宮慧芳，陳 惠

(山西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山西 臨汾 041004)

翅果油樹(Elaeagnus mollis Diels．)屬胡頹子科、胡頹子屬的木本油料植物，目前被列為國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄，屬國家二級(jí)保護(hù)植物。自然分布狹窄僅限于山西南部的五縣和陜西的戶縣［1－2］。翅果油樹為早春蜜源植物，種仁中含有較高含量的不飽和脂肪酸亞油酸和高含量的維生素E，且出油率高、油質(zhì)好，營養(yǎng)價(jià)值豐富［3］;其根系發(fā)達(dá)，根部具根瘤菌，可改良土壤、增加土壤養(yǎng)分［4］，因而具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)效益，開發(fā)和利用前景廣闊。

前人根據(jù)翅果油樹果形分為3個(gè)生態(tài)類型，即長果型、大宮燈和小宮燈。然而，近年來山西琪爾康生物公司每年秋季從山西南部5縣收集翅果油樹果實(shí)，根據(jù)中果皮顏色、果實(shí)大小、形狀等的差異共鑒定出222份資源品種，陳惠等［5］對(duì)其中產(chǎn)地為翼城的2個(gè)翅果油樹種質(zhì)的果實(shí)表型特征以及幼苗生長發(fā)育進(jìn)行過初步研究，關(guān)于其他產(chǎn)地不同種質(zhì)翅果油樹果實(shí)表型特征、幼苗表型差異及種質(zhì)間抗旱生理特性的比較研究還鮮見報(bào)道。

本研究選取產(chǎn)地為鄉(xiāng)寧的果實(shí)形態(tài)不同的3個(gè)翅果油樹種質(zhì)，除對(duì)其果實(shí)和幼苗的表型進(jìn)行觀察比較外，還對(duì)干旱脅迫下3個(gè)種質(zhì)的葉片保水力、質(zhì)膜透性、葉綠素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、游離脯氨酸進(jìn)行分析比較。對(duì)了解翅果油樹種質(zhì)之間的表型差異，幼苗早期的品種分類、鑒定、選育、栽培留種有一定的借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

2009年9月在山西省鄉(xiāng)寧縣采集了3個(gè)翅果油樹種質(zhì)的果實(shí)，去掉最外層的膜質(zhì)果皮，剩下帶有中果皮的果實(shí)常溫下保存?zhèn)溆谩?010年5月20日，在山西師范大學(xué)生命學(xué)院溫室進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)，6月20日3個(gè)種質(zhì)分別選取生長一致的幼苗在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。

1.2 播種與處理

將采集的3個(gè)翅果油樹種質(zhì)的果實(shí)分別人工去除木質(zhì)化的中果皮和胚部的革質(zhì)種皮，露胚胚部朝下插入6 cm×6 cm的營養(yǎng)缽中(栽培基質(zhì):花卉營養(yǎng)土與蛭石1∶3)每缽4粒種子，播種的深度為種子與土壤表面平齊，放置在23～25℃的露天環(huán)境，以后每2 d向淺盤中加水1次，保持基質(zhì)表面濕潤。待幼苗生長15 d之后采用盆栽控水法進(jìn)行干旱處理。實(shí)驗(yàn)分3個(gè)水分脅迫梯度處理，即正常澆水(2 d澆水1次)、輕度干旱脅迫(5 d澆水1次)和重度干旱脅迫(7 d澆水1次)，干旱處理2周，每個(gè)處理設(shè)3組重復(fù)，共54缽。取翅果油樹自下而上第2片葉子，作為供試材料進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。

1.3 相關(guān)指標(biāo)測定

每個(gè)種質(zhì)隨機(jī)選取30個(gè)果實(shí)在電子天平上稱其重量(精度為0.001 g)，重復(fù)3次;用游標(biāo)卡尺對(duì)3個(gè)種質(zhì)的果實(shí)進(jìn)行長度、寬度測量。

幼苗葉片保水力和相對(duì)電導(dǎo)率的測定參照馬引利［6］的方法;葉綠素含量測定采用張志良等［7］的分光光度法;SOD的測定采用氮藍(lán)四唑(NBT)法［8］;POD 酶活性的測定根據(jù) Jasdanwala 等［9］方法;脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法［10］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種質(zhì)果實(shí)、幼苗表型的觀察比較

