一定强度UVC辐射对小麦活性氧组分及抗氧化酶的影响

卜 婷，刘灵霞，肖朝霞

（1.陇东学院生命科学与技术学院，甘肃庆阳 745000；

2.甘肃省高校陇东生物资源保护与利用省级重点实验室，甘肃庆阳 745000）

一定强度UVC辐射对小麦活性氧组分及抗氧化酶的影响

卜 婷1,2，刘灵霞1,2，肖朝霞1,2

（1.陇东学院生命科学与技术学院，甘肃庆阳 745000；

2.甘肃省高校陇东生物资源保护与利用省级重点实验室，甘肃庆阳 745000）

目的：研究一定强度UVC辐射对小麦活性氧组分及抗氧化酶的影响，为庆丰1号小麦在庆阳当地的种植提供一定指导。方法：UVC照射小麦幼苗5h/d后，测定超氧阴离子（）产生速率、过氧化氢(H2O2)含量，并测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶（CAT）活性。结果:UVC处理组-离子产生速率及H2O2的浓度降低，SOD活性及POD活性降低，CAT活性有所上升。结论：小麦幼苗对一定强度UVC辐射能够做出应答，并表现出一定的适应性。

小麦；UVC；；H2O2；SOD；POD；CAT

庆阳市位于中国甘肃省东部，海拔在885米与2089米之间，山、川、塬兼有，沟、峁、梁相间，属于典型的黄土高原地貌，素来就有“陇东粮仓”之称，是小麦的主产区，“庆丰1号”小麦是当地种植的主要小麦品种之一。由于当地海拔较高，加上近几十年工业化进程加快导致的地球臭氧层变薄，较强的紫外辐射对农作物带来的效应成为我们研究的重要课题之一。

目前已有众多学者对紫外的生物效应进行了研究。李琪[1]等发现4种不同品种的小麦经UVB辐射后其根部的蛋白含量均降低，且不同品种对UVB的敏感度不同；何丽莲[2]、王传海[3]、Calderini[4]等发现UVB辐射增强处理可影响小麦产量。张志忠等学者发现UVB 增强处理会对植物叶片产生明显的伤害，处理后的叶片表面出现锈色伤斑，叶片失绿[5]。对于UVC的研究显示，对采前植物进行低剂量的UVC照射，可促进种子萌芽、提高番茄果实抗病性，增强果皮细胞壁防御能力[6]，Charles L等发现UVC处理能够増加种子的根系活力，提高发芽势，増加抗逆能力[7]，另外有研究表明UVC照射可提高草莓[8-9]、杨梅[10]、蓝莓[11]、哈密瓜[12]、桃子[13]、山楂[14]、葡萄干[15]等的贮藏和保鲜。

本实验室前期研究发现：对于庆丰1号小麦，UVC照射时间为5h/d时可使小麦种子萌芽率提高，照射时间＞8h/day则抑制萌芽； UVC照射后，小麦幼苗表生长缓慢，株高变短，根有萎蔫现象，茎的生长失去背地性，出叶缓慢，日光+UVC混合照射5h/d时，幼苗生长状况则明显好于UVC单独照射。活性氧自由基属自由基中的一大类[16]，Hideg E等发现UV辐射后植物体内ROS含量增加[17]，王弋博等也发现UVB促进了玉米幼苗活性氧和乙烯的产生，且在乙烯的生物合成过程中起着很重要的作用[18]。我们推断形态上能够观察到的UVC对农作物的伤害可能与活性氧分子的积累有关。因此，本实验将对庆丰1号小麦经一定强度对UVC和/或日光照射5h/d后，小麦的活性氧成分及抗氧化酶进行检测和分析，以进一步探究UVC辐射效应的机理。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料来源及种子预处理：小麦种子为庆丰1号品种，购自庆阳市西峰区种子公司。实验前挑选无伤痕、无病虫害、子粒饱满的小麦种子，自来水清洗后用5%次氯酸钠消毒30min[19]，蒸馏水冲洗，浸泡24h后接种。

1.1.2 接种：将小麦种子等间距接种于盘子（长38.6cm宽26cm高7cm）底部，400粒/盘，均匀的轻覆珍珠岩，蒸馏水浇透，以后每天补加适量蒸馏水以保证湿度。待幼苗露出珍珠岩表层后开始浇一次MS培养液。

1.1.4 照射装置

实验采用箱式避光装置，分别将日光灯管、UVC紫外灯管、日光+UVC紫外灯管水平悬挂于三个相同的箱式装置中，实验时将材料置于灯管正下方，通过调整灯管高度来调整照射剂量。日光灯管15w，长35cm；UVC灯管15w（波长254nm），长35cm。本实验中灯管高度为40cm，紫外辐射仪测定紫外辐射剂量为46mJ/cm2。

1.2产生速率和H2O2含量测定

1.3 抗氧化酶活性的测定

超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑光还原法、过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法，按张志良等[20]的方法测定，过氧化物酶（POD）测定参照王学奎的愈创木酚法[21]。SOD活性以抑制氯化硝基四氮唑蓝(NBT)光化还原的50%为一个酶活性单位(U)；POD活性以每分钟470 nm OD值增加0.01为1个活力单位(U)；CAT活性以每分钟A240减少0.1的酶量为1个活性单位(U)。

1.4 数据处理

对于进入小学高年级的学生，教师与学生的交流中应更加强化“平等”的概念，认真倾听学生想法，并就其中的偏颇之处给出引导。同时，可以利用班会、班级活动等情景，为学生描绘初中阶段的学习生活，让其对未来阶段心理上有所准备。

