薛盈文，黃壽光，范博文，石新新，闞虎飛，劉 鑫，趙長江，于立河

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省普通高校寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163319)

低溫和UV-B復(fù)合脅迫對(duì)小麥幼苗抗氧化酶和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

薛盈文，黃壽光，范博文，石新新，闞虎飛，劉 鑫，趙長江，于立河

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省普通高校寒地作物種質(zhì)改良與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163319)

為揭示UV-B輻射與早春低溫復(fù)合環(huán)境對(duì)小麥生理生化的影響，以小麥品種龍麥26為材料，分析了低溫、UV-B及二者復(fù)合脅迫下小麥幼苗抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量。結(jié)果表明，與對(duì)照(正常生長條件)相比，低溫下小麥丙二醛(MDA)和可溶性糖含量及過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性顯著升高，過氧化物酶(POD)活性顯著降低，原初光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)、脯氨酸含量未發(fā)生顯著性變化；UV-B處理誘導(dǎo)MDA和脯氨酸含量及POD、PAL活性顯著增加，但顯著降低Fv/Fm和可溶性糖含量，CAT和SOD活性沒有發(fā)生顯著的變化；低溫和UV-B復(fù)合處理后SOD和PAL活性顯著增加，而Fv/Fm、CAT和POD活性及可溶性糖含量顯著下降，MDA和脯氨酸含量卻沒有顯著變化。以上結(jié)果說明，小麥幼苗不同代謝生理指標(biāo)對(duì)低溫、UV-B及二者復(fù)合脅迫響應(yīng)程度和方式不同。

小麥；低溫；UV-B；抗氧化酶；滲透物質(zhì)

由于植物具有不可移動(dòng)的特點(diǎn)，其生長和發(fā)育不可避免受到各種逆境的脅迫。逆境可以誘導(dǎo)活性氧產(chǎn)生和積累,損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu),擾亂細(xì)胞生理生化平衡及正常生長發(fā)育[1]，最終導(dǎo)致作物的產(chǎn)量和品質(zhì)下降。其中，低溫是一種常見的逆境脅迫。它可致使PSⅠ活性下降[1]，抑制PSⅡ的原初光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)[3]，并且可使葉綠體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，阻止光合作用的正常進(jìn)行，從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量的下降[4-5]。植物為了緩解低溫脅迫的影響，通過提高自身的抗氧化酶活性，及時(shí)清除活性氧，以減輕傷害[6]。另外，植物體內(nèi)游離脯氨酸、可溶性糖等細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)大量積累，維持細(xì)胞滲透壓平衡，從而達(dá)到保護(hù)植物體自身的目的[7]。

隨著空氣污染的日益加重，臭氧層不斷變薄，導(dǎo)致B波段紫外線(UV-B，280～315 nm)輻射強(qiáng)度增加[8]。由于UV-B波長范圍的光線能夠被核酸吸收，并引發(fā)DNA產(chǎn)生環(huán)丁烷嘧啶二聚體和6-4光產(chǎn)物[9]，增加其突變幾率，因此UV-B輻射對(duì)生物大分子存在著潛在的傷害。高能量的UV-B輻射還能夠灼傷葉片，破壞光系統(tǒng)，使Rubisco大小亞基發(fā)生交聯(lián)，抑制植物的光合作用[10]，并使植物發(fā)生矮化現(xiàn)象。此外，UV-B還可能刺激植物積累次生代謝物質(zhì)，如類黃酮、酚類等化合物，進(jìn)而可能改變農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)[11]。因此，UV-B輻射增強(qiáng)會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響。

小麥?zhǔn)俏覈匾募Z食作物之一。目前，國內(nèi)外對(duì)小麥逆境效應(yīng)的研究大都集中在單一逆境上，有關(guān)復(fù)合逆境效應(yīng)的研究報(bào)道很少，尤其是針對(duì)低溫與UV-B的復(fù)合逆境效應(yīng)未見報(bào)道。事實(shí)上，由于環(huán)境復(fù)雜多變，植物往往同時(shí)或相繼遭受至少兩種不同逆境因子的影響，對(duì)復(fù)合逆境效應(yīng)的研究比對(duì)單一逆境效應(yīng)研究更有實(shí)踐和理論意義。本研究以小麥為材料，通過低溫、UV-B單一及復(fù)合處理，探討不同處理對(duì)小麥原初光能轉(zhuǎn)化效率、細(xì)胞膜的傷害程度、抗氧化酶及苯丙氨酸解氨酶活性及滲透物質(zhì)含量等的影響，以期為進(jìn)一步研究小麥抗低溫和UV-B生理機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

