高粱不同杂交品种不同时期抗性生理生化指标的比较

李玥莹, 于树滨, 张炜彤, 高华晨, 陈 欲

(沈阳师范大学 生命科学学院, 沈阳 110034)

高粱又被称为乌禾、蜀黍,为禾本科高粱属1年生草本植物,是人类栽培的重要谷类作物之一[1]。高粱的作用多样,可以当作青饲或青贮饲料,或适于作干草的专用品种[2]。现代医学研究证明,高粱多酚具有抗氧化、抗诱变、抗癌、抑菌等功效,已在药品、化妆品等工业领域中得到广泛的应用[3]。在食品加工业中,高粱红色素已批准列入我国食品添加剂目录[4]。

在植物细胞中,SOD清除自由基,催化超氧阴离子自由基,使之发生歧化反应,生成O2和 H2O,将其转化成活性较弱的过氧化氢,减轻超氧阴离子自由基对植物体的毒害作用[5]。POD清除植物体内的过氧化氢,避免植物受伤害[6]。CAT是一种四聚体血红蛋白,分为2种类型:Ⅰ和Ⅱ[7],在植物生长的过程中,对植物的抗干旱,增强耐盐能力,减轻重金属毒害等方面都有活性增加的体现,说明了CAT可以增强植物的抗性[8]。MDA使细胞膜的流动性和通透性发生改变,导致细胞结构和功能改变[9],丙二醛的含量高低反映了植物膜系统的受损伤程度和植物的抗逆性强弱[10]。

本研究通过对22种高粱品种SOD、POD、CAT的活性以及MDA含量的测定,揭示不同杂交品种高粱不同时期抗性生理生化指标的差异,对其进而比较分析,并利用关键的代谢物对杂交高粱的抗逆性进行调控,以达到选育杂交高粱优异种质资源,提高高粱产量的目的。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验试材由辽宁省农科院提供,22种粒用高粱杂交品种及编号分别是辽粘6(5401)、辽粘3(5402)、辽杂19(5403)、辽杂36(5404)、辽夏梁1(5405)、辽2297(5406)、辽2697(5407)、辽5397(5408)、辽糯7(5409)、辽糯11(5410)、辽杂35(5411)、01-26B(5412)、凡B-34(5413)、003B(5414)、LB-16(5415)、P01B(5416)、01-22B(5417)、1053B(5418)、0-01(5419)、9544·7037(5420)、NK1(5421)和3550(5422)。

1.2 样品采集

样品分别于2018年6—9月中旬进行采集,采集对象分别为苗期、拔节期、抽穗期和成熟期的粒用高粱叶片。

1.3 试验方法

1) 酶提取介质及酶提取液的配制[11];

2) SOD的测定:采用氯化硝基四氮唑蓝法[12];

3) POD的测定:采用愈创木酚法[13];

4) CAT的测定:采用紫外分光光度计法[14];

5) MDA的测定:采用硫代巴比妥酸法[15]。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel进行数据整理并绘图。

2 结果与分析

2.1 22种高粱品种不同时期SOD活性的测定

苗期,辽杂19的SOD活性最高,凡B-34的SOD活性最低,辽糯7和辽糯11的SOD活性差异不显著;拔节期,辽2297的SOD活性最高,辽夏梁1、辽2297和0-01差异不显著,辽杂19的SOD活性最低;抽穗期时,9544·7037的SOD活性最高,辽2297的SOD活性最低;成熟期,003B的SOD活性最高,1053B的SOD活性次之,辽5397未测出数值(见表1)。

2.2 22种高粱品种不同时期POD活性的测定

表2 22种高粱品种不同时期CAT活性(U·g-1·min-1)

表3 22种高粱品种不同时期MDA含量(μmol·ml-1)

苗期、拔节期以及抽穗期阶段测得的POD活性不理想。在苗期阶段,测出了辽杂19、01-26B和0-01的POD活性,其中,辽杂19的POD活性最高,0-01的POD活性最低;在拔节期阶段,测出了0-01和NK1的POD活性。其中,NK1的POD活性最高,0-01的POD活性最低;在抽穗期阶段,测出了辽杂36、003B、LB-16、P01B、0-01、9544·7037和3550的POD活性。其中,辽杂36的POD活性最高,0-01的POD活性最低;在成熟期阶段,辽糯7的POD活性最高,NK1的POD活性最低。

2.3 22种高粱品种不同时期CAT活性的测定

苗期时,辽粘6的CAT活性最高,与辽粘3的CAT活性没有明显差异,辽杂19、辽杂35的CAT活性次之,辽杂19和辽杂35相比没有明显差异。1053B的CAT活性最低;拔节期时,辽粘3的CAT活性最高,9544·7037的CAT活性最低,辽糯7、辽糯11、辽杂35的CAT活性没有显著差异;抽穗期时,辽糯7的CAT活性最高,辽杂36(5404)的CAT活性最低;成熟期时,辽杂36的CAT活性与其他品种相比较最高,003B次之;辽夏梁1未测出数值,其他品种的CAT活性没有显著差异(见表2)。

2.4 22种高粱品种不同时期MDA含量的测定

苗期,辽粘3的MDA含量最高,辽2697次之,辽杂36的含量最低,辽杂36和9544·7037无显著差异;拔节期,P01B品种的MDA含量最高,辽杂36的MDA含量最低,辽粘6、辽杂19、辽2297、辽5397、辽杂35、01-26B、凡B-34、003B和LB-16未测出数值,9544·7037和3550无显著差异;抽穗期,辽杂36的MDA含量最高,LB-16的MDA含量最低;成熟期,P01B的MDA含量最高,辽粘6的MDA含量最低,辽粘6、辽粘3、辽杂19、辽糯7和003B的MDA含量无显著差异,辽杂35未测出数值(见表3)。

3 结 语

本文以国内22种高粱品种为试材,分别在其苗期、拔节期、抽穗期、成熟期获取高粱叶片。通过对22种高粱品种SOD活性、POD活性、CAT活性以及MDA含量的测定,从而揭示不同杂交品种高粱不同时期抗性生理生化指标的差异,对其进而比较分析,并利用关键的代谢物对杂交高粱的抗逆性进行调控,以达到选育杂交高粱优异种质资源,提高高粱产量的目的。

本实验结果表明:SOD在苗期、拔节期、抽穗期、成熟期的活性最高的品种分别是辽杂19、辽2297、9544·7037、003B;POD在苗期、拔节期、抽穗期、成熟期的活性最高的品种分别是辽杂19、NK1、辽杂36、辽糯7;CAT在苗期、拔节期、抽穗期、成熟期的活性最高的品种分别是辽粘6、辽粘3、辽糯7、辽杂36;MDA含量在苗期、拔节期、抽穗期、成熟期的含量最高的品种分别是辽粘3、P01B、辽杂36、P01B。综合4个生长时期来看,辽粘3、辽杂19、辽糯7和辽杂36在其生长时期的抗逆性较强,辽粘6、0-01、LB-16和凡B-34的抗逆性最弱,其余8个品种的抗逆性相当。