外源SNP對低溫下馬鈴薯試管苗相關酶活性的影響

吳雁斌，王一航，胡新元，文國宏，李高峰，鄭永偉，張 榮，李建武，閻耀廷

（1.甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省慶陽市農業技術推廣中心，甘肅慶陽 745000）

低溫會誘導植物小分子抗性物質的積累和抗氧化酶類活化，最終緩解低溫脅迫造成的機械和生理傷害，鍛煉植物抗性［1］。氧化還原信號分子一氧化氮（NO）參與植物生理代謝過程，并對諸如植物的呼吸作用、光形態建成、種子萌發、根和葉片的生長發育、果實等植物組織的成熟和衰老、脅迫響應、逆境誘發的細胞程序性死亡等生理過程具有調節作用，是一種重要的第二信使［2～3］。適當濃度的一氧化氮可通過反饋調節植物體內的硝酸還原酶（NR）活性調節植物氮代謝產物，降低膜脂過氧化作用，和細胞中活性氧自由基，減緩衰老，提高植物對環境的適應能力［4～5］。低濃度的一氧化氮供體硝普鈉（SNP）可以促進植物的生長，但高濃度的SNP卻會產生毒害，嚴重時造成植株死亡［6］。基于以上原因，我們以甘肅省馬鈴薯主栽品種隴薯3號、隴薯6號脫毒試管苗為研究對象，測定了SNP對低溫脅迫下馬鈴薯試管苗的相關生理指標的影響，以期為解決馬鈴薯生產中遇到的低溫脅迫問題提供理論依據和方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

NO供體硝普鈉（SNP）為Sigma公司生產。先用ddH2O配制成100mmol/L的母液，4℃下保存，用時按照需要進行稀釋。隴薯3號、隴薯6號試管苗由甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所提供。

1.2 試驗方法

根據已有的方法建立供試馬鈴薯試管苗擴繁體系［7］。基礎培養基為MS培養基，SNP濃度梯度為0（CK）、0.05、0.10mmol/L。在無菌條件下，分別將生長25 d的隴薯3號、隴薯6號脫毒試管苗接種于培養基中，各SNP濃度處理下每品種1瓶，3次重復。接種后置于光照培養箱內（溫度4℃，光照2 500 Lx、24 h/d） 培養，株高4 cm后開始測定相關生理指標，每隔7 d測定1次，共測定5次。

1.3 測定方法

1.3.1 酶液的制備 取0.2 g新鮮馬鈴薯組培苗組織，加少許石英砂和5mL預冷酶提取液（用pH 7.8的磷酸緩沖液配制，含EDTA 5 mmol/L、AsA 2 mmol/L、PVP 2%）于冰浴研缽中，迅速勻漿后在4℃、4 000 r/min下離心15min，取上清液待用。

1.3.2 抗氧化酶活性的測定 POD活性采用0.3%愈創木酚法測定［8］；SOD活性采用NBT光還原法測定，以抑制氮藍四唑（NBT）在光照下被還原到50%的酶量為1個酶活性單位（U）［9］；CAT活性采用240 nm比色法測定［9］。

1.4 數據分析

用DPS軟件進行數據分析，以Excel軟件繪制圖表。

2 結果分析

2.1 外源SNP處理對低溫下隴薯3號試管苗SOD、POD、CAT活性的影響

SOD是需氧生物細胞中普遍存在的一類金屬酶，它能催化O2-發生歧化反應生成O2和H2O2；CAT與POD是清除H2O2過程的關鍵性酶，其中POD是植物體中的重要葉綠體保護酶，葉綠體POD作用于米勒反應中產生的H2O2，而CAT主要清除光呼吸產生的H2O2。低溫可使植物體內活性氧逐步累積并超過傷害閥值，提高植物清除活性氧的能力可減輕低溫傷害［10］。試驗結果顯示，在4℃低溫條件下，在MS培養基中添加0.05、0.10mmol/LSNP處理的隴薯3號試管苗均未出現死亡現象。

