全 文 ：第 2 3
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卷
艺3
第 6期
N 0
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6
湖 北 农 学 院 学 报
J u or n a l of Hu b e i A g
r i e u lt u r a l Col le g e
2 0 0 3 年 1 2 月
De e
.
2 0 0 3
文章编号 : 1 0 0 4 一 3 8 8 8( 2 0 0 3 )0 6一 0 4 0 5 一 0 3
瓦维洛夫山羊草细胞质小麦核代换系超氧化物歧化酶
和过氧化氢酶活性研究’
丁 勤 ` , 马翎健 2 , 余 玲 2 , 何蓓如 ,
(1
. 西北农林科技大学 园艺学院 , 陕西 杨凌 7工2 1。。 ; 2 . 西北农林科技大学农学院 , 陕西 _杨凌 7 1 2 1 0 0)
摘 要 : 时 瓦维洛夫 山 羊草 ( A昭 4 i ol p 、 二丽 t二 i )细胞质 小麦核代换 系花药 不 同时期 的超
氧化物歧化酶 ( S O D ) 、 过氧化氢酶 ( C A T ) 活性研 究表明 , 瓦 维洛夫 山羊草细胞质小 麦核代换
系 S O D 、 C A T 的酶活性在二核期之前与其核供体普通 小麦差异很 小 , 呈 下 降趋 势 , 二核期 以
后核代换系 SO D 、 C A T 的酶活性急剧 下 降 , 到三核期均显著低 于其核供体普通 小麦 ; 核代换
系表现 不 同程度 的雄 性 不 育性 , 其 育性普遍低 于其核供体普通 小麦 , 核代换 系的 育性与 其
S O D
、
C A T 的酶活性呈正相关关 系 ;花粉败育的原 因可能是酶代谢失调 ,导致 S O D 和 C A T 活
性下 降 、 活性氧积 累 、 膜 系统损伤 。
关键词 : 小麦核代换系 ; 瓦维洛夫山羊草 (A eg i lo sP 二 vi t二 i艺) ;超氧化物歧化酶 ;过氧化氢酶
中图分类号 : 5 51 2 . ;1 Q 9 53 文献标志码 : A
异源细胞质普通小麦核代换系普遍表现不同
程度的雄性不育性 〔` , 2〕 。 在许 多作物雄性不育花
粉在发育过程中伴随着内膜及细胞器膜解体退化
现象 ,这主要是生物体内的活性氧积累过多所致 ,
而超氧化物歧化酶 ( S O D )能有效地清除超氧 自由
基 ( O 2’ 一 ) , 过氧化氢酶 ( C A T )也具有抵御膜损伤
的作用 〔 3一 5〕 。 笔者对瓦维洛夫山羊草细胞质小麦
核代换系与普通小麦的花药在花粉发育不同时期
的 SO D 、 C A T 活性进行了比较研究 , 以探索瓦维
洛夫山羊草细胞质小麦核代换系花粉败育特点及
与酶活性变化的关系 。
1 材料与方法
1
.
1 试验材料
试验于 2 0 0 2 年在西北农林科技大学进行 ,试
验材料为普通小麦 F 9 4一 11 1 、 7 7 2 和 78 5 9 , 瓦维洛
夫山羊草细胞质 ( A e g i l o P : v a v i t o 二 11 , 简称瓦 ) 小
麦核代换系瓦 F 9 4一 1 1 1 、 瓦 7 7 2 和瓦 7 8 5 9 。
1
.
2 取样
据麦株外部形态选取花药处于不同发育时期
的麦穗 , 然后用醋酸洋红压片法镜检 , 确定中部小
穗的发育时期 , 依次选取 中部小穗上处于单核期 、
二核期和三核期的花药 。
1
.
3 酶活测定方法
S O D 活性采 用氮 蓝 四 哇 ( N B T ) 光化 还原
法困 ,测定 SO D 对 N B T 的光化还原抑制作用 , 以
抑制 N B T 光化还原的百分数作 为一个酶活性单
位表示 , 即 U / g 。 C A T 活性采用紫外 吸收法川 ,
2
.
9 m L 反应液中含 2 0 0 nr m o l 的 H Z 0 2 0 . 5 xn L ,
0
.
2 m L 酶液 , 1 m I J p H 7 . 0 的 T r i s 一 H C I缓冲液 ,
在 2 40 n m 下测定每分钟 吸收值的减少值 。 一个
酶活性单位为每分钟光密度减少 。 . 1 。
1
.
4 育性调查
每一材料随机取 10 穗 ,采用国内法调查 自交
结实率 :
自交结实率 - 小穗基部两小花结实数有效小穗数 x Z
收稿 日期 : 2 0 0 3一 0 4一 2 1
基金项 目 :陕西省自然科学基金资助项 目 ( ZOO IS M 02 )
第一作者简介 : 丁 勤 ( 1 9 6 8一 ) ,女 , 陕西杨凌人 , 西北农林科技大学园艺学院实验师 .
湖 北 农 学 院 学 报 2 0 03 年
溯 f 一
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2 结果与分析
2
.
