北方粳稻生理指標變化與其早衰的關系

唐占兵，李志彬，朱崴，牛同旭

（天津天隆科技股份有限公司，天津 300457）

衰老是水稻生育過程中正常的生命現象，是水稻適應環境的表現。但是早衰會造成水稻減產、空癟率上升、結實率降低。從理論上推算，水稻葉片推遲1天衰老，可增產2%左右，實際可增產1%左右。總之，目前的研究普遍認為功能葉片早衰會連帶整體同化功能和光合作用的衰退，導致干物質的積累顯著減少，嚴重影響籽粒灌漿結實，進而對水稻的產量和米質帶來不利影響。筆者從水稻功能葉入手，研究抗早衰品種天隆優619和隆粳香1號，易早衰品種105B和遼30B在生育后期功能葉各生理指標的變化，為進一步探討北方粳稻的衰老機理提供生理依據。

1 材料選擇及試驗方法

1.1 材料選擇與試驗方案

本實驗在天津濱海新區天隆公司試驗田進行。從現有材料中選出抗早衰品種天隆優619，隆粳香1號和極易早衰品種105B，遼30B的兩種極端材料，各材料于2018年5月3日播種，6月10日插秧，單本插，田間均按照常規栽培方式進行管理；各材料于幼穗分化進程第8期選擇并標記生育進程一致的稻穗150個；從抽穗期開始至第50天每隔10天選10株，測定劍葉光合速率及其劍葉葉綠素含量。然后將劍葉取下迅速放入冰盒帶回實驗室測定其SOD活性、丙二醛含量、POD活性，每項指標均需用鮮葉0.5g。以上實驗測定均重復三次。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 葉綠素的測定

用便攜式葉綠素儀（SPAD-502Plus）測定劍葉葉綠素含量。

1.2.2 光合速率的測定

用便攜式光合儀LI-6400測定光合速率。

1.2.3 丙二醛含量測定

（1）酶液提取：取水稻劍葉0.5g于預冷的研缽中，并加入2mL預先冷卻的0.05M磷酸鹽緩沖液（pH7.8）。加入少量石英砂，在冰浴上研磨成勻漿，移至5mL離心管中，用緩沖液沖洗研缽，并將其轉移至離心管中。定容5mL，4500轉/min離心10min。上清液是丙二醛提取物。

（2）含量測定：吸取2mL提取液于刻度試管中，加入3mL0.5%硫代巴比妥酸的5%三氮乙酸溶液于沸水浴上加熱10分鐘迅速冷卻，以4500rpm離心10min，并用蒸餾水將透射率調節至100%作為空白。測上清液532nm和600nm的吸光度。

丙二醛含量（nmol/g）=（D532-D600）×反應液量×稀釋倍數/0.155×樣品重（g）。

超氧化物歧化酶（SOD）活性的測定。采用氯化硝基四氮唑藍（NBT）光化學還原法測定。

過氧化物酶（POD）含量的測定。采用愈創木酚法測定。

2 結果與分析

2.1 葉綠素活性的分析

如圖1所示，各品種在抽穗后葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢，在第10天時葉綠素含量達到最高，但第10天至第20天葉綠素變化不明顯，第20天之后葉綠素含量迅速下降。抗早衰品種隆粳香1號在抽穗后前20天葉綠素含量最高，而天隆優619在前20天葉綠素含量低于遼30B；30天之后天隆優619表現出抗早衰的特點，葉綠素含量高于其他三個品種，并且早衰品種105B和遼30B葉綠素含量隨著葉片衰老下降明顯。

2.2 光合速率的分析

高產水稻籽粒的大部分養分來自于抽穗后的光合產物，特別是冠層三葉的光合性能直接影響籽粒產量。如圖2所示，各品種抽穗后光合速率的變化表現出相同的趨勢。在抽穗后20天之內光合速率上升，20天之后逐漸下降。抽穗時天隆優619光合速率最強，其次是105B，而隆粳香1號光合速率最低，但第10天到第20天時隆粳香1號光合速率要高于105B和遼30B；第20天后各品種光合速率開始下降，但隆粳香1號下降趨勢平緩，早衰品種105B和遼30B光合速率下降明顯。

2.3 丙二醛（MDA）含量的分析

由圖3可知，隨著成熟，各品種MDA含量逐漸升高，在抽穗后20天之內各品種MDA含量變化趨勢平緩，20天之后MDA含量增長明顯，并且抗早衰品種抽穗后MDA含量低于早衰品種。抗早衰品種天隆優619和隆粳香1號相比，隆粳香1號在第30天時MDA含量低于天隆優619，其余時間要高于天隆優619。早衰品種105B和遼30B相比，在抽穗后20天之前105B的MDA含量要低于遼30B，但在20天之后增長較快，并趕超遼30B。

2.4 超氧化物歧化酶（SOD）活性的分析

由圖4可知，各品種SOD活性在抽穗后第10天達到最高，而后持續下降；抗早衰品種抽穗后SOD活性高于早衰品種，成熟后仍然能夠保持青枝綠葉。對比抗早衰品種和早衰品種，抗早衰品種在抽穗后30天的SOD活性水平高于早衰品種抽穗后SOD活性的最高水平；并且早衰品種抽穗后SOD活性下降趨勢明顯。

2.5 過氧化物酶（POD）的分析

POD是細胞保護酶之一，其作用具有雙重性，生育前期活性較高可以清除植物體內的H2O2，而在生育后期活性升高則引發膜質過氧化，使葉綠素降解，加速葉片衰老（李雪梅）。圖2-5所示，各品種在抽穗后的前10天POD活性較低，維持在0.05以下，品種之間相差不明顯，抽穗10天之后POD值迅速上升，而且早衰型品種高于抗早衰型品種；早衰型品種之間和抗早衰型品種之間POD活性無明顯規律。

3 結語

葉綠素含量、光合速率、MDA含量、SOD活性、POD活性都是檢驗植物是否早衰的重要指標。其中，MDA含量及POD活性與水稻衰老呈現正相關性，SOD活性，光合速率和葉綠素含量與水稻衰老程度呈現負相關性。

葉色失綠是葉片衰老最直觀的特征，葉綠素含量降低越快，表明葉片衰老越快[2]。幼穗分化期和灌漿期以后葉綠素含量與干物質重分別呈現顯著和極顯著正相關，葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，葉綠素含量的降低將直接影響光合速率[3]。本研究表明，在抗衰性不同的品種間，抽穗灌漿期間劍葉葉綠素含量存在明顯的差異，而且葉綠素含量的減少又直接降低了光合速率。此外本實驗研究表明，隨著衰老，葉綠素含量變化呈現先增多后減少的趨勢，而且光合速率的變化趨勢與葉綠素含量的變化趨勢呈正相關。

李明迪等研究表明，細胞中的主要保護酶有超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽還原酶（GR）等，其中SOD是主要的活性氧清除酶系。在植物衰老期間SOD活性下降，氧吸收量增加，易形成更多的活性氧。衰老后期SOD不能有效的清除活性氧，很容易引發氧化破壞作用，并導致水稻葉片及葉鞘的早衰。本研究表明，各品種SOD活性呈先升高后降低的趨勢，但抗衰性好的品種SOD活性高于早衰的品種，較高的SOD活性能夠有效的清楚活性氧，使葉片有效的減緩衰老。另外生育后期POD活性的升高進一步加速葉片衰老。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的主要產物，是反映脂質過氧化程度的重要指標。