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冬季四川假俭草SOD和POD活性的生理响应

2011-11-18刘琳杨春华白史且

湖北农业科学 2011年15期
关键词:超氧化物歧化酶四川

刘琳 杨春华 白史且

冬季四川假俭草SOD和POD活性的生理响应

刘琳1,杨春华1,白史且2,李昕1

(1.四川农业大学动物科技学院,四川 雅安625014;2.四川省草原科学研究院,四川 成都611731)

摘要:在冬季(9~12月)观测了采自四川不同生境下的13份假俭草(Eremochloa ophiuroides)植株体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性的相应变化。结果表明,随着月最低气温从20 ℃以上降至约7 ℃,13份假俭草材料植株体内的SOD活性、POD活性均随温度的降低而升高,而且SOD活性、POD活性升高的幅度越来越大;DJ01假俭草的SOD和POD活性月均增加率均最高,分别为9.80%和22.97%,抗寒能力可能最强。

关键词:假俭草(Eremochloa ophiuroides);超氧化物歧化酶;过氧化物酶;四川

中图分类号:Q948.112+.2;S688.4 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2011)15-3102-04

The Physiological Response of SOD and POD Activity of in Winter

LIU Lin1,YANG Chun-hua1,BAI Shi-qie2,LI Xin1

(1.College of Animal Science and Technology,Sichuan Agricultural University,Yaan 625014,Sichuan,China;

2.Sichuan Grassland Science Academy,Chengdu 611731,China)

Abstract: The change of SOD and POD activities in thirteen wild centipedegrass(Eremochloa ophiurodes) from different habitats in Sichuan province were studied from September to December. The result showed that as the drop of natural temperature from 20 ℃ to 7 ℃, the activities of SOD and POD ascended gradually in all the centipedegrass, and the increasing extent of SOD and POD activities improved impressively. Meanwhile, the maximum monthly increasing rates of the SOD and POD activities were achieved in DJ01, 9.80% and 22.97% respevtively, indicating that DJ01 centipedegrass had the strongest cold-resistant ability.

Key words: centipedegrass; SOD; POD; Sichuan

假俭草(Eremochloa ophiuroides)又名中国草坪草,具有强壮的匍匐茎,蔓延力强而迅速,高约20 cm,第一颖先端两侧具阔翅,边缘之刺短而不明显[1-4]。它是一种优良的暖季型草坪草,原产于中国、斯里兰卡等东南亚国家[5]。假俭草的叶形优美,耐旱[6-8]、耐阴性好[9]、耐瘠薄,侵占性、抗病性强[10,11],抗污染能力也较强[12-16],尤其以较低的养护管理水平即可获得质量较好的草坪而著称[5,17]。

低温是限制冷敏感植物分布及其生长最重要的环境因素[18,19]。生物膜是植物受低温伤害的原初部位[20,21]。在正常情况下,植物体内产生的自由基不足以使植物受伤害,是因为植物体内有一套完善的抗氧化防御系统,该系统有清除活性氧的能力,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)是抗氧化防御系统的两种主要成分[22]。冷敏感植物在冷胁迫条件下,活性氧超过正常水平时,产生积累,可导致一系列不良反应,对植物体造成伤害。因此,抗氧化酶(SOD、POD等)的活性已成为研究植物抗寒性常用的生理生化指标。王榕楷等[23]研究了在低温条件下3种草坪草叶片细胞中SOD活性的变化,发现SOD活性高的草坪草耐寒性强,有力地证明了SOD活性与草坪草耐寒力密切相关。

假俭草是一种养护管理费用低、用途广泛、除抗寒性较弱外各方面抗性均较好的优良草坪草种。我国中部以南是假俭草的起源中心,在我国开展假俭草的选育工作意义重大。试验选用采自四川不同生境下的13份假俭草材料,测定了其冬季SOD活性和POD活性的变化,为假俭草抗寒机理的研究提供相关参考。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于四川农业大学草学系新教学实习基地内,地理坐标为北纬30°08′,东经103°00′,海拔高度600 m,土壤为白垩纪灌口组矿页岩风化的堆积物形成的紫色土。亚热带湿润气候,年均气温16.2 ℃,极端低温为-3 ℃,极端高温为37.7 ℃,日均温≥5 ℃的积温5 770.2 ℃,日均温≥10 ℃的积温

5 231.0 ℃。年均降雨量1 774.3 mm,年均蒸发量

1 011.2 mm。年均相对湿度79%,年均日照时间

1 045 h,年均无霜期304 d。

1.2试验材料

试验材料采集地详细情况见表1。

1.3试验设计

试验采取小区试验和实验室分析相结合。小区试验为两因素随机区组设计,即以试验材料和温度为处理因素,试验材料设为13水平,温度处理设为4水平,3次重复。小区面积1.0 m×1.5 m,走道宽0.5 m。在整个试验过程中,只给予适量的水分供应,保持其正常生长即可。各试验材料均选择生长健壮、无病虫害的植株为无性繁殖的母本,取其含顶端的茎段为扦插材料,每个茎段含3个节。扦插前施以适量的羊粪和鸡屎后,再铺以河沙。

1.4观测项目及测定方法

1.4.1气象资料的观测除地温外,所用气象资料都来源于四川农业大学气象教研室。地温测定方法:用测地温的温度计(分别于地下5、10、15、20 cm深的每层设地温计各3支)测定采样时的地下温度。

