楊 敏 李向嶺 韓金玲 楊 晴 王 健

(河北科技師范學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院/河北省作物逆境生物學(xué)重點實驗室，河北秦皇島 066004)

中國是世界第二大甜玉米(Zea maysL. seccharata Sturt)生產(chǎn)國，甜玉米市場具有良好的發(fā)展前景。為迎合市場需求，玉米的品種選育逐漸向籽粒高含糖量方向發(fā)展。Robinson 等[1]研究表明，甜玉米籽粒的高含糖量必將降低種子活力，較低的種子活力導(dǎo)致群體冠層生長發(fā)育緩慢，無法應(yīng)對田間日益激烈的雜草競爭。因此，使用除草劑控制田間雜草是甜玉米生產(chǎn)的必然選擇。煙嘧磺隆(nicosulfuron)是一種磺酰脲類內(nèi)吸傳導(dǎo)型除草劑，可通過植物的根、莖、葉吸收，并經(jīng)木質(zhì)部和韌皮部向上和向下傳導(dǎo)，其通過抑制敏感性雜草體內(nèi)乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase，ALS)的活性，阻礙纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸等支鏈氨基酸的合成，進而抑制細胞分裂，使雜草紫化、黃化、退綠，最終死亡[2－3]。自1999年，美國一些地區(qū)批準煙嘧磺隆作為甜玉米苗后除草劑使用以來，國內(nèi)外開展了大量甜玉米自交系和雜交種對煙嘧磺隆安全性的評估工作[4－5]。研究表明，甜玉米對煙嘧磺隆表現(xiàn)出較強的敏感性，敏感程度依次為普甜型玉米<加強甜型玉米<超甜型玉米[6－7]。甜玉米新品種對煙嘧磺隆耐藥性的鑒定工作仍在持續(xù)進行中。

在自然和環(huán)境壓力條件下，光系統(tǒng)Ⅰ(photosystemⅠ，PSI)、光系統(tǒng)Ⅱ(photosystem Ⅱ，PSⅡ)和線粒體參與的電子傳遞過程是活性氧(reactive oxygen，ROS)產(chǎn)生的主要場所[8]。煙嘧磺隆可以通過相同的電子傳遞系統(tǒng)促進ROS 的產(chǎn)生，從而加速植物體的生理生化損傷。抗氧化系統(tǒng)在清除植物體內(nèi)ROS 和防止除草劑脅迫引起的植物細胞損傷方面扮演著重要角色[9－10]。張定一等[11]研究表明，小麥葉片噴施除草劑后，葉片超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性上升，活性氧自由基維持在較低水平，隨生育進程推進，當(dāng)葉片合成的SOD 不足以將除草劑藥害產(chǎn)生的清除時，SOD 活性下降，過氧化物質(zhì)積累增加，細胞膜系統(tǒng)遭到破壞。同時，大量研究表明，植物細胞中產(chǎn)生的ROS 可以調(diào)控抗氧化系統(tǒng)相關(guān)基因的表達[12－13]。Zhang 等[14]研究表明，Cu/Zn-SOD基因在轉(zhuǎn)基因煙草植株中的過表達能增強煙草植株對干旱、低溫和氧化脅迫的耐受性。Sytykiewicz[15]研究表明，蚜蟲侵染玉米葉片使GR1 和GR2 基因顯著上調(diào)。

