低溫脅迫下外源ABA對(duì)玉米幼苗抗寒性的影響

石如意，王騰飛，李 軍，裴玉賀，宋希云

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 青島 266109；2.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山東 青島 266109)

玉米是我國重要的糧食作物，而低溫嚴(yán)重影響著玉米的生長發(fā)育、產(chǎn)量與品質(zhì)，提高玉米的耐寒性是其抗逆研究的一個(gè)重要方面[1]。研究表明，低溫脅迫下植物體內(nèi)活性氧(ROS)的“產(chǎn)生-清除”平衡機(jī)制被打破，導(dǎo)致活性氧在細(xì)胞內(nèi)的快速積累，引發(fā)氧化脅迫。如果冷害持續(xù)時(shí)間較長，細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)一系列生理生化功能的紊亂，最終導(dǎo)致植物的死亡[2]。植物體內(nèi)活性氧的清除主要靠細(xì)胞內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)如CAT、SOD、POD和APX等，蘇群等[3]研究發(fā)現(xiàn)，低溫脅迫下保護(hù)酶的酶活性出現(xiàn)不同程度的升高，外源調(diào)節(jié)物對(duì)玉米幼苗保護(hù)酶活性的提高具有積極的作用。

李春燕等[4]研究發(fā)現(xiàn)在低溫條件下，小麥體內(nèi)的內(nèi)源激素水平會(huì)發(fā)生改變。Yang等[5]發(fā)現(xiàn)獼猴桃果實(shí)經(jīng)過12 ℃低溫處理3 d，果實(shí)內(nèi)ABA、IAA、ZR的含量增加，但GA3含量下降，耐寒性明顯增強(qiáng)。然而，Ding等[6]發(fā)現(xiàn)水楊酸處理后上調(diào)了番茄果實(shí)赤霉素合成關(guān)鍵基因GA3OX1的表達(dá)，促進(jìn)了GA3的合成，減輕了低溫造成的傷害。Wang等[7]用1 mmol/L H2O2處理番茄植株，發(fā)現(xiàn)葉片中ABA和ZR的含量增加，GA3含量降低，明顯地提高了植物的抗寒性。這些研究表明，植物通過調(diào)控基因表達(dá)，改變了內(nèi)源激素的水平，從而對(duì)低溫等逆境做出應(yīng)答。

植物的抗寒性是由多基因控制的數(shù)量性狀，一些與植物耐受低溫脅迫相關(guān)的基因相繼被克隆和鑒定出來。由Asr基因家族編碼的Asr蛋白是生物體中與逆境有關(guān)的家族蛋白，植物受到逆境脅迫(如低溫、干旱、鹽脅迫等)后，Asr蛋白大量表達(dá)，可以緩解逆境引起的傷害，增強(qiáng)了植物耐冷和耐旱性[8-9]。利用蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)，楊猛等[10]從玉米中篩選到一個(gè)受低溫誘導(dǎo)的Asr1基因。Fad基因編碼一種脂肪酸去飽和酶，在番茄葉綠體中過表達(dá)LeFad7基因明顯增強(qiáng)了番茄的耐低溫能力[11]。一些編碼保護(hù)酶的基因如Cat和Apx1等，它們的轉(zhuǎn)錄水平也受低溫誘導(dǎo)[12]。Dreb轉(zhuǎn)錄因子在植物抵抗非生物脅迫中起到關(guān)鍵作用，過表達(dá)菊花DmDreba基因提高轉(zhuǎn)化煙草耐低溫能力[13]。

