全 文 ：第 wv卷 第 w期
u s s z年 w 月
林 业 科 学
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雄性不育板栗雄花序败育与几种酶活性及 ⁄„含量的关系
刘丽华t 李保国t 齐国辉t 郭素萍t 赵志磊u
kt1河北农业大学林学院 保定 sztsss ~ u1 河北大学质量技术监督学院 保定 sztssu l
关键词 } 板栗 ~雄性不育 ~雄花序 ~≥’⁄~°’⁄~≤„× ~ ⁄„
中图分类号 }≥zt{1wv 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusszlsw p stut p sw
收稿日期 }ussy p s| p sw ∀
Ρελατιονσηιπσ Βετωεεν Σοµε Προτεχτιϖε Ενζψµεσ Αχτιϖιτιεσo Μ∆Α Χοντεντ
ανδ ΜαλεΙνφλορεσχενχε οφ Μαλε Στεριλε Χηεστνυτ
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kt1 Χολλεγε οφ Φορεστρψo Ηεβει Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ Βαοδινγ sztsss ~
ku1 Χολλεγε οφ Θυαλιτψ ανδ Τεχηνολογψ Συπερϖισιον οφ Ηεβει Υνιϖερσιτψ Βαοδινγ sztssul
Αβστραχτ} Œ± ²µ§¨µ·² ¶·∏§¼ ·«¨ ³«¼¶¬²¯²ª¬¦¤¯ °¨ ¦«¤±¬¶° ²© °¤¬¯ ¶·¨µ¬¯¨ ≤«¨¶·±∏·§∏µ¬±ª °¤¯¨¬±©¯²µ¨¶¦¨±¦¨ ¤¥²µ·¬²±o·«¨
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Κεψ ωορδσ} Χαστανεα µολλισσιµα~°¤¯¨¶·¨µ¬¯¬·¼~°¤¯¨¬±©¯²µ¨¶¦¨±¦¨ ~≥’⁄~°’⁄~≤„× ~ ⁄„
植物雄性不育广泛存在于开花植物有性繁殖过程中 ∀据 Ž¤∏¯kt|{{l报道 o已经在 wv科 !tyu个属 !vus个
种的 ytz个品种或种间杂种中发现雄性不育 ∀板栗k Χαστανεα µολλισσιµαl也存在雄性不育现象 ∀板栗既有雌
雄混合花序 o也有单纯的雄花序 o并且雄花量极大 o雌雄花序比例一般为 tΒt1z ∗ tu o而花朵比例则达 tΒu wss
∗ w wssk李保国 ot||{l ∀这些雄花的分化与发育 o除消耗许多的糖分等有机营养外 o还要消耗大量的氮 !磷 !
铁及其他微量元素 o严重影响雌花的分化与结实 ∀而雄性不育可降低树体的营养消耗 !省去去雄等繁琐手续
等 o在果树的生产和育种中具有十分重要的应用价值 ∀因此 o对板栗雄性不育机制的研究也就更为重要 ∀
前人对果树雄性不育研究的报道不多 o且大多集中于花粉母细胞减数分裂等细胞学过程 o尚未见从生理
生化方面研究木本植物雄性不育发生机制的报道 ∀为了了解板栗雄性不育花序败育的生理机制 o选用山东
莒县林业局于 usss年选育出的优良雄性不育板栗品种k王云尊等 ousstl/浮来无花0和当地大量栽培的雄性
可育品种/大红袍0 o在雄花序发育的不同时期 o测定了雄花序中 ≥’⁄!°’⁄!≤„×活性及 ⁄„含量的变化 ∀
1 材料与方法
t1t 试验材料 雄性不育板栗品种/浮来无花0和可育品种/大红袍0均为山东省日照市莒县小桑园村板栗
园中的栽培品种 o树龄为 x年生 ∀自雄花序出现kx月 t日l开始取材 o前期每隔 v §取一次样 ov次以后每隔
u §取样一次 o直至/浮来无花0雄花序脱落 o两品种各取样 {次 ∀每次取样取雄花序约 v ªo取下的样品立即
放入冰壶 o带回室内放入 p us ε 保存备用 ∀
