国内五个甜高粱主栽品种生理生化指标的比较研究

高华晨　钱雪冬　白露

摘要：以国内5个甜高粱[Sorghun bicolor （L.） Moench var. succharafum Kouern]主栽品种为试材，分别在苗期、拔节期、抽穗期、成熟期测定甜高粱叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性以及丙二醛（MDA）含量。结果表明，津系53在成熟期的CAT活性和拔节期的MDA含量最高；甜GL在苗期、拔节期和成熟期时的POD活性均最高；LTR108在抽穗期的SOD活性、苗期的CAT活性和MDA含量均最高；LTR168在苗期和成熟期的SOD活性、拔节期的CAT活性以及苗期的MDA含量均最高；HT在拔节期的SOD活性、抽穗期的POD和CAT活性以及抽穗期的MDA含量均最高。综上可以看出，LTR168和HT在其整个生育期的抗逆性较强，津系53的抗逆性最弱，其余2个品种的抗逆性相当。

关键词：甜高粱[Sorghun bicolor （L.） Moench var. succharafum Kouern]；SOD；POD；CAT；MDA

中图分类号：S514 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）19-3621-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.19.007

Abstract： The activity of superoxide dismutase （SOD），peroxidase （POD），catalase （CAT） and malondialdehyde （MDA） content in leaf of five domestic main cultivars of sweet sorghum[Sorghun bicolor（L.） Moench var. succharafum Kouern]at seedling stage，jointing stage，heading period and maturity period was measured respectively. The results showed that the CAT activity at mature period and MDA content at jointing stage of JinXi53 were the highest； The POD activity of sweet GL was highest at seedling stage， jointing stage and mature stage； SOD activity at heading stage，CAT activity and MDA content at seedling stage were highest in LTR108； The SOD activity at seedling stage and mature stage，CAT activity at jointing stage and MDA content in seedling stage were the highest in LTR168； SOD activity at jointing stage，POD and CAT activity at heading stage and MDA content at heading stage were highest in HT. In summary，it could be seen that LTR168 and HT varieties have stronger resistance to stress in growing period，and the stress resistance of the 53 lines is the weakest，and the resistance of the other two varieties is quite the same.

Key words： sweet sorghum[Sorghun bicolor （L.） Moench var. succharafum Kouern]； SOD； POD； CAT； MDA

甜高粱[Sorghun bicolor（L.） Moench var. succharafum Kouern]是普通粒用高粱的一個变种[1]，是全球重要的能源植物之一[2]，具有抗逆性强、光合速率高、含糖量高、适应性广等特点。在全世界能源短缺的前提下，甜高粱由于其茎秆富含较多汁液和糖分、子粒中含有较多淀粉、秆渣含有较多纤维素和半纤维素，因此被作为制取燃料酒精的较合适原材料[3]。有研究表明，甜高粱是一种高产作物，植株较高大（通常3～5 m），茎秆的平均产量为75～175 t/hm2，子粒的平均产量为1.5～6.0 t/hm2。茎秆的纤维含量也较高，平均为14%～24%，纤维产量每公顷可达 9～25 t/hm2。同时，其制糖、酿白酒、造纸、制纤维板以及作为饲料这些用途也被广泛用于生产生活中。这些特点使甜高粱成为重要的能源和粮食作物，尤其在土地贫瘠、投入低下的农田生态系统发展中发挥重要作用[4]。

超氧化物歧化酶（SOD）能修复受损细胞，过氧化物酶（POD）能催化很多反应，过氧化氢酶（CAT）能够清除体内毒害细胞的过氧化氢，三者可以在植物体内发生协同作用，能够及时清除植物在正常代谢过程中或在逆境胁迫时产生的过多活性氧，进而维持细胞内有益无害的较低水平的活性氧，从而起到保护植物细胞，使其免遭氧化损伤的作用。丙二醛（MDA）含量是衡量植物氧化胁迫程度的常用指标之一[5，6]。本研究通过对不同甜高粱品种的SOD、POD、CAT活性和MDA含量的测定，以及抗性生理生化指标的比较分析，旨在为选育优良的甜高粱品种提供科学的理论依据。endprint

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用5个甜高粱叶片由辽宁省农业科学院提供，各高粱品种分别为津系53、甜GL、LTR108、LTR168、HT。

1.2 样品采集与处理

试验于2016年6月和9月进行，分别采集4个时期（苗期、拔节期、抽穗期、成熟期）的不同甜高粱品种的叶片，在每株植株的同一位置上剪取约5 cm的叶片样品装入冻存管中，平行取3管样品，迅速放入液氮中并带回实验室。