供試小麥為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的強(qiáng)筋品種龍麥26。挑選大小一致、無破損的小麥種子，30%次氯酸鈉消毒20 min，置于培養(yǎng)箱20 ℃黑暗催芽2 d，然后選取芽長一致的種子用1/2 Hoagland營養(yǎng)液(pH 6.0) 于生長室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為晝夜溫度(18±2)/(22±2) ℃，每天光照12 h，光強(qiáng)為1 000 μmol·m-2·s-1，相對(duì)濕度為60%～80%。

當(dāng)小麥第3片真葉完全展開時(shí)進(jìn)行以下處理：正常生長條件(CK)、4 ℃低溫處理(LT)、輻射強(qiáng)度為40 μW·cm-2的UV-B處理(UV-B)、4 ℃低溫和40 μW·cm-2UV-B復(fù)合處理(LT+UV-B)。脅迫處理12 h，恢復(fù)生長24 h后取第3片完全展開葉，用于各項(xiàng)生理指標(biāo)的測定。每個(gè)處理3次重復(fù)。UV-B紫外燈購自美國Q-Lab公司，主波峰為312 nm，使用北京師范大學(xué)光電儀器廠UV-B輻照計(jì)測定輻照強(qiáng)度(313 nm探頭)。

1.2 測定指標(biāo)

小麥恢復(fù)生長24 h后，用OS-30p葉綠素脈沖制熒光分析儀(美國Opti-Sciences公司)測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。暗適應(yīng)30 min后讀取初始熒光(Fo)，待Fo穩(wěn)定后再照射飽和脈沖光，得暗適應(yīng)下最大熒光Fm。Fv/Fm=(Fm-F0)/Fm。

MDA含量使用硫代巴比妥酸法測定[12]；超氧化歧化酶(SOD)活性使用氮藍(lán)四唑(NBT)法測定[12]；過氧化物酶(POD)活性使用愈創(chuàng)木酚法測定[12]；過氧化氫酶(CAT)活性使用過氧化氫法測定[12]；苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性使用紫外分光光度計(jì)法測定[12]；游離脯氨酸含量使用酸性茚三酮法測定[12]；可溶性糖含量使用蒽酮法測定[12]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel 2007 整理數(shù)據(jù)和作圖，SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較及差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫和UV-B脅迫對(duì)小麥Fv/Fm的影響

與CK相比，低溫對(duì)小麥幼苗Fv/Fm影響不大；UV-B處理及其與低溫的復(fù)合脅迫處理均導(dǎo)致Fv/Fm顯著下降(圖1)，但此二處理間差異不顯著。這說明本試驗(yàn)條件下UV-B對(duì)小麥光合效率的影響遠(yuǎn)大于低溫效應(yīng)，在二者復(fù)合效應(yīng)中UV-B起主導(dǎo)作用。

CK：正常生長條件；LT：4 ℃低溫處理；UV-B：輻射強(qiáng)度為40 μW·cm-2的UV-B處理。圖柱上的不同字母表示處理間在0.05水平差異顯著。下圖同。

Different letters above the columns indicate significant difference among the treatments at 0.05 level. The same in other figures.

