蘿卜雄性不育系與保持系的生理生化指標分析

摘 要：以蘿卜雄性不育系及其保持系為試材，測定了不同發育時期葉片、花和花蕾中脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛、超氧陰離子以及SOD、POD、CAT的活性。結果表明，盛花期花蕾和花朵中，不育系脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖的含量均低于保持系，丙二醛和超氧陰離子含量高于保持系，SOD、POD和CAT酶活性變化與蘿卜的雄性不育相關。

關鍵詞：蘿卜；雄性不育；生理生化指標；超氧陰離子；酶活性

中圖分類號：S631.101 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2012）12-0036-03

Physiological and Biochemical characterization of

Radish Male-Sterile Line and Its Maintainer Line

Han XiaoYu1， Wang ShuFen2*， Wei YouYing1， Liu XianXian2， Xu WenLing2， Fu WeiMin1

（1.College of Horticulture Science and Engineering，Shandong Agricultural University， Taian 271018，China；

2. Vegetable Research Institute，Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Branch of

State Vegetable Improvement Center， Jinan 250100， China）

Abstract With the male sterile line and its maintainer line as test materials， the content of free proline， soluble protein， soluble sugar， MDA and superoxide anion and the activity of SOD， POD and CAT were determined in leaves， flowers and buds at different developing stages. The results showed that in buds and flowers at full-bloom stage， the content of proline， soluble protein and soluble sugar in sterile line were lower than those in maintainer line， while the contents of MDA and superoxide anion were higher than those in maintainer line. The changes in activity of SOD， POD and CAT were correlated with the radish male sterility.

Key words Raphanus sativus L.； Male sterility； Physiological and biochemical indicators； Superoxide anion； Enzyme activity

蘿卜雜種優勢明顯，利用一代雜交種F1作為生產用種可實現蘿卜的優質、抗病和高產[1]。為解決生產中雜交種純度不高的問題，用雄性不育系培育雜交種是解決人工去雄問題最為經濟有效的途徑。為擴大蘿卜雄性不育系在生產上的應用范圍，本研究以蘿卜雄性不育新種質為試材，對不同時期葉片及盛花期花蕾、花朵的相關生理生化指標進行測定，進一步探討蘿卜雄性不育的生理生化機制，為蘿卜雄性不育育種提供理論依據。

1 材料與方法

11 試驗材料

山東省農業科學院蔬菜研究所蘿卜課題組選育的100%雄性不育系及其保持系。田間試驗在山東省農業科學院試驗基地進行，2010年12月2日浸種催芽，將萌動的種子置于4℃冰箱春化處理20天后定植，常規管理。

12 取樣

抽薹前、抽薹期、盛花期分別取不育系和保持系相同部位的功能葉，盛花期同時取花蕾和花朵，液氮速凍后置于-80℃保存。

13 測定方法

磺基水楊酸測定脯氨酸含量，氮藍四唑測定超氧化物歧化酶（SOD）活性，愈創木酚法測定POD活性，過氧化氫比色法測定CAT 活性，蒽酮法測定可溶性糖含量，考馬斯亮藍G-250染色法測定可溶性蛋白含量，TCA-TBA 法測定丙二醛含量，O-·2對羥胺氧化法測定O-·2產生速率[2]。

2 結果與分析

21 不同時期葉片、花蕾和花朵中的滲透調節物質含量變化

從表1中可以看出，在抽薹開花過程中，不育系葉片中脯氨酸和可溶性糖含量始終高于相應的保持系，可溶性蛋白含量在抽薹前和抽薹期，不育系高于保持系，盛花期則低于保持系；盛花期花朵和花蕾中，不育系脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均低于保持系。

22 不同時期葉片、花蕾和花朵中SOD、POD和CTA的活性變化

在抽薹前和抽薹期，不育系葉片中的SOD活性均低于相應保持系，在盛花期的花朵和花蕾中也低于相應保持系，而盛花期葉片中卻高于保持系；CAT活性在不育系和保持系葉片中差異不明顯，在盛花期花朵和花蕾中不育系的CAT活性顯著高于保持系；抽薹前及抽薹期葉片、盛花期花蕾中不育系POD活性顯著高于保持系，而盛花期的花朵和葉片中不育系POD活性低于保持系。

23 不同時期葉片、花蕾和花朵中的丙二醛和超氧陰離子自由基含量變化

抽薹前不育系葉片中MDA含量顯著低于保持系，但抽薹期和盛花期，葉片、花朵、花蕾中，不育系MDA的含量均高于相應保持系；抽薹前葉片中的超氧陰離子自由基含量高于保持系，抽薹后卻低于保持系，花朵和花蕾中超氧陰離子自由基明顯高于保持系。

3 討論與結論

脯氨酸、糖和可溶性蛋白質是花藥發育過程中重要的營養物質。可溶性蛋白質中包含了各種酶原、酶分子和代謝調節物，在花藥發育過程中具有決定意義[3]；脯氨酸是蛋白質組成部分，代謝過程中活躍的多種酶均含有脯氨酸[4]；糖是花藥發育過程中主要的營養物質，其含量多少是影響小孢子育性的重要因素[5]。前人研究表明，雄性不育系花藥中脯氨酸缺乏或降低是非常普遍的[6，7]，不育系中蛋白質含量及種類同其相應保持系有差異，可能是引起不育的原因之一[8]，小孢子的發生和正常發育伴隨著可溶性糖的不斷合成與積累[9]。本試驗結果表明，不育系花蕾和花朵中游離脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白質含量均低于同時期保持系；不育系生殖發育過程中游離脯氨酸的缺乏、糖缺乏及可溶性蛋白質的虧缺，引起物質代謝強度變小而導致花藥正常代謝活動受阻發生敗育，這與安巖等（2008）[10]、鄒學校等（2004）[11]在胡蘿卜和辣椒上的研究結果一致。

SOD、CAT能清除植物代謝中產生的氧自由基，防止活性氧在植物體內積累過多導致脂膜受損，POD可氧化自由的IAA、可催化H2O2作為氧化物的一種反應，可使IAA和H2O2含量降低。本試驗中，抽薹前及抽薹期蘿卜不育系葉片和盛花期的花蕾、花朵中的SOD活性均低于相應的保持系，不育系葉片中CAT活性低于保持系，使氧自由基含量增加，膜脂結構受損加劇，花藥正常發育受阻，引起花藥敗育發生。盛花期葉片中SOD活性高于保持系，不育系花蕾和花朵中CAT活性高于保持系，可能是由于不育系細胞中活性氧和其它過氧化物過多使細胞產生保護反應的緣故。不育系花蕾中的POD活性過高，有可能大量分解和氧化IAA，造成雄性器官發育過程中生長素虧損，使物質代謝紊亂、能量代謝虧損，影響到小孢子正常發育所必須的營養物質和能量的合成，并阻礙物質和能量的運輸，導致小孢子發育異常和敗育，引起雄性不育的發生。

不育系花蕾和花朵中MDA及超氧陰離子自由基含量顯著高于保持系，表明不育系膜脂在生殖生長過程中遭到破壞，膜脂過氧化，這也可能是導致不育的原因之一。這與在不結球白菜中的研究結果一致[13]。

綜上所述，在蘿卜生殖生長過程中，花中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量的下降，導致了小孢子發育所需營養物質和能量的不足，SOD、POD、CAT活性異常造成自由基累積，對膜的不飽和脂肪酸的不飽和鍵攻擊，致使膜脂過氧化作用加劇，不利于呼吸作用和同化物的運輸，造成有害物質的積累和所需營養的虧缺，阻礙了花蕾發育，導致了雄性不育。參 考 文 獻：

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