金龍飛 楊蒙迪 周麗霞 馮美利 曹紅星

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶油料科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站 海南文昌571339)

油棕（Elaeis guineensis）是重要的熱帶木本油料作物，產(chǎn)油效率極高，是花生的5～6 倍，大豆的9～10 倍。油棕原產(chǎn)于非洲幾內(nèi)亞灣的熱帶河谷地區(qū)，性喜濕熱，不耐干旱，年降雨低于2 000 mm 或者月降雨量低于100 mm 即會(huì)影響油棕的產(chǎn)量［1］。油棕廣泛栽培于南緯10°至北緯15°的熱帶地區(qū)，我國(guó)主要在海南、云南、廣西和雷州半島等地區(qū)種植，這些地區(qū)的季節(jié)性干旱嚴(yán)重影響油棕的產(chǎn)量。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所從尼日利亞、哥斯達(dá)黎加以及馬來(lái)西亞引進(jìn)了9個(gè)油棕品種進(jìn)行試種，對(duì)這些品種在干旱脅迫下的抗旱性評(píng)價(jià)是引種試驗(yàn)的重要內(nèi)容。在干旱脅迫下，植物通過(guò)一系列生理生化變化來(lái)增強(qiáng)抗旱性，包括增加可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）、游離脯氨酸（Pro）等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)；通過(guò)提高抗氧化酶活性［例如超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和過(guò)氧化物酶（POD）等］來(lái)增強(qiáng)對(duì)干旱引起的活性氧的清除能力；通過(guò)提高非酶類抗氧化物質(zhì)含量（例如酚類物質(zhì)和谷胱甘肽等）來(lái)增強(qiáng)對(duì)干旱引起的活性氧的清除能力［2］。孫程旭等［3］對(duì)干旱脅迫下油棕幼苗生理生化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下油棕葉片的膜透性、丙二醛（MDA）含量和脯氨酸含量均有不同程度的升高，SOD 酶和POD 酶活性先上升后下降。曹建華等［4］通過(guò)對(duì)不同程度干旱脅迫下油棕的葉綠素、游離脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛含量、相對(duì)電導(dǎo)率、SOD 與POD 酶活性進(jìn)行主成分分析，對(duì)10 個(gè)油棕新品種進(jìn)行抗旱性評(píng)價(jià)。本研究從生理生化的角度對(duì)9 個(gè)油棕的抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)和鑒定，通過(guò)對(duì)干旱脅迫處理的油棕葉片的SS、SP 和Pro等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、總酚（TP）和MDA 的含量以及SOD、CAT、POD 等抗氧化酶的活性進(jìn)行測(cè)定，并采用隸屬函數(shù)對(duì)9個(gè)品種的抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為培育適合中國(guó)栽培的油棕新品種提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試油棕取自中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所（海南省文昌市）育苗基地，選取生長(zhǎng)健壯，長(zhǎng)勢(shì)一致，無(wú)病害的2 年生盆栽苗，品種依次為RYNG1， RYCR2， RYCR3， RYCR4， RYCR5， RYCR6，RYCR7，RYMY8和RYMY9。

1.2 方法

1.2.1 干旱脅迫處理

在人工防雨棚（透光）中進(jìn)行干旱脅迫處理。從9個(gè)油棕品種中選取生長(zhǎng)一致的盆栽苗置于人工防雨棚中，干旱處理的土壤含水量控制在15%～20%；對(duì)照（CK）為常規(guī)澆水，土壤含水量控制在45%以上。每個(gè)處理重復(fù)3 次，每個(gè)處理3 株苗。處理30 d后采樣，進(jìn)行葉片生理生化指標(biāo)測(cè)定。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

采用蒽酮比色法測(cè)定SS 含量，二喹啉甲酸法測(cè)定SP 含量，分光光度法測(cè)定TP 含量，硫代巴比妥酸法測(cè)定MDA含量；采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的總超氧化物歧化酶（T-SOD） 測(cè)試盒（A001-1-2）、過(guò)氧化物酶（POD） 測(cè)定試劑盒（A084-3-1） 和過(guò)氧化氫酶（CAT） 測(cè)定試劑盒（A007-1-1）分別測(cè)定SOD、POD和CAT活性。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0 進(jìn)行差異顯著性分析。采用隸屬函數(shù)值法對(duì)抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分別計(jì)算干旱脅迫下SS、SP、TP、Pro、MDA 含量以及SOD、POD和CAT活性等指標(biāo)變化的隸屬函數(shù)值。

