检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

作物杂志,2018, 第4期: 131–137 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2018.04.022

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响

朱鹏锦1,2,庞新华1,2,梁春1,谭秦亮1,2,严霖1,周全光1,2,欧克维1,2   

  1. 1 广西壮族自治区亚热带作物研究所,530001,广西南宁
    2 广西农垦甘蔗研究所,530001,广西南宁
  • 收稿日期:2018-03-12 修回日期:2018-06-22 出版日期:2018-08-20 发布日期:2018-08-23
  • 作者简介:朱鹏锦,助理研究员,主要从事热带亚热带作物生理学研究
  • 基金资助:
    广西科学研究与技术开发计划项目(桂科攻1598006-1-1B);广西自然科学基金项目(2017JJB130314);广西农垦学研究与技术开发计划项目(桂垦攻科201502);广西科学研究与技术开发计划项目(桂科AD16380032)

Effects of Cold Stress on Reactive Oxygen Metabolism and Antioxidant Enzyme Activities of Sugarcane Seedlings

Zhu Pengjin1,2,Pang Xinhua1,2,Liang Chun1,Tan Qinliang1,2,Yan Lin1,Zhou Quanguang1,2,Ou Kewei1,2   

  1. 1 Guangxi Subtropical Crops Research Institute, Nanning 530001, Guangxi, China
    2 Sugarcane Research Institute,Guangxi Agricultural Reclamation Bureau, Nanning 530001, Guangxi, China
  • Received:2018-03-12 Revised:2018-06-22 Online:2018-08-20 Published:2018-08-23

RichHTML

6

PDF (PC)

145

摘要：

作物对低温胁迫的响应是一个复杂的生理生化过程。为了选育耐寒性强、稳产高糖的甘蔗品种,在前期区域试验的基础上,选择4个抗寒能力不同的甘蔗品种（系）作为研究材料。通过测定分析不同甘蔗品种（系）活性氧（ROS）代谢和抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性,研究其对低温的响应。结果发现：随低温胁迫时间的延长幼苗叶片ROS增加,抗氧化酶活性在一定时间范围内以较快速率提高并对低温胁迫产生的ROS进行清除,且活性出现降-升-降的响应过程;不同甘蔗品种（系）抗氧化酶对胁迫的响应存在差异。与此同时,叶片的相对电导率和丙二醛（MDA）含量也随胁迫时间延长而波动增加,根据两者的大小变化得出不同甘蔗品种（系）对低温胁迫的敏感性,即ROC22>FN39>GR2>GT28。

关键词: 低温胁迫, 甘蔗, 抗氧化酶, 活性氧

Abstract:

The response of crops to low temperature stress is a complex process of physiological and biochemical changes. In order to breed the sugarcane varieties with strong cold resistance, stable yield and high sugar content, we selected four sugarcane varieties (lines) with different cold resistance abilities as the research materials based on the previous regional experiments. In this study, through measuring and analyzing the responses of the metabolism of reactive oxygen species (ROS) and the activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) of different sugarcane varieties (lines) to low temperature, it was found that the ROS in seedling leaves increased, and the activities of antioxidant enzymes (SOD, CAT and APX) increased at a high rate within a certain time accordingly and scavenged the ROS generated during the low temperature stress, showing a decrease-increase-decrease fluctuation. However, the activities of antioxidant enzymes to cold stress varied with sugarcane varieties (lines). In addition, the relative electrical conductivity and the malondialdehyde (MDA) content in leaves also increased in volatility as the cold stress time prolonged. According to the changes of the relative conductivity and MDA, the sensitivities to low temperature stress of different sugarcane varieties (lines) could be deduced as ROC22 > FN39 > GR2 > GT28.