2.1.1 不同種質(zhì)翅果油樹果實(shí)形態(tài)觀察

根據(jù)帶有中果皮果實(shí)的大小、形狀、果皮上溝和脊的花紋顏色等的表型觀察，將本實(shí)驗(yàn)選取的3個(gè)供試種質(zhì)表型特征(圖1)描述如下。

種質(zhì)1:小宮燈型，果實(shí)顆粒小，呈燈籠形，溝和脊的分界明顯，溝的顏色比脊的顏色淺，溝的顏色呈灰白色，脊的顏色呈灰色。

種質(zhì)2:大宮燈型，果實(shí)顆粒較大，呈燈籠形，溝和脊的分界明顯，脊的顏色比溝的顏色要淺，溝的顏色呈深棕色，脊的顏色呈紅棕色。

種質(zhì)3:長果型，果實(shí)的顆粒大，呈梭形，溝和脊的分界明顯，脊的顏色比溝的顏色深，脊的顏色呈棕色，溝的顏色呈灰白色。

圖1 3個(gè)翅果油樹種質(zhì)的果實(shí)形態(tài)

2.1.2 不同種質(zhì)翅果油樹果實(shí)大小、質(zhì)量的比較

種子的重量是衡量種子活力的重要指標(biāo)之一，粒大、飽滿的種子、內(nèi)部貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)多，有利于種子萌發(fā)和幼苗的生長。由圖1和表1可以看出，3個(gè)種質(zhì)在質(zhì)量、長度和寬度上有極顯著差異。種質(zhì)3的質(zhì)量和長度要明顯大于種質(zhì)1和2，種質(zhì)2的寬度要大于種質(zhì)1和3。

表1 3個(gè)種質(zhì)果實(shí)大小、質(zhì)量的比較

2.1.3 不同資源種質(zhì)間幼苗的生長發(fā)育和表型差異

幼苗生長的第18天，種質(zhì)1的葉片沒有完全展開，為淡綠色，株高為0.7～1.1 cm;種質(zhì)2的葉片狹長，呈現(xiàn)黃綠色，株高為1.3～1.8 cm;種質(zhì)3的葉片肥厚，深綠色，株高為2.0～2.2 cm。幼苗生長的第26天，種質(zhì)3的生長情況明顯要比種質(zhì)1和2良好(圖2)。

觀察3個(gè)種質(zhì)表型有明顯差異，3個(gè)種質(zhì)的葉片面積不斷增大，株高增加，測量各種質(zhì)株高分別為2.2～2.8 cm，2.3～3.0 cm和3.2～3.5 cm。在幼苗生長的第29天，觀察到3個(gè)資源種質(zhì)的株高明顯增加，葉片面積明顯增大，種質(zhì)1葉片呈現(xiàn)長橢圓形，種質(zhì)2葉片為卵圓形，種質(zhì)3葉片呈現(xiàn)長卵圓形。種質(zhì)3的葉面積明顯大于種質(zhì)1和種質(zhì)2，幼苗葉片表型差異更加明顯。測量各種質(zhì)的株高分別為 3.0～3.3 cm，3.2～3.5 cm和 3.7～4.2 cm。

圖2 翅果油樹3個(gè)種質(zhì)26 d苗齡的幼苗表型

2.2 不同翅果油樹種質(zhì)幼苗抗旱性比較

2.2.1 干旱脅迫對(duì)離體葉片保水力的影響

葉片保水力指葉片在離體條件下，保持原有水分的能力。保水力的高低與植物遺傳特性有關(guān)，與細(xì)胞特性，特別是與原生質(zhì)膠體特性有關(guān)，反應(yīng)干旱條件下葉片抗脫水的能力，可以作為衡量植物抗旱品種篩選的簡易指標(biāo)［6，11］。本實(shí)驗(yàn)測定了輕度脅迫下離體葉片的保水力，發(fā)現(xiàn)不同種質(zhì)葉片間葉片保水力差異極顯著，種質(zhì)3的葉片保水力高于種質(zhì)1和2為86%，表明種質(zhì)3有較強(qiáng)的抗脫水能力，種質(zhì)2次之，種質(zhì)1最差(圖 3)。

