１１个小麦品种苗期硝酸还原酶活性的测定与系统聚类分析周竹青朱旭彤（华中农业大学农学系武 汉４３００７０）摘要试验分析了１１个小麦品种（系）苗期硝酸还原酶活性（ＮＲＡ）。应用系 统聚类中的最短距离法、重心法和类平均法对资料进行了聚类分析。结果表明以重心法和类平均法 效果较好，并根据小麦硝酸还原酶活性与品种耐肥性的相关性，将１１个品种（系）的耐肥性分为 三大类型，其中Ｄ０４１为一特殊类型。关键词小麦硝酸还原酶系统聚类硝酸还原酶（ＮＲ）是植 物代谢中十分重要的一种酶，它主要是在硝酸亚硝化过程中起催化作用。同时，它对其他代谢如光 合作用、碳代谢和能量代谢都有重要影响［１］。在作物栽培方面，有人把硝酸还原酶活力作为作 物营养指标之一。林振武［２，３］、汤玉玮［４］研究表明，小麦品种的耐肥性与硝酸还原酶活 力呈负相关，即耐肥性强的品种硝酸还原酶活力总是比耐肥性弱的品种低；并且认为品种间酶活力 差异是其遗传特性的反映，可将硝酸还原酶活力作为作物耐肥性的生化指标应用到育种中去。在品 质育种方面，Ｅｉｌｒｉｃｈ．Ｇ．Ｌ等［５，６］认为，硝酸还原酶活力可作为品质育种指标之 一。为此，对１１个小麦品种（系）的硝酸还原酶进行了测定，用系统聚类中的三种方法对测定结 果本文１９９７０２１５收到周竹青：男，３１岁，讲师，在读硕士生进行处理，并对聚类效 果进行了比较。１材料与方法１１材料“６２８０”、９５Ａ—１０、“８９１０”、华麦８号 、“９２１４”、“８９１２”为华中农业大学育种室育成，半冬性；“８１５１３”、“３７７ ８”为湖北省农业科学院育成，半冬性；Ｄ０４１为山东农业大学育成，弱春性；宁作１３为宁夏 农科院育成，春性；鄂恩１号，湖北省恩施州红庙农科所育成，半冬性。麦种用０１％次氯酸钠 消毒３０ｍｉｎ后浸种６～８ｈ。在２５℃催芽２０ｈ后，播在瓷盘的尼龙网上，加足水，在ＰＧ Ｖ—３６生长箱生长。温度２０～２２℃，光照约５～０００ｌｘ（日光灯［７］）。麦苗６日龄 后，用５０ｍｍｏｌ／ＬＫＮＯ３诱导２０ｈ，然后取样。１２提取取生长旺盛整齐的不同品种 （系）幼苗，分别吸干叶面水珠，将小麦叶片剪成小块，称取０５ｇ叶片放于研钵中，冰冻３０ ｍｉｎ。然后加入适量石英砂和提取液（共０４ｍｌ），将样品磨成匀浆。在０～４℃，４００ ０ｒ／ｍｉｎ条件下冷冻离心２０ｍｉｎ，上清液即为酶粗提液。１３测定采用陈薇、张德颐的 方法［１］，并稍加改进。１３１溶液配制磷酸缓冲液（２５ｍｍｏｌ／Ｌ）＋ＥＤＴＡ（１ ｍｍｏｌ／Ｌ）＋半胱氨酸（１０ｍｍｏｌ／Ｌ），ｐＨ＝８８；１００ｍｍｏｌ／ＬＫＮＯ３ 水溶液；ＮＡＤＨ，２ｍｇ／ｍｌ水；氨基苯磺酰胺１％（重量与３ｍｏｌ／ＬＨＣｌ体积之比） ；萘基乙烯二胺００２％（重量与水体积之比）。１３２测定步骤取０４ｍｌ酶粗提液， １０ｍｌＫＮＯ３溶液，０３ｍｌＮＡＤＨ混合后２５℃保温３０ｍｉｎ。立即加入１ｍｌ氨 基苯磺酰胺溶液和１ｍｌ萘基乙烯二胺，放置１５ｍｉｎ以上。过滤后，在７２２型分光光度计（ ５４０ｎｍ）测光吸收Ａ值。以不加ＮＡＤＨ（加入０３ｍｌ蒸馏水）作为空白对照。从标准曲 线可计算到该光吸收的增量相当于多少μｇ的ＮＯ２。全部测定重复３次，取平均值。数据处理 在３８６微机上进行。２结果与分析２１测定结果１１个不同品种（系）的来源、特性、硝酸还 原酶测定结果如表１。表１不同品种（系）小麦苗期硝酸还原酶活性（单位：μＭ／ｇ鲜重·ｈ） 品种（系）编号重复ⅠⅡⅢ平均６２８０９５Ａ１０Ｄ０４１宁作１３８１５１３８９１０３７ ７８华麦８号８９１２９２１４鄂恩１号１２３４５６７８９１０１１０３２０３９１２４ ０１８０５５０７４０２１０３９０５５０６００３００３２０３７１０ ８０１８０５８０６７０１８０３９０３７０６４０２８０２５０４０１ ２０００９０５３０８５０３２０３２０４６０６２０２６０３００３９１ １７０１６０５５０７５０２４０３７０４６０６２０２８从表１可看出，不 同品种（系）间硝酸还原酶活性差异很大。