ABA是一種植物響應(yīng)逆境脅迫的重要信號(hào)因子，通過噴施外源ABA可以有效緩解逆境脅迫造成的傷害[14]。Huang等[15]發(fā)現(xiàn)，利用外源ABA處理狗牙根，明顯增強(qiáng)了其對(duì)低溫的抗性，且耐寒品種比冷敏感品種更加顯著。盡管前人對(duì)外源ABA處理提高植物抗逆性方面做了大量的研究工作，但對(duì)不同玉米品種苗期抗寒性的研究卻較少。因此，本研究以2種不同耐寒性的玉米品種為材料，進(jìn)行低溫和外源ABA處理，從生理生化、分子水平上揭示了苗期在受低溫脅迫下生理差異以及抗冷的分子機(jī)制，提出了適合我國北方地區(qū)玉米生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)低溫冷害的策略。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選用2個(gè)玉米品種：耐寒品種青農(nóng)105由青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院玉米中心育成，冷敏感品種農(nóng)華101購自山東省萊陽市種子公司。釆用盆栽方式播種。

1.2 試驗(yàn)方法

在常溫(25 ℃)條件下培養(yǎng)玉米至三葉一心時(shí)，選取健壯、長勢(shì)均一的幼苗，將試驗(yàn)材料分為3組，第1組：以清水常溫作為對(duì)照(25 ℃)；第2組：晝溫/夜=(10±0.5)℃低溫培養(yǎng)(10 ℃)；第3組：葉面噴施ABA+晝溫/夜=(10±0.5)℃低溫培養(yǎng)(10 ℃A)，ABA濃度15 mg/L，每株噴施5 mL，處理25 h后，將植株放置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行低溫處理，光照時(shí)間為12 h，光強(qiáng)為10 000 lx，相對(duì)濕度60%～70%。試驗(yàn)共重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)處理10株。低溫脅迫4 d后，剪取相同部位葉片快速置于液氮中保存。

1.3 生理生化指標(biāo)測(cè)定

參照張以順等[16]《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教程》中的方法，測(cè)定在低溫條件下外施ABA后玉米葉片的生理生化指標(biāo)。主要通過以下測(cè)量方法：細(xì)胞膜相對(duì)透性的測(cè)定采用電導(dǎo)率法；MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法；可溶性糖含量的測(cè)定采用蒽酮比色法；超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑(NBT)法；過氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定采用比色法；過氧化物酶(POD)和抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法。內(nèi)源激素含量測(cè)定釆用酶聯(lián)免疫吸附法[17](ELISA)。每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。

1.4 抗寒相關(guān)基因的表達(dá)分析

從https：//www.ncbi.nlm.nih.gov網(wǎng)站上查找與玉米抗寒性相關(guān)基因，找到各基因cDNA序列，利用Primer Primier 5軟件設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)熒光定量引物(表1)。參照TaKaRa公司的RNA提取說明書，利用其RNA提取試劑盒提取葉片總RNA。cDNA第1鏈合成參照反轉(zhuǎn)錄試劑盒(TaKaRa公司)說明書完成。以Actin1基因作為內(nèi)參基因，相對(duì)定量采用2-ΔΔCt方法[18]。

表1 實(shí)時(shí)熒光定量引物信息匯總Tab.1 Primers used in amplication of sequence in the RT-PCR analysis

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行整理數(shù)據(jù)，用SPPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析和顯著性檢驗(yàn)，差異顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫下外源ABA對(duì)玉米幼苗葉片丙二醛、相對(duì)電導(dǎo)率和可溶性糖的影響

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化的終產(chǎn)物，其含量的高低是反映膜損傷程度的重要指標(biāo)之一。與25 ℃相比，在低溫脅迫下農(nóng)華101葉片中MDA的含量(以鮮質(zhì)量計(jì))增幅是青農(nóng)105的3倍(圖1-A)。10 ℃+ABA處理與10 ℃相比，青農(nóng)105的MDA含量下降了35.6%，農(nóng)華101下降了29.7%，說明施加外源ABA降低了MDA含量，減輕了低溫對(duì)細(xì)胞膜的破壞程度，而青農(nóng)105的MDA下降的幅度更大，能更好地減輕冷脅迫對(duì)玉米的傷害。