圖1 低溫和UV-B及其復(fù)合處理對(duì)小麥葉片F(xiàn)v/Fm的影響

Fig.1Fv/Fmresponse of wheat seedlings to low temperature,UV-B radiation and the combination of both stresses

2.2 低溫和UV-B脅迫對(duì)小麥MDA含量的影響

與CK相比，低溫和UV-B均使MDA含量顯著升高，但二者效應(yīng)差異不顯著；低溫與UV-B復(fù)合脅迫處理下MDA含量略有升高，但與對(duì)照差異不顯著(圖2)，推測這可能與低溫和UV-B對(duì)MDA含量的影響機(jī)制不同有關(guān)。

2.3 低溫和UV-B脅迫對(duì)小麥抗氧化酶活性的影響

與CK相比，低溫和UV-B均顯著提高SOD活性，增幅分別為94%和81%，但低溫和UV-B處理間無顯著差異；低溫和UV-B復(fù)合處理下SOD活性是對(duì)照的1.5倍，且顯著高于低溫處理和UV-B處理(圖3)。這表明，低溫和UV-B的復(fù)合脅迫會(huì)進(jìn)一步誘導(dǎo)SOD活性升高，有助于增強(qiáng)小麥清除活性氧的能力。

圖2 低溫和UV-B及其復(fù)合處理對(duì)小麥葉片MDA的影響

圖3 低溫和UV-B及其復(fù)合處理對(duì)小麥葉片SOD活性的影響

圖4 低溫和UV-B及其復(fù)合處理對(duì)小麥葉片POD活性的影響

與CK相比，UV-B處理顯著提高POD活性，增幅為32%；而低溫處理導(dǎo)致POD活性下降了19.8%，與CK差異顯著；復(fù)合處理也導(dǎo)致POD活性下降了9.3%，與CK差異顯著(圖4)。這表明低溫和UV-B對(duì)POD活性影響不同，二者復(fù)合脅迫效應(yīng)中低溫為主要因素。

與CK相比，低溫導(dǎo)致CAT活性顯著增加，增幅達(dá)69%；而UV-B處理對(duì)CAT活性影響不顯著；二者復(fù)合處理則導(dǎo)致CAT活性顯著下降，降幅為51%(圖5)。這說明低溫和UV-B逆境對(duì)小麥CAT活性影響機(jī)制可能不同，復(fù)合處理中二者互作效應(yīng)較大。

圖5 低溫和UV-B及其復(fù)合處理對(duì)小麥葉片CAT活性的影響

2.4 低溫和UV-B脅迫對(duì)小麥苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的影響

與CK相比，低溫和UV-B處理分別導(dǎo)致PAL活性顯著增加，增幅分別達(dá)1.8倍和2.86倍，而且二者間差異顯著；低溫和UV-B復(fù)合處理盡管導(dǎo)致PAL活性顯著增加，但又顯著低于單因素處理(圖6)。

2.5 低溫和UV-B脅迫對(duì)小麥滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累的影響

與CK相比，UV-B處理的小麥脯氨酸含量顯著增加，低溫處理影響不顯著，而二者復(fù)合處理導(dǎo)致脯氨酸含量小幅度下降(圖7)。說明復(fù)合處理中UV-B和低溫存在明顯的互作效應(yīng)。

與CK相比，低溫和UV-B分別導(dǎo)致小麥可溶性糖含量顯著增加和下降，二者復(fù)合處理下可溶性糖含量大幅下降，僅為對(duì)照的41%(圖8)。這表明UV-B和低溫對(duì)小麥可溶性糖含量的影響不同，二者復(fù)合效應(yīng)中UV-B成為主要貢獻(xiàn)因素。

