干旱胁迫下不同性别野牛草生理及抗氧化酶基因表达差异

干旱是制约植物生长的重要胁迫因素之一,目前对于不同性别野牛草抗旱的生理及分子差异机制的研究较少,为探究干旱胁迫下野牛草雌、雄株抗氧化酶活性以及基因表达差异,以野牛草"Texoka"品种为试验材料,测定干旱第0、7、14天以及复水7 d后野牛草雌、雄株叶片相对含水量(RWC)、叶绿素含量(Chl)、PSII最大光化学量子效率(Fv/Fm)以及抗氧化酶活性,利用qRT-PCR技术研究了野牛草雌、雄株抗氧化酶基因在不同干旱时间下的表达差异.结果表明,干旱胁迫下野牛草雌、雄株坪观质量随着干旱时间的延长而降低,复水后恢复,且雌株坪观质量强于雄株.野牛草雌、雄株RWC都随着干旱处理时间增加而下降,复水后恢复,在干旱第7天雌株RWC高于雄株.野牛草雌、雄株Chl含量随着干旱-复水处理都呈下降趋势;Fv/Fm在干旱-复水处理过程中呈相同的趋势,在干旱第14天均显著降低.雌、雄株Chl和Fv/Fm除第7天外均没有显著差异,两者在长期干旱胁迫以及复水后光合特性相似.野牛草雌株超氧化物歧化酶(SOD)活性在干旱第7、14天以及复水7 d后都高于雄株,雌株抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性变化更加明显,证明野牛草雌株应对干旱胁迫时APX更快积累;在干旱胁迫下雌、雄株过氧化物酶(POD)活性变化一致,两者没有显著差异.干旱第7天后,野牛草雌、雄株过氧化氢酶(CAT)活性变化趋势完全相反.实时荧光定量PCR分析表明,野牛草雌株抗氧化酶基因表达量在复水后达到峰值,与抗氧化酶活性变化并不一致;雄株FeSOD、Zn/Cu-SOD、POD相对表达量在干旱第14天达到峰值,与抗氧化酶活性变化相同.雄株APX以及CAT相对表达量在干旱第0天最高后下降,复水后上升,与抗氧化酶活性变化不一致.总体而言,野牛草雌、雄株之间在生理及分子水平上对干旱胁迫的响应存在一定差异,且野牛草雌株抗旱性强于雄株.本研究丰富了野牛草抗氧化系统响应干旱胁迫的认识,并为研究雌雄异株植物的抗旱机制提供了参考.