在應(yīng)對各種環(huán)境壓力時，植株體內(nèi)ROS 的產(chǎn)生、抗氧化酶活性及關(guān)鍵酶基因的調(diào)控已被廣泛報道。但甜玉米體內(nèi)ROS 的積累、抗氧化系統(tǒng)及其基因家族對煙嘧磺隆脅迫的響應(yīng)機制尚鮮有報道。前期研究表明，在玉米四葉一心期噴施40 g·L－1煙嘧磺隆可分散油懸浮劑(有效成分為36 g·hm－2)時，導(dǎo)致植物體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)失衡，使植物體內(nèi)的氧化壓力不斷加劇[14]。在此基礎(chǔ)上，本研究以對煙嘧磺隆表現(xiàn)不同耐藥性的一對甜玉米姊妹系為試材，探究煙嘧磺隆脅迫對甜玉米幼苗ROS 積累、抗氧化系統(tǒng)及關(guān)鍵酶基因表達的影響，旨在為增強甜玉米耐藥性，實現(xiàn)甜玉米高產(chǎn)栽培提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為一對甜玉米姊妹系HK301 和HK320，由河北科技師范學(xué)院選育，HK301 對煙嘧磺隆表現(xiàn)為耐藥，HK320 對煙嘧磺隆表現(xiàn)為敏感。

試驗藥劑為40 g·L－1煙嘧磺隆可分散油懸浮劑，日本石原產(chǎn)業(yè)株式會社生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計

2018―2019年，于河北科技師范學(xué)院昌黎縣試驗站對HK301 和HK320 進行了2年的田間噴施煙嘧磺隆濃度篩選試驗。在玉米四葉一心期，采用背負式電動噴霧器噴施煙嘧磺隆，噴施濃度為0、9、18、36、54、72、90、108、126 和144 g·hm－2。當(dāng)噴施濃度為生產(chǎn)中使用濃度36 g·hm－2時，耐藥性自交系HK301 幼苗可以正常生長，敏感自交系HK320 幼苗全部死亡[16]，后續(xù)試驗選擇36 g·hm－2為田間噴施煙嘧磺隆濃度。

2019―2020年，于河北科技師范學(xué)院昌黎縣試驗站進行大田試驗和溫室盆栽試驗。大田試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，3 次重復(fù)，小區(qū)面積36 m2。設(shè)置藥劑噴施濃度定為36 g·hm－2，并以噴施清水為對照。在玉米四葉一心期時噴藥，分別在噴藥后0、1、3、5、7 d 采集不同處理的葉片樣品置于液氮中，保存于－80℃冰箱，用于ROS 含量、抗氧化酶活性和非酶類物質(zhì)的測定。溫室盆栽試驗處理設(shè)置與大田試驗相同，每個處理10盆。Liu 等[17]研究表明，噴藥后24 h 是玉米對除草劑響應(yīng)的最佳時間，因此，在噴藥24 h 后取樣，用液氮速凍，將樣品保存于－80℃冰箱，用于基因表達量的測定。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 過氧化氫含量、超氧陰離子產(chǎn)生速率和丙二醛含量測定 根據(jù)Jena 等[18]的方法測定過氧化氫(hydrogen peroxide，H2O2)含量；根據(jù)Jiang 等[19]的方法測定超氧陰離子自由基(superoxide anion，產(chǎn)生速率； 利用硫代巴比妥酸法測定丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量。

1.3.2 抗氧化酶活性測定 根據(jù)Yu 等[20]的方法測定SOD 活性；根據(jù)Vaculíkova 等[21]的方法測定過氧化氫酶(catalase，CAT)活性；根據(jù)Boominathan 等[22]的方法測定單脫氫抗壞血酸還原酶(monodehydroascorbate reductase，MDHAR)活性；根據(jù)Yu 等[23]的方法測定抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase，APX)和脫氫抗壞血酸還原酶(dehydroascorbate reductase，DHAR)活性；根據(jù)Bian 等[24]的方法測定谷胱甘肽還原酶(glutathione reductase，GR)活性。

1.3.3 非酶物質(zhì)含量測定 根據(jù)Queval 等[25]的方法測定還原型谷胱甘肽(glutathione，GSH)和氧化型谷胱甘肽(glutathione disulfide，GSSG)含量；根據(jù)Gossett等[26]的方法測定抗壞血酸(ascorbate，ASA)和脫氫抗壞血酸(dehydroascorbate，DHA)含量。

