楊雪蓮

(貴州大學(xué)，貴州貴陽(yáng) 550025)

柑橘(Citrusreticulata)屬蕓香科柑橘屬柑橘種植物，是我國(guó)南方的重要果樹之一，但柑橘大多種植于丘陵、山地或海涂，季節(jié)性干旱往往給柑橘的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)造成極為不利的影響[1]，因此，篩選或培育抗旱性強(qiáng)而又高產(chǎn)的柑橘種質(zhì)資源尤為重要。砧木是嫁接果樹的基礎(chǔ)，對(duì)接穗品種的生長(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)等均有重要影響。我國(guó)柑橘砧木資源豐富，在廣西也有較多柑橘砧木地方品種和變異類型，對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝屯寥烙辛己玫倪m應(yīng)性。全球氣候變化與局部干旱化將導(dǎo)致越來越多的干旱、半干旱地區(qū)受到更為嚴(yán)重的干旱脅迫影響[2]。在不同干旱條件下植物葉片內(nèi)的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、游離脯氨酸、可溶性糖、丙二醛、電導(dǎo)率等生理生化指標(biāo)的變化，可以用于研究這些因子在干旱脅迫時(shí)發(fā)生變化的規(guī)律。干旱脅迫處理在藍(lán)莓、李、桃、梨和杏方面已有比較廣泛的應(yīng)用[3-4]。目前，我國(guó)關(guān)于干旱脅迫在柑橘方面的相關(guān)研究還很少。

在柑橘品種抗旱性研究上，聶華堂等對(duì)柑橘抗旱性與生理生化指標(biāo)的變化關(guān)系曾有過報(bào)道，認(rèn)為它們?cè)诟珊得{迫時(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量的累積及葉片中POD活性的增加率與柑橘品種的抗旱力強(qiáng)弱呈正相關(guān)[5]。甘海峰等在柑橘砧木的干旱脅迫的研究中指出，干旱脅迫對(duì)山東枳殼、寧明橘、陽(yáng)朔金寶酸橘、滑皮金橘、桂枳1號(hào)5個(gè)供試品種葉片中抗氧化酶系統(tǒng)SOD、POD活性以及對(duì)蛋白質(zhì)、MDA含量均產(chǎn)生了影響。SOD、POD活性均有不同程度的升高，可溶性蛋白質(zhì)含量均有不同程度的降低，且干旱脅迫顯著提高了5個(gè)柑橘品種葉片中MDA的含量[2]。砧木的抗旱性對(duì)柑橘樹體抗旱力強(qiáng)弱有十分重要的影響，因此，對(duì)不同柑橘砧木抗旱性的研究，對(duì)促進(jìn)我國(guó)柑橘發(fā)展有重大意義。

1 材料與方法

1.1 材料及處理

以厚皮枳、皺皮枳、枳橙、77-1、錦橙2年實(shí)生幼苗為試驗(yàn)材料。處理組于2015年3月1日進(jìn)行充分澆水后讓其做避雨干旱處理，對(duì)照組放置于溫室外進(jìn)行正常日常管理。隨后每隔5 d分別對(duì)干旱脅迫和對(duì)照組取其葉片進(jìn)行生理生化指標(biāo)測(cè)定1次。

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、蛋白質(zhì)含量的測(cè)定參考李合生的《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》[6]。

1.3 柑橘砧木抗旱性比較

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和圖表分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 天氣狀況

試驗(yàn)于2015年3月在貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院開展，對(duì)照在試驗(yàn)階段的生長(zhǎng)環(huán)境見表1。從表1可以看出，貴陽(yáng)市花溪區(qū)春季多雨，溫度較低，溫差相對(duì)較大。在此天氣狀況下對(duì)5個(gè)柑橘砧木材料進(jìn)行干旱脅迫。3月基本上每天都有小雨，雨水充沛，對(duì)置于室外的對(duì)照，即使不澆水，靠雨水也能夠維持正常的生理活動(dòng)。試驗(yàn)期間風(fēng)力均為微風(fēng)。

