屈春媛，金毅，金喜軍，張玉先，任春元，張明聰，王彥宏

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

苗期抗旱花生品種的篩選

屈春媛，金毅，金喜軍，張玉先，任春元，張明聰，王彥宏

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，大慶 163319）

為了研究干旱脅迫對(duì)不同花生品種保護(hù)酶活性的影響，以10個(gè)不同花生品種為供試材料，采用沙培培養(yǎng)的方法，以正常供水材料為對(duì)照，設(shè)置聚乙二醇模擬干旱脅迫處理，對(duì)供試品種抗旱性進(jìn)行鑒定。結(jié)果表明，隨著干旱脅迫的時(shí)間延長，葉片及根部SOD、POD和CAT活性因品種不同而表現(xiàn)出不同程度差異。利用隸屬函數(shù)分析得出10個(gè)品種抗旱性強(qiáng)弱，奇山208和四粒紅為抗旱性強(qiáng)品種；花育36號(hào)和豐花5號(hào)中度抗旱品種；?；?號(hào)、白沙1 016和榮豐8號(hào)對(duì)干旱性弱；豐花3號(hào)、魯花11和山花10號(hào)對(duì)干旱敏感。

花生；苗期干旱；保護(hù)酶活性

我國花生主產(chǎn)區(qū)主要分布在干旱和半干旱丘陵地區(qū)[1]，季節(jié)性干旱是限制花生產(chǎn)量和品質(zhì)最主要的非生物脅迫之一[2-3]。在我國約70%的花生種植面積受到干旱脅迫的危害，年平均減產(chǎn)達(dá)30%以上[4-5]，同時(shí)花生品質(zhì)下降[6]。實(shí)際生產(chǎn)中，花生苗期發(fā)生干旱的頻率最高、發(fā)生面積最大，篩選苗期抗旱花生品種是花生抗旱栽培和育種首要前提，對(duì)于提升干旱和半干旱地區(qū)花生生產(chǎn)潛力具有十分重要的戰(zhàn)略意義[7-8]?；ㄉ目购?、避旱及耐旱3種機(jī)制主要通過植株形態(tài)、氣孔開閉、酶保護(hù)系統(tǒng)的合理調(diào)控等方式調(diào)控干旱脅迫[9]，而對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)重點(diǎn)在于不同脅迫程度、實(shí)驗(yàn)室模擬干旱條件下幼苗期花生保護(hù)酶活性的研究。隨著干旱脅迫的加深，花生葉片中抗氧化酶（POD、SOD、CAT）活性降低，而一定程度干旱脅迫總體上均使這3種抗氧化酶活性提高[10]。葉片及根部的超氧化物歧化酶（SOD）與品種抗旱系數(shù)達(dá)到顯著水平，可以鑒定花生品種的抗旱能力[11]。強(qiáng)抗旱性花生品種保護(hù)酶活性顯著高于弱抗旱性品種[12]。關(guān)于花生抗旱生理方面的研究已經(jīng)明確了干旱對(duì)花生葉綠素合成、光合作用、保護(hù)酶活性（SOD、POD、CAT）及細(xì)胞膜脂過氧化產(chǎn)物代謝的影響及調(diào)節(jié)效應(yīng)[13-14]，其中保護(hù)酶活性可作為花生抗旱篩選指標(biāo)，但缺乏統(tǒng)一的量化標(biāo)準(zhǔn)。研究以10個(gè)品種為供試材料，對(duì)不同花生品種保護(hù)酶活性干旱脅迫的響應(yīng)，并利用隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)法判斷品種的抗旱性，篩選出苗期抗旱花生品種，為花生抗旱栽培和育種提供種質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

10個(gè)供試花生品種見表1。

表1 供試花生材料Table 1 The tested peanut materials

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行，采用沙培培養(yǎng)方式，塑料桶直徑30 cm，高20 cm，桶底鉆3個(gè)1 cm直徑小孔，并鋪設(shè)一層紗網(wǎng)防止根系長出桶底。每個(gè)品種選取飽滿一致的花生10粒，間苗后每盆保苗5株，自出苗開始每日淋澆1次營養(yǎng)液。出苗后第10天開始進(jìn)行干旱處理即為干旱脅迫第0天，處理期間澆300 mL內(nèi)含10%PEG的Hoagland營養(yǎng)液，以淋澆300 mL不含PEG-6000的Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)為對(duì)照（CK），每個(gè)處理重復(fù)4次。分別在干旱脅迫后第3天、第6天、第9天、第12天、第15天取樣，選擇晴天上午9：00進(jìn)行，共取五次。葉片用錫箔紙包好馬上放入液氮中冷凍，再轉(zhuǎn)入-80℃冰箱中保存待用。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 保護(hù)酶活性測(cè)定

