低温对青海扁茎早熟禾活性氧代谢的影响和相关基因表达分析

发布时间：2020-03-09 19:12

【摘要】：为研究青海扁茎早熟禾(BJ)在低温胁迫下活性氧积累、抗氧化酶防御与逆境相关基因表达的机制,以WY-2(草地早熟禾‘午夜2号')为对照,对这两种材料低温适应(10/5℃)3 d和冷冻胁迫(-10℃)24 h,测定了O_2~(-·)产生速率、H_2O_2含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及其抗氧化酶相关基因、冷胁迫相关转录因子的相对表达量。结果表明,低温胁迫可引起BJ和WY-2叶片内的O_2~(-·)产生速率、H2O2含量和MDA含量的增加,BJ活性氧的积累程度和MDA含量均低于WY-2;低温胁迫可导致BJ的SOD、APX和GR活性的降低,CAT活性呈先升后降的趋势,但只有APX活性表现为BJ高于WY-2,同时,BJ和WY-2叶片内的Cu/Zn SOD、CAT、APX和GR基因的表达量在低温胁迫后被明显的上调,且BJ抗氧化酶相关基因的相对表达量普遍高于WY-2;BJ叶片内的DREB2是下调表达的,ERF、DREB1、CSP和HSP基因在低温胁迫后均表现出明显的上调表达,且ERF、CSP和HSP的相对表达量高于WY-2。从而得出结论,扁茎早熟禾在低温胁迫时有害物质的积累低于午夜二号,抗氧化酶相关基因表达上调幅度,以及一些与冷胁迫相关转录因子的表达调控均大于午夜二号。这些物质合成和基因表达的差异可能共同导致扁茎早熟禾的高耐冷性。
【图文】：

2结果与分析2．1低温胁迫对O2－·产生速率和H2O2含量的影响如图1所示，低温胁迫可增加早熟禾O2－·产生速率和H2O2含量，除冷冻处理4h(F-4h)外，BJ(青海扁茎早熟禾)的O2－·产生速率在整个低温处理期间均低于WY-2(草地早熟禾‘午夜2号＇)。低温适应3d后(C-3d)，BJ和WY-2的O2－·产生速率与处理前(0h)均有所降低，但并无显著性差异(P＞0．05)。BJ的O2－·产生速率在冷冻处理4h后达到最高值，为8．2nmol/(min·g)，较处理前增加了19．3%。然而，冷冻处理2和8hWY-2的O2－·产生速率均显著高于0h(P＜0．05)，且冷冻处理2h后的O2－·产生速率较0h增加了80．4%。BJ和WY-2的H2O2含量在整个处理期内总体呈先增高后降低的趋势(图1)。BJ的H2O2含量在低温适应和冷冻处理初期(F-2h)有所增加，但与0h并无显著性差异(P＞0．05)，在冷冻处理8h后，H2O2含量显著增加(P＜0．05)，并达到最大值。WY-2的H2O2含量在整个低温处理期间均显著高于0h(P＜0．05)，在冷冻处理2h后就达到了最大值，为389．6nmol/g，较0h增加了58．2%;在冷冻处理24h后，H2O2含量显著降低，但仍然高于0h。图1低温胁迫对两种早熟禾叶片组织O2－·产生速率和H2O2含量的影响Fig．1EffectsofcoldstressonO2－·generationrateandH2O2contentoftheleaftissueoftwobluegrassspeciesC:低温胁迫Coldacclimation;F:冷冻胁迫Frozenstress．竖线表示标准误，不同的小写字母表示差异显著(P＜0．05)，下同。Verticalbarsindicatemean±standarderror(SE)．Differentlowercaselettersrepresentsignificantdifferenceat0．05level．Thesamebelow．2．2低温胁迫对MDA含量的影响

肯灾釶档停嘈鄥匀桓?于0h。图1低温胁迫对两种早熟禾叶片组织O2－·产生速率和H2O2含量的影响Fig．1EffectsofcoldstressonO2－·generationrateandH2O2contentoftheleaftissueoftwobluegrassspeciesC:低温胁迫Coldacclimation;F:冷冻胁迫Frozenstress．竖线表示标准误，不同的小写字母表示差异显著(P＜0．05)，下同。Verticalbarsindicatemean±standarderror(SE)．Differentlowercaselettersrepresentsignificantdifferenceat0．05level．Thesamebelow．2．2低温胁迫对MDA含量的影响图2低温胁迫对两种早熟禾叶片组织MDA含量的影响Fig．2EffectsofcoldstressonMDAcontentoftheleaftissueoftwobluegrassspecies如图2所示，低温胁迫可导致BJ和WY-2叶片内MDA(丙二醛)含量的持续增加，BJ的MDA含量在整个处理期间均显著低于WY-2(P＜0．05)。BJ和WY-2的MDA含量在冷冻胁迫24h(F-24h)后均达到了最大值，分别为78．8和161．8nmol/g，较0h分别增加了50．0%和115．3%，即冷冻处理24h后WY-2的MDA增长量是BJ的2．3倍。2．3低温胁迫对抗氧化酶活性的影响BJ和WY-2叶片内不同种类的抗氧化酶对低温胁迫的响应存在一定的差异(图3)。低温胁迫可导致BJ和WY-2的SOD活性降低，，低温适应3d可显著降低BJ的SOD活性(P＜0．05)，WY-2的SOD活性较0h虽有所降低，但未达到显著性差异(P＜0．05)。BJ的SOD活性在冷冻胁迫4h后降到最小，较0h降低第26卷第12期草业学报2017年101

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