Key words: Chilling stress, Sugarcane, Antioxidant enzymes, Reactive oxygen species

图1

低温胁迫对甘蔗幼苗叶片超氧阴离子代谢和过氧化氢含量的影响 不同小写字母表示差异显著（P<0.05）,垂直条表示标准差（SD）,CK：对照,常温下生长的幼苗,T：4℃低温胁迫处理,下同"

图2

低温胁迫对甘蔗幼苗叶片相对电导率和MDA的影响"

图3

低温胁迫对甘蔗幼苗叶片抗氧化酶活性的影响"

[1] 喻方圆, 徐锡增 . 植物逆境生理研究进展. 世界林业研究, 2003,16(5):6-11.
doi: 10.3969/j.issn.1001-4241.2003.05.002
[2] 马文月 . 植物冷害和抗冷性的研究进展. 安徽农业科学, 2004,32(5):1003-1006.
[3] 朱素琴, 何玲艳, 张千千 , 等. 植物细胞内ROS的种类及其产生部位. 安徽农业科学, 2012,40(34):16536-16540.
[4] 赵静, 梁建生, 吴雪玲 , 等. 高盐低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统的相关基因表达. 西北植物学报, 2015,35(5):872-883.
doi: 10.7606/j.issn.1000-4025.2015.05.0872
[5] 江福英, 李延, 翁伯琦 . 植物低温胁迫及其抗性生理. 福建农业学报, 2002,17(3):190-195.
doi: 10.3969/j.issn.1008-0384.2002.03.016
[6] 吴广霞, 唐献龙, 杨德光 , 等. 植物低温胁迫生理研究进展. 作物杂志, 2008(3):17-19.
[7] 徐呈祥 . 提高植物抗寒性的机理研究进展. 生态学报, 2012,32(24):7966-7980.
doi: 10.5846/stxb201106260945
[8] 李杨瑞, 杨丽涛 . 20世纪90年代以来我国甘蔗产业和科技的新发展. 西南农业学报, 2009,22(5):1469-1476.
doi: 10.3969/j.issn.1001-4829.2009.05.061
[9] 刘海清 . 我国甘蔗产业现状与发展趋势. 中国热带农业, 2009(1):8-9.
doi: 10.3969/j.issn.1673-0658.2009.01.003
[10] 黄晓照, 叶靖平 . 广西主要气象灾害对甘蔗生产的影响. 广西农学报, 2006,23(3):16-18.
doi: 10.3969/j.issn.1003-4374.2006.03.007
[11] 谭宗琨, 欧钊荣, 何燕 . 广西蔗糖发展主要气象灾害分析及蔗糖产业优化布局的研究. 甘蔗糖业, 2006(1):17-21,33.
doi: 10.3969/j.issn.1005-9695.2006.01.004
[12] 黄中艳 . 中国甘蔗气候类型和特点的客观分析. 作物杂志, 2009(2):21-25.
doi: 10.3969/j.issn.1001-7283.2009.02.006
[13] 陈少裕 . 甘蔗低温胁迫与膜脂过氧化. 福建农学院学报, 1992,21(1):22-26.
[14] 苏永秀, 李政, 孙涵 . 基于GIS的广西甘蔗种植气候区划. 中国农业气象, 2006,27(3):252-255.
doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2006.03.023
[15] 杨荣仲, 李松, 何为中 , 等. 甘蔗低温灾害减灾技术措施. 广西农业科学, 2008,39(2):160-163.
doi: 10.3969/j.issn.2095-1191.2008.02.013
[16] 何燕, 谭宗琨, 李政 , 等. 2008年罕见低温冻害对广西甘蔗及蔗糖业的影响. 灾害学, 2009,24(1):68-72.
[17] 谭宗琨, 欧钊荣, 何燕 . 利用MODIS监测2008年初广西甘蔗的寒害冻害. 气象, 2010,36(4):116-119.
doi: 10.7519/j.issn.1000-0526.2010.4.021
[18] 李杨瑞, 方锋学, 吴建明 . 2010/2011榨季广西甘蔗生产冻害调查及防御对策. 南方农业学报, 2011,42(1):37-42.
[19] 王爱国, 罗广华 . 植物的超氧物自由基与羟胺反应的定量关系. 植物生理学通讯, 1990(6):55-57.
[20] 刘俊, 吕波, 徐朗莱 . 植物叶片中过氧化氢含量测定方法的改进. 生物化学与生物物理进展, 2000,27(5):548-551.
doi: 10.3321/j.issn:1000-3282.2000.05.025
[21] 朱广廉 . 植物生理实验. 北京: 北京大学出版社, 1990.
