連玲 許惠濱 何煒 朱永生 潘麗燕 魏毅東 鄭燕梅 羅曦 謝華安 張建福

摘 要：【目的】干旱是影響水稻生產(chǎn)的重要環(huán)境因素之一，在干旱條件下水稻植株體內(nèi)會發(fā)生一系列的抗逆反應(yīng)，其中參與防御反應(yīng)的關(guān)鍵酶基因表達(dá)會發(fā)生明顯的變化。因此，本研究擬分析干旱脅迫處理后抗氧化酶類基因的表達(dá)變化，為進(jìn)一步研究水稻抗旱機(jī)制提供理論參考?！痉椒ā坎捎觅|(zhì)量體積比為0（CK）、18%、20%、22%、24%、26% 的聚乙二醇（PEG6000）對三葉一心期的秈稻航2號植株進(jìn)行干旱脅迫處理，篩選適合處理秈稻航2號的PEG6000質(zhì)量體積比;進(jìn)一步采用PEG6000對航2號植株進(jìn)行干旱脅迫處理，分別于處理0、2、4、8、12、24、48、72 h取樣;并用SYBR Green I熒光定量PCR（qRT-PCR）分析PEG6000處理不同時間段后植株中抗氧化酶類基因表達(dá)，包括過氧化氫酶（CATA、CATB、CATC）、過氧化物酶（POX5.1、POX1）、超氧化物歧化酶（plastidic Cu/Zn-SOD，cytosolic Cu/Zn-SOD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）基因的表達(dá)變化?！窘Y(jié)果】根據(jù)表型觀察和植株存活率，篩選出秈稻航2號對PEG6000的耐受臨界質(zhì)量體積比為22%;qRT-PCR結(jié)果表明PEG6000脅迫處理后9個基因的表達(dá)均出現(xiàn)上調(diào)，大部分基因表達(dá)都呈先上調(diào)后下調(diào)的趨勢，且一般PEG處理4 h之后基因表達(dá)出現(xiàn)較明顯上調(diào)，說明這些基因均不同程度地參與了PEG脅迫反應(yīng);其中，過氧化氫酶A基因（CATA）表達(dá)變化最顯著，處理8 h表達(dá)量上調(diào)至處理0 h的28倍?！窘Y(jié)論】PEG6000脅迫處理后主要的抗氧化酶類基因表達(dá)發(fā)生了明顯的變化。

關(guān)鍵詞：水稻;聚乙二醇（PEG6000）;干旱脅迫;抗氧化酶基因;表達(dá)分析

中圖分類號：S 511文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0384（2019）03-255-09

Abstract： 【Objective】Expression of antioxidant enzyme genes of rice in response to drought-stress was studied. 【Method】 Simulated drought conditions using PEG6000 on Indica rice Hang 2 were used for the experimentation. The plants at 3-leaf stage were initially treated with 0% （CK），18%，20%，22%，24% or 26% PEG6000 to determine the appropriate concentration for the subsequent test. Under the selected PEG6000 treatment level，plant samples were collected at 0，2，4，8，12，24，48 and 72 h for analysis. The expressions of antioxidant enzyme genes （i.e.，CATA，CATB and CATC），peroxidase genes （i.e.，POX5.1 and POX1），superoxide dismutase genes （i.e.，plastidic Cu/Zn-SOD and cytosolic Cu/Zn-SOD），ascorbate peroxidase gene （i.e.，APX），and glutathione reductase gene （i.e.，GR） of the rice plants were determined by qRT-PCR. 【Result】Based on the phenotype and survival rate of the rice plants in the preliminary test，22% PEG6000 was chosen for the simulation experiment. The results of qRT-PCR showed that all 9 genes were upregulated initially under the treatment but downregulated afterward. Most of the genes significantly upregulated 4 h after treatment showing a response of the genes to the stress. In particular，CATA exhibited a most significant change at 8 h which was 28 times of that at 0 h. 【Conclusion】The expression of antioxidant enzyme genes significantly reacted to the PEG6000 treatment. ?

