结球甘蓝抽薹过程中抗氧化系统及蛋白质含量的变化_王神云.pdf

西 北 农 业 学 报 ，（）：结球甘蓝抽薹过程中抗氧化系统及蛋白质含量的变化收稿日期：修回日期：基金项目：江苏省重点研发计划（）；国家现代农业产业技术体系项目（）；江苏省农业科技自主创新资金（）。第一作者：王神云，女，研究员，主要从事甘蓝遗传育种与分子生物技术。：通信作者：李建斌，男，研究员，主要从事甘蓝类蔬菜遗传育种。：王神云，余方伟，张伟，于利，李建斌（江苏省农业科学院 蔬菜研究所，南京 ）摘要结球甘蓝抽薹是其通过春化后进入生殖生长完成世代的必要过程，为探究此过程发生的生理生化变化，以抽薹性差异明显而且表现稳定的两份高代自交系为材料，比较分析它们茎生长量、抽薹率及抽薹过程中抗氧化系统酶活及丙二醛（）和可溶性蛋白（）含量生理指标变化规律。结果表明，易抽薹 茎生长量快于耐抽薹，其通过绿体春化对生长量的需求低于 ，抽薹时间比 早；月日月 日两个材料过氧化氢酶（）活性变化趋势基本一致，但 始花期定植早、晚的活性显著和极显著低于；抗坏血酸过氧化物酶（）活性变化趋势存在差异，现蕾前周和现蕾后第周的活性高于 ，而且定植早的存在显著差异，始花期定植早、晚的活性极显著低于；愈创木酚过氧化物酶（）活性变化规律基本一致，但 现蕾前、周定植早、晚的活性极显著高于，始花期极显著低于；含量变化规律存在一定差异，现蕾后第周含量高于，而且定植早的含量存在极显著差异；含量的变化规律基本一致，但 现蕾后第、周定植早、晚的含量高于，而且定植晚的含量存在显著和极显著差异。因此，结球甘蓝不同基因型通过绿体春化需求存在差异，抽薹过程中 在现蕾前、后，在现蕾前周，和 在现蕾后发挥重要作用。关键词结球甘蓝；抽薹；抗氧化酶；生理指标结球甘蓝（，简称甘蓝）俗称包菜、圆白菜、茴子白等，是十字花科主要蔬菜作物之一，属绿体春化作物，即一定大小的植株通过一定的低温作用后，当温度和光照条件合适后诱导植株抽薹开花，完成世代。春甘蓝生产中，经常会发生“未熟抽薹”现象，严重影响产品产量和质量；在甘蓝育种中，一些材料需促进抽薹，才能保证收到种子；在甘蓝代种子生产中，一些品种双亲需调节抽薹时间，保障两本花期相遇，增加种子产量和质量。因此，甘蓝抽薹过程的调控无论在生产中还是育种中都尤为重要。植物抽薹是由系列内因和外因共同作用的过程，因此抽薹成花过程中不仅成花途径的相关分子 因 子，如 、等会发生表达量或结构等的变化，而且也会发生复杂的生理生化反应，如系列抗氧化酶、糖、蛋白质、激素等物质的活性和含量的变化。十字花科蔬菜白菜从营养生长到盛花抽薹过程中超氧化物歧化酶（）、过氧化氢酶（）、过氧化物酶（）及可溶性蛋白（）和丙二醛（）含量的变化呈现一定的规律性，而且易抽薹和晚抽薹材料之间存在明显的差异，表明这些生理指标和白菜抽薹有一定的联系。十字花科蔬菜萝卜从花芽未分化到薹高 的抽薹过程中保护酶 、和 的活性与可溶性糖和 含量也发生趋势性变化，说明萝 卜 抽 薹过程 也 需 要一些 生理生化物质的参与。甘蓝抽薹必需经过一段低温春化，前人研究表明甘蓝通过低温春化阶段，可溶性糖、游离氨基酸含量积累，而淀粉和全氮含量却显著下降，抗氧化系统酶、和 的活性随着低温的积累也降低；通过春化阶段后进入花芽分化阶段，花芽分化过程蛋白质和蔗糖含量表现为下降趋势；花芽分化后到现蕾蛋白质和蔗糖的含量又升高，因此，甘蓝抽薹过程中大量的代谢物质发生规律性变化趋势，与抽薹有一定联系。前期研究主要在甘蓝低温春化、花芽分化和现蕾这几个时期生理生化的分析，甘蓝现蕾到开花还有一个花薹伸长和分枝的生长过程，这个阶段的生理生化研究属于空白，本试验在前人研究的基础上，利用抽薹性差异明显表型稳定的两份甘蓝材料，研究分析甘蓝通过低温春化后到开花抽薹过程中抗氧化系统的几个酶活性、和 含量变化进行研究，以期明确甘蓝抽薹发育后期抗氧化系统生理指标变化规律，进而为甘蓝类蔬菜阶段发育调控过程研究和人工调控提供理论依据。