2.2 可溶性蛋白含量的動(dòng)態(tài)變化

可溶性蛋白是植物生命活動(dòng)的體現(xiàn)，不同植物可溶性蛋白的含量有所不同。植物體內(nèi)的可溶性蛋白大多是參與各類代謝的酶類，在植物受到干旱脅迫時(shí)，可溶性蛋白含量會(huì)發(fā)生一定的變化，可溶性蛋白含量越高抗旱性越強(qiáng)，測(cè)定其含量變化是了解植物抗旱性的重要指標(biāo)之一[7]。

從圖1-A可以看出，77-1、錦橙、皺皮枳的可溶性蛋白含量都在5～10 d下降，10～20 d呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；其中，厚皮枳可溶性蛋白含量一直處于上升狀態(tài)；枳橙是在5～10 d呈現(xiàn)緩慢上升后下降，以錦橙、77-1可溶性蛋白含量上升最為明顯。

從圖1-B可以看出，對(duì)照組的不同品種蛋白質(zhì)含量波動(dòng)不大。品種間比較厚皮枳可溶性蛋白含量最低，在干旱脅迫階段呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)；皺皮枳蛋白質(zhì)含量相對(duì)較高，且呈現(xiàn)先上升后下降再上升變化趨勢(shì)；77-1、錦橙可溶性蛋白變化趨勢(shì)相同，均呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)，但錦橙可溶性蛋白含量高于77-1。圖1-A、圖1-B比較可知，在大棚內(nèi)的植株對(duì)干旱脅迫表現(xiàn)較為突出，可溶性蛋白隨時(shí)間的延長(zhǎng)波動(dòng)較大，表明春季遇到干旱對(duì)柑橘砧木生長(zhǎng)有較大影響。

表1 2015年3月貴州市花溪區(qū)天氣狀況

2.3 可溶性糖含量的動(dòng)態(tài)變化

可溶性糖含量不僅是植物體內(nèi)重要的能量來源，還是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[8]。從圖2-A可以看出，厚皮枳、皺皮枳、枳橙、77-1、錦橙中的可溶性糖含量都是隨著干旱脅迫時(shí)間的增加呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì)，但其中以皺皮枳、枳橙可溶性糖含量上升趨勢(shì)最為明顯而且大于其他幾個(gè)品種。從圖2-B可以看出，在自然條件下厚皮枳、皺皮枳、枳橙、77-1、錦橙中的可溶性糖含量雖然都在緩慢的上升，但上升趨勢(shì)都不大。從圖2-A、圖2-B可以看出，經(jīng)過溫室內(nèi)干旱脅迫處理的可溶性糖含量隨著干旱脅迫時(shí)間的增加明顯高于在溫室外自然條件下的可溶性糖含量。

2.4 過氧化物酶(POD)活性的動(dòng)態(tài)變化

POD可以清除掉植物體內(nèi)過多的H2O2等過氧化物，并且是細(xì)胞內(nèi)防御酶系統(tǒng)中自由基的清除劑。不同品種POD活性變化會(huì)隨著干旱脅迫時(shí)間的增加而有所不同[9]。

從圖3-A可以看出，不同柑橘砧木品種的POD活性都呈現(xiàn)出穩(wěn)定上升趨勢(shì)，其中以皺皮枳、枳橙上升趨勢(shì)最為明顯，POD活性明顯高于其他3個(gè)品種。從圖3-B可以看出，5個(gè)品種中POD活性的變化基本維持不變。從圖3-A、圖3-B 綜合可以看出， 隨著干旱脅迫天數(shù)的增加， 干旱脅迫處理不同品種中的POD活性都會(huì)高于自然條件下的品種。