1 花粉发育不同时期 S O D 活性比较
如图 1 所示 , 瓦维洛夫山羊草细胞质核代换
系与普通小麦的花药 SO D 活性变化都呈下降趋
势 。 瓦 F 9 4一 1 1 1 、 瓦 7 7 2 和瓦 7 8 5 9 与其核供体普
通小麦相比 ,从单核期到二核期 ,异质系与普通小
麦变化幅度都不大 。 但二核期 以后 , 异质系下 降
变化幅度明显高于普通小麦 , 到三核期异质系的
S O D 活性均低 于其核供体普通小麦 。 异质 系间
酶活性也有差异 。
单核期 二核期
图 2
F ig u re Z
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不 同发育时期花药 C A T 活性
Th e S C tiv iti6 S O f C A T in a n th G r S
d if e re n t d e
v e lo Pm e n t s ta g e s
表 1 核代换系的育性表现及与酶活性的关系
T a b 地 I T帕 re la t io n s h iP b e wt e 口 fe r t ili ty a n d e n z y m e
a C t iv it i6 S in a n l he r s o f n U C le a r S U b s t itu tio n a 曰 i n e s
材 料 结实率 / %
瓦 F 9 4 一 1 1 1
F 9 4
一
11 1
瓦 7 7 2
7 7 2
瓦 7 8 5 9
7 8 5 9
26
87
3 7
8 3
5 2
9 3
三核期花药
S ( )D 活性
/ ( U
·
g 一 ’ )
三核期花药
C A T 活性
/ ( U
·
g 一 ’ )
一 5 2 1 . 6 15 . 5
期绷lo司l姗
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图 l 不 同发育时期花药 S O D 活性
FigU r e I T触 a e tiv i tie s o f S O D in a n th6 rs
a t d iff e r e n t d e v e lo Pm e n t s ta g e s
8 5 4
.
62 一 3 9 4 . 5 2 4 . 6
3
6 4 3
.
6 8 一 3 2 6 . 0 3 2 . 2
4
2
.
2 花粉发育不同时期 C A T 活性比较
3 种异质系与其核供体普通小麦从单核期到
三核期变化趋势相近 ,均处于下降趋势 ;但异质系
C A T 活性均低 于其核供体普通小麦 。 从二核期
开始异质系小麦 C A T 活性下降幅度高于普通小
麦 (图 2 ) 。 异 质系 间酶活性 以 瓦 7 8 5 9 最高 , 瓦
F 9 4
一
1 1 1 最低 。
2
.
3 异质 系的育性 比较
3种瓦维洛夫 山羊草细胞质小麦核代换系的
结实率均明显低 于其核供 体普通小麦 (表 1 ) , 表
明粗厚 山羊草细胞质能普遍降低小麦育性 ;但不
同核质组合育性下降幅度不同 ,瓦 7 8 5 9 结实率降
幅最小 ( 43 . 68 % ) , 瓦 F 9 4一 I n 结实率降幅最 大
(6 9
.
72 写 ) 。 异 质 系 的 结 实 率与 三 核期 SO D 、
C A T 活性相关分析均达极显著水平 ,可见育性与
三核期 SO D 、 C A T 活性呈明显相关关系 。
3 结论与讨论
比较研究表 明 , 在花粉的发育过程中瓦维洛
夫山羊草细胞质小麦核代换系与普通小麦花药的
s O D
、
c A T 活性都呈下降趋势 , 但由于受瓦维洛
夫山羊草细胞质影响 , 异质系的酶活性下降速率
明显大于普通小麦 ,且均低于其核供体普通小麦 。
3个核代换系间的 S O D 、 C A I、 活性也存在明显差
异 。 小麦核代换系酶活性变化的主要时期在二核
期 ,酶活性下降趋势最大 , 到三核期达最低点 。 小
麦核代换系酶活在三核期与其育性呈正相关关系 。
瓦维洛夫山羊草细胞质小麦核代换系在花粉
发育过程 中受异 源胞质影响 , 酶代谢发生异常 ,
S O D
、
C A T 活性下降 ,使得细胞 内活性氧积累 , 膜
系统受到损伤 ,从而使瓦维洛夫 山羊草细胞质小
麦核代换系花粉发育异 常 , 育性显著低于其核供
体普通小麦 。
第 6 期 丁 勤等 : 瓦维洛夫山羊草细胞质小麦核代换系酶活性研究 47 0
参考文献 :
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Ab s t r a e t
:
T h r e e e o m m o n w h e a t a n d t h e i r n u e l e a r s u b s t i t u t i o n a l li n e s w i t h A e g i l o P s va
v i t o v i i e y
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t o p l a ,琅 w e r e , e l e e t e d t o s t u d y t h e a e t iv i t i e s o f s u p e r o x id e d i s m u t a s e ( S O D ) a n d e a t a l a s e ( C A T ) i n
只 n th e r s
,
T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t S O D a n d CA T a e t i v i t ie s o f n u e l e a r s u b s t i t u t i o n a l li n e s w i t h A
召 .
似诉 t o u i i e y t o P l a s m w e r e l o w e r t h a n t h o s e o f n u e l e a r d o n o r , e o m m o n w h e a t a n d t h a t t h e r e w a s d if f e r -
e n c e a m o n g t h e m a l e s t e r i li t i e s o f t h e n u e l e a r s u b s t i t u t io n a l l i n e s w h o s e f e r t i l i t i e s w e r e g e n e r a l l y lo w e
r
t h a n t h o s e o f n u e le a r d o n o r
, a n d t h a t t h e r e w a s s i g n i f i e a n t l y p o s i t i v e e o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e f e r t i l i t ie s
a n d S O D a n d C A T a e t i v i t i e s o f n u e l e a r s u b s t ; t u t i o n a l l i n e s
.
T h e r e a s o n s r e s u l t i n g i n m i e r o s p o r e a b o r
-
t io n o f a ll o P I。 、 m w a s t h e d e e r e a s e o f a e t i v i t i e s o f SO D a n d CA T , a n d d a m a g e o f m e m b r a n e s y s t e m s l e d
b y a e e u m u l a t e d a e t i v e o x y g e n
.
K e y w o 川 s : w h e a t n u e le a r s u b s t i t u t io n a l l i n e s ; A e g i l o P s v a v i t o v i艺 ; s u p e r o x i d e d i s m u t a s e ; e a t a l a s e