1.3.4 基因表達量測定 SOD、 CAT、 APX、MDHAR、DHAR 和GR 酶基因序列通過www.maizegdb.org 和www.ncbi.nlm.nih.gov/獲得。根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的基因序列利用Primer Premier 5 設(shè)計基因引物，在NCBI 上進行引物序列比對，保證其專一性，內(nèi)參基因為GADPH(詳見表1)。采用TaqSYBR? Green qPCR測試盒(TaKaRa，日本) 進行實時熒光定量PCR(quantitative real-time PCR，qRT-PCR)。采用2－ΔΔCT法計算目標基因相對表達量。

表1 引物序列Table 1 Primer sequence

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Microsoft Excel 2007 進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 12.0 軟件進行方差分析，SigmaPlot 12.5 進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 活性氧積累及脂質(zhì)過氧化

2.1.2 H2O2含量 由圖1-C 和1-D 可知，HK301 幼苗中的H2O2含量在煙嘧磺隆脅迫1 d 時與對照相比無顯著差異；煙嘧磺隆脅迫3 d 時，較對照提高31.51%，差異達到顯著水平，隨后呈下降趨勢，并在煙嘧磺隆脅迫5 d 時分別較對照顯著降低15.86%和17.24%。HK320 的H2O2含量隨煙嘧磺隆脅迫時間的延長呈明顯上升的趨勢；煙嘧磺隆脅迫7 d 時，HK320 的 H2O2含量達到最大值，較對照提高175.09%，差異達到顯著水平。

2.1.3 MDA 含量 由圖1-E 和1-F 可知，煙嘧磺隆脅迫后，HK301 和HK320 的MDA 含量均較對照有所增加。但隨脅迫時間的延長，HK320 的MDA 含量持續(xù)增加，而HK301 的MDA 含量則呈下降趨勢。煙嘧磺隆脅迫1、3 和5 d 時，HK301 的MDA 含量分別較對照增加了16.59%、28.47%和42.59%，差異達到顯著水平。煙嘧磺隆脅迫1、3、5 和7 d 時，HK320 的MDA含量分別較對照增加了45.20%、206.54%、181.67%和250.38%，差異達到顯著水平。

2.2 抗氧化酶活性

2.2.1 SOD、CAT 和APX 活性的變化 由圖2-A 可知，煙嘧磺隆脅迫顯著提高了HK301 的SOD 活性。煙嘧磺隆脅迫1、3 和5 d 時，HK301 的SOD 活性分別較對照顯著提高了124.75%、155.16%和60.67%；至煙嘧磺隆脅迫7 d 時，HK301 的SOD 活性恢復(fù)至對照水平。由圖2－B 可知，煙嘧磺隆脅迫1 d 時，HK320 的SOD 活性與對照無顯著差異，隨著煙嘧磺隆脅迫時間的延長，HK320 的SOD 活性較對照顯著下降；在煙嘧磺隆脅迫3、5 和7 d 時，分別較對照降低47.89%、48.79%和56.15%。

由圖2-C 和2-D 可知，煙嘧磺隆脅迫下，HK301 和HK320 的CAT 活性均在脅迫1 d 時達到最大值，隨著脅迫時間的延長，HK301 的CAT 活性有所下降但仍顯著高于對照；HK320 的CAT 活性呈持續(xù)下降的趨勢。在煙嘧磺隆脅迫1、3、5 和7 d 時，HK301 的CAT 活性分別較對照顯著提高268.75%、152.47%、173.92%和105.71%。在煙嘧磺隆脅迫1 和3 d 時，HK320 的CAT 活性分別較對照顯著提高162.02%和72.33%，煙嘧磺隆脅迫5 d 時恢復(fù)至對照水平，脅迫7 d 時顯著低于對照。

由圖2-E 和2-F 可知，煙嘧磺隆脅迫3 d 時，HK301 的APX 活性達到最大值，隨著脅迫時間的延長，APX 活性有所下降但始終顯著高于對照。相比之下，煙嘧磺隆脅迫1 d 時，HK320 的APX 活性達到最大值，且顯著高于對照，隨著脅迫時間的延長，呈下降趨勢，至脅迫3 d 時，HK320 的APX 活性與對照無顯著差異，隨后顯著低于對照，至脅迫5 和7 d 時，分別較對照降低37.81%和45.76%。