Key words：rice;PEG6000; drought stress; antioxidant enzymes genes; expression analysis

0 引言

【研究意義】水稻是我國第一大糧食作物，約占糧食總產(chǎn)量的40%，全國有60%以上的人口以大米為主食，水稻產(chǎn)量與國家糧食安全問題密切相關(guān)。水稻對水分要求高，干旱是水稻生產(chǎn)的主要限制因素，導(dǎo)致水稻生長發(fā)育受阻，造成嚴(yán)重減產(chǎn)[1]。因此，進(jìn)行水稻抗旱分子機(jī)制及重要基因的表達(dá)調(diào)控等方面相關(guān)研究對提高水稻抗旱性具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】干旱脅迫會使植株出現(xiàn)葉片卷曲，氣孔閉合，體內(nèi)CO2含量降低，光合作用減弱等級聯(lián)反應(yīng)，引發(fā)植物體在滲透調(diào)節(jié)、酶保護(hù)體系、抗旱基因表達(dá)與遺傳特性等方面產(chǎn)生一系列的生理生化變化，從而使植物體內(nèi)平衡的自由基穩(wěn)態(tài)遭到破壞[2]。植物細(xì)胞的第一層防線——質(zhì)膜透性的破壞會使細(xì)胞膜上合成的過氧化產(chǎn)物（丙二醛，MDA）含量升高，同時植物體內(nèi)容易產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），包括超氧陰離子（O-2）、過氧化氫（H2O2）、單線態(tài)氧（1O2）和羥自由基（OH-）等[3]。過量的活性氧會造成生物膜的過氧化損傷，使得細(xì)胞器受損害，并造成DNA和蛋白質(zhì)等的降解，最終導(dǎo)致膜整體結(jié)構(gòu)瓦解和細(xì)胞死亡[4]。在干旱刺激下，植物首先會通過激活自身的酶系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)作以避免細(xì)胞內(nèi)ROS的過分積累而傷害細(xì)胞膜。研究表明，植物體內(nèi)的酶促系統(tǒng)對活性氧的清除起著舉足輕重的作用，此酶促系統(tǒng)中包含的抗氧化酶包括過氧化氫酶（Catalase，CAT）、過氧化物酶（Peroxisome，POX）、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、抗壞血酸過氧化物酶（Ascorbate peroxidase，APX）、谷胱甘肽還原酶（Glutathione reductase，GR）等[5-7]。過氧化氫酶（CAT）是植物抗氧化防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶之一，其作用是把H2O2分解成水和氧氣;在水稻中包含3種同工酶CATA、CATB、CATC，它們均參與H2O2的分解[8-10]。過氧化物酶（POX）也是維持植物細(xì)胞正常生理活動的保護(hù)酶，是一種含血紅素的糖蛋白，催化H2O2和各種還原劑的氧化還原反應(yīng)（H2O2+AH2→2 H2O+A）[11];水稻中已被鑒定的POX基因有22種[12]。超氧化物歧化酶（SOD）能清除植物體內(nèi)多余的超氧陰離子（O-2），使O-2發(fā)生歧化反應(yīng)生成H2O2和O2，H2O2可通過其他相關(guān)的抗氧化酶進(jìn)行清除;根據(jù)其輔基部位所結(jié)合的金屬離子的不同，植物中主要有3種超氧化物歧化酶（SOD），包括銅鋅超氧化物歧化酶（Cu/Zn-SOD）、鐵超氧化物歧化酶（Fe-SOD）、錳超氧化物歧化酶（Mn-SOD）[13];其中，水稻基因組中包含4個銅鋅超氧化物歧化酶（Cu/Zn-SOD）基因[14]。抗壞血酸過氧化物酶（APX）是以抗壞血酸鹽為電子供體，將H2O2還原為H2O和O2;在水稻中包含有8種APX同工酶基因[15]。谷胱甘肽還原酶（GR）是在NADPH的參與下將氧化型谷胱甘肽（GSSG）催化生成還原型谷胱甘肽GSH，后者再在清除過氧化物和過氧化氫中起作用[16];水稻中已被鑒定出來的谷胱甘肽還原酶（GR）有3種[17-18]?！颈狙芯壳腥朦c】上述抗氧化酶在植物抗逆過程中起著重要作用，但相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控是復(fù)雜的，而且不同基因?qū)δ婢车捻憫?yīng)程度也不盡相同，因此明確干旱脅迫下抗氧化酶基因的表達(dá)模式很有必要。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究采用PEG6000脅迫處理模擬干旱脅迫，首先篩選處理秈稻航2號的PEG6000臨界濃度;并采用qRT-PCR詳細(xì)分析PEG6000模擬干旱脅迫處理不同時間后相關(guān)抗氧化酶基因表達(dá)，獲得相應(yīng)的表達(dá)模式，為采用PEG6000模擬干旱脅迫研究水稻的抗旱分子機(jī)制提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