由表1可見，在4℃低溫條件下，在MS培養基中分別添加0.05、0.10mmol/LSNP后，隴薯3號試管苗的SOD活性除第5次測定值明顯低于同期不添加SNP處理（CK）外，其余4次測定值均高于同期對照，且添加0.05mmol/LSNP處理的5次測定值均高于同期添加0.10mmol/LSNP處理。POD活性除添加0.10mmol/LSNP處理第2次的測定值稍低于同期對照外，其余測定值均高于同期對照，且添加0.05 mmol/LSNP處理的5次測定值均高于同期添加0.10 mmol/LSNP處理。CAT活性添加0.05mmol/LSNP處理、0.10mmol/LSNP處理的5次測定值均高于同期對照，其中添加0.05mmol/LSNP處理的第1次測定值高于添加0.10mmol/LSNP處理，其余4次測定值均低于同期添加0.10mmol/LSNP處理。

表1 低溫下不同濃度SNP處理的隴薯3號試管苗

2.2 外源SNP處理對低溫下隴薯6號試管苗SOD、POD、CAT活性的影響

試驗結果（表2）顯示，在4℃低溫條件下，在MS培養基中添加0.05、0.10mmol/LSNP處理的隴薯6號試管苗均未出現死亡現象。由表2可見，在4℃低溫條件下，在MS培養基中分別添加0.05、0.10 mmol/L SNP后，隴薯6號試管苗的SOD活性添加0.05mmol/LSNP處理的5次測定值均高于同期不添加SNP處理（CK），添加0.10mmol/LSNP處理的5次測定值均低于同期對照。POD活性除添加0.05 mmol/LSNP處理的第5次測定值低于同期對照外，其余測定值均高于同期對照，且添加0.05mmol/L SNP處理除第5次測定值低于同期添加0.10mmol/L SNP處理外，其余4次均高于同期添加0.10mmol/L SNP處理。CAT活性添加0.05 mmol/LSNP處理、0.10mmol/LSNP處理的5次測定值均高于同期對照，且添加0.05mmol/LSNP處理除第5次測定值與同期添加0.10mmol/LSNP處理相等外，其余4次均高于同期添加0.10mmol/LSNP處理。

表2 低溫下不同濃度SNP處理的隴薯6號試管苗

3 小結與討論

1） 在4℃低溫條件下，在MS培養基中分別添加0.05、0.10mmol/LSNP后，隴薯3號、隴薯6號試管苗的SOD、POD、CAT活性均有所提高，即低溫脅迫對馬鈴薯試管苗細胞的氧化損傷度減輕，細胞修復速度加快。SNP濃度以0.05mmol/L最佳。

2）已有的試驗表明，SNP處理可減輕低溫脅迫對黑麥草（Lolium perenne）細胞的氧化損傷度，加快細胞修復［11］，本試驗結果與此相符。在本試驗設計范圍內，0.05mmol/LSNP對緩解馬鈴薯試管苗遭受低溫脅迫的效果較佳，但此結論還需要進一步研究，以便深入了解SNP緩解低溫脅迫的根本原因。

［1］ 曾乃燕，何軍賢，趙 文，等.低溫脅迫期間水稻光合膜色素與蛋白水平的變化［J］.西北植物學報，2000，20（l）：8-14.

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［8］ 孫 群，胡景江．植物生理學研究技術［M］.西安：西北農林科技大學出版社，2006.

［9］ 鄒 琦．植物生理學實驗指導［M］.北京：中國農業出版社，2000.

［10］ 王建華，劉鴻先，徐 同．超氧物歧化酶（SOD）在植物逆境和衰老生理中的作用［J］.植物生理學通訊，1989，82（1）：1-7.

［11］ 馬向麗，魏小紅，龍瑞軍，等．外源一氧化氮提高一年生黑麥草抗冷性機制［J］.生態學報，2005，25（6）：1269-1274.