超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性參照李忠光[15]方法。1.3.2計(jì)算公式：

（1）測(cè)定指標(biāo)的抗旱系數(shù)=處理值/對(duì)照值× 100%[16]。

（2）隸屬函數(shù)值u（Xj）=（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin），j=1，2，…，n，Xj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)；Xmin表示第j個(gè)綜合指標(biāo)中的最小值；Xmax表示第j個(gè)綜合指標(biāo)中的最大值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010制作圖表，SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)不同花生品種超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響

從表2和3可看出，隨著干旱脅迫時(shí)間延長，花生葉片及根部的SOD活性升降幅度因品種而異，并且品種間SOD活性表現(xiàn)出很大差異。在干旱第3～6天，不同品種間葉片SOD活性存在顯著差異（P＜0.05），奇山208、四粒紅、白沙1016及榮豐8號(hào)的SOD活性表現(xiàn)較高，最高值為432.54 μ·g-1·FW（第3天的四粒紅），品種間相差158.73 μ·g-1·FW；其中干旱第6天，每個(gè)品種的SOD活性均高于對(duì)照。在干旱第9天，豐花3號(hào)和榮豐8號(hào)的SOD活性較高，分別為265.87 μ·g-1·FW和261.90 μ·g-1·FW，均高于對(duì)照。不同花生品種受到嚴(yán)重干旱脅迫時(shí)，SOD活性與對(duì)照（正常澆水條件下的相應(yīng)品種）相比均有所下降，但不同品種的下降程度不同。在干旱第12～15天，魯花11、奇山208、四粒紅及海花1號(hào)的SOD活性較高，最高值為309.52 μ·g-1·FW，魯花11和奇山208 的SOD活性高于對(duì)照，四粒紅和?；?號(hào)則低于對(duì)照。根部對(duì)整個(gè)干旱脅迫時(shí)期的響應(yīng)差異均不顯著。

表2 干旱脅迫對(duì)不同花生品種葉片SOD酶活性的影響（單位：μ·g-1·FW）Table 2 The effect of drought stress on the activity of SOD in the leaf of different peanut cultivars

表3 干旱脅迫對(duì)不同花生品種根部SOD酶活性的影響（單位：μ·g-1·FW）Table 3 The effect of drought stress on the activity of SOD in the root of different peanut cultivars

續(xù)表3 干旱脅迫對(duì)不同花生品種根部SOD酶活性的影響（單位：μ·g-1·FW）Continued table 3 The effect of drought stress on the activity of SOD in the root of different peanut cultivars

2.2 干旱脅迫對(duì)不同花生品種過氧化物酶（POD）活性的影響

由表4和表5可知，隨干旱脅迫時(shí)間的延長，葉片及根部POD活性產(chǎn)生不同規(guī)律變化，且品種間POD活性表現(xiàn)出很大差異。在干旱第3～6天，豐花3號(hào)、白沙1016、?；?號(hào)及榮豐8號(hào)葉片POD活性表現(xiàn)較高，最高值為2 293.75△470 g·FW·min-1（第6天的白沙1016）；其中干旱第6天，榮豐8號(hào)的POD活性低于對(duì)照，其他品種則高于對(duì)照；根部POD活性表現(xiàn)較高的品種為豐花3號(hào)和四粒紅，均高于對(duì)照，其中四粒紅根部POD活性最高。在干旱第9天，花育36號(hào)的葉片及根部POD活性最高，分別為2 265.63△470 g·FW·min-1和2 134.38△470 g· FW·min-1，而根部的POD活性高于對(duì)照，葉片則低于對(duì)照。不同花生品種受到嚴(yán)重干旱脅迫時(shí)，其POD活性與對(duì)照（正常澆水條件下的相應(yīng)品種）相比均有所下降，但不同品種的下降程度不同。在干旱第15天，葉片和根部POD活性下降較多的品種分別為四粒紅和奇山208，其活性均低于對(duì)照。

