于爽 李帥 高劍 郝婧瑋 才忠喜

摘要：為探明酸漿（Physali alkekengi L.）幼苗對不同干旱處理的生理響應(yīng)機(jī)制，為耐旱酸漿資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)，以酸漿的兩個(gè)品種粒粒甜和鐵把幼苗為材料，采用PEG-6000（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0、5%、10%、15%、20%、30%）模擬干旱脅迫的方法，研究在干旱條件下酸漿兩個(gè)品種幼苗的生理生化特性。結(jié)果表明，隨著PEG-6000濃度升高，丙二醛（MDA）含量呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，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、脯氨酸（Pro）含量和可溶性糖（SS）含量呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢。粒粒甜的POD、CAT活性以及可溶性糖含量在15%的PEG-6000處理下達(dá)到最高值，而鐵把的POD、CAT活性以及可溶性糖含量分別在20%、15%和10%的濃度下達(dá)到最高值。在PEG-6000濃度20%時(shí)，兩個(gè)品種酸漿幼苗的SOD活性和Pro含量均達(dá)到最大值。粒粒甜對PEG-6000的耐受性好于鐵把。

關(guān)鍵詞：酸漿（Physali alkekengi L.）；PEG-6000；生理特性

中圖分類號：Q949.777.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）07-0087-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.07.020

Effects of PEG Stress on Physiological Characteristics of Seedlings of

Physali alkekengi L.

YU Shuang， LI Shuai， GAO Jian， HAO Jing-wei， CAI Zhong-xi

（College of Life Science and Technology， Mudanjiang Normal College， Mudanjiang 157011， Heilongjiang， China）

Abstract： In order to explore the physiological response mechanism of Physali alkekengi L. in different drought treatments，and provide scientific references for exploration and utilization of drought tolerant varieties， Lilitian and Tieba seedlings were used as materials. The physiological and biochemical characteristics of two kinds of Physalis were measured by PEG-6000（mass fraction 0，5%，10%，15%，20%，30%） simulation drought stress. The results showed that with the increasing concentration of PEG-6000，malondialdehyde（MDA） content showed a rising trend，superoxide dismutase（SOD） activity， peroxidase（POD） activity，catalase（CAT） activity，proline（Pro） content and soluble sugar content（SS） first increased and then decreased. The POD，CAT activity and soluble sugar content of Lilitian reached the highest value under the PEG-6000 treatment of 15% concentration，while the POD，CAT activity and soluble sugar content of Tieba reached the highest value at 20%，15% and 10% concentrations respectively. PEG-6000 concentration arrive at 20%，SOD activity and Pro content of two varieties of seedlings reached the maximum. Lilitian is better tolerated to PEG-6000 than Tieba.

Key words： Physali alkekengi L.； PEG-6000； physiological characteristics

干旱是自然界最嚴(yán)重的災(zāi)害之一，在中國發(fā)生頻率連年增長，嚴(yán)重制約了植物的生長、發(fā)育和產(chǎn)量。聚乙二醇PEG-6000作為一種滲透調(diào)節(jié)劑，可以模擬干旱脅迫，被應(yīng)用于研究種子的萌發(fā)以及幼苗的生長[1，2]。近年來，許多科學(xué)研究工作者對黃瓜、油菜、番茄等耐旱性做出了大量研究[3-5]。

酸漿（Physali alkekengi L.）為茄科酸漿屬多年生草本植物，具有較高的食用、藥用和觀賞價(jià)值。酸漿是中國民間很受喜愛的水果，味道酸甜，富含維生素C，此外，含有甾醇、黃酮、多糖等活性成分[6，7]。酸漿在國內(nèi)廣泛分布，但栽培主要在東北和華北地區(qū)。目前，有關(guān)酸漿深加工的研究已有報(bào)道，如酸漿復(fù)合飲料和發(fā)酵酒的研發(fā)，酸漿果脯、果醬的加工等[8]。而對酸漿在逆境條件下的響應(yīng)規(guī)律，尤其是對PEG-6000響應(yīng)規(guī)律的研究鮮見報(bào)道。為此，本試驗(yàn)采用水培法研究酸漿的兩個(gè)品種幼苗在PEG-6000不同水平下葉片中丙二醛（MDA）和可溶性糖（SS）含量，以及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性變化，以期為耐旱酸漿資源的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