相對(duì)電導(dǎo)率的大小直接反映了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的受損程度。在低溫脅迫條件下，細(xì)胞膜透性增大，胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，相對(duì)電導(dǎo)率增加。從圖1-B可以看出，與25 ℃相比，在低溫脅迫下2個(gè)玉米品種的細(xì)胞膜透性上升，青農(nóng)105的電導(dǎo)率增幅較小。10 ℃+ABA處理與10 ℃相比，青農(nóng)105的電導(dǎo)率下降了48.4%，農(nóng)華101下降37.0%，說明低溫下外施ABA對(duì)抗寒品種青農(nóng)105的相對(duì)電導(dǎo)率作用更明顯。

通過提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量來增強(qiáng)滲透調(diào)節(jié)能力，也是植物提高抗逆能力的途徑之一。從圖1-C可以看出，在10 ℃低溫與25 ℃常溫相比，青農(nóng)105的可溶性糖含量較對(duì)照提高了4倍，而農(nóng)華101也比對(duì)照提高了2倍，說明低溫脅迫引起了這2個(gè)品種的可溶性糖含量明顯上升，但青農(nóng)105的增幅較大。10 ℃+ABA處理與10 ℃低溫相比，青農(nóng)105的可溶性糖含量增加了16.5%，農(nóng)華101增加了48.7%。與相對(duì)電導(dǎo)率和MDA含量的降低相比，植物通過可溶性糖含量的升高來減緩低溫對(duì)植物細(xì)胞的傷害，說明植物對(duì)低溫的脅迫應(yīng)答是一個(gè)極其復(fù)雜的生理過程。

柱形圖上不同字母表示處理間存在顯著性差異P<0.05。圖2-4同。There are significant difference between different letters on the column graph P<0.05.The same as Tab.2-4.

2.2 低溫脅迫下外源ABA對(duì)玉米幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

過氧化氫酶(CAT)通過分解H2O2，來維護(hù)細(xì)胞膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性。從圖2-B可以看出，低溫脅迫提高了玉米幼苗葉片的CAT活性(以鮮質(zhì)量計(jì))，青農(nóng)105的增幅是農(nóng)華101的2倍。外源ABA處理進(jìn)一步提高了低溫脅迫下CAT活性，減少H2O2的積累。10 ℃+ABA處理與10 ℃相比，青農(nóng)105的CAT活性增加了18%，農(nóng)華101增加了8.4%。結(jié)果表明，低溫下外施ABA大幅提高了青農(nóng)105的CAT活性，從而增強(qiáng)了青農(nóng)105的抗寒性。

抗壞血酸過氧化物酶(APX)也是清除H2O2的重要酶之一。從圖2-C可以看出，低溫處理后2個(gè)品種的APX活性均有所增加(以鮮質(zhì)量計(jì))。在低溫脅迫條件下，噴施ABA使青農(nóng)105的APX活性增加了9.2%，農(nóng)華101增加了5.7%。由此可見，低溫脅迫會(huì)使玉米幼苗葉片的APX活性增加，外源ABA進(jìn)一步提高了低溫脅迫下APX的活性，其中對(duì)青農(nóng)105的APX活性增加更明顯。

POD在細(xì)胞保護(hù)酶系統(tǒng)中負(fù)責(zé)清除光呼吸、線粒體電子傳遞過程中產(chǎn)生的H2O2。從圖2-D可以看出，與25 ℃對(duì)照相比，10 ℃低溫使2個(gè)玉米品種的POD活性均有所下降。在低溫脅迫條件下，噴施ABA使青農(nóng)105的POD活性增加了8.5%，農(nóng)華增加了1.7%。由此可見，POD不同于SOD、CAT等酶，在低溫脅迫下POD的活性先出現(xiàn)降低，但施加外源ABA后提高了青農(nóng)105的POD活性有所增加，而農(nóng)華101則沒有變化。外源ABA提高了低溫脅迫下POD的活性，而對(duì)青農(nóng)105的POD活性增加更明顯。