2.2.2 MDHAR、DHAR 和GR 活性的變化 由圖3-A和3-B 可知，煙嘧磺隆脅迫顯著提高了HK301 的MDHAR 活性。煙嘧磺隆脅迫1、3、5 和7 d 時，HK301的MDHAR 活性與對照顯著提高57.63%、91.12%、63.72%、33.24%。而煙嘧磺隆脅迫1 和3 d 時，HK320 的MDHAR 活性較對照無顯著差異；煙嘧磺隆脅迫5 和7 d 時，HK320 的MDHAR 活性呈下降趨勢，分別較對照顯著降低48.80%和50.29%。

由圖3-C 和3-D 可知，煙嘧磺隆脅迫3 d 時，HK301 的DHAR 活性達到最大值，隨后呈下降趨勢，但仍顯著高于對照。煙嘧磺隆脅迫1 d 時，HK320 的DHAR 活性達到最大值，且顯著高于對照，隨后呈持續(xù)下降趨勢；煙嘧磺隆脅迫5 和7 d 時，HK320 的DHAR活分別較對照顯著降低28.84%和37.69%。

由圖3-E 和3-F 可知，煙嘧磺隆脅迫顯著增加了HK301 的GR 活性。煙嘧磺隆脅迫1、3、5 和7 d 時，HK301 的GR 活性分別較對照顯著提高96.34%、277.52%、193.63%和233.02%。HK320 的GR 活性在煙嘧磺隆脅迫1 d 后達到最大值，之后隨著脅迫時間的延長，呈持續(xù)下降的趨勢。煙嘧磺隆脅迫1 d 時，HK320 的GR 活性較對照顯著提高61.23%；脅迫3 和5 d 時，HK320 的GR 活性與對照無顯著差異；脅迫7 d時，HK320 的GR 活性較對照顯著降低54.00%。

2.3 抗氧化系統(tǒng)非酶類物質(zhì)含量

2.3.1 AsA、DHA 含量及AsA/DHA 比值的變化 由圖4-A 和4-B 可知，煙嘧磺隆脅迫下，HK301 和HK320的AsA 含量均在脅迫1 d 時達到最大值，之后隨著脅迫時間的延長呈下降趨勢。煙嘧磺隆脅迫3 和5 d時，HK301 的AsA 含量較對照顯著提高66.61%和44.21%；脅迫7 d 時，HK301 的AsA 含量與對照無顯著差異。煙嘧磺隆脅迫1 d 時，HK320 的AsA 含量顯著高于對照；至脅迫5～7 d 時，HK320 的AsA 含量顯著低于對照。

由圖4-C 和4-D 可知，煙嘧磺隆脅迫1 和3 d 時，HK301 的DHA 含量分別較對照顯著提高96.33%和54.52%，至脅迫5～7 d 時，下降至對照水平。隨煙嘧磺隆脅迫時間的延長，HK320 的DHA 含量迅速升高，脅迫5 d 時達到平穩(wěn)狀態(tài)；其中脅迫1、3、5 和7 d 時，HK320 的 DHA 含量較對照分別提高51.02%、96.33%、120.20%和112.85，差異達到顯著水平。

由圖4-E 和4-F 可知，除煙嘧磺隆脅迫1 d 時，HK301 的AsA/DHA 比值顯著高于對照，在其他時間點，HK301 的AsA/DHA 比值較對照未發(fā)生明顯改變。HK320 的AsA/DHA 比值隨著煙嘧磺隆脅迫時間的延長呈下降趨勢。煙嘧磺隆脅迫1 d 時，HK320 的AsA/DHA 比值較對照未發(fā)生顯著變化；煙嘧磺隆脅迫3～7 d 時，HK320 的AsA/DHA 比值顯著低于對照。