酸漿種子來源于哈爾濱金龍農(nóng)業(yè)有限公司。品種分別是粒粒甜（LX）和鐵把（TB），所選種子均為圓狀，淺黃色或黃色，成熟干燥的優(yōu)質(zhì)樣本。于2016年4月將種子播種于牡丹江師范學(xué)院溫室中，營養(yǎng)缽中基質(zhì)為園土∶沙子∶草炭=2∶1∶1，保證水分的需求，溫度控制在25 ℃，當(dāng)出苗兩周后選取長勢整齊，健壯的粒粒甜和鐵把植株進(jìn)行上盆，移苗時(shí)深挖，帶土球移入盆中，保證須根不受損傷，上盆結(jié)束后，將盆栽苗澆透水，放置于遮陽處緩苗，緩苗期間進(jìn)行統(tǒng)一的水分管理。待活性恢復(fù)，植株生長狀況基本穩(wěn)定后，用清水沖洗根部泥土，移入裝有蒸餾水的500 mL錐形瓶中適應(yīng)2 d，然后移入不同濃度的PEG-6000溶液中進(jìn)行模擬干旱脅迫。共設(shè)置了5個(gè)PEG-6000濃度梯度：5%、10%、15%、20%、30%，對照組CK為蒸餾水，48 h后進(jìn)行生理指標(biāo)的測定，每個(gè)處理設(shè)4次重復(fù)。

1.2 指標(biāo)測定

可溶性糖（SS）含量采用蒽酮比色法[9]測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法[10]測定；脯氨酸（Pro）含量采用茚三酮比色法[10]測定；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑法[9]測定；過氧化氫酶（CAT）活性采用高錳酸鉀滴定法[9]測定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚比色法[9]測定。每個(gè)樣品每個(gè)指標(biāo)重復(fù)檢測3次，均以鮮重計(jì)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 18.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度PEG-6000對酸漿葉片MDA含量的影響

酸漿在干旱脅迫下會產(chǎn)生MDA。MDA是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物，它的含量可反映出植物遭受逆境傷害的程度[11]。由圖1可知，其中粒粒甜葉片中MDA含量在PEG-6000濃度≤20%時(shí)增長較平穩(wěn)，在濃度為30%時(shí)升高迅速，達(dá)到最大值0.041 μmol/g，較濃度20%時(shí)增長了70.8%，差異顯著（P<0.05）；鐵把在PEG-6000濃度≤15%時(shí)，MDA含量增長幅度較小，在濃度為20%時(shí)升高迅速，達(dá)到0.034 μmol/g，較濃度15%時(shí)增長了36.1%，差異顯著（P<0.05），在濃度30%時(shí)，達(dá)到最大值0.044 μmol/g。表明隨著干旱程度的加劇，酸漿質(zhì)膜受損程度加大，MDA逐漸積累，且粒粒甜比鐵把能抵抗更強(qiáng)的干旱脅迫，細(xì)胞膜受損程度低。

2.2 不同濃度PEG-6000對酸漿SOD活性的影響

SOD是植物氧代謝的關(guān)鍵酶，一般情況下，植物體內(nèi)的SOD活性與其抗逆能力呈正相關(guān)[11]。由圖2可知，在不同濃度PEG-6000處理下，酸漿兩品種SOD活性差異明顯，但都表現(xiàn)出先上升后下降的總趨勢。粒粒甜SOD活性上升幅度大，在PEG-6000濃度為20%時(shí)，達(dá)到最大值239.7 U/g；鐵把上升平穩(wěn)，在PEG-6000濃度為15%時(shí)達(dá)到最大值，為116.2 U/g。粒粒甜SOD活性在PEG-6000濃度30%時(shí)開始下降，“鐵把”在PEG濃度20%時(shí)開始下降。表明酶的活性受到了影響，粒粒甜SOD活性在干旱脅迫下更高，能夠及時(shí)清除多余的活性氧，維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)不被破壞。