圖6 低溫和UV-B及其復(fù)合處理對(duì)小麥葉片PAL活性的影響

圖7 低溫和UV-B及其復(fù)合處理對(duì)小麥葉片脯氨酸含量的影響

3 討 論

原初光能轉(zhuǎn)化效率Fv/Fm是葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)特征之一，反映葉片對(duì)光能的傳遞、利用、耗散和分配及PSII進(jìn)行光合作用的能力[13]，極易受到環(huán)境的影響。孫富等[4]研究指出，低溫處理后不同抗寒甘蔗幼苗的葉片F(xiàn)v/Fm均下降。王春萍等[14]的研究也表明，低溫脅迫使水稻幼苗葉片F(xiàn)v/Fm下降。而在本研究中，低溫脅迫并沒有引起小麥葉片F(xiàn)v/Fm下降，可能由于低溫處理設(shè)置的溫度較高和處理時(shí)間相對(duì)較短，沒有對(duì)光合元件造成損傷，因此Fv/Fm沒有發(fā)生下降。但UV-B脅迫導(dǎo)致Fv/Fm顯著下降，可能由于40 μw·cm-2的UV-B高輻射強(qiáng)度作用，PSII中心受到直接破壞，最終導(dǎo)致Fv/Fm下降。吳能表[15]研究發(fā)現(xiàn)，玉米幼苗在UV-B輻射處理下，葉片F(xiàn)v/Fm發(fā)生下降。另外，復(fù)合脅迫的Fv/Fm也發(fā)生顯著下降，且和UV-B脅迫下降的幅度相近，說明Fv/Fm的下降很可能是UV-B傷害引起的，4 ℃ 低溫處理12 h對(duì)小麥原初光能轉(zhuǎn)化效率影響較小，40 μw·cm-2的UV-B對(duì)小麥原初光能轉(zhuǎn)化效率影響較大，成為復(fù)合脅迫的主要影響因素。從該研究結(jié)果推測，低溫和UV-B逆境對(duì)小麥光合效率影響機(jī)制可能不同。

圖8 低溫和UV-B及其復(fù)合處理對(duì)小麥葉片可溶性糖含量的影響

丙二醛是反映植物在逆境或者衰老條件下膜脂過氧化程度和膜系統(tǒng)傷害程度的重要指標(biāo)之一。李春燕等[7]指出，小麥苗期經(jīng)低溫處理后MDA含量隨時(shí)間逐漸增加。李韶山等[16]認(rèn)為，UV-B處理水稻幼苗能夠使MDA含量積累。本研究中，低溫和UV-B脅迫均使MDA含量顯著升高，表明小麥細(xì)胞膜系統(tǒng)受到了損傷；然而，低溫和UV-B脅迫二者之間沒有達(dá)到顯著差異，可能由于兩種逆境對(duì)小麥膜損傷的機(jī)制可能相似，因此對(duì)細(xì)胞膜傷害作用的程度相近。與CK相比，低溫和UV-B復(fù)合脅迫沒有導(dǎo)致MDA含量發(fā)生顯著變化，說明二者復(fù)合脅迫對(duì)小麥MDA含量存在著負(fù)交互效應(yīng)，小麥?zhǔn)艿降蜏鼗騏V-B處理中任一種脅迫后，會(huì)引起自身對(duì)其他逆境脅迫的抗性增強(qiáng)，因而與單一脅迫相比，復(fù)合脅迫減輕了逆境脅迫對(duì)膜的損傷，具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

逆境脅迫能夠誘導(dǎo)植物細(xì)胞活性氧爆發(fā)，植物通過提高細(xì)胞抗氧化酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)及時(shí)清除活性氧，從而維持正常的細(xì)胞生命活動(dòng)，其中最具代表性的抗氧化酶包括SOD、POD、CAT。李春燕等[7]發(fā)現(xiàn)，低溫使揚(yáng)麥16抗氧化酶活性逐漸升高，隨著脅迫程度的加重，SOD活性發(fā)生下降，POD和CAT活性變化緩慢。趙長江等[17]指出，短暫UV-B脅迫使玉米葉片抗氧化酶活性隨著時(shí)間發(fā)生變化，但并不顯著。本研究發(fā)現(xiàn)，與CK相比，低溫和UV-B脅迫均導(dǎo)致SOD活性顯著升高，且二者間差異不顯著，暗示小麥SOD響應(yīng)兩種逆境脅迫的機(jī)制可能相似。低溫和UV-B復(fù)合脅迫能大幅度誘導(dǎo)SOD活性升高，并顯著高于低溫或UV-B單一脅迫，可能是由于小麥SOD對(duì)逆境脅迫存在著交叉適應(yīng)性，因此低溫和UV-B復(fù)合脅迫下，SOD清除活性氧的能力顯著增強(qiáng)。與CK相比，UV-B脅迫使POD活性顯著增加，相反低溫導(dǎo)致POD活性均顯著下降，可能由于小麥POD活性響應(yīng)低溫和UV-B兩種逆境脅迫的機(jī)制截然不同引起。復(fù)合脅迫也使POD活性顯著下降，可能由于低溫和UV-B復(fù)合脅迫下POD清除活性氧的能力具有累加效應(yīng)，而且低溫成為主要貢獻(xiàn)因素，而低溫導(dǎo)致了該酶活性下降。低溫脅迫誘導(dǎo)CAT活性顯著升高，而UV-B脅迫對(duì)CAT活性誘導(dǎo)作用不大，可能由于小麥CAT響應(yīng)低溫和UV-B脅迫的機(jī)制不同所致。另外，低溫和UV-B復(fù)合導(dǎo)致CAT活性顯著下降，可能是由二者協(xié)同激發(fā)了不同于現(xiàn)有兩種逆境調(diào)控CAT活性的機(jī)制介導(dǎo)，具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。在小麥抗氧化酶系統(tǒng)中，不同的酶發(fā)揮的作用不一樣，SOD無論對(duì)是哪一種脅迫，均快速響應(yīng)，是一種廣泛的保護(hù)性酶；POD迅速響應(yīng)UV-B脅迫，而CAT快速應(yīng)答低溫脅迫。這些差異既可能與不同脅迫產(chǎn)生的活性氧種類有關(guān)，也可能與它們作用的機(jī)制不同有關(guān)。同時(shí)，這些差異也體現(xiàn)植物體內(nèi)復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制。