取當(dāng)年收獲的秈稻航2號種子，室內(nèi)浸種、催芽，后移至Yoshida水稻營養(yǎng)液，在28℃培養(yǎng)箱（16 h光照/24 h）中培養(yǎng)至三葉一心期，用聚乙二醇（PEG6000）模擬干旱脅迫處理。

1.2 主要試驗試劑

PEG6000購自Sigma公司;植物總RNA提取試劑Trizol購自全式金生物技術(shù)有限公司;cDNA鏈反轉(zhuǎn)試劑盒（RevertAid TM First Strand cDNA Synthesis Kit）購自Fermentas公司;2×Power Pfu PCR MasterMix購自北京百泰克生物技術(shù)有限公司;熒光定量試劑Rox Reference DyeⅡ（50×）購自羅氏（Roche）公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 PEG6000處理植株

用Yoshida水稻營養(yǎng)液分別配制質(zhì)量體積比為18%、20%、22%、24%、26%的PEG6000處理液，以Yoshida水稻營養(yǎng)液（即不含PEG6000）作為對照（CK），將三葉一心期的航2號植株于上述溶液中進(jìn)行處理，每個處理3次重復(fù)，期間觀察植株表型并拍照。處理7 d后將所有植株轉(zhuǎn)移至營養(yǎng)液中恢復(fù)生長，8 d后統(tǒng)計植株存活率，篩選秈稻航2號的PEG6000處理臨界值。之后用PEG6000對另一批三葉一心期的航2號植株進(jìn)行處理，分別于處理0、2、4、8、12、24、48、72 h取整植株（包括根莖葉），將植株沖洗干凈，并于-80℃保存，用于后續(xù)植株總RNA的提取。

1.3.2 水稻植株總RNA的提取和cDNA一鏈的合成

采用Trizol法提取水稻植株總RNA：樣品于研缽中，用液氮研磨成粉末并迅速裝入1.5 mL的EP管中，立即加入1 mL Trizol試劑，搖勻;于冰上靜置10 min，加入200 μL氯仿，混勻;冰上靜置10 min，12 000 r·min-1離心15 min;取上清，加入等量異丙醇，混勻;冰上靜置10 min，12 000 r·min-1離心10 min;棄上清，用75%乙醇洗2次;晾干，并加入適量ddH2O溶解，進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳分析并測定OD值以檢測所提RNA質(zhì)量。

按照RevertAid TM First Strand cDNA Synthesis Kit的操作說明書，反轉(zhuǎn)錄合成cDNA一鏈，并稀釋20倍，于-20℃保存，用于后續(xù)RT-PCR和熒光定量PCR（qRT-PCR）試驗。

1.3.3 引物設(shè)計

從NCBI數(shù)據(jù)庫中下載相關(guān)基因序列，GenBank編號具體如下：過氧化氫酶A基因（CATA），EF371902.2;過氧化氫酶B基因（CATB），DQ078758.1;過氧化氫酶C基因（CATC），DQ118681.1;過氧化物酶5基因（POX5.1），AF014469.1;過氧化物酶1基因（POX1），DQ855429.1;質(zhì)體銅/鋅超氧化物歧化酶基因（plastidic Cu/Zn-SOD），D85239.1;細(xì)胞質(zhì)銅/鋅超氧化物歧化酶基因（cytosolic Cu/Zn-SOD），L36320.1;抗壞血酸過氧化物酶基因（APX），D45423.1;谷胱甘肽還原酶基因（GR），GQ420382.1;內(nèi)參基因，真核起始因子（eIf4a），AK073620;內(nèi)參基因，肌動蛋白基因（Actin150），AK100267。采用primer5.0軟件設(shè)計相關(guān)引物，詳細(xì)信息如表1。1.3.4 RT-PCR

為了檢驗引物的擴(kuò)增效果，以上述反轉(zhuǎn)錄的PEG6000處理0 h（即PEG處理前）的樣品cDNA一鏈為模板，用相關(guān)基因引物進(jìn)行RT-PCR擴(kuò)增，反應(yīng)體系：2×Power Pfu PCR MasterMix 5 μL，上下游引物F/R（10 μmol·L-1）各0.4 μL，cDNA 1 μL，ddH2O補(bǔ)足至10 μL。RT-PCR反應(yīng)程序：94℃預(yù)變性5 min;94℃ 30 s，60℃ 30 s，72℃ 20 s，30個循環(huán);72℃ 延伸7 min。反應(yīng)完成后，取3 μL RT-PCR產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行分析。

