MAPKK抑制剂对低温胁迫下油菜幼苗光合作用和抗氧化酶活性的影响(2013年)资源-CSDN文库

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第 49 卷第 1 期

2013 年 2 月

兰州大学学报（自然科学版）

Journal of Lanzhou University (Natural Sciences)

Vol. 49 No. 1

Feb. 2013

文章编号: 0455-2059(2013)01-0092-08

MAPKK 抑制剂对低温胁迫下油菜幼苗光合作用

和抗氧化酶活性的影响

张腾国

, 张艳

, 夏小慧

, 王娟

, 王圆圆

, 王宁

, 孙万仓

1. 西北师范大学生命科学学院, 兰州 730070

2. 兰州城市学院体育学院, 兰州 730070

3. 甘肃农业大学农学院, 兰州 730070

摘要: 以两种油菜品种天油 2 号和陇油 6 号作为供试材料, 研究了MAPKK 抑制剂 U0126 对低温胁迫油菜

幼苗叶绿素、F

、抗氧化酶活性的影响. 结果表明: 低温胁迫下, 油菜幼苗叶绿素质量分数、F

下降,

MDA 质量分数增加, CAT, APX, GR, SOD 活性先增加后下降. MAPKK 抑制剂 U0126 预处理再低温胁迫后,

与单独低温处理相比, 叶绿素质量分数、F

降低, MDA 质量分数增加, 抗氧化酶活性均下降. 表明 MAP

激酶级联途径参与油菜抗低温胁迫转导途径, 缓解低温胁迫造成的氧化损伤, 对其抗氧化损伤起了一定正调

控作用.

关键词: 低温胁迫; 油菜; MAPKK 抑制剂; 抗氧化酶

中图分类号: Q945 文献标识码: A

Eﬀects of MAPKK inhibitors on photosynthesis and anti oxidant

enzyme activities of Brassica napus seedings under

low temperature stress

ZHANG Teng-guo

, ZHANG Yan

, XIA Xiao-hui

, WANG Juan

WANG Yuan-yuan

, WANG Ning

, SUN Wan-cang

1. School of Life Sciences, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China

2. School of Physical Education, Lanzhou City University, Lanzhou 730070, China

3. College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China

Abstract: An experiment on Brassica napu seedings (Tianyou 2 and Longyou 6) was conducted to investigate

the eﬀects of MAPKK inhibitors on the chlorophyll content, maximum rate of photochemistry(F

), and

various antioxidant enzyme activities of Brassica napus seedings under low temperature stress. The results show

that, in Brassica napu seedings under low temperature stress the chlorophyll content and the maximum rate

of photochemistry were reduced, the content of MDA increased, while the activities of CAT, APX, GR, SOD

increased ﬁrst but decreased afterwards. Compared with low temperature treatment alone, MA PK K inhibitors

U0126 pretreatment decreased the chlorophyll content and the maximum rate of photochemistry, as well as

various antioxidant enzyme activities, while MDA content increased. In conclusion, MAPK cascades take part

in the transduction pathways of low temperature stress and play a positive role in antioxidative damage.

Key words: low temperature stress; Brassica napus; MAPKK inhibitor; anti-oxidative enzyme

温度是影响植物的地理分布和生长发育的重

要环境因子之一. 在早春或者晚秋时期发生的冻

害和冷害这两种低温危害, 常常对越冬作物和果

木造成严重伤害, 严重时还会造成植株的死亡

[1]

收稿日期: 2012-06-15; 修回日期: 2012-08-04

基金项目: 国家自然科学基金项目(30960065, 31160089, 31070358); 甘肃省高等学校基本科研业务费项目

作者简介: 张腾国(1971−), 男, 甘肃会宁人, 副教授, 博士, e-mail: zhangtg@nwnu.edu.cn, 研究方向为抗逆生理及分子生物学.

第 1 期张腾国, 等: MAPKK 抑制剂对低温胁迫下油菜幼苗光合作用和抗氧化酶活性的影响 93

低温胁迫可诱发植物细胞内活性氧浓度的增加,

导致生物大分子及膜系统的过氧化反应而损伤细

胞. 植物体内的 SOD, CAT 等抗氧化酶系统通过

清除活性氧自由基, 维持体内的活性氧代谢平衡,

保障生理代谢正常进行. MAP 激酶(促分裂原活

化蛋白激酶) 级联途径是植物体内重要的信号传

导途径, 可以将不同的细胞膜感受器与细胞应答

联系起来, 在内源、外源信号传导过程中发挥重要

作用

[2]

. 研究表明: 活性氧的产生可以诱导 MAP

激酶信号途径, MAP 激酶信号途径又可以调节

活性氧的产生

[3]

. 玉米叶肉细胞中干旱和 ABA

诱导的抗氧化保护依赖于 H

的产生和 MAPK

的活性

[4]

. 在低温、高盐以及干旱等胁迫条件下,

植物细胞内 ABA 质量分数增加. ABA 同样可以

诱导 MAPK 的活化, 拟南芥中的 MPK3 和另外一

个 46 kD 的 MPKs 可以被 ABA 激活. MAPKK 抑

制剂 PD98059 处理可以降低对 ABA 的敏感性, 抑

制 ABA 调节的气孔运动以及 ABA 诱导基因的表

达

[5]

. 烟草中 MEK2-SIPK/NTF4 级联可以调节活

性氧的产生

[6]

. MAP 激酶途径与生物体内抗氧化

保护机制之间存在着复杂的联系, 其是否通过调

节体内抗氧化酶活性, 进而提高植物的抗氧化保

护能力, 目前研究的较少.