圖3 干旱脅迫下葉片保水力的比較

2.2.2 干旱脅迫對(duì)葉片葉綠素含量的的影響

15日苗齡的3個(gè)翅果油樹種質(zhì)分別進(jìn)行正常澆水、輕度干旱和重度干旱處理15 d后，各取同一葉位的葉片進(jìn)行葉綠素含量的測定(圖4)。

圖4 干旱脅迫下葉綠素含量的變化

圖4 結(jié)果表明，隨著干旱程度的加重，各種質(zhì)葉綠素含量均呈現(xiàn)下降的趨勢，但不同種質(zhì)間下降的幅度各有差異。種質(zhì)1下降的幅度最大，種質(zhì)2次之，種質(zhì)3下降的幅度最小。說明3個(gè)翅果油樹種質(zhì)的抗旱性強(qiáng)弱為種質(zhì)3＞種質(zhì)2＞種質(zhì)1。

2.2.3 干旱脅迫對(duì)葉片質(zhì)膜透性的影響

由圖5可知，隨著干旱程度的加重，3個(gè)供試種質(zhì)的相對(duì)電導(dǎo)率均呈現(xiàn)不同程度的上升，在重度干旱脅迫處理時(shí)，種質(zhì)1，2和3的相對(duì)電導(dǎo)率比對(duì)照分別增加了56.63%，43.12%，27.39%。因此在干旱脅迫下，種質(zhì)3的相對(duì)電導(dǎo)率變化較小，說明干旱脅迫對(duì)種質(zhì)3的傷害最小，其抗旱能力要大于種質(zhì)1和種質(zhì)2。

圖5 干旱脅迫對(duì)細(xì)胞膜透性的影響

2.2.4 干旱脅迫對(duì)葉片保護(hù)酶活性的影響

由圖6和圖7可知，在干旱脅迫條件下，3個(gè)種質(zhì)的SOD、POD活性均呈上升趨勢，但上升的幅度有所差異。種質(zhì)3的 SOD、POD活性迅速升高，且含量明顯高于種質(zhì)1和種質(zhì)2。由此可知，種質(zhì)3具有明顯的清除體內(nèi)活性氧的能力，而種質(zhì)1和種質(zhì)2抵御活性氧的能力較弱。這說明在干旱脅迫下，種質(zhì)3有強(qiáng)的自我修復(fù)能力和生理調(diào)節(jié)能力，對(duì)逆境的抗旱能力較強(qiáng)。

圖6 干旱脅迫下POD活性的比較

圖7 干旱脅迫下SOD活性的比較

2.2.5 干旱脅迫對(duì)葉片脯氨酸含量的影響

從圖8可知，在干旱脅迫下，各種質(zhì)葉片脯氨酸含量均有不同程度的增長，不同種質(zhì)間差異極顯著，與POD和SOD酶活性變化趨勢有一定的相似性。在重度干旱處理時(shí)，種質(zhì)1，2和3的脯氨酸含量比對(duì)照分別增加了0.527，1.277和2.201倍。種質(zhì)3葉片內(nèi)脯氨酸含量增幅最大，則說明種質(zhì)3在干旱脅迫下滲透調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)，抗旱能力也最強(qiáng)。

圖8 干旱脅迫下脯氨酸含量的變化

3 小結(jié)和討論

3.1 不同翅果油樹種質(zhì)之間果實(shí)與幼苗之間的表型差異

選取鄉(xiāng)寧縣3個(gè)翅果油樹種質(zhì)為材料，研究不同翅果油樹種質(zhì)資源品種之間的果實(shí)、幼苗的表型差異和形態(tài)的多樣性及不同種質(zhì)間的抗旱生理特性差異，結(jié)果表明，3個(gè)種質(zhì)在果型、堅(jiān)果花紋、干果的大小、重量以及幼苗生長發(fā)育表型等方面有很大差異，而且各種質(zhì)幼苗葉片面積大小與果實(shí)重量大小之間存在相關(guān)性，果型與幼苗葉形之間也有一定的相關(guān)性，與陳惠等［5］用翼城產(chǎn)地的2個(gè)翅果油樹種質(zhì)為材料研究的結(jié)果是一致的。因此，中果皮花紋、顏色、干果大小等可作為翅果油樹品種鑒定的可靠指標(biāo)。