1.3.5 熒光定量PCR（qRT-PCR）

選擇水稻肌動蛋白基因Actin150為內(nèi)參基因，進(jìn)行SYBR Green I熒光定量PCR，反應(yīng)體系：Rox Reference DyeⅡ（50×） 10 μL，目的基因上游引物F/Actin 150 F （10 μmol·L-1） 0.6 μL，目的基因下游引物R/Actin 150 R （10 μmol·L-1） 0.6 μL，cDNA 2 μL，ddH2O補(bǔ)足至10 μL。每個反應(yīng)設(shè)4次重復(fù)，采用ABI7500熒光定量PCR儀，反應(yīng)程序：95℃ 10 min;95℃ 15 s，60℃ 60 s，40個循環(huán);反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行熔解曲線分析，熔解曲線根據(jù)ABI7500儀器標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行。導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)，并采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干旱脅迫程度對水稻生長的影響

不同質(zhì)量體積比PEG6000營養(yǎng)液對水稻生長的影響見圖1。處理0 h（即處理前），所有植株生長一致（圖1-A）。處理3 h，與CK相比，含18%和20% PEG6000營養(yǎng)液中的大部分水稻植株葉片已蜷曲，20% PEG6000營養(yǎng)液中水稻葉片蜷曲更明顯;22%、24%、26% PEG6000營養(yǎng)液中水稻植株葉片已全部蜷曲（圖1-B）。處理24 h，CK植株保持正常生長，含18%和20% PEG6000營養(yǎng)液中的水稻植株葉片蜷曲但植株保持直立;而22%、24%、26% PEG6000營養(yǎng)液中水稻植株已開始出現(xiàn)萎蔫（圖1-C）。處理48 h情況與24 h時類似，并且22%、24%、26% PEG6000營養(yǎng)液中水稻植株萎蔫明顯（圖1-D）。處理72 h，22%、24%、26% PEG6000營養(yǎng)液中水稻植株萎蔫更加明顯（圖1-E）。處理96 h，含PEG6000營養(yǎng)液中水稻植株變黃，且22%、24%、26% PEG6000營養(yǎng)液中水稻植株絕大部分已脫水枯萎（圖1-F）。處理5、6、7 d情況類似，CK植株保持正常生長，含18%和20% PEG6000營養(yǎng)液中的水稻植株生長較CK植株緩慢，部分葉片變黃，其余葉片卷曲且保持綠色;22%、24%、26% PEG6000營養(yǎng)液中水稻植株絕大部分已明顯脫水枯萎（圖1-G）。處理7 d后將所有植株于營養(yǎng)液中恢復(fù)生長，恢復(fù)生長8 d，統(tǒng)計植株存活情況;與CK相比，18% PEG6000處理過的植株生長較緩慢且出現(xiàn)較多的枯葉，但所有的植株都存活，存活率100%;20% PEG6000處理的情況與前者類似，所有植株存活，存活率100%;22% PEG6000處理過的植株只有3株恢復(fù)生長，存活率為12%;24%和26% PEG6000處理過的植株沒有恢復(fù)生長，存活率為0（圖1-H、表2）。以上結(jié)果表明，22%的PEG6000是秈稻航2號對PEG6000耐受的臨界值，小于22%植株基本存活，而大于22%植株全部脫水枯萎。因此，后續(xù)試驗采用22% PEG6000對植株進(jìn)行處理。2.2 22% PEG6000處理植株及cDNA的合成

將三葉一心期的水稻植株于含22% PEG6000的營養(yǎng)液中進(jìn)行處理，分別在處理0、2、4、8、12、24、48、72 h取樣。采用Trizol法提取樣品總RNA。從圖2可看出擴(kuò)增條帶清晰，28 S和18 S條帶明顯，說明所提取的RNA完整。分別取每個處理1 μg RNA樣品進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，并用內(nèi)參引物Actin150F/R和eIf4aF/R進(jìn)行RT-PCR。結(jié)果顯示均可擴(kuò)增出單一的亮條帶，并且條帶亮度一致（圖3）;說明cDNA質(zhì)量較好且各樣品濃度一致，可用于后續(xù)的試驗。