分析指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，則計(jì)算公式為：

分析指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)，則計(jì)算公式為：

式中：Xijk表示第i個(gè)品種第j個(gè)處理下的第k個(gè)指標(biāo)的測(cè)定值；U（Xijk）表示第i個(gè)品種第j個(gè)處理下的第k個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xmax和Xmin表示測(cè)定值中的最大值和最小值。先對(duì)分別計(jì)算各指標(biāo)隸屬函數(shù)值，再計(jì)算所有指標(biāo)平均值，值越大，抗旱性越強(qiáng)，反之則越弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)油棕葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

干旱脅迫下，9 個(gè)油棕品種葉片的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化情況如圖1 所示。7 個(gè)油棕品種葉片的SS 含量高于對(duì)照，RYCR4 和RYMY9 的變化差異不顯著；RYCR4 的SS 含量最高，為53.28 mg/g；RYCR3的SS 含量增幅最大，是對(duì)照的1.6 倍。干旱脅迫下，7 個(gè)油棕葉片品種的SP 含量顯著高于對(duì)照，RYCR3 和RYMY9 的差異不顯著；RYCR2 葉片SP 含量最高（2.88 mg/g），其增幅也最大，是對(duì)照的2.3倍。干旱脅迫下，8 個(gè)油棕品種葉片Pro 含量顯著高于對(duì)照，RYCR4 與對(duì)照的差異不顯著；RYCR3 的Pro 含量最高（36.54 μg/g），其增幅也最大，是對(duì)照的1.4倍。

2.2 不同干旱處理對(duì)油棕葉片總酚（TP）和丙二醛含量（MDA）的影響

圖1 干旱處理對(duì)不同品種油棕葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

干旱脅迫下，9 個(gè)油棕品種葉片TP 和MDA 含量變化情況如圖2 所示。干旱脅迫下，RYCR2、RYCR3、RYCR4、RYCR6 和RYCR7 葉片TP 含量顯著高于對(duì)照，而RYMY8 和RYMY9 葉片TP 含量顯著低于對(duì)照，其中RYNG1 的TP 含量最高，為15.71 mg/g；RYCR6 的TP 含量增幅最大，是對(duì)照的1.7 倍。干旱脅迫下，油棕葉片的MDA含量顯著高于對(duì)照，其中RYMY8 的MDA 含量最高，為57.63 μmol/g；RYCR3的MDA含量增幅最大，是對(duì)照的1.9倍。

2.3 不同干旱處理對(duì)油棕葉片抗氧化酶活性的影響

圖2 干旱處理對(duì)不同品種油棕葉片總酚和丙二酮含量變化的影響

干旱脅迫下，9 個(gè)油棕品種葉片抗氧化酶活性變化情況見圖3。干旱脅迫下，8 個(gè)油棕品種葉片的SOD 酶活性顯著高于對(duì)照，RYMY8 與對(duì)照的差異不顯著；RYCR6 葉片的SOD 酶活性活性最高，為4.90 U/g；RYCR4 增幅最大，是對(duì)照的2.4 倍。干旱脅迫下，8 個(gè)油棕品種葉片的POD 酶活性顯著高于對(duì)照，RYMY8與對(duì)照的差異不顯著；RYCR4的POD酶活性最高，為121.83 U/g，其增幅也最大，是對(duì)照的1.5 倍。干旱脅迫下，5 個(gè)油棕葉片CAT 酶活性顯著高于對(duì)照，RYCR5，RYCR7，RYCR8 和RYCR9與對(duì)照的差異不顯著；RYCR3 的CAT 酶活性最高（20.51 U/g），其增幅也最大，是對(duì)照的1.4倍。

2.4 不同品種油棕各指標(biāo)隸屬函數(shù)值和綜合評(píng)價(jià)

對(duì)干旱脅迫下油棕葉片的SS、SP、TP、Pro、MDA 含量和SOD、POD、CAT 活性8 項(xiàng)抗旱相關(guān)指標(biāo)變化幅度的隸屬函數(shù)值求平均值，按其大小排序得到9 個(gè)油棕抗旱性的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果（表1），9 個(gè)油棕的抗旱能力依次是RYCR3＞RYNG1＞RYCR5＞RYCR6＞RYCR4＞RYCR2＞RYCR7＞RYMY9＞RYMY8。

