外源SNP对低温下马铃薯试管苗相关酶活性的影响

吴雁斌，王一航，胡新元，文国宏，李高峰，郑永伟，张 荣，李建武，阎耀廷

（1.甘肃省农业科学院马铃薯研究所，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省庆阳市农业技术推广中心，甘肃庆阳 745000）

低温会诱导植物小分子抗性物质的积累和抗氧化酶类活化，最终缓解低温胁迫造成的机械和生理伤害，锻炼植物抗性［1］。氧化还原信号分子一氧化氮（NO）参与植物生理代谢过程，并对诸如植物的呼吸作用、光形态建成、种子萌发、根和叶片的生长发育、果实等植物组织的成熟和衰老、胁迫响应、逆境诱发的细胞程序性死亡等生理过程具有调节作用，是一种重要的第二信使［2～3］。适当浓度的一氧化氮可通过反馈调节植物体内的硝酸还原酶（NR）活性调节植物氮代谢产物，降低膜脂过氧化作用，和细胞中活性氧自由基，减缓衰老，提高植物对环境的适应能力［4～5］。低浓度的一氧化氮供体硝普钠（SNP）可以促进植物的生长，但高浓度的SNP却会产生毒害，严重时造成植株死亡［6］。基于以上原因，我们以甘肃省马铃薯主栽品种陇薯3号、陇薯6号脱毒试管苗为研究对象，测定了SNP对低温胁迫下马铃薯试管苗的相关生理指标的影响，以期为解决马铃薯生产中遇到的低温胁迫问题提供理论依据和方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

NO供体硝普钠（SNP）为Sigma公司生产。先用ddH2O配制成100mmol/L的母液，4℃下保存，用时按照需要进行稀释。陇薯3号、陇薯6号试管苗由甘肃省农业科学院马铃薯研究所提供。

1.2 试验方法

根据已有的方法建立供试马铃薯试管苗扩繁体系［7］。基础培养基为MS培养基，SNP浓度梯度为0（CK）、0.05、0.10mmol/L。在无菌条件下，分别将生长25 d的陇薯3号、陇薯6号脱毒试管苗接种于培养基中，各SNP浓度处理下每品种1瓶，3次重复。接种后置于光照培养箱内（温度4℃，光照2 500 Lx、24 h/d） 培养，株高4 cm后开始测定相关生理指标，每隔7 d测定1次，共测定5次。

1.3 测定方法

1.3.1 酶液的制备 取0.2 g新鲜马铃薯组培苗组织，加少许石英砂和5mL预冷酶提取液（用pH 7.8的磷酸缓冲液配制，含EDTA 5 mmol/L、AsA 2 mmol/L、PVP 2%）于冰浴研钵中，迅速匀浆后在4℃、4 000 r/min下离心15min，取上清液待用。

1.3.2 抗氧化酶活性的测定 POD活性采用0.3%愈创木酚法测定［8］；SOD活性采用NBT光还原法测定，以抑制氮蓝四唑（NBT）在光照下被还原到50%的酶量为1个酶活性单位（U）［9］；CAT活性采用240 nm比色法测定［9］。

1.4 数据分析

用DPS软件进行数据分析，以Excel软件绘制图表。

2 结果分析

2.1 外源SNP处理对低温下陇薯3号试管苗SOD、POD、CAT活性的影响

SOD是需氧生物细胞中普遍存在的一类金属酶，它能催化O2-发生歧化反应生成O2和H2O2；CAT与POD是清除H2O2过程的关键性酶，其中POD是植物体中的重要叶绿体保护酶，叶绿体POD作用于米勒反应中产生的H2O2，而CAT主要清除光呼吸产生的H2O2。低温可使植物体内活性氧逐步累积并超过伤害阀值，提高植物清除活性氧的能力可减轻低温伤害［10］。试验结果显示，在4℃低温条件下，在MS培养基中添加0.05、0.10mmol/LSNP处理的陇薯3号试管苗均未出现死亡现象。

由表1可见，在4℃低温条件下，在MS培养基中分别添加0.05、0.10mmol/LSNP后，陇薯3号试管苗的SOD活性除第5次测定值明显低于同期不添加SNP处理（CK）外，其余4次测定值均高于同期对照，且添加0.05mmol/LSNP处理的5次测定值均高于同期添加0.10mmol/LSNP处理。POD活性除添加0.10mmol/LSNP处理第2次的测定值稍低于同期对照外，其余测定值均高于同期对照，且添加0.05 mmol/LSNP处理的5次测定值均高于同期添加0.10 mmol/LSNP处理。CAT活性添加0.05mmol/LSNP处理、0.10mmol/LSNP处理的5次测定值均高于同期对照，其中添加0.05mmol/LSNP处理的第1次测定值高于添加0.10mmol/LSNP处理，其余4次测定值均低于同期添加0.10mmol/LSNP处理。