2.5 超氧化物歧化酶(SOD)活性的動(dòng)態(tài)變化

SOD是植物體內(nèi)重要的抗氧化保護(hù)酶，SOD活性能直接影響著活性氧的清除，而細(xì)胞對(duì)活性氧的清除能力越強(qiáng)，越能避免植物體內(nèi)過度積累的活性氧對(duì)細(xì)胞膜和細(xì)胞功能的傷害[9]。

從圖4-A可以看出，不同品種SOD活性都是隨著干旱脅迫時(shí)間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中皺皮枳、枳橙的SOD活性明顯高于其他3個(gè)品種。從圖4-B可以看出，隨著干旱脅迫天數(shù)的增加，不同品種SOD活性沒有明顯變化。

2.6 丙二醛(MDA)含量的動(dòng)態(tài)變化

MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一，植物體內(nèi)MDA含量的多少可以直接反映植物受害程度，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加丙二醛含量也會(huì)有所增加，但丙二醛含量越多植物的抗旱性會(huì)越弱[10-11]。

從圖5-A可以看出，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，厚皮枳、皺皮枳、枳橙、77-1、錦橙MDA含量有不同程度的上升，其中厚皮枳、77-1上升趨勢(shì)最為明顯，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加厚皮枳、77-1、錦橙的MDA含量都高于皺皮枳、枳橙。從圖5-B可以看出，在自然條件下幾個(gè)柑橘砧木品種MDA含量都是基本維持不變。從圖5-A、圖5-B綜合可以看出，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，干旱脅迫處理中MDA含量都高于自然條件的對(duì)照。

2.7 脯氨酸含量的動(dòng)態(tài)變化

干旱脅迫下，植物細(xì)胞內(nèi)能快速合成一些小分子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，以達(dá)到保持細(xì)胞膨壓，維持細(xì)胞正常生理功能的目的。脯氨酸是較為普遍的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，在干旱脅迫期間不同品種柑橘砧木的脯氨酸含量都有所增加[12-13]。

從圖6-A可以看出，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，厚皮枳、皺皮枳、枳橙、77-1、錦橙的脯氨酸含量都有所增加，不同品種在5～10 d脯氨酸含量都基本維持不變，10 d以后不同品種的脯氨酸含量都有明顯上升，其中以皺皮枳、枳橙上升最為明顯。從圖6-B可以看出，隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，在自然條件下的對(duì)照不同品種的脯氨酸含量基本維持不變。

2.8 柑橘砧木抗旱性綜合比較

以不同柑橘砧木在干旱脅迫下測(cè)定各指標(biāo)最終進(jìn)行模糊統(tǒng)計(jì)中隸屬函數(shù)分析加權(quán)平均值作為柑橘砧木抗旱性綜合比較標(biāo)準(zhǔn)。

從表2可以看出，皺皮枳的平均隸屬值最大，表明抗旱性最強(qiáng)；77-1的平均隸屬值最小，表明抗旱性最弱。分析結(jié)果，不同柑橘砧木材料抗旱性依次表現(xiàn)為：皺皮枳>厚皮枳>枳橙>錦橙>77-1。

表2 柑橘砧木抗旱性指標(biāo)隸屬函數(shù)值及綜合比較

為進(jìn)一步研究5個(gè)柑橘砧木材料抗旱性指標(biāo)間的協(xié)同變異程度，對(duì)上述材料的可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、SOD活性、POD活性、丙二醛、脯氨酸含量進(jìn)行相關(guān)性分析，從表3可以看出，平均隸屬值與可溶性糖、SOD活性、丙二醛之間都呈顯著水平。從表4可知，平均隸屬值與可溶性糖SOD活性、丙二醛的決定系數(shù)都在0.5以上，表明可以用平均隸屬值的大小來比較柑橘砧木材料抗旱性的強(qiáng)弱[14]。

表3 不同柑橘砧木材料生理指標(biāo)間的相關(guān)性分析

注：A1—可溶性蛋白質(zhì)；A2—可溶性糖；A3—超氧化物歧化酶；A4—過氧化物酶；A5—丙二醛；A6—脯氨酸；A7—平均隸屬值；“**”為1%水平顯著相關(guān)；“*”為5%水平顯著相關(guān)。表4同。

