Wx基因对灌浆期小麦叶片POD活性影响

Wx基因对灌浆期小麦叶片POD活性的影响大纲：经过对8个Wx近等基因系灌浆时期旗叶和倒二叶POD活性进行测定，研究Wx基因对小麦（TriticumaestivumLinn.）叶片POD活性的影响，结果表示，Wx-B1基因的缺失对小麦叶片POD活性有增加作用，而Wx-A1和Wx-D1基因的缺失作用则相反，表示WxB型小麦可能对困境的抗性最强；

POD活性随灌浆时间的延长先增加

（到花后

20d达到峰值）后降低、最后又增加，同时期旗叶的

POD活性明显高于倒二叶，反响了植株叶片的生理状态及活性氧的除去能力强弱。要点词：小麦（TriticumaestivumLinn.）；Wx近等基因系；POD活性；灌浆期中图分类号：S512.01文件表记码：A文章编号：0439-8114（2015）18-4401-03DOI：植物生长过程中会产生活性氧类（AOS），过分的AOS则会对植物造成氧化威胁，使细胞产生细胞水平和分子水平上的不可以逆伤害[1]。植物体中最重要的抗氧化系统是抗氧化酶类，包括抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）、过氧化氢酶（CAT）及超氧化物歧化酶（SOD）等。过氧化物酶（Peroxidase，POD）是广泛存在于各种动、植物和微生物体内的一类氧化酶，催化由过氧化氢参加的各种还原剂的氧化反响：RH2+H2O2→2H2O+R。依照催化底物特点可将POD分为愈创木酚POD、谷胱甘肽POD和抗坏血酸POD等[2]。POD作为植物细胞内重要的组成部分，拥有好多特别重要的生理功能，如参加活性氧代谢、木质素和木栓层的形成、生长素的降解以及其他（如谷胱甘肽、NADH、DTT、草酰乙酸、氢醌、酪氨酸）酚类化合物的氧化过程。除了与植物正常代谢和生长发育相关的结构型POD外，很大多数POD的合成属于引诱表达型，这已为大量的威胁办理试验和在分子水平上的基因调控研究凭据证明。在上述的POD生理功能中，多数与某种或多种威胁作用以致细胞膜的伤害和破坏，细胞的空间结构被打破，以及伤害信号的转导等一系列生理生化变化相关[3]。陈立松等[4]在对荔枝进行的水分威胁试验中发现，随着水分威胁程度的增加，荔枝叶片中POD活性增加，而且抗旱性较强的品种上升的幅度大于抗旱性较弱的品种。吴伯千等[5]发现茶树受到水分威胁时，水分威胁过程有一个临界强度，耐旱性强的茶树品种其POD活性在必然范围内相对较低，高出这一范围则保持相对较高的活性水平。六倍体小麦中的Waxy蛋白质受3个不同样的Wx基因编码，分别位于染色体臂7AS（Wx-A1）、4AL（Wx-B1）和7DS（Wx-D1）上[6-9]，Wx基因的缺失、突变或遗传表达阻挡会使胚乳中直链淀粉的含量减少和支链淀粉含量增加，全部缺失的小麦胚乳表现为糯性而不含直链淀粉[10-15]。关于Wx基因对小麦粉质量及食质量量的影响已有很多研究，但目前还没有Wx基因对其他生理生化特点的影响的报道。本研究以小麦Wx近等基因系为资料，商议Wx基因对小麦灌浆期叶片POD活性的影响，以期为将来小麦Wx基因的深入研究提供参照。资料与方法1.1资料8个小麦Wx近等基因系（宁麦14背景）种植于云南农业大学校内试验基地（表1），于花后每隔10d取样测定叶片POD活性。1.2方法从开花后第0、10、20、30和40d取样，每个基因型每次取5个单株（即5次重复）的旗叶和倒二叶用于测定。POD活性采用愈创木酚法[16]进行测定。每个基因型重复5次，以进行统计解析。结果与解析在叶位、基因型和取样时间3个办理因素中，除基因型与取样时间互作外，POD活性受任何单一因素或两因素互作的影响，均达到了极明显水平（表2）。8个基因型中，WxB的POD活性最高，WxABD次之，以WxA、WxD、WxBD和WxAB最低（表3），WxB和WxABD与WxA、WxD和WxAB的POD活性达到明显或极明显水平。在各取样时间中，POD活性以花后20d最高，花后40d次之，初开花时（花后0d）最低（表4），相互之间差异达极明显水平（花后10d与花后30d之间差异未达极明显水平）。随灌浆时间的延长，8个Wx基因型倒二叶POD活性先逐渐增加，到花后20d达到最大，此后急剧降低，在花后30d达最低值，尔后又迅速高升（图1）。尽管全部基因型的POD活性变化趋势一致，但活性水平有较大差异，其中WxB在花后前20d的POD活性最大，但此后降低幅度较大，回升后也只处于中等水平；Wildtype在灌浆开始阶段POD活性相对不高，但灌浆结束时增加较快，高于其他基因型。