3 討論與結(jié)論

圖3 干旱處理對(duì)油棕不同品種葉片保護(hù)酶活性活性的影響

油棕起源于熱帶雨林，性喜濕潤(rùn)，不耐干旱，在長(zhǎng)期的栽培、引種和馴化中抗旱性也逐漸增強(qiáng)［5］。SS、SP和Pro是植物細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在干旱脅迫下，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的增加能夠改變細(xì)胞質(zhì)濃度，提高細(xì)胞的保水能力，進(jìn)而有效緩解干旱對(duì)植物細(xì)胞的傷害，其含量的高低也能從一定程度上反映抗旱性的強(qiáng)弱［6］。SS 與水結(jié)合形成束縛水，提高原生質(zhì)的粘度，能夠降低細(xì)胞的水勢(shì)，植物中SS 含量越高，植物的抗旱性越強(qiáng)［7］。干旱脅迫下7 個(gè)油棕品種的SS 含量顯著高于對(duì)照，其中RYNG1、RYCR3 和RYCR5 的SS 含量增幅最大，表明干旱脅迫下，這3個(gè)品種在通過(guò)積累大量的SS，緩解干旱造成的細(xì)胞損傷，提高抗旱性。干旱脅迫下，抗旱相關(guān)基因表達(dá)被激活，相關(guān)的蛋白質(zhì)合成受到誘導(dǎo)，導(dǎo)致植株SP 含量增加，提高植株抗旱性，因此SP 含量可作為抗旱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)［8-9］。干旱脅迫下7 個(gè)油棕品種的SP 含量顯著高于對(duì)照，其中RYCR2、RYCR4 和RYCR5 的SP含量增幅較大，表明干旱脅迫下，這3個(gè)品種在能夠積累大量的SP，以增強(qiáng)對(duì)干旱脅迫的抗性。在環(huán)境適宜的情況下植物細(xì)胞的Pro含量較低，在干旱脅迫下Pro 迅速積累，外源噴施Pro 能夠增強(qiáng)植物的抗旱性［10］。干旱脅迫下8 個(gè)油棕品種的游離脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，其中RYNG1、RYCR3和RYCR6的脯氨酸含量上升幅度最大，表明在干旱脅迫下，這3個(gè)品種能夠積累大量的脯氨酸，以增強(qiáng)對(duì)干旱脅迫的抗性。

干旱脅迫下細(xì)胞內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧，包括超氧陰離子、過(guò)氧化氫、羥自由基、一氧化氮等［11］。過(guò)量的活性氧積累會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)等生物大分子造成損傷，從而影響其正常的生理生化功能［12］。MDA是活性氧與脂質(zhì)發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)的終產(chǎn)物，會(huì)引起蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的交聯(lián)結(jié)合，且具有細(xì)胞毒性［12］。干旱脅迫下RYCR4、RYCR5和RYCR7的丙二醛積累量顯著低于其他品種，表明這3個(gè)油棕品種受干旱脅迫的影響較小。酚類物質(zhì)是植物重要的非酶類抗氧化劑，在逆境脅迫下，酚類物質(zhì)的積累能夠有效降低活性氧的積累［13］。不同油棕品種在干旱脅迫下的TP 含量變化差異較大，其中RYCR2、RYCR3 和RY CR6 的TP含量增幅較大，表明這3個(gè)油棕品種在干旱脅迫下能夠積累大量的酚類物質(zhì)，以此增強(qiáng)抗旱性。SOD、POD和CAT是植物細(xì)胞內(nèi)重要的抗氧化酶，其通過(guò)清除膜脂過(guò)氧化產(chǎn)生的活性氧來(lái)保護(hù)細(xì)胞免受傷害，減少細(xì)胞膜損傷，提高植物的抗旱能力［14-15］。干旱脅迫下SOD、POD 和CAT 活性的高低也能在一定程度上反映植物的抗旱能力［16］。在干旱脅迫下，9 個(gè)油棕品種的SOD、POD 和CAT 活性都有不同程度的上升，其中RYCR4 的SOD 活性增幅最大，RYCR3的POD和CAT活性增幅最大，表明這2個(gè)油棕品種在干旱脅迫下能夠通過(guò)增強(qiáng)抗氧化酶的活性來(lái)提高對(duì)活性氧的清除能力，進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)干旱脅迫的抗性。

表1 油棕葉片在干旱脅迫下8項(xiàng)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及抗旱性綜合評(píng)價(jià)

抗旱性是植物對(duì)干旱長(zhǎng)期適應(yīng)的一種機(jī)制，通過(guò)外部形態(tài)和內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)及生理生化指標(biāo)等的變化來(lái)體現(xiàn)。因此，很難用單一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)?；陔`屬函數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，可較準(zhǔn)確地反映不同植物種間及種內(nèi)不品種（系）的抗旱性差異，已在玉米［17］、高粱［18］、馬鈴薯［19］、花生［20］、枇杷［21］等多種作物的抗旱性評(píng)價(jià)中得到了廣泛應(yīng)用。本試驗(yàn)利用隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)油棕在干旱脅迫下的生理生化指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，得出9 個(gè)油棕品種的抗旱性依次為：RYCR3＞RYNG1＞RYCR5＞RYCR6＞RYCR4＞RYCR2＞RYCR7＞RYMY9＞RYMY8。油棕抗旱品種的選育是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，本試驗(yàn)僅從生理生化的角度對(duì)油棕品種幼苗的抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此還存在一定片面性，還需從大田成年植株中進(jìn)行篩選和評(píng)價(jià)。