植物除了利用抗氧化酶系統(tǒng)抵抗逆境影響外，還通過積累次生代謝物質(zhì)來增強(qiáng)抗逆性。一般地，植物在逆境條件下加快次生代謝物質(zhì)的合成。最為典型的為類黃酮合成，而苯丙氨酸解氨酶是合成類黃酮化合物的關(guān)鍵酶[18]。田向軍等[19]報(bào)道，增強(qiáng)UV-B處理灌漿期小麥的類黃酮含量明顯上升，PAL活性表現(xiàn)出相同的變化趨勢。本研究發(fā)現(xiàn)，低溫和UV-B脅迫均使PAL活性顯著升高，但二者間差異顯著，表明PAL參與小麥對(duì)低溫和UV-B脅迫的應(yīng)答反應(yīng)，但對(duì)UV-B更敏感，可能由于小麥PAL代謝對(duì)兩種逆境響應(yīng)機(jī)制不同。此外，復(fù)合脅迫雖然也誘導(dǎo)PAL活性顯著升高，但程度較單因素低，推測二者復(fù)合脅迫處理可能存在拮抗效應(yīng)，致使復(fù)合脅迫誘導(dǎo)PAL代謝減輕，或是由二者協(xié)同激發(fā)了不同于現(xiàn)有兩種逆境調(diào)控PAL活性的機(jī)制介導(dǎo)，也可能是受到復(fù)合逆境脅迫的植物由于存在著一定的交叉適應(yīng)性，其氧化脅迫抗性提高，因而復(fù)合逆境下植物后期次生代謝變化較小，致使復(fù)合脅迫誘導(dǎo)PAL代謝減輕，具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

