抗氧化酶系统是活性氧(reactive oxygen species，ROS)的重要清除剂(Tang et al., 2010；李霞等，2005)。过氧化氢酶(catalase，CAT)、过氧化物酶(peroxidase，POD)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是植物体内重要的抗氧化酶(Hema et al., 2003)，它们能有效地抑制ROS对植物细胞膜、DNA和蛋白质的侵害(Wang et al., 2006；Rusina et al., 2004)，维持体内氧化代谢的平衡，从而保证植物的健康生长。许多研究表明：CAT、POD和SOD的活性与抗虫性有关(Krishnan et al., 2006；Huang et al., 2007；史瑞等，2008)，可以作为抗虫性指标。

落叶松(Larix spp.)是我国东北地区主要的造林树种之一，也是林木遗传改良研究的主要对象之一。经过选育具有优良性状的杂种落叶松，种内及种间的不同组合不仅在生长性状上，也表现在抗性、适应性及材质等方面具有不同的杂种优势(罗旭等，2005；张含国等，2005；康迎昆等，2007；杨书文等，1992)。如欧洲落叶松(Larix decidua)×日本落叶松(L. kaempferi)(记为欧×日)的生长优于当地的欧洲落叶松(孙晓梅等，2008；张含国等，2005)，日本落叶松和兴安落叶松(L. gmelinii)的杂种在日本最北的岛屿北海道表现良好(张含国等，1998)，杂种F1代的抗鼠害能力及抗虫性更强(Masahiko et al., 2008；Takaaki et al., 2006)。我国从20世纪80年代初开展落叶松杂种优势选育试验，多数研究杂种的生长优势(树高、胸径、材积)和适应优势(抗寒、抗鼠害、抗病能力)(李艳霞等，2009；杨书文等，1985)，而有关落叶松杂种间针叶内的抗氧化酶的活性及其差异等相关抗病虫性机制的研究还未见报道。本文对日本落叶松、兴安落叶松和长白落叶松杂交后的F1代和F2代，共2代7个家系针叶内的CAT、POD和SOD的活性及其差异性进行了比较分析，为落叶松的遗传改良和选育抗虫性强的品种提供依据。

1 材料与方法 1.1 材料

植物材料于7月下旬采自黑龙江省牡丹江市林口县青山林场的落叶松种子园和子代林。在同一立地条件下，选择相同家系的29年和22年健康的杂种落叶松F1代和F2代，分别为日12×兴9、日3×兴2、日3×兴9、日5×长77-3、日5×长78-3、日5×兴9和兴7×日77-2。每一家系的落叶松采集6株，每株按照上、中、下3个层次的东、南、西、北4个方向来采集针叶混合后代表 1棵样树的针叶样。将采集好的针叶样品编号封装入拉链塑料袋内，迅速放入冰盒，带回实验室-40 ℃冷藏待测(冯玉龙等，2002)。

1.2 测定方法

POD活性测定参照李合生(2000)的愈创木酚法，以1 min内OD₄₇₀变化0.01的酶量为1个酶活力单位(U)。CAT、SOD活性测定参照王晶英(2003)的过氧化氢氧化法和氮蓝四唑染色法，CAT以1min内OD₂₄₀减少0.1的酶量为1个酶活力单位(U)，SOD以将氮蓝四唑(NBT)的还原抑制到50%时所需的酶量为1个酶活力单位(U)。每种处理重复测定6次。

1.3 数据分析

使用SPSS 12.0软件计算抗氧化酶活性的平均值和标准误后，采用one-way ANOVA差异显著性分析，以LSD(最小显著法)在α=0.05和α=0.01水平下检验品种之间的差异显著性以及聚类分析。所有统计分析n=6。

2 结果与分析 2.1 同代不同家系之间杂种落叶松针叶内抗氧化酶活性的比较

F1、F2代各家系落叶松针叶内CAT活性的比较F1代各家系之间CAT的活性存在差异(表 1)，其中日3×兴2的CAT活性最高，其次为日3×兴9、日5×长78-3；F2代各家系之间CAT的活性也存在差异，日5×长78-3的CAT活性极显著高于其他6个家系。

F1代、F2代各家系落叶松针叶内POD活性的比较F1代7个家系之间POD活性存在差异(表 1)，日3×兴9的POD活性极显著高于其他6个家系(P＜0.01)，其余6个家系之间差异不显著。F2代日3×兴2的POD活性最高，与其他6个家系差异极显著(P＜0.01)；日3×兴9的POD活性略低，与其他6个家系差异极显著(P＜0.01)。