2.3 抗氧化酶基因的RT-PCR擴(kuò)增

根據(jù)NCBI數(shù)據(jù)庫中登錄的過氧化氫酶（CATA、CATB、CATC），過氧化物酶（POX5.1、POX1），銅/鋅超氧化物歧化酶（plastidic Cu/Zn-SOD、cytosolic Cu/Zn-SOD），抗壞血酸過氧化物酶（APX），谷胱甘肽還原酶（GR）基因序列設(shè)計引物，以PEG6000處理前的樣品cDNA為模板進(jìn)行RT-PCR。瓊脂糖凝膠電泳圖顯示（圖4），樣品中均可擴(kuò)增出以上基因的相關(guān)片段，且條帶單一，說明所用引物擴(kuò)增效果良好，并且由于基因表達(dá)量不同相應(yīng)引物所擴(kuò)增出的條帶亮度不一樣。

2.4 22% PEG6000處理水稻抗氧化酶基因表達(dá)變化

采用qRT-PCR分析22% PEG6000處理0、2、4、8、12、24、48、72 h后植株中過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶、抗壞血酸過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶基因的表達(dá)變化。

2.4.1 過氧化氫酶基因的表達(dá)分析

結(jié)果顯示，22% PEG6000處理后過氧化氫酶A基因（CATA）的表達(dá)量變化明顯，處理2 h時稍微增加，處理4 h表達(dá)量是0 h的2倍;處理8h表達(dá)量達(dá)到最高，約為0 h的28倍，處理12 h表達(dá)量降低至0 h的11倍，而處理24 h后迅速降至處理前水平（圖5-A）。過氧化氫酶B基因（CATB）的表達(dá)量在22% PEG6000處理2 h時稍微增加，處理4 h表達(dá)量迅速增加約為0 h的12倍，并繼續(xù)增加，處理12 h達(dá)到最高，為0 h的17倍;處理24 h該基因的表達(dá)量下降至0 h的11倍，處理48 h表達(dá)量迅速下降至0 h的1.9倍，處理72 h表達(dá)量稍微提高至0 h的2.5倍（圖5-B）。與前面兩種過氧化氫酶基因不同，22% PEG6000處理后過氧化氫酶C基因（CATC）的表達(dá)量變化不明顯，只稍微有所增加，處理72 h表達(dá)量達(dá)到最高也僅為0 h的1.8倍（圖5-C）。

2.4.2 過氧化物酶基因的表達(dá)分析

22% PEG6000處理后過氧化物酶5基因（POX5.1）的表達(dá)量先下降，處理2 h表達(dá)量為0 h的一半，處理4 h該基因的表達(dá)量為0 h的67%左右;處理8 h和12 h表達(dá)量分別增加為0 h的2倍和5倍，處理24 h表達(dá)量最高為0 h的10.5倍，處理48 h表達(dá)量迅速降低至0 h的1.7倍，而處理72 h其表達(dá)量又提高為0 h的5倍（圖5-D）。過氧化物酶1基因（POX1）的表達(dá)量呈先上升后下降的趨勢，處理2 h表達(dá)量稍微增加，處理4 h達(dá)到最高為0 h的5倍，接著開始逐漸降低，處理8、12、24 h其表達(dá)量分別為0 h的4.3倍、3.3倍和2.4倍，而處理48h和72 h表達(dá)量均低于0 h（圖5-E）。

2.4.3 銅/鋅超氧化物歧化酶基因的表達(dá)分析

22% PEG6000處理后質(zhì)體銅/鋅超氧化物歧化酶基因（plastidic Cu/Zn-SOD）表達(dá)量稍有上調(diào)，但變化不明顯，處理48 h表達(dá)量達(dá)到最高，僅為0 h的2倍（圖5-F）。與前者相比，細(xì)胞質(zhì)銅/鋅超氧化物歧化酶基因（cytosolic Cu/Zn-SOD）表達(dá)變化較明顯，處理2 h表達(dá)量稍微上調(diào)，處理4 h增加至0 h的3.7倍，后隨處理時間的延長逐漸降低，處理72 h表達(dá)量為0 h的1.6倍（圖5-G）。

2.4.4 抗壞血酸過氧化物酶基因的表達(dá)分析

22% PEG6000處理后抗壞血酸過氧化物酶基因（APX）的表達(dá)量增加，處理2 h其表達(dá)量約為0 h的2倍，處理4、8、12 h表達(dá)量維持在0 h的4.5倍左右，24 h表達(dá)量達(dá)到最高約為0 h的6.6倍，處理48 h下降至0 h的3倍，而處理72 h表達(dá)量又升高至處理24 h的水平，為0 h的6.3倍（圖5-H）。