脯氨酸和可溶性糖是植物體內(nèi)最為常見的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。李春燕和陳 璇等[7,20]指出，低溫可以誘導(dǎo)小麥脯氨酸和可溶性糖積累。楊景宏等[21]指出，UV-B脅迫誘導(dǎo)小麥脯氨酸積累，張娟等[22]報(bào)道UV-B脅迫引起小麥可溶性糖含量下降。本研究發(fā)現(xiàn)，UV-B脅迫使脯氨酸含量顯著升高，而低溫脅迫下脯氨酸含量雖然小幅度升高，但未到達(dá)顯著水平，小麥脯氨酸滲透調(diào)節(jié)對(duì)40 μw·cm-2UV-B的響應(yīng)比4 ℃低溫處理更迅速，可能與UV-B脅迫直接導(dǎo)致蛋白降解有關(guān)；復(fù)合脅迫下，脯氨酸小幅度下降，未達(dá)到顯著水平，可能是由二者協(xié)同激發(fā)了不同于現(xiàn)有兩種逆境調(diào)控機(jī)制介導(dǎo)，也可能是受到復(fù)合逆境脅迫的植物由于交叉適應(yīng)性的存在，其對(duì)氧化脅迫抗性提高，因而相對(duì)于單一逆境脅迫而言，復(fù)合逆境下植物遭受后期滲透脅迫較小，小麥的細(xì)胞滲透壓變化不大，脯氨酸含量顯著降低，與對(duì)照接近，其具體機(jī)理尚有待進(jìn)一步研究。低溫顯著增加了可溶性糖含量，UV-B和復(fù)合脅迫均使可溶性糖含量顯著下降，且復(fù)合脅迫下降幅度最大，兩種逆境引起小麥可溶性糖含量改變機(jī)制截然不同，低溫和UV-B復(fù)合可能具有累加效應(yīng)，而且低溫成為主要貢獻(xiàn)因素，可能因UV-B脅迫導(dǎo)致可溶性糖含量下降的原因所決定的。以上結(jié)果表明，雖然脯氨酸和可溶性糖都是滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，但在不同脅迫中表現(xiàn)出不同的主導(dǎo)地位，UV-B脅迫中脯氨酸表現(xiàn)為主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，而在低溫脅迫中可溶性糖擔(dān)任著重要角色，這種差異一方面可能與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)被誘導(dǎo)積累的難易程度有關(guān)，另一方面可能與不同脅迫的作用機(jī)制有關(guān)，需進(jìn)一步研究。

依據(jù)低溫和UV-B復(fù)合脅迫引起各指標(biāo)變化，如光合能力(Fv/Fm)下降，膜質(zhì)過氧化(MDA)增加不顯著，保護(hù)性酶中僅有SOD活性顯著增強(qiáng)，其他保護(hù)性酶(POD和CAT)活性顯著降低或無變化，我們推斷復(fù)合脅迫可能通過光合鏈產(chǎn)生了活性氧信號(hào)，或是較低的活性氧脅迫，用來激發(fā)后續(xù)生理生化保護(hù)程序；另外，光合能力下降直接導(dǎo)致光合糖合成代謝產(chǎn)物生成量減少。與此同時(shí)部分代謝中間產(chǎn)物供應(yīng)苯丙氨酸等途徑用于合成保護(hù)性物質(zhì)，導(dǎo)致復(fù)合脅迫下糖合成和分解代謝嚴(yán)重失衡，最終導(dǎo)致糖含量顯著下降。

[1]KUDOH H,SONOIKE K.Irreversible damage to photosystem I by chilling in the light:cause of the degradation of chlorophyll after returning to normal growth temperature [J].Planta,2002,215(4):548.

[2] 陳青君,張福墁.不同品種黃瓜在低溫弱光脅迫和恢復(fù)過程中的光合特性[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,5(5):30.CHEN Q J,ZHANG F M.Photosynthetic characters of different cucumber cultivars under low temperature and poor light stress and during the recovery [J].JournalofChinaAgriculturalUniversity,2000,5(5):30.

[3] 李新國,畢玉平,趙世杰,等.短時(shí)低溫脅迫對(duì)甜椒葉綠體超微結(jié)構(gòu)和光系統(tǒng)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,38(6):1226.LI X G,BI Y P,ZHAO S J,etal.Effects of short-term chilling stress on the photosystems and chloroplast ultrastructure in sweet pepper [J].ScientiaAgriculturaSinica,2005,38(6):1226.

[4] 孫 富,楊麗濤,謝曉娜,等.低溫脅迫對(duì)不同抗寒性甘蔗品種幼苗葉綠體生理代謝的影響[J].作物學(xué)報(bào),2012,38(4):732.SUN F,YANG L T,XIE X N,etal.Effect of chilling stress on physiological metabolism in chloroplasts of seedlings of sugarcane varieties with different chilling resistance [J].ActaAgronomicaSinica,2012,38(4):732.

[5] 趙晉忠,史瑞雪,丁起盛.冬小麥寒害和抗寒性與自由基代謝關(guān)系的研究[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,21(1):57.ZHAO J Z,SHI R X,DING Q S.The study on relationship between radicals metabolize and cold injury and resistence in winter wheat [J].JournalofShanxiAgriculturalUniversity,2001,21(1):57.