1.4.2SOD活性的测定采用氮蓝四唑(NBT)光还原法[24]。取0.15 g(W)洗净后的假俭草幼嫩的第一或第二叶,加入1.5 mL的冷提取介质,研磨成匀浆,2~4 ℃下13 480 r/min离心10 min,上清液即为酶提取液,量取其总体积(V)。测定在4 000 lx的光照下照光10 min后,酶反应液和无酶反应液560 nm处的OD值(酶反应液和无酶反应液的OD值之差为ΔOD,无酶反应液的OD值为D0)。按照如下公式计算:A=(ΔOD×V)/(D0×W×0.01×50%)。

1.4.3POD活性的测定采用愈创木酚比色法[24]。取0.1 g(W)洗净后的假俭草成熟叶片,用去离子水研磨成匀浆并定容至10 mL,4 000 r/min下离心15 min,上清液即为粗酶提取液。将此提取液与0.1%的邻甲基苯酚反应1 min(t)后,立即用20%三氯乙酸终止反应,用721型分光光度计于470 nm处测定其OD值,据此OD值在标准曲线上查出浓度(C)[24]。按照如下公式计算:A=C/(W×t)。

1.5数据处理

试验数据均用SPSS11.5(Statistical Package for the Social Science 11.5)、Excel 2000分析软件处理。

2结果与分析

方差分析结果表明,各供试假俭草材料间SOD活性增加率差异极显著(P<0.01),每月的温度处理间SOD活性增加率差异也极显著,试验材料和温度两因素间的互作效应也达极显著水平,说明不同来源地的假俭草材料SOD活性增加率对不同的低温敏感度不一致。多重比较分析得出:DJ01、DJ02、YA02、YB01假俭草的SOD活性增加率都分别与MS04、 LS01、 EM02、 LC01、 EM01、 LS02、 XJ01、 QL01假俭草差异极显著;MS09假俭草的SOD活性增加率分别与MS04、LS01假俭草差异显著(P<0.05),同时还与EM02、LC01、EM01、LS02、XJ01、QL01假俭草差异极显著。

方差分析表明,各供试假俭草材料间POD活性增加率差异极显著(P<0.01),每月的温度处理间POD活性增加率差异也极显著,试验材料和温度两因素间的互作效应也达极显著水平,说明不同来源地的假俭草材料的POD活性增加率对不同的低温的敏感度不一致。各试验材料间POD活性增加率多重比较得出:DJ01、DJ02、YA02假俭草的POD活性增加率都分别与YB01、MS09、MS04、LS01、EM02、LC01、EM01、LS02、XJ01、QL01假俭草差异极显著,YB01、MS09假俭草的POD活性增加率也分别与MS04、LS01、EM02、LC01、EM01、LS02、XJ01、QL01假俭草差异极显著,MS04假俭草的POD活性增加率显著大于LC01、EM01、LS02、XJ01假俭草,且与QL01假俭草差异极显著。

结合SOD活性增加率的分析可知,DJ01、DJ02和YA02假俭草的SOD活性、POD活性增加趋势一致,而且都明显;LC01、EM01、LS02、XJ01和QL01假俭草的SOD活性、POD活性增加趋势也一致,但增加幅度较平缓;YB01、MS09、MS04、LS01和EM02假俭草的SOD活性、POD活性增加趋势一致性相对较差。这表明,13份假俭草材料在抗寒机理上存在一定差异,DJ01、DJ02、YA02、LC01、EM01、LS02、XJ01和QL01假俭草的SOD和POD活性具有较好的一致性,而YB01、MS09、MS04、LS01和EM02假俭草的SOD和POD活性的协调一致性稍差。

2.3两项生理指标与气温和不同土壤层温度的相关性分析

在冬季自然降温的过程中,假俭草体内生理生化的变化必然要受到气温、地面温度和土温变化的综合影响。将SOD、POD活性两项生理生化指标的测定值(表2)与最低气温、地面最低温度和5、10、15、20 cm深的土温作相关性分析得出(表3),SOD活性与最低气温相关系数在0.9左右。在各立体层片的温度变化中,最低气温的变化对SOD活性的影响很大,地面最低温度变化对POD活性的影响最大,相关性均达到了极显著水平(P<0.01);而土温的变化对两项生理指标均影响不大。

2.4SOD、POD活性的相关性分析

在低温胁迫下,假俭草体内生理生化过程必然会起一系列的相应变化。根据表3的数据,对两项生理生化指标进行相关性分析,可以判定假俭草的SOD活性和POD活性变化之间的关系,有助于进一步了解假俭草的抗寒机制。分析表明,SOD活性和POD活性之间呈正相关,相关系数为0.997,而且达极显著水平(P<0.01)。这说明,在冬季自然降温过程中,假俭草体内SOD活性、POD活性的改变是协调一致的,两者可共同作用抵御低温伤害。

3小结

SOD和POD是植物体的抗氧化保护酶类。在植物的抗寒生理研究中,常把SOD活性和POD活性作为衡量植物抗寒性的指标。与张文惠等[25]、李建设等[26]的研究结果一致,从9月至12月,即最低气温从20 ℃左右降至约7 ℃时,13份供试假俭草材料植株体内的SOD活性和POD活性均随温度的降低而升高,说明经过自然降温锻炼后,假俭草可以抵抗7 ℃以上的低温。

在冬季自然降温的过程中,13份假俭草材料体内的SOD活性和POD活性虽然均表现出一个升高的过程。但是,它们增加的程度又有所不同。DJ01假俭草的SOD活性月均增加率和POD活性月均增加率均最高,分别为9.80%和22.97%;QL01假俭草的SOD活性月均增加率和POD活性月均增加率均最低,分别为2.28%和5.67%。在13份供试材料中,DJ01假俭草抗寒性可能较好。

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