油菜(Brassica napus)作为中国的重要油料作

物之一, 在中国的种植面积和总产量均占世界 1/3,

居世界首位. 冬油菜在中国北方地区的发展, 可以

显著减弱农田地表风蚀沙漠化发展, 抑制沙尘暴

的尘源供给, 具有显著的生态环境保护和社会经

济效益

[7]

. 但由于受到冬油菜品种抗寒能力的限

制, 冬油菜在中国北方地区的种植范围的扩大也

受到限制. 油菜新品种陇油 6 号是选育的超强抗寒

性品种, 适应于极端低温为 −20∼−30

◦

C 的中国北

方旱区、寒区栽培种植. 本论文选用强抗寒冬油菜

品种陇油 6 号和普通抗寒品种天油 2 号为研究材

料, 对低温胁迫下 MAP 激酶途径与体内抗氧化酶

活性之间的调控作用进行研究. U0126(1, 4-diamino-

2, 3-dicyano-1, 4-bis[2-aminophenylthio] butadiene)

是一种常用的 MAPKK 抑制剂, 它可以通透细胞,

选择性抑制 MEK1/2, 从而抑制 MAP kinase 的磷

酸化和激活

[8]

. 李世成等

[9]

研究表明: 甘蓝型油菜

品种在零上低温处理时, 油菜抗寒指标发生明显

变化. 因此, 本文采用 MAPKK 专一抑制剂 U0126

预处理, 再在 4

◦

C 低温处理不同时间和不用 U0126

预处理, 直接在 4

◦

C 低温处理不同时间两种处理

方式, 测定两种油菜叶片叶绿素质量分数, MDA

质量分数、叶绿素荧光动力指数以及抗氧化酶活

性的变化, 探究低温胁迫下 MAP 激酶信号转导途

径与油菜抗氧化酶系统的关系, 为进一步探究植

物抗寒机制和提高作物抗寒能力提供理论基础.

1 材料与方法

1.1 植物材料

以陇油 6 号、天油 2 号为供试材料, 选取颗粒

饱满、光滑的种子若干, 用水浸泡后播种于装有

蛭石的塑料盆内(每盆 6∼8 粒, 分散开), 浇灌适量

的 1/2 Hoagland 营养液, 置于光照培养箱培养, 温

度 25

◦

C, 光照时间 14 h/d, 光照强度 130 µmol/(m

· s),

培养 4 周左右进行处理和生理指标测定.

1.2 材料处理

低温处理组(处理 Ⅰ): 将培养 4 周左右的两

种油菜幼苗转入 4

◦

C 低温环境下进行处理, 光

照时间、光照强度与光照培养箱一致, 分别于处

理 0(CKⅠ), 12, 24, 36, 48 h 后取油菜第 1 片真叶

测定各项生理指标, 各处理均 3 次重复.

抑制剂预处理后再低温处理组(处理 Ⅱ): 将

培养 4 周左右的油菜幼苗放入 10 µmol/L 专一

性 MAPKK 抑制剂 U0126 的溶液中在光照培养箱

中预处理 6 h, 再转入 4

◦

C 低温环境下进行处理,

光照时间、光照强度与光照培养箱一致, 分别于低

温处理 0(CKⅡ), 12, 24, 36, 48 h 后取油菜第 1 片

真叶测定各项生理指标, 各处理均 3 次重复.

1.3 测定方法

1.3.1 叶绿素质量分数的测定

取上述处理油菜叶片 0.2 g, 加入少许石英砂

和 4 mL 96% 乙醇研成匀浆, 10 000 r/min 离心 10 min.

取上清液于棕色容量瓶中, 再向沉淀中加入 4 mL

96% 乙醇, 10 000 r/min 离心 5 min. 取上清液于之

前棕色容量瓶中, 用 96% 乙醇定容至 25 mL, 摇匀.

取叶绿体色素提取液用分光光度计分别测定 663,

646 nm 处的吸光值, 叶绿素质量分数以 mg/g 表

示.

1.3.2 叶绿素荧光参数的测定

用德国 WALZ 公司产 PAM-2500 便携式调制

叶绿素荧光仪测定上述处理材料叶片的荧光参数

指标; 最小荧光(F

)、最大荧光(F

)、F

(PSⅡ

的最大光合量子产量)等参数由仪器自动测得. 测

定前待测叶片暗适应 30 min. 所有实验结果均为 3

次重复, 每次重复随机选 3 片样叶.

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