[6] 于 晶,張 林,崔 紅,等.高寒地區(qū)冬小麥東農(nóng)冬麥1號(hào)越冬前的生理生化特性[J].作物學(xué)報(bào),2008,34(11):2019.YU J,ZHANG L,CUI H,etal.Physiological and biochemical characteristics of Dongnongdongmai 1 before wintering in high-cold area [J].ActaAgronomicaSinica,2008,34(11):2019.

[7] 李春燕,陳思思,徐 雯,等.苗期低溫脅迫對(duì)揚(yáng)麥16葉片抗氧化酶和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響[J].作物學(xué)報(bào),2011,37(12):2293.LI C Y,CHEN S S,XU W,etal.Effect of low temperature at seedling stage on antioxidation enzymes and cytoplasmic osmoticum of leaves in wheat cultivar Yangmai 16 [J].ActaAgronomicaSinica,2011,37(12):2293.

[8] KERR J B,MCELROY C T.Evidence for large upward trends of ultraviolet-B radiation linked to ozone depletion [J].Science,1993,262(5136):1032.

[9] PANG Q,HAYS J B.UV-B-inducible and temperature-sensitive photoreactivation of cyclobutane pyrimidine dimers inArabidopsisthaliana[J].PlantPhysiology,1991,95(2):538.

[10] GERHARDT K E,WILSON M I,GREENBERG B M.Tryptophan photolysis leads to a UVB-induced 66 kDa photoproduct of ribulose-1,5 bisphosphate carboxylase/oxygenase(Rubisco) in vitro and in vivo [J].PhotochemistryandPhotobiology,1999,70(1):54.

[11] JANSEN M A K,HECTORS K,O'BRIEN N M,etal.Plant stress and human health:Do human consumers benefit from UV-B acclimated crops? [J].PlantScience,2008,175(4):456.

[12] 張志良.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社,1990:121,123,127,224,258,262,268.ZHANG Z L.Handbook of Plant Physiology Experiment [M].Beijing:Higher Education Press,1990:121,123,127,224,258,262,268.

[13] 陳建明,俞曉平,程家安.葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)及其在植物抗逆生理研究中的應(yīng)用[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2006,18(1):53.CHEN J M,YU X P,CHENG J A.The application of chlorophyll fluorescence kinetics in the study of physiological responses of plants to environmental stresses [J].ActaAgriculturaeZhejiangensis,2006,18(1):53.

[14] 王春萍,雷開榮,李正國,等.低溫脅迫對(duì)水稻幼苗不同葉齡葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J].植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2012,21(3):38.WANG C P,LEI K R,LI Z G,etal.Effects of chilling stress on chlorophyll fluorescence characteristics of seedling leaves with different leaf ages ofOryzasativa[J].JournalofPlantResourcesandEnvironment,2012,21(3):38.

[15] 吳能表,洪 鴻.細(xì)胞內(nèi)IP3-Ca2+途徑對(duì)UV-B輻射下玉米幼苗光合特性的調(diào)控機(jī)制[J].作物學(xué)報(bào),2013,39(2):376.WU N B,HONG H.Regulation mechanism of intracellular IP3-Ca2+on photosynthesis in maize seedlings under UV-B stress [J].ActaAgronomicaSinica,2013,39(2):376.

[16] 李韶山,王 艷.UV-B對(duì)水稻幼苗膜脂過氧化作用的影響[J].激光生物學(xué)報(bào),2000,9(1):23.LI S S,WANG Y.Effects of UV-B radiation on lipid peroxidation in rice seedlings [J].ActaLaserBiologySinica,2000,9(1):23.

[17] 趙長江,李佐同,胡雪微,等.短暫UV-B輻射對(duì)玉米幼苗生理生化指標(biāo)的影響[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào),2012,24(3):10.ZHAO C J,LI Z T,HU X W,etal.Effect of UV-B radiation on physiological and biochemical indexes of maize seedlings [J].JournalofHeilongjiangBayiAgriculturalUniversity,2012,24(3):10.