2.3.2 GSH、GSSG 含量及GSH/GSSG 比值的變化由圖5-A 和5-B 可知，HK301 的GSH 含量在煙嘧磺隆脅迫3 d 時達到最大值，隨后呈下降趨勢，但仍顯著高于對照；其中脅迫1、3、5 和7 d 時，HK301 的GSH 含量分別較對照顯著提高35.61%、164.95%、113.55%和69.81%。HK320 的GSH 含量在煙嘧磺隆脅迫1 d時達到最大值，隨后呈下降趨勢，且顯著低于對照；煙嘧磺隆脅迫3、5 和7 d 時，HK320 的GSH 含量分別較對照顯著降低18.24%、52.95%和58.66%。

由圖5-C 和5-D 可知，隨著煙嘧磺隆脅迫時間的延長，HK301 的GSSG 含量呈持續(xù)上升的趨勢，在脅迫7 d 時達到最大值，且在脅迫1 ～ 7 d 時，HK301 的GSSG 含量均顯著高于對照。除脅迫1 d外，HK320 的GSSG 含量在其他時間點較對照均未有明顯的改變。

由圖5-E 和5-F 可知，煙嘧磺隆脅迫1 d 時，HK301 的GSH/GSSG 比值較對照顯著降低；脅迫3 d 時，HK301 的GSH/GSSG 比值較對照顯著提高42. 21%；隨后呈下降趨勢，且在脅迫的5～7 d 時顯著低于對照。HK320 的GSH/GSSG 比值僅在脅迫1 d 時顯著高于對照，在脅迫3～7 d 時均顯著低于對照。

2.4 抗氧化酶關(guān)鍵基因表達量

2.4.1 SOD 和CAT 家族基因表達量的變化 由表2可知，煙嘧磺隆脅迫24 h 時，相較于各自對照，HK301的SOD1、SOD3.4 和SOD9 基因相對表達量顯著上調(diào)，SOD2 基因相對表達量輕微下調(diào)，CAT1 和CAT2 基因相對表達量顯著上調(diào)；HK320 的SOD1、SOD2 和SOD9基因相對表達量顯著下調(diào)，SOD3.4 基因相對表達量輕微上調(diào)，CAT2 基因表達量顯著下調(diào)。

表2 煙嘧磺隆處理對甜玉米苗期葉片SOD 和CAT 家族基因表達量的影響Table 3 Effects of nicosulfuron on the expression level of antioxidant enzymes related genes in the leaves of maize seedling

2.4.2 AsA-GSH 途徑關(guān)鍵酶基因表達量的變化 由表3 可知，煙嘧磺隆處理顯著影響AsA-GSH 途徑關(guān)鍵酶基因的表達水平。煙嘧磺隆脅迫24 h 時，與各自對照相比，HK301 的APX1、APX2 和APX4 基因相對表達量顯著上調(diào)；而HK320 的APX2、APX3 和APX4 基因相對表達量顯著下調(diào)。煙嘧磺隆處理顯著提升了HK301 的MDHAR1 和MDHAR2 基因的相對表達水平。相比于HK320-CK，HK320 的MDHARs 基因未發(fā)生顯著變化。煙嘧磺隆處理顯著提升了HK320 的DHAR1和DHAR2 基因的相對表達水平。相比于各自對照，HK301 的DHAR1 和DHAR2 基因的表達水平分別上調(diào)了2.72 和2.63 倍；HK320 的DHAR1 基因相對表達量顯著下調(diào)，DHAR2 基因相對表達量無顯著變化。兩自交系的GRs 基因也對煙嘧磺隆處理表現(xiàn)出了強烈響應(yīng)。煙嘧磺隆脅迫后，相比于各自對照，HK301 的GR1 和GR2 基因相對表達量顯著上調(diào)；HK320 的GR1基因顯著上調(diào)，GR2 基因顯著下調(diào)。

表3 煙嘧磺隆處理對甜玉米苗期葉片AsA-GSH 途徑關(guān)鍵酶基因表達量的影響Table 3 Effects of nicosulfuron on the expression level of antioxidant enzymes related genes in the leaves of maize