表4 干旱脅迫對(duì)不同花生品種葉片POD酶活性的影響（單位：△470 g·FW·min-1）Table 4 The effect of drought stress on the activity of POD in the leaf of different peanut cultivars

續(xù)表4 干旱脅迫對(duì)不同花生品種葉片POD酶活性的影響（單位：△470 g·FW·min-1）Continued table 4 The effect of drought stress on the activity of POD in the leaf of different peanut cultivars

2.3 干旱脅迫對(duì)不同花生品種過氧化氫酶（CAT）活性的影響

從表6和7中可以看出，在干旱脅迫期間，不同花生品種葉片和根部CAT活性相差較大。在干旱第3天，葉片CAT活性較高的品種為豐花5號(hào)和奇山208，分別為355.00 μ·g-1·FW和301.25 μ·g-1·FW，而豐花5號(hào)的CAT活性高于對(duì)照，奇山208則低于對(duì)照；根部CAT活性較高品種則為豐花3號(hào)和四粒紅，分別為118.75 μ·g-1·FW和120.00 μ·g-1·FW，且均高于對(duì)照。在干旱第9天，不同品種的葉片CAT活性具有顯著差異，奇山208葉片CAT活性最高為318.75 μ·g-1·FW，高于對(duì)照；根部CAT活性沒有顯著差異，豐花3號(hào)根部活性則為112.50 μ·g-1·FW，高于對(duì)照。不同花生品種受到嚴(yán)重干旱脅迫時(shí)，CAT活性與對(duì)照（正常澆水條件下的相應(yīng)品種）相比均有所下降，但不同品種的下降程度不同。在干旱第15天，葉片和根部POD活性下降較多的品種分別為四粒紅和奇山208，其活性均低于對(duì)照。

表6 干旱脅迫對(duì)不同花生品種葉片CAT酶活性的影響（單位：μ·g-1·FW）Table 6 The effect of drought stress on the activity of CAT in the leaf of different peanut cultivars

表7 干旱脅迫對(duì)不同花生品種根部CAT酶活性的影響（單位：μ·g-1·FW）Table 7 The effect of drought stress on the activity of CAT in the root of different peanut cultivars

續(xù)表7 干旱脅迫對(duì)不同花生品種根部CAT酶活性的影響（單位：μ·g-1·FW）Continued table 7 The effect of drought stress on the activity of CAT in the root of different peanut cultivars

2.4 花生苗期各指標(biāo)的抗旱系數(shù)

各指標(biāo)的相對(duì)值能消除品種間所固有的差異，更能準(zhǔn)確反映植物抗旱能力的大小[17]。不同品種花生苗期各指標(biāo)的抗旱系數(shù)不同，同一品種不同指標(biāo)所表現(xiàn)出的該品種的抗旱程度也不同。如表10所示，各品種各指標(biāo)的抗旱系數(shù)都小于1，并且葉片和根部的SOD、POD及CAT活性與對(duì)照相比均有所下降，下降幅度也不同，因此用單項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)價(jià)花生苗期的抗旱性結(jié)果各不相同（表8）。

表8 干旱脅迫下花生苗期各指標(biāo)的抗旱系數(shù)Table 8 Drought resistant coefficient of every index of the peanut under drought stress at seedling stage

2.5 綜合評(píng)價(jià)及分類

利用聚類分析中的最大距離法對(duì)隸屬函數(shù)值進(jìn)行分析，如圖1所示。10份花生品種按抗旱性由強(qiáng)到弱可分為四類，分別為抗旱性強(qiáng)、中度抗旱、抗旱性弱、敏感，其中奇山208和四粒紅為抗旱性強(qiáng)品種；花育36號(hào)和豐花5號(hào)中度抗旱品種；海花1號(hào)、白沙1016和榮豐8號(hào)對(duì)干旱性弱；豐花3號(hào)、魯花11和山花10號(hào)對(duì)干旱敏感。