变幅为０１６～１１７，标准差为０２７４，变 异系数为５６８％。活性最高的为Ｄ０４１，最低为宁作１３，Ｄ０４１的ＮＲＡ是宁作１３的 ７３倍。２２硝酸还原酶活力相异性系统聚类分析对硝酸还原酶活力资料分别进行最短距离法 、重心法和类平均法聚类，对应的３个系统聚类图如图１～图３。图１最短距离法系统聚类图图２ 重心法系统聚类图图３类平均法系统聚类图在用最短距离法聚类所得的聚类图（图１）中，若在平 均相异距离ｄ＝００８处划线，则可将供试材料分为５类：Ｇ３、Ｇ４、Ｇ６分别各为一类； 若在ｄ＝０１处划线，供试材料分为３类：Ｇ３、Ｇ６分别各为一类，其余作为第３类。最短 距离法聚类较快，可一定程度上反映不同品种（系）之间硝酸还原酶活性差异，但有不足之处，如 Ｇ３、Ｇ６各成一类，而其余９个品种（系）构成一类，这与实际情况不太吻合。重心法和类平均 法所聚类的结果基本一致（图２、图３）。下面以类平均法为例加以说明。若在ｄ＝０１６处 划线，可分为５大类：第１类为Ｇ３；第２类为Ｇ６；第３类为Ｇ５、Ｇ１０；第４类为Ｇ１、Ｇ １１、Ｇ７、Ｇ４；第５类为Ｇ９、Ｇ２、Ｇ８。其中Ｇ３与其余材料之间相异系数高达０７８ ，明显表现为一独特类型。在ｄ＝０３４处找线，则分为３大类：Ｇ３为１类，Ｇ５、Ｇ１０ 、Ｇ６为第２类，其余为第３类，此种分类较为合理。Ｇ３仍为独特类型。Ｄ０４１是由山东农业 大学育成，属弱春性，田间观察苗期叶色深绿，叶短而宽，分蘖能力强，明显不同于其他品种（系 ）。从聚类结果看，重心法和类平均法基本反映了不同品种（系）硝酸还原酶活力之间差异程度， 此两种方法优于最短距离法。３讨论汤玉玮［４］、林振武［２］分析了约８００个水稻品种、１ ００多个小麦品种、５０个玉米杂交种、４个小黑麦品种、１２个棉花品种，结果都表明硝酸还原 酶活力与作物耐肥性呈负相关。小麦品种幼苗硝酸还原酶活力可作为小麦耐肥性的生化指标。本文 根据聚类分析结果，可以初步推断，Ｄ０４１对ＮＯ３的吸收速度快，吸收量大，耐肥性最弱， 抗倒伏能力差；“８１５１３”、“８９１０”、“９２１４”３个品系耐肥性中等；其余７个品 种（系）则耐肥性强，抗倒能力相对较强。该大类又可分为两个亚类：“８９１３”、９５Ａ１ ０、华麦８号耐肥性较相近，为一亚类；“６２８０”、鄂恩１号”、“３７７８”最为接近，宁 作１３虽与前三者划为一个亚类，但有一定差异。对不同品种（系）在苗期进行硝酸还原酶活力测 定和聚类分析，有一定的实用价值。它可为小麦田间管理提供理论依据，如某一品种苗期ＮＲＡ高 ，则应控制氮肥用量，防后期倒伏。在小麦产量和品质育种中，也可作为一个重要的生理生化育种 指标。这样在育种中可根据ＮＲＡ高低从选育的早代进行筛选，有目的地选育耐肥高产和适应于较 低肥力水平上的耐肥中等和较弱的品种，以满足不同地区需要。致谢试验和数据处理分别得到段远 霖和杨志坚同学协助，特此致谢。参考文献１陈薇，张德颐植物组织中ＮＲ的提取、测定和纯化 植物生理学通讯，１９８０（４）：４５～４９２林振武，陈敬祥，汤玉玮硝酸还原酶活力与 作物耐肥性的研究：１不同耐肥性的水稻、玉米、小麦硝酸还原酶活力中国农业科学，１９８ ３（３）：３７～４３３林振武，陈敬祥硝酸还原酶作为作物育种的生化指标研究河北农业大 学学报，１９８７，１０（３）：１０４～１１０４汤玉玮，林振武，陈敬祥硝酸还原酶活力与 作物耐肥性的相关性及其在生化育种上应用的探讨中国农业科学，１９８５（６）：３９５Ｅｉ ｌｒｉｃｈ．Ｇ．ＬａｎｄＲ．Ｈ．Ｈａｇｅｍａｎ．Ｃｒｏｐｓｃｉ．１９７３，１３：５９６ Ｊｏｓｅｐｈ，Ｈ．Ｓ．ａｎｄＪ．Ｐ．Ｍｒｃｈａｅｌ．Ｐｌａｎｔｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ．１ ９７９，６３：３４６～３５３７伍素辉，李合生光对湖北光敏核不育水稻硝酸还原酶诱导的影 响华中农业大学学报，１９９２，１１（３）：２０８～２１２Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａ ｎｄｈｉｅｒａｃｈｉｃａｌｃｌｕｓｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｎｉｔｒａｔｅｒｅｄｕｃ ｔａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆ１１ｗｈｅａｔｖａｒｉｅｔｉｅｓｉｎｓｅｄｌｉｎｇｓｓｔａ ｇｅＺｈｏｕＺｈｕｑｉｎｇ（ＨｕａｚｈｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔ ｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕ ｃｔｅｄｏｎｔｈｅｎｉｔｒａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙ（ＮＲＡ）ｏｆ１１ｗ ｈｅａｔｖａｒｉｅｔｉｅｓ（ｏｒｓｔｒａｉｎｓ）ｉｎｓｅｅｄｌｉｎｇｐｅｒｉｏｄ．Ｔｈ ｒｅｅｈｉｅｒａｃｈｉｃａｌｃｌｕｓｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓ，ｉ．ｅ．ｎｅ ａｒｅｓｔｎｅｉｇｈｂｏｕｒｍｅｔｈｏｄ、ｗｅｉｇｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄＵＰＧＭＡ ｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｄａｔａｏｆＮＲＡ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓ ｈｏｗｅｄｔｈａｔｗｅｉｇｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄＵＰＧＭＡｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｏ ｐｔｉｍａｌ．ＢａｓｅｄｏｎａｃｌｏｓｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＮＲＡｏｆｗ ｈｅａｔｓｅｅｄｌｉｎｇａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｗｈｅａｔｖａｒｉｅ ｔｉｅｓ，ｔｈｏｓｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏ３ｍａｉｎｔｙｐｅｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｏｆｔｈｅｍ，Ｄ０４１ｗａｓａｓｐｅｃｉａｌｔｙｐｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｗｈｅａｔ（Ｔｒｉｔｉｃｕｍｅａｓｔｉｖｕｍ），ｎｉｔｒａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅ，ｈｉｅｒａｃｈｉｃａｌｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ11个小麦品种苗
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