灌漿期高溫對小麥旗葉中SOD和GR活性及相關基因表達量的影響
2014-11-22 11:14:07王春微孫愛清張杰道等
山東農業科學 2014年10期
王春微 孫愛清 張杰道 等
摘要：以山農23和濟麥20為試驗材料，研究灌漿期（花后10～20 d）高溫對小麥旗葉中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽還原酶（GR）活性及相關基因表達量的影響。結果表明，在高溫脅迫條件下，山農23的SOD活性一直顯著高于對照，而濟麥20的SOD活性變化呈先升高后降低的趨勢。山農23中Fe-SOD和Mn-SOD表達量的變化與SOD活性的變化趨勢相似，但Cu/Zn-SOD表達量的變化與SOD活性的變化趨勢不同。濟麥20中3個SOD基因表達量的變化均與SOD活性的變化基本一致。高溫脅迫條件下兩個小麥品種的GR活性均呈現先升高后降低的趨勢，山農23中GR表達量的變化與GR活性的變化趨勢基本一致，濟麥20中GR表達量的變化早于GR活性的變化。總體來看，高溫脅迫條件下山農23具有較強的抗氧化能力，Fe-SOD和Mn-SOD基因對SOD活性起主要作用，抗氧化酶相關基因對灌漿期高溫脅迫的響應比酶活性更敏感。
關鍵詞：小麥；高溫；超氧化物歧化酶；谷胱甘肽還原酶；基因表達
中圖分類號：S512.103.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）10-0030-05
3討論與結論
高溫引起抗氧化酶活性的改變可能因植物物種、品種、脅迫強度和脅迫持續時間的不同而異。Hu等[18]通過試驗發現高溫脅迫（42℃，1 h）能增加玉米葉片中SOD和GR的活性。Xue等[19]發現高溫使水稻苗中SOD活性顯著高于對照。本研究發現，高溫處理過程中山農23的SOD活性一直高于對照，濟麥20的SOD活性變化呈現先升高后降低的趨勢；兩個品種的GR活性雖然都呈先升高后降低的趨勢，但是濟麥20開始下降的時間早于山農23。表明高溫脅迫對不同耐熱性小麥品種的抗氧化酶活性的影響不同，山農23有較高的抗氧化酶活性和較強的耐熱性。
高溫引發各種植物響應，包括調控基因的表達。研究在RNA水平上的基因表達與植物耐熱性的關系，能對抗氧化酶激活機制有更深入地了解，而不僅僅停留在酶活性方面。本研究發現，濟麥20中三種SOD基因的變化趨勢與酶活性的變化趨勢基本一致。山農23中Fe-SOD和Mn-SOD在處理過程中的變化趨勢與高溫處理條件下SOD活性的變化趨勢基本一致，但是Cu/Zn-SOD在處理2 d后表達量一直低于對照，這與SOD活性的變化趨勢不一致。前人許多試驗也發現非生物脅迫過程中Cu/Zn-SOD的轉錄水平的變化與SOD變化不完全一致。Xu等[10]研究發現早熟禾中葉綠體Cu/Zn-SOD與細胞質Cu/Zn-SOD在干旱脅迫后轉錄水平顯著升高，但是SOD活性卻呈下降的趨勢。Kurepa等 （1997）[20]通過研究發現Cu2+過量積累能使葉綠體Cu/Zn-SOD上調，但是SOD活性沒有發生顯著變化。綜上所述，Fe-SOD和Mn-SOD在抵抗高溫損傷方面起重要作用。
山農23的GR轉錄水平的變化比酶活性的變化早2 d，說明抗氧化酶相關基因對高溫脅迫的響應較酶活性更敏感。值得注意的是，在高溫處理條件下濟麥20的GR基因表達量在處理4 d時開始下調，但酶活性在8 d開始低于對照，原因可能是GR在處理前期超表達或者GR活性的變化不是由轉錄水平調控的，更可能受轉錄后水平調控。
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