材料与方法试验材料供试材料为两份高代自交系甘蓝，耐抽薹甘蓝 （简称）和易抽薹甘蓝 （简称 ），由江苏省农业科学院蔬菜研究所提供。两份供试材料第批播种于月 日，定植于 月 日；第批播种 月 日，定植于 月 日，试验在江苏省农业科学院蔬菜研究所试验地进行，育苗和田间肥水管理同生产管理。测定指标及方法于 年月日、月 日、月 日、月 日、月日和月 日（始花）每隔进行茎粗和抽薹率调查并采集样品。茎粗用直尺测定 个植株茎最粗部位的直径；调查已测量茎粗植株的抽薹性（薹高 即为抽薹），抽薹率抽薹植株数 。精确称取心叶数起第片叶样品，放入灭菌 研 钵，加 入 磷 酸 缓 冲 液（含 ，）置于冰上研磨成匀浆，离心 ，上清液用于测定 和 含量及各种酶的活性。活性采用氮蓝四唑（）法 测定。活性参考 等的方法 测定。、活性参考朱 祝 军 等 的 方 法 测 定。含 量 参 照 等的方法 测定。含量采用考马斯亮蓝 染色法 测定。数据处理测定数据采用 、软件进行方差分析（多重比较）和作图。结果与分析不同定植时间甘蓝茎粗和抽薹情况由表可知，定植时间的早、晚影响甘蓝茎的生长量，两个材料定植早的茎均比定植晚的粗，而且易抽薹材料 茎的生长速度快于耐抽薹材料（表），于 月 日定植的茎的生长量也快于 于 月 日定植。两个材料的耐抽薹性差异大，易抽薹材料 ，月 日定植和 月 日定植，月 日均发生现蕾现象，定植早比定植晚抽薹率高，月 日抽薹率均达到 ；耐抽薹材料 于 月 日定植后到第年月日开始抽薹，比 晚，月 日只有 的植株发生抽薹，抽薹率低于 材料，于 月 日定植没有发生抽薹现象，没有发生抽薹现象的均没有通过低温春化，表明耐抽薹材料 通过绿体春化对植株生长量要求明显高于易抽薹材料 。表两个甘蓝不同定植时间茎粗和抽薹率 日期 茎粗 抽薹率 注：表示 和 材料两者茎粗差。：西北农业学报 卷甘蓝抽薹过程 活性变化耐抽薹 和易抽薹 ，从月日月 日，定植早、晚个时间点 活性变化趋势基本一致。两个材料定植早的 变化是月 日稍微升高，月 日迅速升高，月 日活性又降低，月日到月 日继续降低；两个材料定植晚的 活性变化月 日稍降低，其他时间点变化趋势基本同于定植早的（图）。月 日 发生现蕾现象而 没有发生现蕾现象，但两个材料的 活性在这个时间点都迅速升高，而且它们定植早、晚没有同时表现显著差异，而且定植早的耐抽薹 在月日部分发生现蕾现象，但其 活性同其他变化趋势一致，表现下降（表，图），月 日 （始花期）定植早、晚的 活性极显著低于。甘蓝通过低温春化后现蕾前两周到始花前的抽薹过程中 活性的变化规律表明其活性的变化与抽薹相关性不强，但可能与开花有关。、表示定植早、晚的耐抽薹材料 和易抽薹材料 ；大、小写字母表示同一日期两个材料定植早、晚间差异极显著水平（）和显著水平（）。下同，图甘蓝抽薹过程中 活性 甘蓝抽薹过程 活性变化耐抽薹 和易抽薹 的 活性月日月 日变化规律不一致。易抽薹材料 定植早、晚的 活性变化规律稍有不同，定植早的 活性月日到月 日缓慢上升，月 日下降到低于月日，月 日又缓慢上升，随后开始下降，而定植晚的 活性在月 日稍有下降，但与定植早的不存在差异，但高于耐抽薹 的活性，其他时间点活性变化趋势一致（图）；耐抽薹 定植早的 活性月日到月 持续上升，月 骤然下降，后期活性缓慢下降，定植晚的 活性变化规律基本与定植早的趋势相似，月日和月 日分别比定植早的强和弱（图）。在抽薹过程中，易抽薹 无论定植早、晚月 日（现蕾前周）和月 日（现蕾后第周）活性强于耐抽薹，现蕾前周定植早的存在显著差异，定植晚的差异不显著，现蕾后周定植早的存在极显著差异，定植晚的差异不显著；月 日（现蕾）和月 日（始花）弱于（表，图），现蕾期定植早的存在显著差异，定植晚的差异不显著，始花期存定植早、晚存在极显著差异。上述甘蓝抽薹过程 活性变化规律，表明 活性可能与现蕾前周、现蕾后第周及始花过程有关。