[22] Ranieri A, Lencioni L, Schenone G , et al. Glutathione-ascorbic acid cycle in pumpkin plants grown under polluted air in open-top chambers. Journal of Plant Physiology, 1993,142(3):286-290.
doi: 10.1016/S0176-1617(11)80424-4
[23] Giannopolitis C N, Ries S K . Superoxide dismutases:II. purification and quantitative relationship with water-soluble protein in seedlings. Plant Physiology, 1977,59(2):315-318.
doi: 10.1104/pp.59.2.315
[24] Chance B, Maehly A C . Assay of catalase and perxidase. Methods in Enzymology, 1955,2:755-764.
doi: 10.1016/S0076-6879(55)02298-2
[25] 邹琦 . 植物生理学实验指导. 北京: 中国农业出版社, 2000.
[26] 吴广霞, 唐献龙, 杨德光 , 等. 植物低温胁迫生理研究进展. 作物杂志, 2008(3):17-19.
[27] 翁伯琦, 江福英, 方金梅 . 低温胁迫下决明属牧草苗期活性氧代谢及其自适性响应的研究. 中国生态农业学报, 2006,14(2):43-45.
[28] 马改艳, 徐学荣 . 对当前我国甘蔗产业发展形势的分析与思考. 云南农业大学学报(社会科学版), 2013,7(6):29-35.
doi: 10.3969/j.issn.1004-390X(s).2013.06.007
[29] 李明, 田洪春, 黄智刚 . 我国甘蔗产业发展现状研究. 中国糖料, 2017,39(1):67-70.
[30] 何燕, 谭宗琨, 李政 , 等. 基于GIS的广西甘蔗低温冻害区划研究. 西南大学学报(自然科学版), 2007,29(9):81-85.
[31] Davletova S, Rizhsky L, Liang H , et al. Cytosolic ascorbate peroxidase 1 is a central component of the reactive oxygen gene network of Arabidopsis. The Plant Cell, 2005,17(1):268-281.
doi: 10.1105/tpc.104.026971
[32] 陆国盈, 韦晖, 蒋明明 , 等. 冰水浸苗对不同甘蔗品种生理生化特性的影响. 广西农业科学, 2010,41(2):113-116.
[33] 张保青 . 低温胁迫下甘蔗后期生理特性及差异蛋白质组学研究. 南宁:广西大学, 2013.
doi: 10.7666/d.Y2407550
[34] 李晶, 阎秀峰, 祖元刚 . 低温胁迫下红松幼苗活性氧的产生及保护酶的变化. 植物学报, 2000,42(2):148-152.
doi: 10.3321/j.issn:1672-9072.2000.02.007
[35] 唐仕云, 杨丽涛, 李杨瑞 . 低温胁迫下不同甘蔗品种(系)光合特性的变化及其与耐寒性的关系. 广西植物, 2012,32(5):679-685.
[36] 李建设, 耿广东, 程智慧 . 低温胁迫对茄子幼苗抗寒性生理生化指标的影响. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2003,31(1):90-92,96.
[37] 王晨光, 王希, 苍晶 , 等. 低温胁迫对水稻幼苗抗冷性的影响. 东北农业大学学报, 2004,35(2):205-207.
[38] 张泽煌, 黄碧琦, 陈钟佃 , 等. 低温胁迫对茄子的伤害及茄子抗寒机理. 福建农业学报, 2000,15(1):40-42.
[39] 庞新华, 朱鹏锦, 周全光 , 等. 广西蔗区引进甘蔗品种(系)的比较试验. 作物杂志, 2016(2):73-78.
doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2016.02.013
[40] Holt N E, Zigmantas D, Valkunas L , et al. Carotenoid cation formation and the regulation of photosynthetic light harvesting. Science, 2005,307(5708):433-436.
doi: 10.1126/science.1105833 pmid: 15662017
[41] Mazor Y, Borovikova A, Caspy I , et al. Structure of the plant photosystem I supercomplex at 2.6 Å resolution. Nature Plants, 2017,3(3):17014-17019.