3.2 不同翅果油樹種質(zhì)之間的抗旱生理特性差異

水分脅迫是各種環(huán)境脅迫中最為普遍的逆境因子之一。植物對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)包含著形態(tài)結(jié)構(gòu)和一系列復(fù)雜的生理生化變化，并形成了植物各自遺傳性機(jī)制的適應(yīng)能力［12－13］。為了研究不同翅果油樹種質(zhì)對(duì)干旱脅迫的抵抗能力，本研究對(duì)3個(gè)種質(zhì)進(jìn)行了正常澆水、輕度干旱脅迫和重度干旱脅迫3種梯度處理，通過測定其離體葉片的保水力、葉綠素含量、質(zhì)膜透性、POD、SOD保護(hù)酶活性和脯氨酸含量，對(duì)其抗旱性的差異進(jìn)行了比較。

任慶成等研究顯示:在相同的水分脅迫條件下，抗旱性強(qiáng)的烤煙品種葉片相對(duì)含水量下降速度較慢且葉片保水能力強(qiáng)［11］。本研究采用的3個(gè)翅果油樹種質(zhì)表現(xiàn)出相似的規(guī)律，種質(zhì)3的葉片保水能力最強(qiáng)，抗旱能力最高，可以有效緩解干旱對(duì)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，維持較長時(shí)間的正常生命活動(dòng)。

干旱脅迫引起植物光合能力下降，可能由于干旱使植物葉綠體中的光合作用片層結(jié)構(gòu)受損，光合磷酸化和電子傳遞受阻［14］。在重度脅迫下，不同種質(zhì)的翅果油樹葉片葉綠素含量均有下降，但是幼苗仍可以維持正常的生命活動(dòng)，這說明翅果油樹具有一定的抗旱性，與劉仁濤等對(duì)翅果油樹抗旱性研究的結(jié)果一致［15］。但3個(gè)種質(zhì)之間存在差異，種質(zhì)3葉綠素含量下降的幅度最小最抗旱，種質(zhì)2次之。

保護(hù)酶系統(tǒng)的POD、SOD、CAT是植物細(xì)胞抵御清除活性氧，降低膜脂過氧化水平重要的保護(hù)系統(tǒng)［16］。在干旱脅迫下，各種質(zhì)翅果油樹葉片的SOD和POD酶活性均有增高，表明其自身的保護(hù)能力加強(qiáng)，翅果油樹具有一定的抗旱潛能，也說明在本研究設(shè)計(jì)的干旱脅迫梯度下，并未對(duì)翅果油樹幼苗產(chǎn)生嚴(yán)重傷害。但各種質(zhì)保護(hù)酶增加的程度不同，種質(zhì)3增加最多，因此抵御干旱的能力最強(qiáng)最為抗旱，種質(zhì)2次之，種質(zhì)1最弱。脯氨酸是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以降低因滲透失水造成的對(duì)細(xì)胞膜、酶及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的傷害，在提高植物對(duì)各種脅迫因子抗性等方面起著十分重要的作用［17］。在干旱脅迫下，種質(zhì)3幼苗葉片內(nèi)的脯氨酸含量迅速增加且增加幅度最大，因此干旱適應(yīng)性最強(qiáng)。

綜上所述，根據(jù)多種生理指標(biāo)的綜合分析可以確定3個(gè)翅果油樹種質(zhì)的抗旱性順序依次為:種質(zhì)3、種質(zhì)2、種質(zhì)1。本研究再次證明翅果油樹在形態(tài)、生理生化特性等方面具有豐富的遺傳多樣性，為新優(yōu)品種的選育，優(yōu)良種質(zhì)資源的發(fā)現(xiàn)等方面提供了一定的方法，具有一定的參考價(jià)值。

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