800A紫外可見分光光度計(上海尤尼柯儀器有限公司)測定532和600 nm處的吸光度(optical dentisy, OD)值。

3)H2O2含量：使用BC3595 H2O2含量檢測試劑盒(索萊寶生物，北京)微量法測定。

4)SOD活性：采用氯化硝基四氮唑藍(lán)(nitrotetrazolium chloride blue，NTB)光化還原法測定[11]。依次加入1.5 mL 0.05 mol·L-1磷酸鹽緩沖液(phosphate buffer saline，PBS)(pH值7.8)，0.3 mL 130 mmol·L-1甲硫氨酸，0.3 mL 750 μmol·L-1NTB，0.3 mL 100 μmol·L-1EDTA-Na2，0.3 mL 20 mmol·L-1核黃素，0.05 mL H2O，酶液50 μL，混勻后于4 000 lx日光下反應(yīng)15 min，結(jié)束后迅速測定560 nm處OD值。

5)POD活性：采用愈創(chuàng)木酚法測定[23]。分別加入愈創(chuàng)木酚0.019 mL，0.2 mmol·L-1PBS(pH值6.0)50 mL，29% H2O20.028 mL，與100 μL酶液混合，測定470 nm處OD值。

6)CAT活性：采用高錳酸鉀滴定法測定[24]。

7)PAL活性：使用BC0215 PAL活性檢測試劑盒(索萊寶生物，北京)微量法測定。

8)PPO活性：使用BC0195 PPO活性檢測試劑盒(索萊寶生物，北京)微量法測定。

1.5 統(tǒng)計分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，用Duncan分析方法進(jìn)行多重比較，并采用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉MDA含量的影響

由圖2可知，灌漿期高溫脅迫前，各處理條件下小麥旗葉MDA含量均低于對照。灌漿期高溫脅迫后，與對照相比，高溫脅迫顯著提高了小麥旗葉MDA含量，且在花后30 d時提高幅度較大。不同階段SA預(yù)噴施后，開花期(SAAG)、花后5 d(SA5G)和花后10 d(SA10G)預(yù)噴施SA處理條件下的小麥旗葉MDA含量均顯著低于高溫脅迫處理，抽穗期(SAHG)預(yù)噴施SA處理在花后25 d和花后30 d時與高溫脅迫處理差異均不顯著，這表明SA預(yù)噴施緩解了高溫脅迫下小麥旗葉MDA含量的升高，且開花期預(yù)噴施SA對高溫脅迫的緩解效果較好，抽穗期噴施SA緩解效果最差。灌漿期高溫脅迫條件下MDA含量升高，表明旗葉的膜脂過氧化程度加劇，衰老程度加劇，而外源SA緩解了灌漿期高溫脅迫下旗葉膜脂過氧化程度。

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level. The same as following.圖2 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉丙二醛含量的影響Fig.2 Effects of exogenous salicylic acid on content of malondialdehyde in flag leaves of wheat under high temperature stress during grain filling period

2.2 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉H2O2含量的影響

由圖3可知，小麥旗葉H2O2含量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。灌漿期高溫脅迫前，各處理條件下的小麥旗葉H2O2含量均顯著低于對照。灌漿期高溫脅迫后，與對照相比，高溫脅迫顯著提高了小麥旗葉H2O2含量，不同階段的SA預(yù)噴施后，開花期(SAAG)、花后5 d(SA5G)和花后10 d(SA10G)預(yù)噴施SA處理條件下的小麥旗葉H2O2含量均顯著低于高溫脅迫處理，抽穗期(SAHG)預(yù)噴施SA處理在花后25 d時與高溫脅迫處理差異不顯著，這表明SA預(yù)噴施對高溫脅迫下小麥旗葉H2O2含量的升高有所緩解，且在不同時期SA預(yù)噴施對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉H2O2含量緩解效果表現(xiàn)為開花期預(yù)噴施SA處理最好，其次依次為花后5 d、花后10 d和抽穗期預(yù)噴施SA處理。