3 討論

本研究前期結(jié)果表明，煙嘧磺隆脅迫下敏感性自交系葉片電子傳遞速率降低，PSI 和PSⅡ系統(tǒng)遭到破壞，導(dǎo)致電子傳遞載體過度還原，使得電子向O2不斷傳遞形成[16]，而可通過SOD 歧化作用轉(zhuǎn)化為H2O2[27]。本研究結(jié)果表明，煙嘧磺隆脅迫下，相較于耐藥型甜玉米自交系HK301，敏感型甜玉米自交系HK320 的產(chǎn)生速率隨著脅迫時間的延長持續(xù)增加。另外，由于HK320 葉片低水平的SOD 和CAT 活性導(dǎo)致不能被及時清除，最終轉(zhuǎn)化為大量的H2O2。本研究與Alla等[28]的研究結(jié)果相一致。過量的H2O2將導(dǎo)致植物體內(nèi)膜脂過氧化，脂質(zhì)過氧化誘導(dǎo)植物體內(nèi)MDA 的積累[29－30]。本研究表明，相較于HK301，HK320 葉片中的MDA 含量增加明顯，可見，隨著脅迫時間的延長，HK320內(nèi)體的氧化壓力不斷加劇。

在植物的葉綠體和其他細胞器中，H2O2能被快速分解轉(zhuǎn)化[31]。在AsA-GSH 代謝途徑中，H2O2經(jīng)APX的催化作用最終轉(zhuǎn)化為H2O[27]。本研究結(jié)果表明，煙嘧磺隆脅迫下，HK320 的APX 活性顯著低于HK301(P<0.05)。Miyaka 等[32]研究表明，植物體內(nèi)的AsA含量缺失或處于較低水平是導(dǎo)致APX 活性不穩(wěn)定的重要因素。煙嘧磺隆脅迫5～7 d 時，HK320 的AsA 含量顯著低于對照。推測HK320 中，低水平的APX 活性可能是由于低水平的AsA 含量造成的。此外，在MDHAR 的催化下，AsA 通過氧化反應(yīng)形成MDHA，MDHA 通過歧化作用生成DHA，在DHAR 的催化下，DHA 被還原為AsA[33]。本研究結(jié)果表明，HK320 在煙嘧磺隆脅迫5～7 d 時DHAR 活性較對照顯著降低，可能會導(dǎo)致AsA 穩(wěn)態(tài)改變，最終使AsA/DHA 比值降低。Bartoli 等[34]研究表明，AsA 的再生需要NADPH作為MDHAR 的電子供體，并且AsA 和光合電子傳遞鏈之間存在直接作用，因此，煙嘧磺隆對光電子傳輸鏈的破壞作用可能是AsA 含量降低的另一重要原因。

谷胱甘肽(GSH)作為一種重要的低分子量抗氧化劑在清除H2O2過程中具有重要的作用[35]。本研究表明，煙嘧磺隆脅迫下，HK301 的GSH 含量顯著高于對照，相比之下，HK320 在脅迫3～7 d 時GSH 含量顯著低于對照。同時，HK301 的GR 活性顯著高于HK320，并能維持較高的GSH/GSSG 比值(P< 0.05)?？赡苁怯捎贖K301 中GR 活性的提高加速了GSH 的轉(zhuǎn)化，從而有利于植物體內(nèi)H2O2的清除。