F1代、F2代各家系落叶松针叶内SOD活性的比较由表 1看到，F1代各家系之间SOD的活性存在差异，日5×兴9的SOD活性最高，与日3×兴2和兴7×日77-2差异显著(P＜0.05)，与其他3个家系差异极显著(P＜0.01)；日5×长77-3的SOD活性略低，与其他3个家系差异极显著(P＜0.01)。F2代日12×兴9的SOD活性最高，它与日5×长78-3差异显著(P＜0.05)，与日3×兴9和兴7×日77-2差异极显著(P＜0.01)；日5×兴9、日3×兴2和日5×长77-3的SOD活性略低，它们之间差异不显著。

2.2 相同家系不同代杂种落叶松针叶内抗氧化酶活性的比较

相同家系落叶松的F1代与F2代针叶内的CAT活性存在差异(图 1)。F1代与F2代之间日3×兴9、兴7×日77-2差异显著(P＜0.05)，日3×兴2、日5×长78-3差异极显著(P＜0.01)。2代之间POD活性也有差异，日3×兴9差异显著(P＜0.05)，日3×兴2差异极显著(P＜0.01)。2代之间针叶内SOD的活性，兴7×日77-2差异显著(P＜0.05)，日12×兴9、日5×长78-3差异极显著(P＜0.01)。

2.3 杂种落叶松不同子代针叶内抗氧化酶活性的聚类分析

经方差分析得知，落叶松7个家系F1、F2代的针叶内3种抗氧化酶的活性均差异极显著(SOD：F=8.084，P＜0.01；CAT：F=7.817，P＜0.01；POD：F=19.07，P＜0.01)。利用SOD、CAT和POD的活性进行聚类分析可将不同品种杂种落叶松分为4类(图 2)，F2代日3×兴2为一类，F1代日3×兴2、兴7×日77-2，F2代日12×兴9、日5×长78-3及F1、F2代的日5×兴9、日5×长77-3为一类，酶活性较强；F1、F2代的日3×兴9为一类，酶活性中等；F1代日12×兴9、日5×长78-3和F2代兴7×日77-2为一类，酶活性较弱。

3 讨论

植物在适应自然界病虫侵害压力的过程中形成了复杂的防御体系(张健等，2009)，CAT、POD和SOD在植物的抗虫防御过程中起到了重要的保护作用(李明等，2002)。其中，木质素的生物合成过程需要CAT催化(蒋选利等，2001)，而细胞壁的高度木质化对病菌及害虫的侵染和扩展有一定的限制作用(李淼等，2009)；POD能催化过氧化氢而将酚类氧化成醌类，醌类则不利于昆虫的取食和消化(史瑞等，2008)；SOD是植物抗氧化防御机制中不可缺少的蛋白成分(Singh et al., 2009)，SOD与细胞的抗氧化能力极其相关(Anbhazhagan et al., 2008；华宏等，2008)，是造成植物多种伤害的活性氧的一种有效的清除剂，其活性大小与植物抗病虫、抗逆境胁迫、抗衰老等有关。

本试验结果表明：7个家系F1、F2代的落叶松针叶内CAT、POD、SOD的活性差异极显著(P＜0.01)，7个家系F1代CAT、SOD的活性普遍高于F2代，F1代POD活性低于F2代，说明不同家系/子代的落叶松抗虫性有显著差异，F1代杂种优势高于F2代。植物在与植食性昆虫长期协同进化过程中形成的抗虫性与植物自身的形态结构、营养物质及次生代谢产物等有直接关系。本试验则反映出不同落叶松品种的抗虫性水平可能与其保护性酶的变化有关(潘敏等，2005)。聚类分析将F2代日3×兴2划分为一类，该种的3种保护性酶活性较高，说明F2代虽比F1代杂种优势低，但也表现出杂种优势，F2代也可以利用。这与张含国(2006)、王维臣等(2006)的试验结果一致。宁锟等(1996)认为杂种后代的培育关键在于筛选出优良组合，杨书文等(1992)在研究落叶松遗传改良效果及其育种程序中发现4个杂交组合均表现出杂种优势，其中表现最好的组合为日本落叶松与兴安落叶松的正反交, 本试验结果也证实了这一点。

抗虫品种的利用是控制植物虫害最经济有效的措施。抗性强的植物品种其保护性酶活性高、清除活性氧的能力较强(张新兰，2008)。在本研究的7个家系/子代中，F1代日3×兴2、日3×兴9，F2代日12×兴9、日5×长78-3的保护酶活性均较高，表明其潜在的抗虫性较强。然而，保护性酶活性高，清除活性氧的能力较强只是抗虫性的一方面，植物抗虫性是一个综合表现，还包括对虫害的识别和响应速度，体内其他抗虫物质的积累等。有关落叶松其他抗虫物质在不同家系子代之间的变化将另文报道。