遮蔭條件下紫心甘薯的抗氧化防御系統(tǒng)研究

侯夫云 董順旭 張海燕等

作者簡介：侯夫云（1981-），女，助理研究員，主要從事甘薯分子育種與栽培生理研究。

*通訊作者：王慶美（1964-），女，博士，研究員，主要從事甘薯育種與栽培生理研究。

摘要：研究了遮蔭條件下兩個紫心甘薯品種葉片的抗氧化防御系統(tǒng)多種重要保護酶的變化。結(jié)果顯示，遮蔭20天，兩種甘薯的葉片SOD、CAT活性均下降，POD活性、MDA含量均增加；長期弱光脅迫下，濟薯18葉片SOD和CAT活性上升，POD活性下降，而品種Ayamuraski葉片的SOD、CAT、POD活性均上升。在遮蔭脅迫下，紫心甘薯的SOD、CAT在抗氧化防御系統(tǒng)中顯示出重要作用。

關(guān)鍵詞：遮蔭；紫心甘薯；抗氧化防御系統(tǒng)

中圖分類號：S531.01 文獻標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2013）06-0048-03

光是植物的能量來源，又是導(dǎo)致其遭受逆境傷害的重要因素。弱光脅迫不僅會導(dǎo)致作物光合性能變差，使得作物的光合生產(chǎn)能力降低，而且導(dǎo)致器官生長發(fā)育的不協(xié)調(diào)[1]。甘薯是我國重要的糧食、飼料和工業(yè)原料用作物。目前，不少地區(qū)將甘薯與新辟茶園、果園或其他經(jīng)濟林進行間（套）作，使甘薯生長發(fā)育置于不同程度的遮蔭狀態(tài)，對甘薯塊根的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。王慶美等[2，3]研究表明，遮蔭處理可導(dǎo)致紫心甘薯塊根品質(zhì)發(fā)生不同程度變化，尤其是加工品質(zhì)下降。遮蔭處理從“源、庫、流”各環(huán)節(jié)影響了紫心甘薯品質(zhì)合成相關(guān)酶的活性，其中RUBPCase、ATPase、ADPGPPase和UDPGPPase活性顯著降低是導(dǎo)致紫心甘薯塊根品質(zhì)下降的主要原因。然而，關(guān)于遮蔭影響紫心甘薯的抗氧化防御系統(tǒng)研究較少。本研究以紫心甘薯為材料，研究遮蔭處理對紫心甘薯葉片抗氧化防御系統(tǒng)酶類和抗氧化物質(zhì)的影響，為甘薯對弱光脅迫適應(yīng)性研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

11 試驗材料

供試材料為濟薯18和Ayamuraski（Aya）。試驗于2009～2010年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所試驗田進行。試驗田肥力條件均勻一致。每個品種分別于塊根膨大高峰期（栽后50～100天）用不同透光度的黑色遮陽網(wǎng)設(shè)置2個遮蔭處理：遮光40%和遮光70%，對照（CK）為自然光處理。采用隨機區(qū)組設(shè)計，兩年試驗均重復(fù)3次。

12 測定方法

121 酶液提取 稱取05 g葉片，置于5 ml預(yù)冷的005 mol/L磷酸緩沖液（pH 78）中冰浴研磨，于4℃下12 000×g離心15 min，上清液即為酶提取液。

122 SOD活性測定 參照Giannopolitics（1977）[4]的方法。稱取葉片05 g，加5 ml提取液，冰浴研磨，12 000× g 、4 ℃離心20 min，上清液即為蛋白和酶提取液。取透明度好的指形管，加入各溶液： ①50 mmol/L、pH 78磷酸緩沖液15 ml； ② 65 mmol/L Met溶液03 ml； ③ 500 μmol/L NBT溶液03 ml； ④ 100 μmol/L EDTA； ⑤ 200 μmol/L核黃素03 ml； ⑥ 酶液01 ml（對照管加緩沖液）； ⑦ 蒸餾水02 ml?？傮w積30 ml。混勻后將一支對照管置暗處作空白對照，其余各管于光下反應(yīng)幾分鐘，待各管溶液顏色變藍后，結(jié)束反應(yīng)。以不照光的對照管為空白，測定A560nm 。

123 POD活性的測定 用愈創(chuàng)木酚法[5]。反應(yīng)液配制：02 mol/L的磷酸二氫鈉877 ml與02 mol/L的磷酸氫二鈉123 ml混合得到02 mol/L的磷酸緩沖液（pH 60），取該緩沖液50 ml加入30% H2O2 30 μl和愈創(chuàng)木酚20 μl混勻。取50 μl酶液加3 ml愈創(chuàng)木酚反應(yīng)液搖勻，立即記錄起始和2 min內(nèi)的OD470值。POD活性大小用每分鐘光密度變化值表示，即以O(shè)D470/gFW · min表示。