t1u 试验方法 超氧化物歧化酶k≥’⁄l活性测定采用 ‘…×k氮兰四唑l光化还原法k李合生等 oussvl ~过氧
化物酶k°’⁄l活性测定采用愈创木酚法k李合生等 oussvl ~过氧化氢酶k≤„×l活性测定用高锰酸钾滴定法
k李合生等 oussvl ~丙二醛k⁄„l含量测定采用 ׅ„k硫代巴比妥酸l法k邹琦 ousstl ∀以各时期混合均匀的
雄花序为测定材料 o每样品重复 v次 ∀
2 结果与分析
u1t 雄花序败育过程中 ≥’⁄活性的动态变化 雄花序败育过程中 ≥’⁄活性的变化如图 t所示 ∀由图 t可
以看出 o两品种雄花序发育过程中 ≥’⁄活性变化趋势基本一致 o均为前期高后期低 o且在同一时期 o/浮来无
花0雄花序的 ≥’⁄活性均高于/大红袍0 ∀ /浮来无花0在 x月 t{日时 ≥’⁄活性最低 o随后升高 o到雄花序即
图 t 雄花序败育过程中 ≥’⁄活性的变化
ƒ¬ªqt ≤«¤±ª¨¶²©≥’⁄¤¦·¬√¬·¬¨¶§∏µ¬±ª °¤¯¨¬±©¯²µ¨¶¦¨±¦¨ §¨√¨¯²³° ±¨·
) ) )υ 浮来无花 ƒ∏¯¤¬º∏«∏¤o , ,σ 大红袍 ⁄¤«²±ª³¤²q下同 ∀׫¨ ¶¤°¨¥¨ ²¯º q
将脱落的 x月 uw日 ≥’⁄活性又有所下降 o为 x月 t
日的 |v1t h ∀ /大红袍0在 x月 tx日时 ≥’⁄活性最
低 o随后急剧升高 o到 x月 ut日又急剧下降 ∀ ≥’⁄
是生物体内重要的保护酶之一 o它的主要功能是催
化超氧物阴离子自由基 ’ )#u 发生歧化反应生成
‹u ’u 和 ’u o从而清除 ’ )#u 对细胞的损害 ∀雄性不
育品种雄花序中的 ≥’⁄活性始终较高 o说明其组织
的细胞内活性氧自由基可能一直较多 o对细胞的损
害和破坏较严重 o从而造成了雄花序最终的败育 ∀
而可育品种相反 o≥’⁄活性始终较低 o多数时期显
著低于不育品种 o说明其细胞内活性氧自由基一直
较少 o对细胞的损害和破坏较轻 o这也可能是不育
品种雄花序败育的重要生理原因之一 ∀
u1u 雄花序败育过程中 °’⁄活性的动态变化 雄
花序败育过程中 °’⁄活性的变化如图 u所示 ∀由
图 u 雄花序败育过程中 °’⁄活性的变化
ƒ¬ªqu ≤«¤±ª¨¶²©°’⁄¤¦·¬√¬·¬¨¶§∏µ¬±ª °¤¯¨¬±©¯²µ¨¶¦¨±¦¨ §¨√¨¯²³° ±¨·
图 u可知 o/浮来无花0在雄花序败育过程中 °’⁄活
性变化很大 o在雄花序刚长出时 °’⁄活性比较高 o
随后逐渐上升 o至 x月 |日达到最高值 tw1utu ±°²¯
#ªpt ƒ • o之后急剧下降 o到 x月 tx日 °’⁄活性最
低 o随后又急剧上升 o到花序脱落时达到第二个高
峰值 tv1t{t ±°²¯#ªptƒ • o仅次于 x月 |日 ∀在雄花
序发育过程中 o/浮来无花0在 {个取样时期中有 y
个时期 °’⁄活性高于/大红袍0 ∀ °’⁄也是植物体
内抗氧化保护酶系统的重要酶 o≥’⁄能清除 ’ )#u 形
成 ‹u ’u o°’⁄则催化 ‹u ’u 形成 ’u 和 ‹u ’ o能有效
阻止 ’ )#u 和 ‹u ’u 的积累 o限制潜在的氧伤害 ∀°’⁄
活性变化的这种趋势在一定程度上可能表明/浮来
无花0雄花序败育过程中 o机体内活性氧清除系统
的功能维持相对较高的水平 o也说明其细胞内活性
氧的积累始终处于较高的水平 ∀
不育品种/浮来无花0在雄花序即将脱落时 °’⁄活性升高 ∀ °’⁄活性在衰败过程中升高 o曾有报道 o月
季切花衰老过程中 °’⁄活性是增加的k薛秋华等 ot|||l o生姜叶片 °’⁄活性随叶龄的增大而升高k艾希珍
等 ot||{l ∀但升高的原因及作用仍不很清楚 ∀其原因可能有 u个 }一是 °’⁄利用 ≥’⁄消除自由基时产生的
‹u ’u o进行与衰老有关的氧化反应 ~一是 °’⁄与乙烯的自身催化合成有关 o并且和衰老细胞的活性有关k莱
谢姆等 ot||sl ∀