圖3 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉過氧化氫含量的影響Fig.3 Effects of exogenous salicylic acid on hydrogen peroxide content in wheat flag leaves under high temperature stress during grain filling period

2.3 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉O2.-產(chǎn)生速率的影響

由圖4可知，灌漿期高溫脅迫前，各處理條件下的小麥旗葉O2.-產(chǎn)生速率均顯著低于對照。灌漿期高溫脅迫后，與對照相比，高溫脅迫顯著提高了小麥旗葉O2.-產(chǎn)生速率，不同階段的SA預(yù)噴施后，各處理條件下的小麥旗葉O2.-產(chǎn)生速率均顯著低于高溫脅迫處理，這表明SA預(yù)噴施緩解了高溫脅迫下小麥旗葉O2.-產(chǎn)生速率的升高，且開花期預(yù)噴施SA對高溫脅迫的緩解效果較好。外源SA處理后，旗葉O2.-產(chǎn)生速率與MDA的變化趨勢相似，表明外源SA有利于緩解灌漿期高溫脅迫造成的膜脂過氧化。

圖4 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉超氧陰離子產(chǎn)生速率的影響Fig.4 Effects of exogenous salicylic acid on the production rate of superoxide anion in wheat flag leaves under high temperature stress during grain filling period

2.4 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉SOD活性的影響

由圖5可知，小麥旗葉SOD活性隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。灌漿期高溫脅迫前，各處理條件下的小麥旗葉SOD活性均高于對照。灌漿期高溫脅迫后，與對照相比，高溫脅迫顯著降低了小麥旗葉SOD活性，且花后25 d時相較于花后30 d下降幅度更大。在不同階段的SA預(yù)噴施后，開花期(SAAG)和花后5 d(SA5G)預(yù)噴施SA處理的小麥旗葉SOD活性均顯著高于高溫脅迫處理，抽穗期(SAHG)和花后10 d(SA10G)預(yù)噴施SA處理在花后25 d以及花后30 d時與高溫脅迫處理差異均不顯著，這表明SA預(yù)噴施對高溫脅迫下小麥旗葉SOD活性的降低有所緩解，且在不同時期SA預(yù)噴施對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉SOD活性緩解效果表現(xiàn)為開花期噴施SA處理最好，其次依次為花后5 d、花后10 d和抽穗期預(yù)噴施SA處理。以上結(jié)果說明外源SA處理能夠維持小麥旗葉SOD較高活性，提高其高溫脅迫下的抗氧化能力，減輕O2·-對葉片的傷害。

圖5 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉超氧化物歧化酶活性的影響Fig.5 Effects of exogenous salicylic acid on superoxide dismutase activity in flag leaves of wheat under high temperature stress during grain filling period

2.5 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉POD活性的影響

由圖6可知，灌漿期高溫脅迫前，各處理條件下的小麥旗葉POD活性均高于對照。灌漿期高溫脅迫后，與對照相比，高溫脅迫顯著降低了小麥旗葉POD活性，不同階段的SA預(yù)噴施后，各處理條件下的小麥旗葉POD活性均高于高溫脅迫處理，這表明SA預(yù)噴施緩解了高溫脅迫下小麥旗葉POD活性的降低，且開花期預(yù)噴施SA對高溫脅迫的緩解效果較好。說明外源SA能夠提高小麥旗葉POD活性，減少活性氧積累，抵御膜脂過氧化，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)完整性，減緩高溫帶來的傷害。

圖6 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉過氧化物酶活性的影響Fig.6 Effects of exogenous salicylic acid on peroxidase activity in flag leaves of wheat under high temperature stress during grain filling period