表1 低温下不同浓度SNP处理的陇薯3号试管苗

2.2 外源SNP处理对低温下陇薯6号试管苗SOD、POD、CAT活性的影响

试验结果（表2）显示，在4℃低温条件下，在MS培养基中添加0.05、0.10mmol/LSNP处理的陇薯6号试管苗均未出现死亡现象。由表2可见，在4℃低温条件下，在MS培养基中分别添加0.05、0.10 mmol/L SNP后，陇薯6号试管苗的SOD活性添加0.05mmol/LSNP处理的5次测定值均高于同期不添加SNP处理（CK），添加0.10mmol/LSNP处理的5次测定值均低于同期对照。POD活性除添加0.05 mmol/LSNP处理的第5次测定值低于同期对照外，其余测定值均高于同期对照，且添加0.05mmol/L SNP处理除第5次测定值低于同期添加0.10mmol/L SNP处理外，其余4次均高于同期添加0.10mmol/L SNP处理。CAT活性添加0.05 mmol/LSNP处理、0.10mmol/LSNP处理的5次测定值均高于同期对照，且添加0.05mmol/LSNP处理除第5次测定值与同期添加0.10mmol/LSNP处理相等外，其余4次均高于同期添加0.10mmol/LSNP处理。

表2 低温下不同浓度SNP处理的陇薯6号试管苗

3 小结与讨论

1） 在4℃低温条件下，在MS培养基中分别添加0.05、0.10mmol/LSNP后，陇薯3号、陇薯6号试管苗的SOD、POD、CAT活性均有所提高，即低温胁迫对马铃薯试管苗细胞的氧化损伤度减轻，细胞修复速度加快。SNP浓度以0.05mmol/L最佳。

2）已有的试验表明，SNP处理可减轻低温胁迫对黑麦草（Lolium perenne）细胞的氧化损伤度，加快细胞修复［11］，本试验结果与此相符。在本试验设计范围内，0.05mmol/LSNP对缓解马铃薯试管苗遭受低温胁迫的效果较佳，但此结论还需要进一步研究，以便深入了解SNP缓解低温胁迫的根本原因。

［1］ 曾乃燕，何军贤，赵 文，等.低温胁迫期间水稻光合膜色素与蛋白水平的变化［J］.西北植物学报，2000，20（l）：8-14.

［2］ BELIGNIM V，LAMATTINA L.Nitric oxide stimulates seed germination and de-etiolation，and inhibitshypocotyls elongation，three light-inducible responses in plants［J］.Planta，2000，210（2）：215-222.

［3］ CHUNG H T，PAE H O，CHOIB M，et al.Nitric oxide as a bioregulator of apoptosis［J］.Biochem Biophys Res.Commun，2001（282）：1075-1079.

［4］ YAMASAKIH，SHANIOHIS Y，TAKAHASHIS.An alternative pathway for nitric oxide production in plant：new feature of an old enzyme ［J］.Trends plant Sci.，1999，4（4）：128-129.

［5］ BELIGNIM V，LAMATTINA L.Nitric oxide counteracts cyto toxic processesmediated by Re-active oxygen species in plant tissues［J］.Planta，1999，208（6）：337-344.

［6］ BELIGNIM V，LAMATTINA L.Is nitric oxide toxic or protective［J］.Trends PlantSci.，1999，4（8）：299-300.

［7］ 裴怀弟，陈玉梁，王红梅，等.马铃薯试管苗耐盐性研究［J］.甘肃农业科技，2011（6）：10-14.

［8］ 孙 群，胡景江．植物生理学研究技术［M］.西安：西北农林科技大学出版社，2006.

［9］ 邹 琦．植物生理学实验指导［M］.北京：中国农业出版社，2000.

［10］ 王建华，刘鸿先，徐 同．超氧物歧化酶（SOD）在植物逆境和衰老生理中的作用［J］.植物生理学通讯，1989，82（1）：1-7.

［11］ 马向丽，魏小红，龙瑞军，等．外源一氧化氮提高一年生黑麦草抗冷性机制［J］.生态学报，2005，25（6）：1269-1274.