圖1 10份品種聚類分析樹狀圖Fig.1 Ten varieties cluster analysis tree

3 討論

植物處于干旱脅迫條件下，會(huì)產(chǎn)生如SOD、POD、CAT等內(nèi)源酶保護(hù)系統(tǒng)以免受活性氧傷害，而SOD酶在該系統(tǒng)中處于核心地位[18]。首先，SOD酶催化超氧陰離子歧化成H2O2和O2，H2O2在POD和CAT酶的催化下進(jìn)一步分解成H2O和O2[19]，POD酶不但可以清除H2O2，而且使脂質(zhì)的過氧化物轉(zhuǎn)變成正常的脂肪酸。植物中SOD、POD及CAT活性變化與作物的抗旱性強(qiáng)弱相關(guān)，研究結(jié)果表明，在干旱脅迫初期，花生葉片及根部SOD活性下降，POD和CAT活性上升；在干旱脅迫后期，與干旱初期情況相反。王瑞蘭等[20]研究表明，適度干旱脅迫可提高SOD、POD、CAT酶活性，減輕細(xì)胞膜脂過氧化對(duì)植物細(xì)胞、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)及胞內(nèi)物質(zhì)的毒害作用。陳由強(qiáng)[21]研究也表明高滲透脅迫期SOD、POD和CAT3種酶活性都呈下降趨勢(shì)。這些結(jié)果說明干旱脅迫時(shí)間的延長對(duì)花生葉片細(xì)胞造成傷害，導(dǎo)致葉內(nèi)及根部活性氧等過氧化物質(zhì)的積累，從而誘導(dǎo)SOD活性提高，可以清除過氧化物的積累，以保護(hù)細(xì)胞、減輕逆境帶來的傷害。

大多數(shù)學(xué)者在研究作物抗旱性指標(biāo)時(shí)，分別對(duì)抗旱性與各指標(biāo)的關(guān)系進(jìn)行分析，但這些研究結(jié)果無法比較指標(biāo)與抗旱性關(guān)系的大小，用單項(xiàng)指標(biāo)來評(píng)價(jià)其抗旱性結(jié)果具有片面性和不一致性。因此，試驗(yàn)利用聚類分析將10個(gè)供試品種分為不同抗旱性程度的四類，分別為抗旱性強(qiáng)、中度抗旱、抗旱性弱、敏感。其中，奇山208和四粒紅為抗旱性強(qiáng)品種；花育36號(hào)和豐花5號(hào)中度抗旱品種；?；?號(hào)、白沙1016和榮豐8號(hào)對(duì)干旱性弱；豐花3號(hào)、魯花11和山花10號(hào)對(duì)干旱敏感。

4 結(jié)論

根據(jù)聚類分析法篩選出奇山208和四粒紅2個(gè)強(qiáng)抗性花生品種，其葉片及根部SOD、POD和CAT活性與其他供試品種有顯著差異；根據(jù)抗旱系數(shù)分析表明：葉片POD、CAT和根部POD的得分系數(shù)均較高。綜合分析得出，奇山208和四粒紅可作為花生抗旱栽培和育種的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源。

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Screening of Drought Resistant Peanut Cultivar at Seedling Stage

Qu Chunyuan，Jin Yi，Jin Xijun，Zhang Yuxian，Ren Chunyuan，Zhang Mingcong，Wang Yanhong
（College of Agronomy，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

In order to study drought stress on protective enzyme activities of different peanut cultivars，the drought stress was studied in ten peanut cultivars at seedling stage，supplying the normal water for reference material，under a simulated drought stress condition by using polyethylene glycol（PEG）in vitro to investigate and analyze the drought resistance of varieties.SOD activity，POD activity and CAT activity in leaves and roots were tested at seedling stage，and the relationship between those protective enzyme activities and drought stress was studied.Drought resistances of varieties were scored with subordinate function value under drought stress.The results showed that the leaves and roots of the SOD activity，POD activity and CAT activity had different degrees of difference as a result of different cultivars with the prolonged drought stress.Drought resistance of 10 peanut varieties were obtained by subordinate function：high-resistance，including Qishan 208 and Silihong；mid-resistance，including Huayu 36 and Fenghua 5；weak-resistance，including Haihua 1，Baisha 1 016 and Rongfeng 8；Sensitivity，including Fenghua 3，Luhua 11 and Shanhua 10.

peanut；drought；protective enzyme activity

S565.2

A

1002-2090（2016）05-0001-08

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.05.001

2015-11-15

屈春媛（1992-），女，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院2014級(jí)碩士研究生。

張玉先，男，教授，博士研究生導(dǎo)師，E-mail：zyx_lxy@126.com；金喜軍，男，助理研究員，E-mail：shaoxiang1979@163.com。