数据经WPS软件进行统计学处理，组间比较采用t-检验，p＜0.05表示有显著性差异，p＜0.01表示有极显著性差异。

2 实验结果

2.1 一定强度的UVC辐射对小麦产生速率的影响

图1 小麦幼苗经日光灯和/或UVC照射处理后产生速率检测结果

2.2 一定强度的UVC辐射对小麦H2O2含量的影响

图2 小麦幼苗经日光灯和/或UVC照射处理后H2O2浓度检测结果

小麦幼苗经不同光照条件照射处理后，对H2O2含量测定结果见图2。与对照组相比，UVC照射后H2O2浓度明显下降且具有极显著性差异（P＜0.01）。C+UVC处理组与UVC处理组相比超氧阴离子产生速率极显著增高（P＜0.01），且与对照组相比无显著差异。这表明UVC照射小麦幼苗后可使得小麦H2O2含量下降，混合照射后H2O2含量恢复到原来水平。

2.3 一定强度的UVC辐射对小麦SOD活性的影响

图3 小麦幼苗经日光灯和/或UVC照射处理后SOD酶活性检测结果

小麦幼苗经日光灯和/或UVC照射处理后，SOD酶活性检测结果见图3。与对照相比，UVC照射组和C+UVC照射组SOD酶活性均极显著性下降（P＜0.01），且两组之间无明显差异（P＞0.05）。

2.4 一定强度的UVC辐射对小麦POD活性的影响

小麦幼苗经日光灯和/或UVC照射处理后，POD活性检测结果见图4：与对照相比，经UVC照射处理后小麦幼苗POD活性极显著下降（P＜0.01）。混合光照处理后，小麦幼苗POD酶活性与单独UVC照射相比明显升高，但仍极显著低于对照组。

图4 小麦幼苗经日光灯和/或UVC照射处理后POD酶活检测结果

2.5 一定强度的UVC辐射对小麦CAT活性的影响

图5 小麦幼苗经日光灯和/或UVC照射处理后CAT酶活性检测结果

小麦幼苗经日光灯和/或UVC照射处理后，CAT活性检测结果见图5： UVC照射后CAT酶活性与对照组相比升高但无明显差异（P＞0.05）。C+UVC照射后分别与对照组和UVC照射组相比，均显示CAT酶活性降低，且都具有极显著性差异（P＜0.01）。

3 讨论

抗氧化酶SOD、POD、CAT是细胞抵御活性氧伤害的酶保护系统，在清除超氧自由基、过氧化氢和过氧化物及阻止或减少羟基自由基形成方面起重要作用[22]。

另外，在本研究中我们还使用C+UVC对小麦幼苗进行了混合光照，结果显示混合光照后与UVC单独照射相比，产生速率回升，但SOD酶活性依然没有改变。推测可能原因为UVC处理损伤了细胞中超氧阴离子的部分产生途径或是促进了其分解反应，当用混合光处理时，产生速率得到了一定程度恢复，可推测UVC对产生系统的破坏是可进行光修复的。从SOD活性变化分析显示：UVC处理可能因为促进了SOD对的过度分解而使其酶活性降低及产生速率下降；或者是损害了SOD活化的途径而导致其活性下降。同时，也可说明UVC对SOD产生系统的破坏是不可进行光修复的。

POD和CAT是清除植物细胞内H2O2的重要氧化酶类，其活力与H2O2含量正相关[23]，POD催化H2O2分解成氧和水[24]。CAT以H2O2为电子受体催化底物氧化，具有消除H2O2和酚类、胺类毒性的双重作用[25]。一定强度的UVC照射处理后小麦幼苗中H2O2的浓度明显下降，POD活性极显著下降，CAT活性有所增高但不显著。混合光照处理后H2O2的浓度明显回升，POD活性也明显回升，但仍显著低于对照，而CAT活性显著降低。结果表明UVC光照处理可影响小麦幼苗中H2O2浓度及POD和CAT活性变化，且同样处理后两种酶的活性变化趋势不同。由此推测UVC处理损伤了细胞中H2O2的部分产生途径，混合光照时CAT活性降低可能与其参与促进H2O2的分解有关, POD活性的升高可能与参与消除过氧化氢和酚类、胺类毒性相关。另外，紫外照射本身会影响蛋白质的结构，SOD与POD活性下降可能也与UVC照射后其自身结构被破坏有关系。

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[责任编辑刘贵阳]

The Effect of UVC Radiation on Wheat Active Oxygen Species and Antioxidant Enzyme

BU Ting1,2, LIU Ling-xia1,2, XIAO Zhao-xia1,2

(1. College of life science and technology, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu, Gansu,China; 2. Provincial Key University Laboratory for Protection and Utilization of Longdong Bio- resources, Qingyang 745000, Gansu,China)

objective: Study the influence of a certain intensity of UVC radiation on wheat reactive oxygen species and antioxidan enzyme, to guide the plantment of wheat qingfeng.1 in Qingyang area. Methods: After exposing to UVC for 5h/d, super-oxide anion free radicals () generation rate, content of hydrogen peroxide (H2O2), superoxide dismutase(SOD) activity, catalase (CAT) activity peroxidase (POD) activity, of wheat seedling were tested. Resultsgeneration rate and the concentration of H2O2reduced, activity o SOD and POD decreased, and CAT activity activity had a little promotion when wheat seedling were treated with UVC. Conclusion wheat seedling could response to UVC radiation, and shows some adaption.

Wheat; UVC;H2O2; SOD; POD; CAT

S512

A

1008-9128（2017）02-0122-04

10.13963/j.cnki.hhuxb.2017.02.032

2016-05-06

国家自然科学基金地区基金（31560139）；陇东学院青年科技创新项目（XYLK1304）

卜婷（1985-），女，甘肃庆阳人，硕士，讲师，研究方向：农作物的UVC效应及其机理。