124 CAT活性的測定 參照何文亮等[6]的方法。酶提取液01 ml + CAT反應(yīng)液29 ml，測量A240nm的下降變化值（10 s/30 s）。反應(yīng)液：10 mmol，100 mmol/L磷酸緩沖液（pH 70）。在240 nm進行比色，測定其單位時間內(nèi)吸光度的變化。

125 MDA含量的測定 按朱廣廉等[7]的方法測定。1 mol的MDA可與2 mol的硫代巴比妥酸（TBA）形成紅棕色的三甲川（trimethine）。在10 ml刻度試管中（均勻一致可離心用），加入4 ml三氯乙酸-硫代巴比妥酸混合液（TCA-TBA），然后再加入1 ml酶提取液，沸水浴中20 min，迅速冰浴冷卻后置于4 000 r/min離心機離心5～10 min，取上清液測OD532和OD600，空白用TCA-TBA溶液。

抗氧化酶活性測定的比色均用UV-1601型分光光度計（日本島津）進行。

2 結(jié)果與分析

21 SOD活性變化

遮蔭前期（10～30天），甘薯葉片中的SOD活性顯著降低，處理與對照間，及不同處理間差異顯著（圖1）。遮蔭處理30天后，SOD活性逐漸上升，開始高于對照，兩品種表現(xiàn)一致。品種間，濟薯18的40%、70%遮蔭處理前期SOD活性下降幅度較小，而遮蔭中后期SOD活性上升幅度卻遠遠大于Ayamuraski（Aya.）。

22 POD活性變化

正常條件下，甘薯葉片POD活性隨生育進程呈上升狀態(tài)（圖2）。遮蔭處理下，甘薯葉片POD活性的變化因品種而異。在遮蔭處理前期，濟薯18兩個處理的葉片POD活性均比對照有不同程度的升高；遮蔭中后期，葉片的POD活性卻均低于對照，其40%處理的下降幅度大于70%處理，但差異均未達顯著水平。Aya葉片POD活性對遮蔭脅迫的反應(yīng)與濟薯18表現(xiàn)出相反趨勢：遮蔭

處理前期，兩個處理的葉片POD活性下降，且低于對照，30天后開始上升，且40%遮蔭處理的上升幅度顯著高于70%處理， 并高于對照。

23 CAT活性變化

遮蔭條件下，甘薯葉片CAT活性變化趨勢與SOD活性基本一致（圖3）。遮蔭前期CAT活性下降，中后期逐漸上升，處理與對照間差異顯著。品種間比較顯示，濟薯18遮蔭中后期CAT活性上升幅度顯著大于Ayamuraski。

24 MDA積累量變化

正常條件下，葉片MDA含量隨著生育進程呈上升狀態(tài)（圖4）。遮蔭處理前期，葉片MDA含量不同程度增加，且高于對照，至遮蔭中后期開始下降，后期則低于對照，兩品種變化趨勢一致，但濟薯18的下降和上升幅度均大于Ayamuraski。

3 結(jié)論與討論

植物在經(jīng)受環(huán)境脅迫如干旱、低溫等產(chǎn)生的損傷在很大程度上與產(chǎn)生過量活性氧有關(guān)。劉霞（2005）[8]報道，小麥灌漿前期遮蔭處理3天后，旗葉SOD活性升高，而灌漿中期處理后SOD活性降低；旗葉POD活性和其它處理的CAT活性均升高。王興銀等（2000）[9]研究指出，弱光處理下黃瓜幼苗葉片膜保護酶活性也有明顯的變化，其中SOD活性下降，下降幅度與品種的耐弱光性呈反相關(guān)；MAD含量上升，上升幅度與品種的弱光耐受性呈反相關(guān)。

本研究表明，甘薯葉片在弱光脅迫下保護酶系統(tǒng)具有較強的自我協(xié)調(diào)能力。短期的弱光脅迫導(dǎo)致葉片SOD、CAT 活性下降，MDA積累量隨之上升，對葉片生理機能產(chǎn)生一定的毒害。甘薯在遮蔭處理后期SOD和CAT活性上升， MDA積累減少，這說明甘薯葉片細胞中酶防御系統(tǒng)具有較強的自動調(diào)節(jié)能力，長期弱光脅迫誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧對SOD和CAT活性有誘導(dǎo)作用，有助于及時清除葉片的活性氧毒害以抵御逆境產(chǎn)生的傷害。品種間比較，長期弱光脅迫下，濟薯18葉片SOD和CAT活性上升，POD活性下降，POD活性的降低會導(dǎo)致葉片貪青，過度生長的莖葉（徒長現(xiàn)象）影響光合產(chǎn)物向塊根的轉(zhuǎn)運；Ayamuraski品種葉片的SOD、CAT、POD活性均上升，這表明甘薯葉片弱光逆境下起保護作用的酶主要是SOD和CAT，POD的作用相對較小。

參 考 文 獻：

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