淹水对玉米细胞抗氧化酶系统的影响

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　　摘要 以鲁单981和强盛1号玉米杂交种为供试材料，采用酶活性测定技术，初步研究了淹水对玉米幼苗抗氧化酶系统的影响。结果表明，淹水处理后，在取样时间内鲁单981和强盛1号的CAT活性增强，但品种之间有差异;POD和SOD的活性升高，且品种间差异不大。CAT、POD和SOD活性的变化可能与玉米对淹水的抗性有一定的关系。
　　关键词 淹水;玉米;抗氧化酶;影响
　　中图分类号 S 513文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）01-0044-02
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.013
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Effects of Waterflooding on Antioxidant Enzyme System in Maize Cells
　　SUN Jian wei
　　（College of Life Science， Linyi University， Linyi， Shandong 276005）
　　Abstract Two maize hybrids of Ludan 981 and Qiangsheng 1 were used as the test materials， and the influence of waterlogging on the antioxidant enzyme system of maize was studied by using assay of enzyme activities. The results showed that CAT activity increased during the course of sampling both in Ludan 981 and in Qiangsheng 1 after treated with waterlogging， but there were some differences between the two varieties. Waterlogging could increase POD and SOD activities， and there was little differences between varieties. Therefore， we concluded that the activity changes of CAT， POD and SOD may be related to waterlogging resistance of maize.
　　Key words Waterlogging;Maize;Antioxidant enzymes;Effect
　　澇害是夏季农作物，尤其是地势低洼处的农作物经常遇到的逆境之一，涝害对植物的水分代谢、矿质代谢、光合作用、呼吸作用、细胞膜、植物激素平衡、酶系统等许多方面都有着重要的影响，植物在适应过程中也在形态和代谢等方面形成了一些保护机制，以减轻涝害对植物的伤害，从而度过不良的环境[1]。玉米（Zea mays L.）是非常重要的农作物，在世界上的分布非常广泛[2]。研究涝害对玉米的影响具有重要的理论和实践意义，为玉米抗涝性品种的选育和推广提供一定的实验依据。鉴于此，笔者从酶活性测定的角度探讨涝害与玉米抗氧化酶系统之间的关系。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料
　　采用鲁单981（亲本为齐319×Lw9801）以及强盛1号（亲本为912×922）2个玉米杂交种作为试验材料，2个品种均购自山东省临沂市种子公司。
　　1.2 方法
　　1.2.1 幼苗培养。采用大小为60 cm×40 cm×15 cm的塑料筐进行幼苗培养，将土壤粉碎混匀后平均分到每个塑料筐中。选择颗粒饱满的玉米种子种植在塑料筐中，每筐约50株。每个玉米品种都设置试验组和对照组各1筐。种植后常规管理，注意浇水，待其生长至六叶期时取生长状况较一致的幼苗进行处理，去掉多余的幼苗。试验设3次重复。
　　1.2.2 材料处理及酶液提取。试验组幼苗用自来水灌满塑料筐，使玉米幼苗的根部完全浸没在水中;对照组正常培养。分别于浸水处理后0、1、2、3、4、5 d取各品种第5叶片提取酶液。采用文献[3]的方法提取酶液。按4∶1的比例加入50%的甘油混匀后分装，保存于-20 ℃冰箱中备用。
　　1.2.3 测定项目及方法。采用波钦诺克的方法进行CAT活性的测定[4];采用愈创木酚法进行POD活性的测定[5];利用SOD抑制氮蓝四唑（NBT）的光化还原作用[6]进行SOD活性测定;采用抑制NBT光化还原50%为1个酶活性单位。试验处理与酶活性测定均重复3次，最后取平均值为酶的活性，用Excel绘图分析酶活性的变化趋势。
　　2 结果与分析
　　2.1 淹水处理后玉米幼苗CAT活性的变化趋势
　　淹水处理后，鲁单981和强盛1号玉米叶片细胞中CAT活性的测定结果如图1所示。从测定结果可以看出，淹水处理后2个玉米品种叶片细胞中的CAT活性均呈升高的趋势，在处理后的2 d内，试验组与对照组的CAT活性差异不大，但2 d后一直到取样结束时试验组的CAT活性都明显高于对照组，而且鲁单981和强盛1号的变化趋势是一致的，鲁单981的升高幅度要稍大于强盛1号。因此，淹水处理后鲁单981和强盛1号的CAT活性均增强。
　　2.2 淹水处理后玉米幼苗POD活性的变化趋势 　　淹水处理后，鲁单981和强盛1号玉米叶片细胞中POD活性的测定结果如图2所示。由图2可知，淹水处理后，鲁单981和强盛1号叶片细胞的POD活性均升高，但升高幅度不大。对比图2A、B可以看出，鲁单981和强盛1号的POD活性变化趋势一致，从第2天开始一直到取样结束，试验组的POD活性均高于对照组，而且鲁单981的变化幅度稍大于强盛1号，说明淹水可使玉米叶片中POD的活性升高。
　　2.3 淹水处理后玉米幼苗SOD活性的变化趋势
　　淹水处理后，玉米品种鲁单981和强盛1号叶片细胞中SOD活性的测定结果见图3。由图3可以看出，淹水处理后，鲁单981和强盛1号叶片细胞的SOD活性均升高，但升高幅度较小。鲁单981和强盛1号的SOD活性的变化趋势也一致，从第2天开始一直到取样结束，试验组的SOD活性一直稍高于对照组，但2个品种之间的差别不大，说明淹水可使玉米叶片中的SOD活性升高，SOD活性的升高可能与玉米对淹水的抗性有关。
　　3 结论与讨论
　　在淹水情况下，植物体会通过形态结构或生理等变化来适应环境的胁迫，以此来保护自身度过不良的环境条件。有研究表明，植物在受到非生物胁迫时会产生大量活性氧物质，如果不及时清除，积累过多，则会对植物造成损伤[7]。植物的抗氧化酶系统对淹水胁迫能及时产生响应，对植物形成有效的保护，增强植物的耐涝能力，从而减轻伤害[8]。
　　过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）是植物抗氧化酶系统的重要成员，在植物体内活性氧代谢中起到非常重要的作用。前人的研究表明，在轻度涝害下，CAT、POD和SOD 的活性增强;在重度涝害下，CAT、POD和SOD 的活性先升高后降低，如弭宝彬等[9]在研究水涝胁迫下冬瓜幼苗的生理响应差异分析时测定的CAT活性升高;王晓娇等[10]的研究表明，随着水分亏缺程度的加剧和时间的延长，马铃薯出苗期根系中SOD、CAT和POD活性升高。张晓佩等[11]研究表明，在重度水涝条件下（水位在土层上4cm），2个多花黑麦草品种叶片中过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性均表现为先升后降;潘路等[12]研究表明，淹水胁迫下珠美海棠幼苗叶片中POD、SOD活性在初期明显升高，之后趋近于对照组;另外，王赞文等[13]、高源远等[14]、戢小梅等[15]的研究，也得出了相似的结论，这与该试验的结果一致。该试验的研究也发现，用淹水处理后CAT活性明显增强，POD和SOD的活性在水涝胁迫处理后也明显升高，不同玉米品种CAT、POD和SOD活性的增强幅度有所不同，这说明淹水胁迫可引起CAT、POD和SOD活性升高，玉米细胞内有足够的开发应用价值。同时世界最高的北盘江大桥距离茶园较近，建议由相关部门把茶园与世界最高桥的相结合，按古茶园保护措施进行合理开发利用。
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