[18] DIXON R A,PAIVA N L.Stress-induced phenylpropanoid metabolism [J].PlantCell,1995,7(7):1094.

[19] 田向軍,邱宗波,劉 曉,等.增強(qiáng)UV-B輻射對(duì)小麥葉片黃酮類化合物日變化的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2007,27(3):519.TIAN X J,QIU Z B,LIU X,etal.Effects of enhanced ultraviolet-B irradiance on the diurnal variation of flavonoids in wheat leaves [J].ActaScientiaeCircumstantiae,2007,27(3):519.

[20] 陳 璇,李金耀,馬 紀(jì),等.低溫脅迫對(duì)春小麥和冬小麥葉片游離脯氨酸含量變化的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,44(5):553.CHEN X,LI J Y,MA J,etal.Effect of low temperature stress on change of free proline content in the leaves of spring and winter wheat [J].XinjiangAgriculturalSciences,2007,44(5):553.

[21] 楊景宏,陳 拓,王勛陵.增強(qiáng)UV-B輻射對(duì)小麥葉片內(nèi)源ABA和游離脯氨酸的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2000,20(1):42.YANG J H,CHEN T,WANG X L.Effect of enhanced UV-B radiation on endogenous ABA and free proline contents in wheat leaves [J].ActaEcologicaSinica,2000,20(1):42.

[22] 張 娟,王小花,郝金花,等.He-Ne激光對(duì)UV-B輻射小麥幼苗糖代謝的影響[J].激光生物學(xué)報(bào),2008,17(5):577.ZHANG J,WANG X H,HAO J H,etal.Effects of He-Ne laser on sugar metabolism of wheat seedling exposed to ultraviolet-B radiation [J].ActaLaserBiologySinica,2008,17(5):577.

Effect of Low Temperature and UV-B on the Antioxidant Enzymes and Osmotic Substances in Wheat Seedlings

XUE Yingwen,HUANG Shouguang,FAN Bowen,SHI Xinxin,KAN Hufei,LIU Xin,ZHAO Changjiang,YU Lihe

(College of Agronomy,Heilongjiang Bayi Agricultural University/Key Laboratory of Crop Germplasm Improvement and Cultivation in Cold Regions of Heilongjiang Education Department,Daqing,Heilongjiang 163319，China)

To clearify the effects of environmental stresses(the enhanced UV-B and low temperature and both combined stress) on the physiological and biochemical indexes of wheat seedling,the antioxidant enzymes and osmotic metabolites in wheats seedlings were investigated in this study. Compared with the control,under the low temperature,the content of MDA and soluble sugar,and the activity of CAT,SOD and PAL in wheat seedlings were increased apparently,while the activity of POD was decreased significantly,and PSⅡ and proline content changed a little. Under the enhanced UV-B,the content of MDA and proline,and the activity of POD and PAL in wheat seedlings were increased remarkably. TheFv/Fmand the content of soluble sugar were decreased significantly,and the CAT and SOD showed no difference.Under the combined stress,the activity of SOD and PAL were increased significantly,andFv/Fm,the activity of CAT and POD,and the content of soluble sugar were decreased significantly,and the content of MDA and Proline remained relatively stable. All the results showed that the physiological indices of wheat seedlings responded to low temperature,UV - B and the combined stress in different pathways.

Triticumaestivum; Low temperature; UV-B; Antioxidant enzyme; Osmotic substances

10.7606/j.issn.1009-1041.2017.06.16

時(shí)間：2017-06-07

2016-11-30

2017-02-07

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(2012); 黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(2012);加拿大優(yōu)質(zhì)小麥種質(zhì)資源的引進(jìn)評(píng)價(jià)與利用研究項(xiàng)目(XDB2015-03)

E-mail:xueyingwen1228@163.com(薛盈文)；sghuang.uw@gmail.com(黃壽光，與

趙長江(E-mail:zhaocj15@126.com )；于立河(E-mail:yulihe2002@126.com)

S512.1；S312

A

1009-1041(2017)06-0834-07

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170607.1005.032.html

第一作者同等貢獻(xiàn))