u1v 雄花序败育过程中 ≤„×活性的动态变化 雄花序败育过程中 ≤„×活性的变化如图 v所示 ∀两品种雄
花序发育过程中 ≤„×活性变化趋势是一致的 o且同一时期中/浮来无花0 ≤„×活性明显高于/大红袍0 ∀ ≤„×
也是植物体内消除自由基的酶类 o≥’⁄清除 ’ )#u 形成的 ‹u ’u 经 ≤„×进一步分解 ∀该变化趋势表明/浮来无
花0体内 ≤„×分解 ‹u ’u 的能力极显著高于/大红袍0 o也说明其体内积累的 ‹u ’u 数量极显著高于/大红袍0 ∀
uut 林 业 科 学 wv卷
图 v 雄花序败育过程中 ≤„×活性的变化
ƒ¬ªqv ≤«¤±ª¨¶²© ≤„× ¤¦·¬√¬·¬¨¶§∏µ¬±ª °¤¯¨¬±©¯²µ¨¶¦¨±¦¨ §¨√¨¯²³° ±¨·
随着雄花序的发育 o其 ≤„× 活性逐渐减弱 o清除氧
自由基的能力逐渐减弱 o造成活性氧的积累量迅速
增加 o加剧雄花序的衰老 o因而停止发育而脱落 ∀
u1w 雄花序败育过程中 ⁄„ 含量的动态变化
雄花序败育过程中 ⁄„ 含量的变化如图 w所示 ∀
由图 w可以看出 o除雄花序即将脱落的 x月 uw日
外 o/浮来无花0同一时期内 ⁄„含量明显低于/大
红袍0 ∀因为/浮来无花0雄花序中发育前期 ≥’⁄!
°’⁄!≤„×活性高于/ 大红袍0 o因而作为膜质过氧
化产物的 ⁄„ 含量也就相对较低 k何宇炯等 o
t||yl ∀随着 /浮来无花0雄花序的发育 o≥’⁄!≤„×
活性降低 o细胞内产生和清除自由基的能力失去平
衡 o活性氧含量增加 o膜脂过氧化作用加强 o⁄„
含量在雄花序即将脱落时达到最高 o引起雄花序衰
图 w 雄花序败育过程中 ⁄„含量的变化
ƒ¬ªqw ≤«¤±ª¨¶²© ⁄„ ¦²±·¨±·¶§∏µ¬±ª °¤¯¨¬±©¯²µ¨¶¦¨±¦¨ §¨ √¨ ²¯³°¨ ±·
老 !脱落 o发生败育 ∀而/大红袍0为雄性可育品种 o
雄花序 ⁄„含量在 x月 uw日时并未升高 o反而有
所下降 ∀
3 结论与讨论
tl 过去关于植物雄性不育的研究 o主要集中
在水稻k Ορψζα σατιϖαl !高粱k Σοργηυµ βιχολορl !小麦
k Τριτιχυµ αεστιϖυµl等农作物以及一些草本植物方
面 o但是对于多年生木本植物雄性不育的研究相对
较少 o主要有杉木k Χυννινγηαµια λανχεολαταlk吕洪
飞等 ot||zl !桃k Πρυνυσ περσιχαlk沈元月等 oussul !
枣k Ζιζιπηυσϕυϕυβαl !芒果k Μανγιφερα ινδιχαl k范眸
天等 ot||yl !杏k Πρυνυσ αρµενιαχαlk¬¯¯ ¦¨µ¤³³ ετ αλqo
t|||l !橄榄k Χαναριυµ αλβυµl !柑橘k Χιτρυσρετιχυλαταlk≠¤°¤°²·² ετ αλqot||xl等 ∀国内关于板栗雄性不育的研
究尚未见报道 o国外报道也很少 o其中 ≥²¼¯∏kt||ul的杂交结果认为板栗的雄性不育是由 u个近乎等位的隐
性基因控制的 o并认为必须考虑 u个基因的主效性关系和修饰基因的作用 ∀种间杂种 Χqσατιϖαk完全雄性不
育l ≅ Χqχρενατα的后代只出现了无雄蕊型 o不育类型没有出现分离现象k…²¯√¤±¶®¼ ετ αλqot|||l ∀
有的研究认为 o°’⁄活性与雄性不育的败育有关 ∀赵前程等kussul对花椰菜雄性不育系进行了研究 o结
果认为不育花药的 °’⁄活性高于其保持系 ∀认为过氧化物酶活性对控制体内的生长素kŒ„„l含量水平起着
关键作用 o而体内 Œ„„含量水平直接关系到花药营养物质的积累和运输 ∀因此不育系花药中过氧化物酶活
性的增高 o将导致花药内源激素kŒ„„l的氧化分解 o从而影响营养物质的合成和运输 o最终引起小孢子败育 ∀
此外 o°’⁄还与乙烯的自身催化合成有关 o较高的 °’⁄活性可能促进了雄花序中乙烯的合成 o进而导致雄花