2.6 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉CAT活性的影響

由圖7可知，小麥旗葉CAT活性隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。灌漿期高溫脅迫前，各處理條件下的小麥旗葉CAT活性均高于對照。灌漿期高溫脅迫后，與對照相比，高溫脅迫顯著降低了小麥旗葉CAT活性，在不同階段的SA預(yù)噴施后，各處理條件下的小麥旗葉CAT活性均高于高溫脅迫處理，但只有開花期預(yù)噴施SA處理(SAAG)在花后25 d時與高溫脅迫處理之間達(dá)到顯著差異，這表明SA預(yù)噴施對高溫脅迫下小麥旗葉CAT活性的降低有所緩解，且在不同時期SA預(yù)噴施對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉CAT活性緩解效果表現(xiàn)為開花期預(yù)噴施SA最好，抽穗期預(yù)噴施SA最差。這表明灌漿期高溫脅迫不利于花后旗葉抗氧化保護(hù)系統(tǒng)活性的維持，而經(jīng)過外源SA預(yù)處理可以緩解灌漿期高溫脅迫對抗氧化酶活性的抑制。

圖7 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉過氧化氫酶活性的影響Fig.7 Effect of exogenous salicylic acid on catalase activity of wheat flag leaf under high temperature stress during grain filling period

2.7 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉PAL活性的影響

由圖8可知，灌漿期高溫脅迫前，各處理條件下的小麥旗葉PAL活性均高于對照。灌漿期高溫脅迫后，與對照相比，高溫脅迫顯著降低了小麥旗葉PAL活性，不同階段的SA預(yù)噴施后，開花期(SAAG)、花后5 d(SA5G)和花后10 d(SA10G)預(yù)噴施SA處理的小麥旗葉PAL活性均顯著高于高溫脅迫處理，這表明SA預(yù)噴施處理使高溫脅迫下小麥旗葉PAL活性有所提高，且開花期預(yù)噴施SA對高溫脅迫的緩解效果較好。

2.8 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉PPO活性的影響

由圖9可知，小麥旗葉PPO活性隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。灌漿期高溫脅迫前，各處理條件下的小麥旗葉PPO活性均高于對照。灌漿期高溫脅迫后，與對照相比，高溫脅迫顯著降低了小麥旗葉PPO活性，在不同階段的SA預(yù)噴施后，各處理條件下的小麥旗葉PPO活性均顯著高于高溫脅迫處理，這表明SA預(yù)噴施對高溫脅迫下小麥旗葉PPO活性的降低有所緩解，且在不同時期SA預(yù)噴施對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉PPO活性緩解效果表現(xiàn)為開花期預(yù)噴施SA處理最好，其次依次為花后5 d、花后10 d和抽穗期預(yù)噴施SA處理。

圖9 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥旗葉多酚氧化酶活性的影響Fig.9 Effects of exogenous salicylic acid on the activity of polyphenol oxidase in flag leaves of wheat under high temperature stress during grain filling period

3 討論

3.1 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥膜質(zhì)過氧化的影響

本試驗結(jié)果表明，灌漿期高溫脅迫使得小麥旗葉MDA含量和H2O2含量顯著增加，旗葉O2.-產(chǎn)生速率加快，高溫脅迫加劇了小麥細(xì)胞膜脂過氧化程度。與高溫脅迫處理相比，不同時期外源SA預(yù)噴施緩解了高溫脅迫對小麥的傷害程度，小麥旗葉MDA含量和H2O2含量有所降低，旗葉O2.-產(chǎn)生速率減慢，這將有利于減緩花后旗葉的氧化速率，緩解高溫脅迫對小麥細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷，從而延緩旗葉衰老，這與孫艷等[25]在黃瓜中的研究結(jié)果一致。此外，SAAG處理條件下旗葉MDA積累最少，H2O2和O2.-產(chǎn)生速率較慢，這表明本研究中開花期預(yù)噴施SA可以更好地緩解小麥高溫傷害。有研究指出，外源SA預(yù)處理可加強(qiáng)植物諸多防御反應(yīng)機(jī)制，如生成植保素及各種ROS、生成相關(guān)酶、誘導(dǎo)病程相關(guān)蛋白，最后使得植物的抗性得以提升[26-27]。梁永富等[28]研究表明，高溫脅迫條件下，外源噴施SA能夠誘發(fā)多花黃精葉片的氣孔開放，提升光合作用效率，一定程度上保證植物逆境中光合作用的進(jìn)行。這也驗證了本研究中噴施外源SA可以緩解高溫脅迫對小麥細(xì)胞膜造成的傷害，有利于保持光合膜的完整性和光合作用的正常運行。

