亚麻枞形期抗旱机理初步研究

宋鑫玲，高树仁，曹洪勋，夏尊民（.黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆6339；.黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江大庆6339）

亚麻枞形期抗旱机理初步研究

宋鑫玲1，2，高树仁1，曹洪勋2，夏尊民2
（1.黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆163319；2.黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江大庆163319）

试验采用土壤干旱法，研究2份资源（抗旱资源双亚15号，敏感资源日本5号）的SOD、POD、CAT活性，游离脯氨酸质量分数，可溶性糖含量，MDA含量的变化规律，结果表明：干旱胁迫导致亚麻组织中SOD活性、POD活性、MDA含量、可溶性糖含量呈现增加趋势，双亚15号的变化幅度较日本5号的大，游离脯氨酸含量急剧升高，且双亚15号上升幅度远大于日本5号，得出，干旱条件下，亚麻主要通过SOD、POD活性的增加及可溶性糖、脯氨酸的大量积累，来保护亚麻组织免受干旱带来的伤害。

亚麻；生理指标；抗旱机理

Abstract∶Using soil drought method，the SOD，POD，CAT activity，free proline content，soluble sugar content，MDA content，which are got from two copies of the resource（bis-15 drought resources，sensitive resources in Japan on the 5th），were researched.The result showed∶the SOD activity，POD activity，MDA content，soluble sugar content from linen tissue expressed an increasing trend under drought stress，Meanwhile the shuangya 15 was bis-change range than Japan 5.The free proline content increased sharply，and the shuangya15 raised much larger than Japan 5.The conclusion is the SOD，POD activity enhanced，and increase of the accumulation of soluble sugars，prolineFlaxtoprotect tissues fromdamage caused by drought conditions

Keywords∶Flaxphysiological indicators；drought mechanism

随着全球干旱面积日益增加，作物抗旱育种、作物高水分利用效率、农业节水与灌溉的研究已成为热点。众所周知，干旱会造成作物的大量减产，在干旱条件下提高产量、提高水分利用效率显得尤为重要［1］。亚麻是一种比较耐旱的作物，当土壤含水量达到田间持水量的60%就能正常生长，但是亚麻枞形期是水分敏感期，极易发生掐脖旱，对亚麻造成减产［2］，因此育种工作者抗旱性的研究显得十分重要。目前关于亚麻枞形期抗旱的机理研究报道较少，因此本试验通过在亚麻枞形期设置干旱胁迫，研究亚麻组织生理指标的变化趋势，阐述亚麻的抗旱机理，为抗旱育种提供理论基础。

1　试验材料及方法

1.1试验材料

试验采用抗旱及敏感资源各1份，抗旱资源为双亚15号，敏感资源日本5号，试验材料由黑龙江省科学院大庆分院提供。

1.2试验设计

试验采用盆栽法，二因素完全随机设计，设正常供水和控制供水两组，每组2份材料，每份材料3次重复，共12个处理组合。采用SMBD2801土壤湿度传感器控制水分，正常供水组为对照，保持土壤相对含水量17%～19%，控制供水组为9%～11%。亚麻处于枞形初期控水组开始控水，当亚麻苗有70%出现萎蔫且清晨不恢复时取样并置于-20℃冰箱保存。

1.3试验生理指标的选择及测定方法

试验共需要测定生理指标为：

亚麻组织中SOD活性：采用王学奎［3］、李玲［4］的NBT光还原法。

亚麻组织中POD活性：采用张志良［5］等愈创木酚法。

亚麻组织中CAT活性：采用刘萍［6］的紫外吸收法。

亚麻组织中MDA含量及可溶性糖含量：采用赵世杰［7］分光光度计法。

亚麻组织中游离脯氨酸的质量分数：采用王学奎［3］、李玲［4］分光光度计法。

2　试验结果

2.1干旱胁迫下亚麻组织SOD、POD、CAT活性的变化

图1　亚麻组织SOD活性/UFig.1　he SOD activity offlaxtissue/U

图2　亚麻组织POD活性/UFig.2　The POD activity offlaxtissue/U

图3　亚麻组织CAT活性/UFig.3　The CAT activity offlaxtissue/U

氧气是植物生命活动所必不可少的物质之一，然而干旱胁迫下，氧活化为超氧自由基（O2-），对细胞膜造成伤害。在长期的进化过程中，植物体内形成了活性氧清除系统，得以保护植物免受干旱的胁迫［8］。抗旱性强的植物往往能够诱导更多的抗氧化酶来提高自身的抗逆性。通过研究亚麻组织SOD活性（见图1）结果表明：非水分胁迫下，双亚15号自身的SOD活性要高于日本5号；干旱胁迫下，双亚15号和日本5号的SOD活性均呈上升趋势，且双亚15号上升幅度比日本5号要大。说明抗旱材料能产生更多的SOD酶，以抵御干旱带来的伤害。