序的脱落 ∀本试验中不育品种/浮来无花0雄花序败育过程中 °’⁄活性高于可育品种/大红袍0 o与前人在农
作物上的研究结果相似 ∀但是 ≥’⁄!≤„×活性及 ⁄„含量如何影响雄性不育进程还需进一步研究 ∀
ul ≥’⁄!°’⁄!≤„×是植物中活性氧清除系统重要的酶 o清除植物体内的自由基 o维持自由基产生与清除
系统的平衡 ∀当这种平衡系统受到破坏时 o细胞内出现自由基积累 ∀大量积累的氧自由基以极其强烈的氧
化作用诱发细胞膜中的不饱和脂肪酸 o发生过氧化作用 o其产物是具有强氧化性的脂质过氧化物和各种小分
子的降解产物 o尤其是丙二醛 k⁄„l含量增高最为显著 ∀最终组织细胞膜完整性因之解体 !破坏 o细胞组分
出现大量外渗 o代谢紊乱至细胞伤害而死亡 ∀在本研究中 o/浮来无花0雄花序生长初期 o≥’⁄!°’⁄!≤„× 活性
都较高 o随着花序的生长活性逐渐下降 o到雄花序脱落时 o≥’⁄!≤„×活性下降到最低 o°’⁄活性有所上升 o而
丙二醛含量则达到最高 ∀这种活性氧清除系统的破坏可能是导致/浮来无花0雄花序萎蔫 !脱落 o最终发生不
vut 第 w期 刘丽华等 }雄性不育板栗雄花序败育与几种酶活性及 ⁄„含量的关系
育的生理原因 ∀对于这些物质的详细变化情况有待于深入研究 ∀
参 考 文 献
艾希珍 o张振贤 o崔志峰 o等 qt||{1 生姜叶片发育过程中光合速率与 ⁄„含量及保护酶活性的变化 q园艺学报 ouxkvl }u|w p u|y
范眸天 o李树云 o李 云 qt||y1 芒果雄性不育现象及花粉萌发研究初报 q云南农业大学学报 ottktl }ux p uz
何宇炯 o徐如涓 o赵毓橘 qt||y1 植物生理学报 ouuktl }x{ p yu
莱谢姆 ≠ ≠ o哈勒维 „ ‹ o法伦克尔 ≤ qt||s1 植物衰老过程和调控 q胡文玉 o译 q沈阳 }辽宁科学技术出版社
李保国 qt||{ o太行山板栗集约栽培 q北京 }中国林业出版社
李合生 o孙 群 o赵世杰 o等 qussv1 植物生理生化实验原理和技术 q北京 }高等教育出版社
吕洪飞 o余象煜 o李 平 qt||z1 杉木雄性不育株与可育株小孢子囊发育的电镜研究 q武汉植物学研究 otxkul }|z p tsu
沈元月 o王东昌 qussu1 /川中岛0白桃雄性不育小孢子发育的细胞形态学 q应用与环境生物学报 o{kwl }wvx p wvz
王云尊 o马元考 o陈维峰 qusst1 珍稀板栗新品种/浮来无花0的性状及栽培技术 q林业科技开发 otxkxl }vt p vu
薛秋华 o林 如 qt|||1 月季切花衰老与含水量 !膜脂过氧化及保护酶活性的关系 q福建农业大学学报 ou{kvl }vsw ∗ vs{
赵前程 o耿 宵 o陈雪平 o等 qussu1 花椰菜雄性不育系小袍子发育过程及其 °’⁄活性 q华北农学报 otzkul }ts{ p ttt
邹 琦 qusst1 植物生理学实验指导 q北京 }中国农业出版社
…²¯√¤±¶®¼  o  ±¨§¨¯ qt|||1Œ±«¨µ¬·¤±¦¨ ²©¶²°¨©µ∏¬·¤±§©¯²º µ¨¦«¤·¤¦·¨µ¬¶·¬¦¶¬±©∏¯¯¶¬¥³µ²ª¨ ±¬¨¶²©¦«¨¶·±∏·q„¦·¤ ‹²µ·ow|w }vww p v||
Ž¤∏¯  ‹ qt|{{ q¤¯¨¶·¨µ¬¯¬·¼¬± «¬ª«¨µ³¯¤±·¶q…¨ µ¯¬±ª}≥³µ¬±ª¨µ2√ µ¨¯¤ª°µ¨¶¶
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≠¤°¤°²·²  o¤·¶∏°²·² • o≠¤°¤§¤ ≠ qt||x1 • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± ¶·¨µ¬¯¬·¼ ¤±§¶¨ §¨¯ ¶¨¶±¨ ¶¶¬± ≤¬·µ∏¶q¤³¤± ≥²¦‹²µ·≥¦¬oywk¯ l }uv p u|
k责任编辑 郭广荣l
wut 林 业 科 学 wv卷