灌漿期高溫對小麥旗葉中SOD和GR活性及相關(guān)基因表達(dá)量的影響

王春微　孫愛清　張杰道　等

摘要：以山農(nóng)23和濟(jì)麥20為試驗(yàn)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(guān)基因表達(dá)量的影響。結(jié)果表明，在高溫脅迫條件下，山農(nóng)23的SOD活性一直顯著高于對照，而濟(jì)麥20的SOD活性變化呈先升高后降低的趨勢。山農(nóng)23中Fe-SOD和Mn-SOD表達(dá)量的變化與SOD活性的變化趨勢相似，但Cu/Zn-SOD表達(dá)量的變化與SOD活性的變化趨勢不同。濟(jì)麥20中3個(gè)SOD基因表達(dá)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(gè)小麥品種的GR活性均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，山農(nóng)23中GR表達(dá)量的變化與GR活性的變化趨勢基本一致，濟(jì)麥20中GR表達(dá)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(nóng)23具有較強(qiáng)的抗氧化能力，F(xiàn)e-SOD和Mn-SOD基因?qū)OD活性起主要作用，抗氧化酶相關(guān)基因?qū)酀{期高溫脅迫的響應(yīng)比酶活性更敏感。

關(guān)鍵詞：小麥；高溫；超氧化物歧化酶；谷胱甘肽還原酶；基因表達(dá)

中圖分類號：S512.103.4文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2014）10-0030-05

3討論與結(jié)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(qiáng)度和脅迫持續(xù)時(shí)間的不同而異。Hu等[18]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)高溫使水稻苗中SOD活性顯著高于對照。本研究發(fā)現(xiàn)，高溫處理過程中山農(nóng)23的SOD活性一直高于對照，濟(jì)麥20的SOD活性變化呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；兩個(gè)品種的GR活性雖然都呈先升高后降低的趨勢，但是濟(jì)麥20開始下降的時(shí)間早于山農(nóng)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(nóng)23有較高的抗氧化酶活性和較強(qiáng)的耐熱性。

高溫引發(fā)各種植物響應(yīng)，包括調(diào)控基因的表達(dá)。研究在RNA水平上的基因表達(dá)與植物耐熱性的關(guān)系，能對抗氧化酶激活機(jī)制有更深入地了解，而不僅僅停留在酶活性方面。本研究發(fā)現(xiàn)，濟(jì)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(nóng)23中Fe-SOD和Mn-SOD在處理過程中的變化趨勢與高溫處理?xiàng)l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(dá)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(yàn)也發(fā)現(xiàn)非生物脅迫過程中Cu/Zn-SOD的轉(zhuǎn)錄水平的變化與SOD變化不完全一致。Xu等[10]研究發(fā)現(xiàn)早熟禾中葉綠體Cu/Zn-SOD與細(xì)胞質(zhì)Cu/Zn-SOD在干旱脅迫后轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)Cu2+過量積累能使葉綠體Cu/Zn-SOD上調(diào)，但是SOD活性沒有發(fā)生顯著變化。綜上所述，F(xiàn)e-SOD和Mn-SOD在抵抗高溫?fù)p傷方面起重要作用。

山農(nóng)23的GR轉(zhuǎn)錄水平的變化比酶活性的變化早2 d，說明抗氧化酶相關(guān)基因?qū)Ω邷孛{迫的響應(yīng)較酶活性更敏感。值得注意的是，在高溫處理?xiàng)l件下濟(jì)麥20的GR基因表達(dá)量在處理4 d時(shí)開始下調(diào)，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(dá)或者GR活性的變化不是由轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控的，更可能受轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控。

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