高敏霞，馮 新，賴瑞聯(lián)，陳文光，陳義挺

(福建省農(nóng)業(yè)科學院果樹研究所，福州，350013)

在植物的生長發(fā)育過程中，水分作為重要的環(huán)境因子對植物形態(tài)、生理生化代謝及地理分布范圍等方面起著至關(guān)重要的作用。許多植物都面臨水分脅迫的問題，在干旱或者濕澇的條件下植株都會遭到不同程度的傷害，嚴重時甚至會死亡。近年來，受溫室效應、厄爾尼諾現(xiàn)象等因素影響，全球海平面上升，世界各國洪澇災害頻繁發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，全球澇漬性土地面積約800萬km2，占地球陸地面積的6%左右；在我國約有66萬km2的澇漬土地，占陸地面積近6.6%[1]，澇害以黃淮平原、長江中下游、東南沿海、松花江和遼河中下游等地區(qū)最為嚴重，占全國受災面積3/4以上[2]?？梢?，澇害已成為我國作物的主要災害之一。

果樹生長發(fā)育周期長、分布范圍廣，在整個生長周期中極易遇到澇害。獼猴桃為獼猴桃科獼猴桃屬雌雄異株的落葉藤本植物，是一種重要的果樹資源。中國是種植獼猴桃的主要國家之一，種植面積已超過其他各國種植面積總和。獼猴桃根系為肉質(zhì)根，在土壤中分布較淺，對水分十分敏感，極不耐澇，因此常常遇到澇害威脅。福建省地處我國東南沿海地區(qū)，地貌主要以山地和丘陵為主，屬于亞熱帶季風氣候，年均降雨量大，加之土壤黏重，極易發(fā)生澇害，嚴重制約了獼猴桃種植業(yè)在福建的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。減少澇害的主要途徑除了加強水利設施建設之外，最根本的方法是選育能夠在生產(chǎn)上應用的耐澇性較好的品種，而耐澇資源的篩選是其基礎。關(guān)于澇害脅迫的研究主要集中在主要糧食作物上，如水稻[3]、玉米[4]、小麥[5]等，也有關(guān)于蘋果[6-7]、梨[8]、櫻桃[9]、葡萄[10]等水果類經(jīng)濟作物的報道，而有關(guān)獼猴桃澇害研究的報道較少。通過研究獼猴桃對淹水脅迫的生理反應機制，建立耐澇性評價體系和篩選耐澇種質(zhì)資源，對于耐澇性品種的培育和抗?jié)吃耘嗑哂休^重要的意義。本研究以不同品種的獼猴桃組培苗為材料，利用“盆套盆”法模擬淹水試驗，觀察淹水脅迫下植株形態(tài)變化，測定不同生理指標的變化，比較品種間的耐澇性，以期為今后獼猴桃抗?jié)承匝芯刻峁﹨⒖肌?/p>

1 材料與方法

1.1 試驗材料

從美味獼猴桃“米良1號”、中華獼猴桃“紅陽”和對萼獼猴桃“貓人參”移栽3個月的組培苗中，選擇健壯、長勢基本一致的植株為試驗材料。

1.2 試驗方法

1.2.1 形態(tài)觀察

選擇移栽時間相同、大小一致的植株，利用“盆套盆”法，模擬淹水脅迫，觀察并記錄淹水處理0(對照組)、5和10 d獼猴桃植株的形態(tài)變化。

1.2.2 測定指標及方法

葉片中葉綠素含量采用分光光度計進行測定[11]，可溶性蛋白含量采用紫外吸收法測定[11]，脯氨酸(PRO)含量用磺基水楊酸提取-茚三酮顯色法測定[12]，丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法進行測定[13]，過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法測定[13]，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[14]，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用李合生的方法進行測定[11]，總抗氧化能力測定(DPPH)參考Brandwilliams等[15]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003，SPSS 26.0軟件進行處理，并進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對植株形態(tài)的影響

不同品種獼猴桃對淹水脅迫的耐受力不同。試驗結(jié)果看出，淹水5 d時，3種獼猴桃的地上部均未見明顯的受害癥狀。淹水10 d時，“米良1號”獼猴桃的地上部受害明顯，1/2的葉片變黃、萎蔫；“紅陽”獼猴桃的地上部下部葉片出現(xiàn)萎蔫；“貓人參”獼猴桃的地上部未見明顯的受害癥狀(見圖1)。由此可知，“貓人參”獼猴桃抗?jié)衬芰ψ顝?，“紅陽”獼猴桃抗?jié)衬芰Υ沃?，“米?號”獼猴桃抗?jié)衬芰ψ畈睢?/p>