圖2 低溫脅迫下外源ABA對(duì)玉米幼苗葉片抗氧化酶活性的影響Fig.2 Effects of exogenous ABA on antioxidant enzyme activity of leaves of maize seedlings under low temperature stress

2.3 低溫脅迫下外源ABA對(duì)玉米幼苗葉片內(nèi)源激素含量活性的影響

脫落酸(ABA)是一種重要的抗逆激素，在植物的脅迫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。由圖3-A可知，與25 ℃常溫相比，10 ℃低溫使2個(gè)品種的ABA含量均有所上升，但青農(nóng)105具有更高的ABA含量。在低溫脅迫下，ABA處理使青農(nóng)105的內(nèi)源ABA含量增加了12.3%，農(nóng)華101增加了7.2%。這說明，低溫脅迫會(huì)增加玉米幼苗葉片的內(nèi)源ABA合成能力，而外源ABA處理則進(jìn)一步增加了低溫脅迫下內(nèi)源ABA的含量，其中，對(duì)抗寒性強(qiáng)的青農(nóng)105而言，其含量增加更加明顯。

從圖3-B可知，與25 ℃常溫相比，2個(gè)玉米品種的GA3含量在10 ℃低溫時(shí)均有所下降，尤其是青農(nóng)105的降幅較大。在低溫脅迫條件下，外施ABA處理使青農(nóng)105的GA3含量下降了11.5%，農(nóng)華101下降了9.0%。這說明，低溫脅迫降低了玉米幼苗葉片的GA3的合成能力，而外源ABA則使內(nèi)源GA3的合成能力進(jìn)一步下降，其中對(duì)抗寒性強(qiáng)的青農(nóng)105而言，外源ABA處理使GA3的合成能力下降更明顯。

從圖3-C可以看出，與25 ℃常溫相比，10 ℃低溫青農(nóng)105的ZR含量下降，而農(nóng)華101的ZR略有上升。10 ℃+ABA處理與10 ℃相比，青農(nóng)105的ZR含量下降了12.7%，農(nóng)華101下降了8.3%。從圖3-D可以看出，與25 ℃常溫相比，10 ℃低溫脅迫下青農(nóng)105的IAA含量下降而農(nóng)華101的卻上升。10 ℃+ABA處理與10 ℃相比，青農(nóng)105的IAA含量下降了3.3%，農(nóng)華101下降了1.2%。由此可見，低溫下不同抗寒玉米品種中ZR和IAA合成調(diào)控機(jī)制存在差異，而外源ABA處理則對(duì)2種玉米品種中內(nèi)源激素ZR和IAA的合成起了負(fù)的調(diào)控作用。

圖3 低溫脅迫下外源ABA對(duì)玉米幼苗葉片內(nèi)源激素含量活性的影響Fig.3 Effect of exogenous ABA on endogenous hormone content activity in leaves of maize seedlings under low temperature stress

2.4 低溫脅迫下外源ABA對(duì)玉米幼苗抗寒相關(guān)基因表達(dá)的影響

由圖2-A-C可以看出，低溫脅迫導(dǎo)致青農(nóng)105和農(nóng)華101的SOD、CAT、APX保護(hù)酶活性提高，外施ABA處理進(jìn)一步提高了它們?cè)诘蜏孛{迫下的表達(dá)水平，而且變化趨勢(shì)一致。為了從分子水平上獲得證據(jù)，選取Apx1和Cat3基因進(jìn)行了RT-PCR分析。從圖4-A可以看出，在10 ℃低溫時(shí)，2個(gè)品種的Cat3基因表達(dá)水平均表達(dá)上調(diào)，青農(nóng)105和農(nóng)華101分別為25 ℃常溫對(duì)照的2.90，1.29倍。噴施外源ABA后，2個(gè)品種的Cat3基因表達(dá)量進(jìn)一步增加。從圖4-B中看出，在10 ℃低溫時(shí)，2個(gè)品種的Apx1基因表達(dá)上調(diào)，青農(nóng)105和農(nóng)華101分別為25 ℃常溫對(duì)照的2.48，1.46倍。噴施外源ABA后，2個(gè)品種的Apx1基因表達(dá)量進(jìn)一步增加。在低溫脅迫條件下，2個(gè)玉米品種的Apx1和Cat3基因表達(dá)均上調(diào)。在噴施外源ABA后，這2個(gè)基因的表達(dá)水平又進(jìn)一步提高，其中青農(nóng)105的表達(dá)水平顯著高于農(nóng)華101，這與酶活的測(cè)定結(jié)果相吻合。