3.2 外源SA對灌漿期高溫脅迫下小麥抗氧化酶活性的影響

植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)是其免遭逆境脅迫的重要屏障，主要包含SOD、POD和CAT等。SOD是首要防線，可清除細(xì)胞中過量的O2.-，把其歧化成H2O2與O2，CAT和POD催化H2O2轉(zhuǎn)化成無毒的H2O以及O2[29-30]。小麥對高溫脅迫的反應(yīng)主要通過提高SOD、POD和CAT的活性來快速啟動其抗氧化系統(tǒng)[1]。本試驗發(fā)現(xiàn)，高溫脅迫下小麥旗葉SOD、POD和CAT活性與對照相比顯著降低，細(xì)胞膜脂過氧化程度加劇，衰老加快。外源SA預(yù)噴施后提高了小麥旗葉抗氧化酶的活性，使得高溫脅迫下小麥旗葉保持較高的氧化還原水平，降低了活性氧對細(xì)胞的傷害，這與單長卷等[31]的研究結(jié)果相一致。何亞麗等[32]指出，SA和熱鍛煉增強(qiáng)植物耐熱能力的作用機(jī)制相類似，上述兩種處理方法使植物在熱脅迫下產(chǎn)生大量熱激蛋白(heat shock protein, HSPs)，保持CAT和SOD活性，提高植物的抗氧化性能，減輕高溫誘導(dǎo)的氧化脅迫對植物的損傷，確保細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，并最終提高抗熱性。在本研究中，開花期外源噴施SA后，小麥旗葉抗氧化酶活性提高程度較為顯著，這將有利于植株體內(nèi)過量活性氧的清除和光合機(jī)構(gòu)完整性的保持，有助于提高高溫脅迫下小麥的光合能力，為小麥產(chǎn)量形成提供物質(zhì)條件。

PAL是連接植物初級代謝與苯丙烷類代謝的關(guān)鍵酶，且催化苯丙烷類代謝第一步反應(yīng)。諸多植物在暴露于紫外線[33]、干旱[34]、寒冷[35]等非生物脅迫后，防衛(wèi)系統(tǒng)尤其是苯丙烷類代謝被激發(fā)，PAL活性快速升高，故PAL活性可以反映植物抗逆能力。PPO參與酚類聚合，酚類物質(zhì)的累積也被認(rèn)為和植物抵抗非生物脅迫相關(guān)，在熱脅迫[36]、水分脅迫[16]以及冷脅迫[37]條件下均已觀察到此現(xiàn)象。本試驗結(jié)果表明，高溫脅迫顯著降低了小麥旗葉PAL和PPO活性，降低了植株的抗逆能力，而不同時期預(yù)噴施SA后，旗葉PAL和PPO活性顯著提高，推測原因是外源SA通過提高PAL活性促進(jìn)了苯丙烷代謝途徑，激活了PPO活性，催化了多酚類物質(zhì)氧化，促進(jìn)了酚類物質(zhì)積累，進(jìn)而提高了小麥抵御高溫脅迫的能力。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，灌漿期高溫脅迫加速了小麥旗葉膜脂過氧化，降低了抗氧化酶活性，進(jìn)而導(dǎo)致葉片衰老加劇。外源噴施SA后，旗葉抗氧化酶活性有所提高，增強(qiáng)了旗葉清除活性氧的能力，抗逆酶苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性提高，表明外源SA增強(qiáng)了小麥對高溫環(huán)境的抵抗能力，從而延緩了旗葉的衰老速率。此外，開花期預(yù)噴施外源SA對高溫脅迫的緩解效果最好。