2.4.5 谷胱甘肽還原酶基因的表達(dá)分析

22% PEG6000處理后谷胱甘肽還原酶基因（GR）的表達(dá)量變化明顯，處理2 h稍微上調(diào)，處理4 h表達(dá)量迅速增加至0 h的12倍，隨后降低，處理8、12、24 h其表達(dá)量分別為0 h的9.3倍、8.8倍和5.7倍;處理48、72 h表達(dá)量降至0 h的2倍左右（圖5 -I）。

3 討論與結(jié)論

聚乙二醇（PEG）處理是研究作物抗旱性方法之一，也是較為常用的方法，此方法簡單易行，條件容易控制，重復(fù)性好，試驗周期短，適用于大批量材料的苗期抗旱性鑒定[19]。常用來模擬干旱脅迫處理的PEG質(zhì)量體積比為20%，但不同水稻品種對PEG6000的耐受力不同。本研究用不同質(zhì)量體積比的PEG6000處理秈稻航2號三葉一心期植株，根據(jù)恢復(fù)生長后植株存活情況發(fā)現(xiàn)秈稻航2號對PEG6000耐受的臨界質(zhì)量體積比為22%，這可為采用PEG處理研究秈稻品種的抗旱性提供參考。

在生理生化方面，有研究表明用15%PEG處理后遼星1號水稻植株中SOD同工酶和POD同工酶活性升高，并誘導(dǎo)出新的相應(yīng)同工酶參與抗氧化過程;同時，隨著PEG脅迫時間的增加CAT同工酶活性也增加[20]。另外，PEG脅迫處理0、2、4、6 d后水稻植株中SOD和POD的活性均隨PEG脅迫時間的延長呈上升趨勢，CAT活性則呈先上升后下降的趨勢[21]。而有研究則表明隨著20%PEG脅迫處理時間的增加水稻植株中SOD的活性呈現(xiàn)先迅速上升后急劇下降的趨勢[22];張小娟等的研究也表明PEG脅迫處理后SOD的活性先上升后下降[23]。相應(yīng)地，在基因表達(dá)方面，15%PEG脅迫處理后植株中Cu/Zn-SOD、APX1 和CAT1 基因在轉(zhuǎn)錄水平有明顯的上調(diào)[20]。而本研究的qRT-PCR分析表明，PEG處理后秈稻航2號植株中過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POX）、超氧化物歧化酶（SOD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）基因的表達(dá)大部分都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，并且一般PEG處理4 h之后基因表達(dá)才出現(xiàn)較明顯的上調(diào)，說明它們均不同程度地參與了PEG脅迫反應(yīng)。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)不同家族基因的表達(dá)受影響的程度不同，并且同一家族中不同基因的表達(dá)受影響的程度也不同;如PEG處理后過氧化氫酶基因家族中的過氧化氫酶A基因（CATA）表達(dá)變化顯著，而過氧化氫酶C基因（CATC）變化并不明顯;再如同一家族基因中的細(xì)胞質(zhì)銅/鋅超氧化物歧化酶基因（cytosolic Cu/Zn-SOD）的表達(dá)也出現(xiàn)了較明顯的變化，但質(zhì)體銅/鋅超氧化物歧化酶基因（plastidic Cu/Zn-SOD）的表達(dá)變化不明顯。較為特別的是，與其他基因不同，過氧化物酶5基因（POX5.1）的表達(dá)在PEG處理2 h和4 h時出現(xiàn)下調(diào)，PEG處理8 h才開始出現(xiàn)上調(diào)，即該基因的表達(dá)在PEG處理后出現(xiàn)先下調(diào)后上調(diào)而后又下調(diào)。這很可能是由于不同基因的表達(dá)受調(diào)控的機(jī)制不一樣所導(dǎo)致的。

當(dāng)水稻受干旱脅迫時，會出現(xiàn)一系列的自我防御機(jī)制，許多抗氧化酶包括過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POX）、超氧化物歧化酶（SOD）等將參與其中。本研究說明相關(guān)抗氧化酶類基因的表達(dá)均受PEG模擬干旱脅迫的誘導(dǎo)，并獲得其表達(dá)模式，為水稻相關(guān)的抗旱分子機(jī)制研究奠定了一定的理論基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：張 梅）