图甘蓝抽薹过程中 活性 甘蓝抽薹过程 活性变化耐抽薹 和易抽薹 的 活性月日月 日变化规律基本一致，月 日先升高，月 日除了定植早的 的 活性上升，其他均下降，月 日除了定植早的 的 活性下降幅度大，其他均与月 日活性相当，月日 活性下降，月 日 的 活性稍有上升，而 的仍有下降（图）。月日和月 日（现蕾前周）定植早、晚的易抽薹 的 活性极显著高于期王神云等：结球甘蓝抽薹过程中抗氧化系统及蛋白质含量的变化，月 日（始花）极显著低于（表，图）；月 日定植早的耐抽薹材料 的 活性突然上升（部分材料现蕾前周），极显著高于其他样品（表，图），月 日也极显著高于定植晚的活性。月日、月 日易抽薹材料 和月 日定植早的耐抽薹材料 虽没有现蕾，但通过花芽分化的材料抽薹已启动，因此表明 活性可能与甘蓝抽薹启动发育阶段和始花相关。图甘蓝抽薹过程中 活性 甘蓝抽薹过程 活性变化耐抽薹 和易抽薹 的 活性月日月 日变化规律基本一致，月 日基本不变，月 日升高（除了定植早的 ），月 日骤然下降，月日又升高，月 日又略有下降（图）。月日定植早的 和 的 活性比定植晚的强，月 日定植早的 和 的 活性比定植晚的极显著高约 ；月 日定植早的 的 活性骤然下降，变化不大，两个材料定植晚的 活性均上升；月日和月 日两个材料定植早的 活性比定植晚的低，存在一定差异，但定植早的 的 活性略有上升，可能与材料特性有关；从月日到月 日 和 定植早的 活性基本都比定植晚的强（图），除了月 日定植早的 的 活性，上述 活性变化规律，表明 活性的变化与甘蓝通过低温春化后的抽薹过程相关不强，可能与材料的特性、植株的大小和生长状态有关。图甘蓝抽薹过程中 活性 甘蓝抽薹过程丙二醛含量变化耐抽薹 和易抽薹 的 含量月日月 日变化规律有差异，易抽薹 ，月 日升高，月 日下降，月 日定植早的有上升现象而定植晚的持续下降，月日升高，月 日定植早的急剧上升，而定植晚的略升高；耐抽薹材料 于月 日、月日和月 日与 变化趋势一致，月 日定植早、晚的含量显著和极显著低于 （现蕾前周），月 日定植早的（部分植株现蕾前周）的 含量上升，与 现蕾前周变化趋势相同（图），月日定植早的含量极显著低于 （现蕾后第周），定植晚的含量不存在显著差异，月 日两个材料定植早的含量极显著高于定植晚的（图）。上述丙二醛含量的变化规律，表明丙二醛含量在甘蓝通过低温春化后整个图甘蓝抽薹过程中 含量 西北农业学报 卷抽薹过程中在现蕾前周、现蕾后第周可能发挥一定的作用。甘蓝抽薹过程可溶性蛋白含量变化耐抽薹 和易抽薹 的 含量月日月 日变化规律基本一致，月日两个材料定植早的含量比定植晚的极显著偏低，月 日两个材料定植早的 含量升高，定植晚的下降，（现蕾前周）的 含量高于，而且定植晚的含量存在极显著差异，月 日两材料定植早、晚的含量都升高，月 日到月日持续下降，但月 日和月日 现蕾后第、周定植晚的 含量显著和极显著高于；定植早的含量不显著和极显著高于，月 日两材料 含量均升高（表，图），定植早的 含量最低，可能与部分植株进入现蕾第周时期有关。上述 含量的变化规律，表明 含量在甘蓝通过低温春化后的抽薹过程中可能在现蕾前周和现蕾后第、周存在一定的关系。图甘蓝抽薹过程中 含量 讨 论甘蓝抽薹是通过低温春化顶端分生组织完成花芽分化后遇到合适的温度和光照花薹从叶丛中伸长生长，此阶段发育不仅受内部因素调控，而且受温度、光照等环境因素的影响，是典型的数量性状，受多个基因控制 ，还与多种代谢物质有关系，如蛋白质、糖及各类内源激素等。甘蓝春化作用的效果是花发端，而花发端不是发生在春化过程中，却是发生在春化之后适合生长的条件下。甘蓝属于绿体春化，需要植株长到一定大小才能感受低温，本研究所利用的易抽薹材料 在 月 日定植和 月 日定植均达到了春化要求，春化结束后茎粗达到 以上，耐抽薹材料 茎的生长量比 小 左右，月 日定植后的植株部分通过低温春化，月 日定植完全没有通过低温春化，说明不同基因型的甘蓝感受低温春化植株的大小要求不同，而且同一基因型植株营养体越大所需低温积累时间相对短，与王超等 建立甘蓝抽薹鉴定的方法研究结果一致，而且与吴国平等研究结果也