1.3 试验方法

1.3.1 酶提取液的配制 从4 ℃冰箱中取出之前采集的样品，每组分别称取0.5 g样品于研钵中剪碎，再加入5 mL酶提取介质液[以0.1 mol/L、pH 7.8的磷酸缓冲液为母液，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）终浓度1%，与0.037 2 g四乙酸二氨基乙烯（EDTA）混合，定容至1 000 mL]，在研钵中将碎叶迅速充分研磨至粉末状并不断加入液氮，随后将酶提取液装入5 mL的Eppendorf管中，在冰浴中静置10 min，放入离心机中，1 000 g离心20 min，取上清液并弃沉淀，所得上清液即为所用酶提取液。放入4 ℃冰箱中保存备用[7]。

1.3.2 测定项目及方法 SOD活性的测定采用氯化硝基四氮唑蓝法[8]；POD活性的测定采用愈创木酚法[9]；CAT活性的测定采用紫外分光光度计法[10]；MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸法[11]。

1.3.3 数据分析 试验数据采用Excel进行数据整理，Origin进行绘图和方差分析，SPSS进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 5个甜高粱品种不同生育期SOD活性比较

5个甜高粱品种4个不同生长时期的SOD活性变化如图1所示，苗期时，甜GL和LTR168的SOD活性差异不大，显著高于其他3个品种，其他3个品种的SOD活性没有显著差异；拔节期时，HT的SOD活性最高，与其他4个品种的SOD活性差异显著，津系53和LTR168的SOD活性没有显著差异，显著高于甜GL和LTR108，甜GL和LTR108的SOD活性差异不显著；抽穗期时，LTR108的SOD活性最高，显著高于其他4个品种，LTR168次之，显著高于其他3个品种，津系53的SOD活性最低，甜GL和HT的SOD活性没有显著差异；成熟期时，LTR168的SOD活性最高，甜GL次之，两者之间无显著差异，但均显著高于其他3个品种，津系53和LTR108的SOD活性没有显著差异，显著低于HT。

2.2 5个甜高粱品种不同生育期POD活性比较

由图2可知，苗期时，甜GL的POD活性最高，显著高于津系53、LTR108和LTR168，其他品种间差异不显著；拔节期时，甜GL的POD活性最高，与津系53以及HT无显著差异，3个品种显著高于其他2个品种，LTR108的POD活性最低，与LTR168无显著差异；抽穗期时，HT的POD活性最高，与其他品种差异显著，津系53的POD活性最低，显著低于其他品种，另外3个品种的POD活性间没有显著差异；成熟期时，甜GL的POD活性最高，与其他4个品种的POD活性差异显著，HT品种的POD活性最低，与津系53的差异不显著，显著低于LTR108和LTR168。

2.3 5个甜高粱品种不同生育期CAT活性比较

5个甜高粱品种4个不同生长时期的CAT活性变化如图3所示，苗期时，LTR108的CAT活性最高，与LTR168间没有明显差异，甜GL的CAT活性最低，与津系53的CAT活性没有显著差异；拔节期时，LTR168的CAT活性最高，但5个品种间没有显著差异；抽穗期时，HT的CAT活性最高，显著高于甜GL，其他品种间均无显著差异；成熟期时，津系53的CAT活性最高，与甜GL间无显著差異，显著高于其他3个品种，LTR108和LTR168的CAT活性较低，显著低于甜GL。

2.4 5个甜高粱品种不同生育期MDA含量比较

由图4可知，苗期时，LTR168的MDA含量最高，显著高于甜GL，其他品种间无显著差异；拔节期时，津系53的MDA含量最高，显著高于LTR108和HT，其他品种间差异不显著；抽穗期时，HT的MDA含量最高，与其他品种间差异显著，LTR168的MDA含量次之，也与其他品种差异显著，津系53、甜GL和LTR108间的MDA含量没有显著差异；成熟期时，LTR108的MDA含量最高，LTR168的MDA含量次之，两品种间差异不显著，但均显著高于其他3个品种，其他3个品种间差异不显著。

3 小结与讨论

SOD、POD、CAT活性以及MDA含量均是反映植物是否抗寒抗病以及保持常绿的重要指标[12，13]。通过对比5个不同品种的甜高粱分别在4个生育期的几个抗性指标，旨在揭示各甜高粱品种的抗逆性最强生育期以及筛选抗逆性最强的品种，为选育能在冬季起到抗寒作用、引进并且能够栽培的甜高粱品种提供科学的理论依据。

SOD活性最高的品种分别为苗期的LTR168、拔节期的HT、抽穗期的LTR108以及成熟期的LTR168；在这4个时期中，POD活性最高的品种依次为甜GL、甜GL、HT、甜GL；CAT活性最高的品种依次为LTR108、LTR168、HT、津系53；MDA含量最高的品种依次为LTR168、津系53、HT、LTR108。综合4个生育期来看，LTR168和HT在高粱整个生育期的抗逆性较强，津系53的抗逆性最弱，其余2个品种的抗逆性相当。

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