脂肪酸去飽和酶(FAD)可以增加細(xì)胞膜的脂肪酸不飽和度，提高細(xì)胞膜的流動(dòng)性，從而增強(qiáng)抗寒性。Fad8基因編碼一種脂肪酸去飽和酶，為此，設(shè)計(jì)引物，通過RT-PCR分析了Fad8基因在低溫脅迫以及在低溫脅迫下施加外源ABA對(duì)其相對(duì)表達(dá)量的影響。結(jié)果如圖4-C所示，在10 ℃低溫條件下，青農(nóng)105和農(nóng)華101的Fad8基因表達(dá)水平均上升，青農(nóng)105和農(nóng)華101分別為25 ℃常溫的6.19，1.30倍。噴施外源ABA后，青農(nóng)105的基因表達(dá)量出現(xiàn)上調(diào)，而農(nóng)華101卻出現(xiàn)了下調(diào)，由此可見，低溫脅迫誘導(dǎo)2個(gè)玉米品種Fad8基因的表達(dá)上調(diào)，外源ABA進(jìn)一步促進(jìn)青農(nóng)105的基因表達(dá)，抑制農(nóng)華101的基因表達(dá)。

研究表明Asr基因家族在植物對(duì)逆境的脅迫應(yīng)答中發(fā)揮作用，在施加外源ABA后玉米幼苗葉片Asr1基因的表達(dá)水平顯著上調(diào)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該基因在玉米苗期抗冷性的作用，分析了青農(nóng)105和農(nóng)華101的基因相對(duì)表達(dá)量。從圖4-D中可以看出，低溫處理使青農(nóng)105的表達(dá)水平上調(diào)，而農(nóng)華105則出現(xiàn)下調(diào)。噴施外源ABA后，這2個(gè)品種的基因相對(duì)表達(dá)量均表現(xiàn)出上調(diào)。由此可見，低溫脅迫誘導(dǎo)品種青農(nóng)105的基因表達(dá)，抑制農(nóng)華101的基因表達(dá)。而外施ABA促進(jìn)2個(gè)品種在低溫脅迫下Asr1基因的表達(dá)，從而提高玉米幼苗的抗寒性。

Dreb轉(zhuǎn)錄因子與EREBP/AP2 DNA區(qū)域結(jié)合，介導(dǎo)植物對(duì)干旱、低溫的耐性。為此，分析了Dreb1基因在低溫處理以及外施ABA后的表達(dá)情況。結(jié)果如圖4-E所示，在低溫脅迫下，青農(nóng)105的Dreb1基因表達(dá)上調(diào)，農(nóng)華101表達(dá)下調(diào)，而在噴施外源ABA后，青農(nóng)105的Dreb1基因表達(dá)量繼續(xù)升高，而農(nóng)華101的表達(dá)水平則進(jìn)一步降低。這說明Dreb1基因在不同抗冷能力的玉米品種中表達(dá)行為差異較大。