SOD 與超氧化物淬滅為H2O2密切相關(guān)，目前已發(fā)現(xiàn)植物體中存在3 種類型的SOD(Cu/Zn、Fe 和Mn SOD)[36]。同時，研究表明，在干旱、重金屬和高溫等環(huán)境脅迫下會導(dǎo)致SOD 活性發(fā)生顯著變化[37－39]。本研究中，煙嘧磺隆脅迫下，盡管HK301 的SOD 活性顯著升高，但其3 種亞型的轉(zhuǎn)錄水平對煙嘧磺隆脅迫表現(xiàn)出不同的響應(yīng)。煙嘧磺隆脅迫24 h 后，相較于對照，HK301 的Cu/Zn SOD1、Mn SOD3.4 和Cu/Zn SOD9 基因相對表達量顯著上調(diào)，F(xiàn)e SOD2 基因相對表達量輕微下調(diào)。相比之下，HK320 的Cu/Zn SOD1、Fe SOD2 和Cu/Zn SOD9 基因相對表達量較對照顯著下調(diào)，Mn SOD3.4 基因相對表達量輕微上調(diào)。大量研究表明，Cu/Zn SOD比Fe SOD和Mn SOD對植物體內(nèi)氧化應(yīng)激響應(yīng)更為敏感[40]。本研究證明，相較于Fe SOD和Mn SOD，Cu/Zn SOD對煙磺隆誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)更強。

AsA-GSH 途徑在非生物脅迫誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激中扮演著重要的角色[41－42]。本研究表明，不同類型玉米品種的APXs 基因?qū)熰谆锹√幚泶嬖陧憫?yīng)差異。煙嘧磺隆脅迫24 h，相比各自對照，HK301 的APX1、APX2 和APX4 基因相對表達量顯著上調(diào)；而HK320的APX2、APX3 和APX4 基因相對表達量顯著下調(diào)。說明單獨的基因在特定的環(huán)境條件下存在響應(yīng)差異。MDHAR 是AsA-GSH 途徑中的第2 種酶，在一系列非生物脅迫中其活性均顯著上調(diào)，在防止植物體內(nèi)氧化還原反應(yīng)失衡過程中起到重要作用[43]。本研究表明，與各自對照相比煙嘧磺隆處理顯著增加了HK301 的MDHAR1 和MDHAR2 基因相對表達水平，而HK320 的MDHARs基因相對表達水平未發(fā)生顯著變化。說明耐藥性自交系HK301 更積極地調(diào)動了體內(nèi)的MDHARs基因來抵抗除草劑誘導(dǎo)的氧化壓力。DHAR過表達能增強植物對多種氧化壓力的抵抗作用[44]。本研究表明，相比于各自對照，HK301 的DHAR1 和DHAR2 基因相對表達量顯著上調(diào)，HK320 的DHAR1 基因顯著下調(diào)，DHAR2 基因未發(fā)生顯著變化，說明相較于DHAR2基因，DHAR1 基因在煙嘧磺隆誘導(dǎo)氧化壓力解毒過程中起到更積極的作用。GR 在調(diào)節(jié)多種非生物脅迫中起重要作用，GR基因的過表達增強了植物對重金屬、鹽和干旱脅迫的耐受性[45－47]。本研究表明，煙嘧磺隆脅迫下，相比于各自對照，HK301 的GR1 和GR2 基因相對表達量均顯著上調(diào)；HK320 的GR1 基因顯著上調(diào)，GR2 基因顯著下調(diào)。可見GRs在抵抗煙嘧磺隆脅迫中具有重要作用。

4 結(jié)論

煙嘧磺隆脅迫下，相較于耐藥性品種HK301，敏感性品種HK320 不能將植株體內(nèi)的煙嘧磺隆快速降解，使其誘導(dǎo)植物體產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致HK320體內(nèi)的ROS(和H2O2)積累量顯著增加，引起脂質(zhì)過氧化；且由于HK320 抗氧化系統(tǒng)的防御能力降低，在抗氧化系統(tǒng)關(guān)鍵酶基因家族的調(diào)控下，HK320 的酶類物質(zhì)(SOD、CAT、APX、MDHAR、DHAR 和GR)活性總體顯著下降，非酶類物質(zhì)(AsA、DHA、GSH 和GSSG)含量總體顯著降低。本研究結(jié)果證明在不同耐藥性甜玉米品種中，抗氧化酶系統(tǒng)和關(guān)鍵酶基因的表達對響應(yīng)除草劑脅迫、清除植株體內(nèi)的ROS 起著重要作用。