doi: 10.1038/nplants.2017.14 pmid: 28248295
[42] Liu Z, Yan H, Wang K , et al. Crystal structure of spinach major light-harvesting complex at 2.72 Å resolution. Nature, 2004,428(6980):287-292.
doi: 10.1038/nature02373
[43] Demmig-Adams B, Adams W W . Photoprotection in an ecological context:the remarkable complexity of thermal energy dissipation. New Phytologist, 2006,172(1):11-21.
doi: 10.1111/nph.2006.172.issue-1
[44] Loll B, Kern J, Saenger W , et al. Towards complete cofactor arrangement in the 3.0 Å resolution structure of photosystem II. Nature, 2005,438(7070):1040-1044.
doi: 10.1038/nature04224
[45] Dall'Osto L, Fiore A, Cazzaniga S , et al. Different roles of α- and β-branch xanthophylls in photosystem assembly and photoprotection. Journal of Biological Chemistry, 2007,282(48):35056-35068.
doi: 10.1074/jbc.M704729200
[1] 罗海斌, 蒋胜理, 黄诚梅, 曹辉庆, 邓智年, 吴凯朝, 徐林, 陆珍, 魏源文. 甘蔗ScHAK10基因克隆及表达分析[J]. 作物杂志, 2018, (4): 53–61
[2] 张晓勇,杨友联,李树江,熊荣川,向红. 外源激素对低温胁迫下脱毒马铃薯扦插苗早衰的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 95–101
[3] 曹哲群,肖芙荣,陈疏影,何丽莲,李富生. 7个蔗茅野生种及其后代材料苗期耐寒性鉴定[J]. 作物杂志, 2017, (5): 43–48
[4] 王宏信,袁祎,杨素丹,刘红梅. 水培对金荞麦生理生化特性及根系形态指标的影响[J]. 作物杂志, 2017, (1): 83–87
[5] 陈明辉,张志录,程世平,黄杏,张保青. 低温胁迫对不同品种果蔗膜脂过氧化及渗透调节物质的影响[J]. 作物杂志, 2016, (6): 53–57
[6] 石景雨,何丽莲,王先宏,李富生. 不同甘蔗品种叶片中总黄酮含量与提取工艺的优化研究[J]. 作物杂志, 2016, (5): 19–24
[7] 孙阳,王燚,孟瑶,樊海潮,曲丹阳,李晶,魏湜,顾万荣. 外源5-氨基乙酰丙酸对低温胁迫下玉米幼苗生长及光合特性的影响[J]. 作物杂志, 2016, (5): 87–93
[8] 白丽荣,时丽冉,郭晓丽,张晓娜. 水分胁迫对不同基因型小黑麦和黑麦苗期生理特性的影响[J]. 作物杂志, 2016, (4): 118–122
[9] 郑柱荣,张瑞祥,杨婷婷,文利超,沈雪峰. 盐胁迫对花生幼苗根系生理生化特性的影响[J]. 作物杂志, 2016, (4): 142–145
[10] 胡海洋,付青青,何丽莲,李富生. 新型肥料海生源对甘蔗耐寒性的影响[J]. 作物杂志, 2016, (3): 73–78
[11] 庞新华,朱鹏锦,周全光,谭秦亮,梁春,欧克维,黄强,欧景莉. 广西蔗区引进甘蔗品种（系）的比较试验[J]. 作物杂志, 2016, (2): 73–78
[12] 杨善, 江永, 周鸿凯, 等. 甘蔗光合因子与品质性状的典型相关性分析[J]. 作物杂志, 2015, (4): 69–73
[13] 张静, 李园园, 黄盈盈, 等. 低温胁迫下活性氧代谢与烟草花芽分化的研究[J]. 作物杂志, 2015, (4): 74–80
[14] 申晓慧, 姜成, 冯鹏, 等. 寒区6个紫花首猪品种根系中MDA含量及抗氧化酶活性的比较研究[J]. 作物杂志, 2015, (4): 88–91
[15] 王雪丽, 阮红燕, 黄智刚. 基于AEz模型的广西甘蔗生产潜力分析[J]. 作物杂志, 2015, (1): 121–126
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[9] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .
[10] 李红燕,王永宏,赵如浪,张文杰,明博,谢瑞芝,王克如,李璐璐,高尚,李少昆. 宁夏引/扬黄灌区玉米子粒脱水模型的构建与应用[J]. 作物杂志, 2018, (4): 149 –153 .