随灌浆时间的延长，各Wx基因型旗叶POD活性增加变化趋势与倒二叶基本一致，开花后即急剧增加，在花后20d达到最大值，此后迅速降低，但自降低后POD活性增加幅度极小，基本处于平稳状态（图2）。在全部基因型中，WxB初开花时POD活性不高，但增加迅速，到花后10d起即高于其他基因型；Wildtype在初开花时活性最高，在花后10d后仅次于WxB，花后30dPOD活性降低又高于其他基因型。小结与谈论Wx-B1基因的缺失对小麦叶片POD活性有增加作用，而Wx-A1和Wx-D1基因的缺失作用则相反。POD活性随灌浆时间的延长先增加（到花后20d达到峰值）后降低、最后又增加。同时期旗叶的POD活性明显高于倒二叶。植物体内会不断产生并除去活性氧，为防范自由基的伤害，植物领悟产生一些活性物质以保持正常的生理功能，POD就是其中一种除去活性氧的保护酶。POD以过氧化氢为电子受体催化底物氧化，主若是将H2O2水解，从而对细胞起保护作用[17]。POD活性的强弱反响了植物抗困境及衰老的能力。本试验中，叶位、基因型和取样时间均对POD活性产生明显影响，其中Wx-B1基因的缺失可提高POD活性水平，而缺失Wx-A1和Wx-D1基因则会降低叶片POD活性。在8个近等基因系中，WxB型小麦对困境的抗性最好。在整个灌浆期中，花后20d全部基因型的POD活性均达到最高，此时灌浆速度最快、可能产生的活性氧也随之增多，从而以致除去活性氧的酶包括POD活性也随之增强；此后POD活性逐渐降低，与灌浆活动逐渐减弱相关；而在灌浆的30～40d时POD活性有明显增加趋势，则可能是叶片加速衰老以致活性氧急剧增加引起的除去系统应急性增强。旗叶POD活性在花后各阶段均高于倒二叶，表示旗叶在整个灌浆过程中的生理活动均强于倒二叶，内部产生的活性氧也相对更多、以致除去系统的作用也相对更强；旗叶POD活性与倒二叶在灌浆过程中的变化基本一致，独一差异在于旗叶POD活性在花后30～40d增加很少或基本保持牢固，表示此时旗叶功能仍保持必然的活力，而倒二叶的生理功能相对更为衰弱。参照文件：秦小琼，贾士荣.植物抗氧化困境的基因工程（综述）[J].农业生物技术学报，1997，5（1）：14-21.[2]ASADAK.Ascorbateperoxidase-ahydrogenperoxide-scavengingenzymeinplants[J].PhysiolPlant，1992，85：235-241.田国忠，李怀方，裘维蕃.植物过氧化物酶研究进展[J].武汉植物学研究，2001，19（4）：332-344.陈立松，刘星辉.水分威胁下荔枝叶片过氧化物酶和IAA氧化酶活性的变化[J].武汉植物学研究，2002，20（2）：131-136.吴伯千，潘根生.茶树对水分威胁的生理生化反响[J].浙江农业大学学报，1995，21（5）：451-456.[6]ANISWORTHC，TARVISM，CLARKJ.IsolationandanalysisofcDNAcloneencodingthesmallsubunitofADP-glucosepyrophosphorylasefromwheat[J].PlantMolecularBiology，1993，23：23-33.[7]NAKAMURAT，YAMAMORIM，HIRANOH，etal.IdentificationofthreeWxproteinsinwheat（TriticumaestivumL.）[J].BiochemicalGenetics，1993，31（1-2）：75-86.[8]YAMAMORIM，ENDOTR.Variationofstarchgranuleproteinsandchromosomemappingoftheircodinggenesincommonwheat[J].TheorApplGenet，1996，93：275-281.[9]SUNC，PUTHIGAES，STAFFAnA，etal.Thetwogenesencodingstarch-branchingenzymesⅡaandⅡbaredifferentiallyexpressedinbarley[J].PlantPhysiology，1998，118：37-49.陈新民.糯小麦（WaxyWheat）研究进展[J].麦类作物学报，2000，20（3）：82-85.邓万洪，晏本菊，任正隆.糯性小麦研究进展[J].麦类作物学报，2007，27（1）：166-171.刘爱峰，宋建民，赵振东，等.糯小麦配粉对面团流变学特点和面包烘烤质量的影响[J].中国农业科学，2004，376）：902-907.李春，宋广芝，田纪春.糯小麦及其Waxy基因的研究进展[J].中国农学通知，2007，23（7）：257-262.梁荣奇，张义荣，刘广田，等