2.3 不同濃度PEG-6000對酸漿POD活性的影響

POD是植物體內(nèi)的一種重要保護(hù)酶，主要用于清除過氧化氫的作用[12]，與植物的抗逆性能力緊密相連，其活性變化的幅度可以作為判斷植物抗旱性的一個(gè)重要生理指標(biāo)。由圖3可知，酸漿兩品種POD變化趨勢基本一致，均表現(xiàn)為先上升后下降的變化趨勢。在低濃度PEG-6000處理下，POD活力迅速提升，在濃度為15%時(shí)粒粒甜POD活性達(dá)到最大值，與對照相比，上升了2.92倍，差異極顯著（P<0.01）。而鐵把POD活性在PEG-6000濃度為10%時(shí)達(dá)到最大值，在30%濃度時(shí)，POD活性顯著下降。說明酸漿在干旱脅迫下可通過POD的增加來削減活性氧對機(jī)體的破壞。但隨著脅迫程度的加深，活性氧的積累超出了植物的承受范圍，抑制了POD活力。在PEG-6000脅迫的各個(gè)濃度下，粒粒甜POD活性均高于鐵把，尤其在高濃度下維持著較高的活力，推測粒粒甜具有更強(qiáng)的抵御活性氧傷害的能力。

2.4 不同濃度PEG-6000對酸漿葉片CAT活性的影響

CAT主要存在于植物的過氧化物體中，可將過氧化氫轉(zhuǎn)化成無毒性的H2O和O2，增大植物的抗逆性。由圖4可知，粒粒甜與鐵把CAT活性隨PEG-6000濃度的升高呈現(xiàn)先上升后降的趨勢。在PEG-6000濃度為15%時(shí)，達(dá)到各自的最大值，與對照相比分別上升了50.3%和38.4%，差異顯著（P<0.05）。

2.5 不同濃度PEG-6000對酸漿葉片Pro含量的影響

Pro作為一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在干旱脅迫下，會在植物體內(nèi)大量積累，維持原生質(zhì)與環(huán)境的滲透平衡，減少干旱帶來的損傷[13]。其含量的高低，被認(rèn)為與植物對干旱脅迫的忍耐力有關(guān)[14]。由圖5可知，酸漿兩品種Pro含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當(dāng)PEG-6000濃度為5%時(shí)，粒粒甜與鐵把Pro含量顯著上升，可見，Pro對水分脅迫較敏感；PEG-6000濃度為20%時(shí)，Pro含量達(dá)到各自的最大值，粒粒甜Pro含量為150 μg/g、鐵把Pro含量為122 μg/g，與對照組差異顯著（P<0.05）；PEG-6000濃度為30%時(shí)，粒粒甜Pro含量呈下降趨勢，但與15%、20%濃度下含量差異不顯著，鐵把Pro含量顯著下降。表明在重度干旱脅迫下，粒粒甜比鐵把積累了更多的Pro，細(xì)胞的保水能力更強(qiáng)。

2.6 不同濃度PEG-6000對酸漿葉片可溶性糖含量的影響

可溶性糖參與細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)作用，其含量可在一定程度上反映植株的耐旱能力[15]。圖6顯示，隨著PEG-6000濃度的增加，酸漿兩品種可溶性糖含量均呈先上升后下降的趨勢。均在PEG-6000濃度為10%時(shí)酸漿兩品種達(dá)到最大值，與對照差異顯著（P<0.05）。隨著PEG-6000濃度增加可溶性糖含量下降。鐵把可溶性糖含量在PEG-6000濃度為5%時(shí)，含量增加明顯。表明適度干旱能夠促進(jìn)酸漿可溶性糖的積累。