Lip蛋白屬于一類bZip轉(zhuǎn)錄因子，它受低溫的強(qiáng)烈誘導(dǎo)。從圖4-F的RT-PCR結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，Lip15基因在2個(gè)玉米品種中均受低溫的誘導(dǎo)表達(dá)，青農(nóng)105和農(nóng)華101分別為25 ℃對(duì)照的3.05，1.69倍。噴施外源ABA后，青農(nóng)105的Lip15基因表達(dá)出現(xiàn)下調(diào)而農(nóng)華101的基因表達(dá)上調(diào)。由此可見，低溫誘導(dǎo)了Lip15基因的表達(dá)，而外源ABA處理抑制了抗寒能力較強(qiáng)的青農(nóng)105在低溫脅迫條件下該基因的表達(dá)水平。

A.外源ABA處理對(duì)低溫脅迫下玉米幼苗Cat3基因相對(duì)表達(dá)量的影響；B.外源ABA處理對(duì)低溫脅迫下玉米幼苗Apx1基因相對(duì)表達(dá)量的影響；C.外源ABA處理對(duì)低溫脅迫下玉米幼苗Fad8基因相對(duì)表達(dá)量的影響；D.外源ABA處理對(duì)低溫脅迫下玉米幼苗Asr1基因相對(duì)表達(dá)量的影響；E.外源ABA處理對(duì)低溫脅迫下玉米幼苗Dreb1基因相對(duì)表達(dá)量的影響；F.外源ABA處理對(duì)低溫脅迫下玉米幼苗Lip15基因相對(duì)表達(dá)量的影響。

A.Effect of exogenous ABA on relative expression ofCat3 gene in maize seedlings under low temperature stress；B.Effect of exogenous ABA on relative expression ofApx1gene in maize seedlings under low temperature stress；C.Effect of exogenous ABA on relative expression ofFad8 gene in maize seedlings under low temperature stress；D.The effect of exogenous ABA on the relative expression ofAsr1 gene in maize seedlings under low temperature stress；E.The effect of exogenous ABA on the relative expression ofDreb1 gene in maize seedlings under low temperature stress；F.The effect of exogenous ABA on the relative expression ofLip15 gene in maize seedlings under low temperature stress.

圖4低溫脅迫下外源ABA對(duì)玉米幼苗抗寒相關(guān)基因表達(dá)的影響
Fig.4EffectofexogenousABAontheexpressionofcoldresistancerelatedgenesinmaizeseedlingsunderlowtemperaturestress

3 討論

玉米是一種喜溫作物，當(dāng)遭受低溫脅迫時(shí)其生長發(fā)育受到抑制，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡[19]。玉米幼苗在低溫脅迫條件下，MDA含量升高，說明膜脂過氧化作用增強(qiáng)，導(dǎo)致膜系統(tǒng)受到破壞，胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，相對(duì)電導(dǎo)率增加，這與前人研究報(bào)道一致[20]。青農(nóng)105與農(nóng)華101相比，MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率增幅較小，說明耐冷性的品種受到的低溫傷害程度較小?？扇苄蕴亲鳛橐环N重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外的滲透平衡，緩沖細(xì)胞質(zhì)過度脫水引發(fā)的滲透脅迫。在低溫下，2個(gè)玉米品種的可溶性糖含量均出現(xiàn)快速積累。ABA是一種植物響應(yīng)逆境脅迫下重要的信號(hào)因子，噴施外源ABA可以減輕逆境對(duì)植物的傷害[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施一定濃度的外源ABA可以降低MDA的含量和相對(duì)電導(dǎo)率的大小，提高可溶性糖的含量，減輕低溫脅迫帶來的氧化脅迫和滲透脅迫。