表4 不同柑橘砧木材料生理指標(biāo)間的相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

干旱脅迫處理會(huì)引起植物體內(nèi)多種生理生化指標(biāo)發(fā)生不同程度的變化，本試驗(yàn)結(jié)果表明，在干旱脅迫下柑橘砧木的可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、SOD、POD、脯氨酸、丙二醛含量都有不同程度的影響。

為了有效提高植物滲透調(diào)節(jié)能力，植物會(huì)在干旱脅迫下積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，以增強(qiáng)植物的抗旱性。植物中參與滲透調(diào)節(jié)的有機(jī)物包括可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸等，而可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量的增加有利于植物抗旱性的提升[15]。本試驗(yàn)中不同柑橘砧木材料的可溶性糖含量都呈現(xiàn)先緩慢下降后再上升的趨勢(shì)，其中皺皮枳、枳橙上升趨勢(shì)最明顯，皺皮枳含量高于枳橙，表明皺皮枳抗旱性要強(qiáng)于其他幾個(gè)品種?？扇苄缘鞍缀吭诟珊得{迫處理下總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，可以推斷出柑橘砧木在受到干旱脅迫時(shí)以提高可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖含量來提高其抗旱力。脯氨酸含量在干旱脅迫過程也隨著干旱脅迫時(shí)間增加而提高，從而提高了柑橘砧木的滲透調(diào)節(jié)能力；其中以皺皮枳和枳橙的提高最為明顯，皺皮枳又明顯高于枳橙，表明皺皮枳的抗旱能力最高。

SOD、POD是柑橘砧木體內(nèi)的保護(hù)酶，主要作用是清除柑橘砧木體內(nèi)的活性氧、自由基和過氧化物。柑橘砧木在受到干旱脅迫等逆境時(shí)體內(nèi)的活性氧和自由基等物質(zhì)會(huì)增加，從而對(duì)植物體內(nèi)的細(xì)胞膜和細(xì)胞功能造成傷害，保護(hù)性酶在保持植物正常發(fā)育的過程中起到關(guān)鍵作用。前人研究結(jié)果，保護(hù)性酶與植物的抗氧化能力成正比，是評(píng)價(jià)植物抗逆性的重要標(biāo)志。本試驗(yàn)中SOD、POD活性會(huì)隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，表明柑橘砧木在受到干旱脅迫時(shí)會(huì)提高體內(nèi)的SOD、POD活性，從而增強(qiáng)柑橘砧木清除活性氧、自由基等傷害植物細(xì)胞膜和細(xì)胞功能物質(zhì)的能力。

MDA與蛋白質(zhì)氨基酸殘基反應(yīng)生成的產(chǎn)物會(huì)降低細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，導(dǎo)致膜的滲漏，增大細(xì)胞膜的選擇透性，使電解質(zhì)外滲，破壞葉綠體膜、線粒體膜等亞細(xì)胞器膜的功能和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生理功能的紊亂，MDA含量增加會(huì)加重細(xì)胞膜的傷害。本試驗(yàn)中柑橘砧木在干旱脅迫處理下不同品種MDA含量都呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，其中以厚皮枳、77-1、錦橙的含量上升最快，而皺皮枳MDA含量略低于枳橙的MDA量。

本試驗(yàn)以厚皮枳、皺皮枳、枳橙、77-1、錦橙為試驗(yàn)材料，在干旱脅迫下分別在5、10、15、20 d時(shí)測(cè)定其可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量，對(duì)其含量采用模糊統(tǒng)計(jì)分析中隸屬函數(shù)分析其隸屬函數(shù)平均值作為柑橘砧木抗旱性綜合比較標(biāo)準(zhǔn)。通過比較得出不同柑橘砧木材料的抗旱性依次表現(xiàn)為皺皮枳>厚皮枳>枳橙>錦橙>77-1。

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