3 小結(jié)

隨著PEG-6000濃度的上升，粒粒甜與鐵把MDA含量持續(xù)上升，鐵把MDA含量在PEG-6000濃度20%時(shí)增幅較粒粒甜明顯；SOD、POD、CAT 3種酶活性先上升后下降。CAT與POD活性在PEG-6000濃度為10%時(shí)增幅明顯，當(dāng)PEG-6000濃度超過10%時(shí)，CAT活性總體迅速下降、POD活性繼續(xù)上升；粒粒甜SOD活性在PEG-6000濃度為20%時(shí)顯著上升，上升幅度高于CAT和POD。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)Pro與可溶性糖的積累表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，粒粒甜可溶性糖的積累高于鐵把，Pro與可溶性糖的積累進(jìn)程不同，可溶性糖含量在PEG-6000濃度為10%時(shí)最高，Pro含量在PEG濃度為20%時(shí)最高。對酸漿兩品種在不同PEG-6000濃度下生理特性的研究顯示，粒粒甜較鐵把在高濃度PEG-6000處理下，積累的MDA更少，Pro、可溶性糖含量更高，3種酶的活性更強(qiáng)。粒粒甜對PEG-6000的耐受性好于鐵把。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄧輝茗，龍聰穎，蔡仕珍，等.PEG-6000模擬干旱協(xié)迫對大薊葉片生理特性的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)，2017，37（5）：959-964.

[2] 王璐璐，楊 斌，肖華貴，等.PEG-6000模擬干旱脅迫下油菜的根系特性與抗旱性[J].種子，2017，36（8）：93-95.

[3] 彭玉梅，石國亮，崔輝梅.PEG-6000模擬干旱脅迫下不同加工番茄種子萌發(fā)期抗旱性評價(jià)[J].種子，2013（7）：44-49.

[4] 張慶霞，寇爾豐.聚乙二醇脅迫對黃瓜種子萌發(fā)及幼苗生理指標(biāo)的影響[J].北方園藝，2017（7）：40-43.

[5] 成 鍇，蘇曉慧，栗建枝，等.PEG-6000脅迫下玉米品種萌發(fā)期抗旱性鑒定與評價(jià)[J].玉米科學(xué)，2017，25（5）：85-90.

[6] 周 靜，王 莉，李 艷，等.酸漿果實(shí)營養(yǎng)成分分析[J].營養(yǎng)學(xué)報(bào)，1997（2）：105-107.

[7] 徐丹鴻.酸漿的研究開發(fā)現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景[J].農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2014（11）：40-41.

[8] 王曉英，劉長姣，段連海.五味子、酸漿、枸杞復(fù)合飲料的研制[J].食品科技，2014（9）：137-140.

[9] 王學(xué)奎.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006

[10] 張志良，瞿偉菁，李小方.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].第四版.北京：高等教育出版社，2009

[11] 黃承建，趙思毅，王龍昌，等.干旱脅迫對雜交苧麻脯氨酸積累、膜脂過氧化及抗氧化酶活性的影響[J].中國麻業(yè)科學(xué)，2013（2）：57-62.

[12] 張愛慧，朱士農(nóng)，劉廣勤，等.模擬干旱脅迫對黃瓜幼苗生長及生理特性影響的研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（6）：200-202.

[13] 焦樹英，李永強(qiáng)，沙依拉·沙爾合提，等.干旱脅迫對3種狼尾草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)，2009，29（2）：308-313.

[14] 謝曉紅.植物抗氧化酶系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].化工管理，2015（32）：99-100.

[15] 時(shí)麗冉，陳紅艷，崔興國.干旱脅迫對地被菊膜脂過氧化和抗氧化酶活性的影響[J].北方園藝，2010（9）：96-98.