低溫脅迫條件下植物體內(nèi)的“活性氧產(chǎn)生與清除”動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)被打破，導(dǎo)致活性氧快速累積。為清除活性氧帶來的氧化脅迫，細(xì)胞內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)(如SOD、POD、CAT、APX)協(xié)同作用，降低活性氧的含量水平來減輕對(duì)細(xì)胞的傷害。研究發(fā)現(xiàn)，外施水楊酸提高了低溫脅迫下小麥幼苗APX、CAT和SOD的活性，增強(qiáng)了冬小麥的抗寒性[22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，低溫脅迫處理引起2個(gè)玉米品種SOD、CAT和APX活性不同程度增加，但低溫下POD活性在2個(gè)玉米品種中均出現(xiàn)下降。外施ABA進(jìn)一步增加了SOD、CAT和APX活性，POD活性在青農(nóng)105出現(xiàn)小幅增長，而農(nóng)華101則沒有變化。這說明POD酶活性在抗冷性不同的作物中存在一定的差別。

內(nèi)源激素的水平在植物的逆境響應(yīng)中發(fā)揮著重要的作用，張巽等[23]研究發(fā)現(xiàn)低溫影響灌漿期玉米內(nèi)源激素的含量。本試驗(yàn)也證實(shí)外源ABA處理增加了低溫脅迫下2個(gè)玉米品種的ABA含量，但I(xiàn)AA卻在2個(gè)抗性不同的玉米品種中表現(xiàn)不一，如10 ℃低溫使青農(nóng)105的IAA含量下降，農(nóng)華101的IAA含量上升；而ABA處理使青農(nóng)105和農(nóng)華101的IAA含量均下降。與IAA的變化相似，低溫導(dǎo)致GA3、ZR的含量在抗冷性的青農(nóng)105中有所下降，而在農(nóng)華101中卻變化不顯著，外施ABA進(jìn)一步降低了它們的合成能力。由此可見，外源ABA處理正向調(diào)控了內(nèi)源ABA的合成，增強(qiáng)了對(duì)低溫的耐受能力，同時(shí)負(fù)調(diào)控了IAA、ZR和GA3的合成，這可能與低溫脅迫下植物生長受抑制有關(guān)。

植物的抗寒性是由多基因控制的數(shù)量性狀。Apx1基因在植物應(yīng)對(duì)逆境脅迫發(fā)揮重要作用，這已在擬南芥、水稻、龍爪稷中得到驗(yàn)證[24-26]。過表達(dá)LeFad7的轉(zhuǎn)基因番茄比野生型具有更高的低溫耐受性[27]。玉米幼苗經(jīng)低溫和外源ABA處理后，Cat3共同的表達(dá)水平明顯提高[28]。本研究中，低溫脅迫誘導(dǎo)了2個(gè)玉米品種的Apx1基因、Fad8基因、Lip15基因、Cat3基因及青農(nóng)105的Dreb1基因、Asr1基因的表達(dá)，抑制了農(nóng)華101的Dreb1基因、Asr1基因的表達(dá)，這與前人研究相一致，而外源ABA處理進(jìn)一步誘導(dǎo)了低溫脅迫下2個(gè)品種的Apx1基因、Asr1基因、Cat3基因、青農(nóng)105的Dreb1基因、Fad8基因及冷敏感品種農(nóng)華101的Lip15基因的表達(dá)。

所有結(jié)果表明，外施ABA降低了低溫脅迫引起的MDA含量和相對(duì)電導(dǎo)率，提高了可溶性糖含量。同時(shí)明顯提高了低溫脅迫下2個(gè)玉米品種的SOD、CAT、APX活性和內(nèi)源ABA的含量，降低了GA3、ZR、IAA含量，增強(qiáng)了低溫脅迫下一些與逆境脅迫相關(guān)基因的表達(dá)。通過分析ABA對(duì)青農(nóng)105和農(nóng)華101的抗寒效果，發(fā)現(xiàn)耐寒性強(qiáng)的玉米品種效果更明顯。因此，在冷害頻發(fā)的我國北方地區(qū)，可以采用采取如下策略保障春玉米的生產(chǎn)：盡量選用耐寒能力較強(qiáng)的玉米品種；在獲悉冷害來臨之前，通過噴施一定濃度的ABA來減輕低溫對(duì)玉米苗期的傷害。

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