灌浆期高温对小麦旗叶中SOD和GR活性及相关基因表达量的影响
2014-11-22王春微孙爱清张杰道等
王春微 孙爱清 张杰道 等
摘要：以山农23和济麦20为试验材料，研究灌浆期（花后10～20 d）高温对小麦旗叶中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性及相关基因表达量的影响。结果表明，在高温胁迫条件下，山农23的SOD活性一直显著高于对照，而济麦20的SOD活性变化呈先升高后降低的趋势。山农23中Fe-SOD和Mn-SOD表达量的变化与SOD活性的变化趋势相似，但Cu/Zn-SOD表达量的变化与SOD活性的变化趋势不同。济麦20中3个SOD基因表达量的变化均与SOD活性的变化基本一致。高温胁迫条件下两个小麦品种的GR活性均呈现先升高后降低的趋势，山农23中GR表达量的变化与GR活性的变化趋势基本一致，济麦20中GR表达量的变化早于GR活性的变化。总体来看，高温胁迫条件下山农23具有较强的抗氧化能力，Fe-SOD和Mn-SOD基因对SOD活性起主要作用，抗氧化酶相关基因对灌浆期高温胁迫的响应比酶活性更敏感。
关键词：小麦；高温；超氧化物歧化酶；谷胱甘肽还原酶；基因表达
中图分类号：S512.103.4文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）10-0030-05
3讨论与结论
高温引起抗氧化酶活性的改变可能因植物物种、品种、胁迫强度和胁迫持续时间的不同而异。Hu等[18]通过试验发现高温胁迫（42℃，1 h）能增加玉米叶片中SOD和GR的活性。Xue等[19]发现高温使水稻苗中SOD活性显著高于对照。本研究发现，高温处理过程中山农23的SOD活性一直高于对照，济麦20的SOD活性变化呈现先升高后降低的趋势；两个品种的GR活性虽然都呈先升高后降低的趋势，但是济麦20开始下降的时间早于山农23。表明高温胁迫对不同耐热性小麦品种的抗氧化酶活性的影响不同，山农23有较高的抗氧化酶活性和较强的耐热性。
高温引发各种植物响应，包括调控基因的表达。研究在RNA水平上的基因表达与植物耐热性的关系，能对抗氧化酶激活机制有更深入地了解，而不仅仅停留在酶活性方面。本研究发现，济麦20中三种SOD基因的变化趋势与酶活性的变化趋势基本一致。山农23中Fe-SOD和Mn-SOD在处理过程中的变化趋势与高温处理条件下SOD活性的变化趋势基本一致，但是Cu/Zn-SOD在处理2 d后表达量一直低于对照，这与SOD活性的变化趋势不一致。前人许多试验也发现非生物胁迫过程中Cu/Zn-SOD的转录水平的变化与SOD变化不完全一致。Xu等[10]研究发现早熟禾中叶绿体Cu/Zn-SOD与细胞质Cu/Zn-SOD在干旱胁迫后转录水平显著升高，但是SOD活性却呈下降的趋势。Kurepa等 （1997）[20]通过研究发现Cu2+过量积累能使叶绿体Cu/Zn-SOD上调，但是SOD活性没有发生显著变化。综上所述，Fe-SOD和Mn-SOD在抵抗高温损伤方面起重要作用。
山农23的GR转录水平的变化比酶活性的变化早2 d，说明抗氧化酶相关基因对高温胁迫的响应较酶活性更敏感。值得注意的是，在高温处理条件下济麦20的GR基因表达量在处理4 d时开始下调，但酶活性在8 d开始低于对照，原因可能是GR在处理前期超表达或者GR活性的变化不是由转录水平调控的，更可能受转录后水平调控。
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