多酶体系中除了SOD外，POD和CAT是专门负责清除组织中的过氧化氢（H2O2），且SOD与CAT还存在协同作用共同抵抗胁迫［9］。通过研究亚麻组织POD活性（见图2）结果表明：非水分胁迫下，双亚15号的POD活性比日本5号略低，但相差不大；在干旱胁迫下，双亚15号的POD活性明显增加，其增加幅度远远大于日本5号，同时日本5号也略有增加。说明在干旱胁迫下抗旱材料POD活性大于敏感材料。通过研究CAT活性（见图3）结果表明∶非干旱胁迫下，双亚15号的活性远远大于日本5号，但是干旱胁迫下，日本5号变化不明显，双亚15号CAT活性呈下降趋势，且活性要低于敏感材料。

2.2干旱胁迫下亚麻组织MDA与可溶性糖含量的变化

图4　亚麻组织MDA含量/μmol·g-1Fig.4　The MDA content offlaxtissue/μmol·g-1

图5　亚麻组织中可溶性糖含量/μmol·g-1Fig.5　The soluble sugar content offlaxtissue/μmol·g-1

MDA是细胞质膜过氧化作用的产物之一，MDA含量的变化能够反映出细胞膜受伤害的水平。通过MDA含量研究结果表明（见图4）：非水分胁迫下，双亚15号的MDA含量略高于日本5号，胁迫条件下MDA含量均呈增加趋势，且双亚15号增加的幅度要大于日本5号。干旱条件下植株组织渗透压会增高，渗透调节物质会出现大量积累，可溶性糖作为主要渗透调节物质能够抵制外界的胁迫。通过研究可溶性糖含量（见图5）结果表明：非胁迫条件下，双亚15号的可溶性糖含量略高于日本5号，在胁迫条件下，参试材料的可溶性糖含量均呈上升趋势，双亚15号增加幅度明显大于日本5号。

2.3干旱胁迫下亚麻组织中游离脯氨酸含量的变化

图6　亚麻组织中游离脯氨酸质量分数/%Fig.6　The free proline content ofFlaxtissue/%

游离脯氨酸存在于细胞质中，作为细胞质中主要的渗透调节物质，维持原生质与环境的平衡，防止失水。通过研究游离脯氨酸含量（见图6）结果表明，非水分胁迫下，参试材料的脯氨酸质量分数不超过0.1%；水分胁迫

条件下，脯氨酸含量急剧上升，且双亚15号上升的幅度要大于日本5号。说明，在干旱胁迫下，通过亚麻组织脯氨酸的升高来维持亚麻原生质的渗透平衡。

3　讨论

通过亚麻多酶体系的研究结果表明：干旱胁迫下，亚麻是通过SOD、POD的增加来抵御干旱给亚麻带来的伤害。CAT酶的活性呈下降趋势，原因还有待于进一步研究。亚麻组织中MDA含量在干旱胁迫下呈上升趋势，且抗旱材料上升幅度大于敏感材料，但是李锦树［10］等认为抗旱材料MDA增加的幅度小于敏感材料，这可能是由于干旱胁迫下，亚麻组织中脯氨酸和可溶性糖的大量积累对MDA测定造成的干扰，因此本试验中MDA无法反应亚麻的抗旱能力。在干旱胁迫下，可溶性糖和脯氨酸大量的积累，且抗旱性强的材料增加幅度大。因此，本试验结论：亚麻在枞形期是通过SOD、POD活性增加以及可溶性物质的大量积累共同抵御外界的胁迫，从而实现对自身的保护。

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［3］王学奎.植物生理生化实验原理和技术［M］.北京：高等教育出版社，2006：172-173.

［4］李玲，植物生理学模块实验指导［M］.北京：科学出版社，2009：98-100.

［5］张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导［M］.北京：高等教育出版社，2004：123-124.

［6］刘萍.植物生理学实验技术［M］.北京：科学出版社，2007：128-130.

［7］赵世杰，李德全.现代植物生理学实验指南［M］.北京：科学出版社，1999，305-306.

［8］单长卷.4个冬小麦品种扬花期对土壤干旱的生理响应及抗旱性评价［J］.江苏农业科学，2012，40（7）：73-76.

［9］陈如凯，张木清.干旱胁迫对甘蔗生理影响的研究［J］.甘蔗，1995，2（1）：1-6.

［10］李锦树.干旱对玉米细胞透性及膜质的影响［J］.植物生理学报，1983，9（3）：223-228.

The preliminary study of drought resistance mechanism atflaxfir-shaped stage

SONG Xin-ling1，2，GAO Shu-ren1，CAO Hong-xun2，XIA Zun-min2
（1.Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing163319，China；2.Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Sciences，Daqing163319，China）

S563.2

A

1674-8646（2015）02-0012-03

2014-12-02

宋鑫玲（1985-），女，黑龙江哈尔滨人，助理研究员，硕士，从事亚麻抗旱遗传研究。

高树仁（1965-），男，黑龙江大庆人，教授，博士，硕士研究生导师，从事玉米遗传育种工作。