注：A、B、C：“米良1號”獼猴桃；D、E、F：“貓人參”獼猴桃；A、D：淹水脅迫0 d；B、E：淹水脅迫5 d；C、F：淹水脅迫10 d。

2.2 對葉片中葉綠素含量的影響

試驗結(jié)果看出，“米良1號”獼猴桃在淹水脅迫后，葉片中的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量呈上升趨勢，淹水脅迫前5 d增加較快，5 d后增加變緩慢?！凹t陽”獼猴桃在淹水脅迫后，葉片中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量呈上升趨勢，淹水脅迫前5 d增加較緩慢，5 d后增加迅速?！柏埲藚ⅰ鲍J猴桃淹水脅迫后，葉片中葉綠素a含量呈先升高后降低的變化趨勢，淹水脅迫前5 d葉綠素a含量略微增加，5 d后迅速降低；淹水脅迫后，葉片中的葉綠素b、總?cè)~綠素含量處于上升狀態(tài)，且葉綠素b增加明顯。方差分析表明，淹水脅迫后，3個品種間葉綠素a含量存在極顯著差異，葉綠素b含量差異不顯著，而總?cè)~綠素含量“貓人參”與“米良1號”“紅陽”存在極顯著差異，“米良1號”與“紅陽”存在顯著差異(見表1)。

表1 淹水脅迫下葉片中葉綠素含量變化情況 mg/g

2.3 對葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.3.1 可溶性蛋白含量 淹水脅迫后，3種獼猴桃葉片中可溶性蛋白含量均呈增加趨勢?！懊琢?號”獼猴桃葉片中的可溶性蛋白含量高于其他2個品種，一直維持在較高水平。“米良1號”獼猴桃葉片中蛋白質(zhì)含量前期增加迅速，后期增加較緩慢，而“紅陽”和“貓人參”前期增加緩慢，后期增加迅速。與對照組相比，淹水脅迫處理10 d，3種獼猴桃葉片中的可溶性蛋白含量分別增加了1.55、1.73、1.56倍。品種間相比，“米良1號”獼猴桃葉片中的可溶性蛋白質(zhì)含量與“紅陽”“貓人參”存在極顯著差異，“紅陽”與“貓人參”存在顯著差異。在處理時間上，3個處理時間均存在極顯著差異(見表2)。

2.3.2 游離脯氨酸(PRO)含量 淹水脅迫后，“米良1號”獼猴桃葉片中PRO含量呈先降低后增加的趨勢，而“紅陽”和“貓人參”獼猴桃葉片中的脯氨酸含量均呈增加趨勢。3個品種間相比，“米良1號”獼猴桃葉片中PRO含量與“紅陽”“貓人參”之間存在極顯著差異，“紅陽”和“貓人參”之間差異不顯著。在處理時間上，對照組與處理5 d、處理10 d存在極顯著差異，處理5 d與處理10 d存在顯著差異(見表2)。

2.3.3 丙二醛(MDA)含量 試驗結(jié)果看出，淹水脅迫后，3種獼猴桃葉片中MDA含量均呈增加的趨勢?！懊琢?號”獼猴桃葉片中的MDA含量高于其他2個品種，其中“貓人參”獼猴桃葉片中的MDA含量增加最迅速，且增加趨勢較平穩(wěn)。方差分析表明，淹水脅迫下葉片中的MDA含量在3個獼猴桃品種間及3個處理時間上均存在極顯著差異(見表2)。

表2 淹水脅迫下葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化情況

2.4 對葉片中保護酶活性的影響

淹水脅迫后，獼猴桃葉片中保護酶活性存在一定變化。3種獼猴桃葉片中過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)含量均呈下降趨勢；超氧化物歧化酶(SOD)含量在“米良1號”“貓人參”獼猴桃葉片中呈下降趨勢，而在“紅陽”獼猴桃葉片中呈增加趨勢(見表3)。

表3 淹水脅迫下葉片中保護酶活性變化情況 U/g

2.4.1 過氧化氫酶(CAT)活性 淹水脅迫后，“米良1號”獼猴桃葉片中CAT活性下降幅度較小，而“紅陽”和“貓人參”處理前期變化幅度較小，后期迅速降低。3個品種間相比，“米良1號”獼猴桃葉片中CAT活性與“紅陽”“貓人參”存在極顯著差異，“紅陽”與“貓人參”之間不存在顯著差異；在處理時間上，處理10 d與對照組、處理5 d差異極顯著，對照組與處理5 d差異顯著。

2.4.2 過氧化物酶(POD)活性 淹水脅迫后，“米良1號”獼猴桃葉片中POD活性與“貓人參”獼猴桃變化趨勢一致，均呈降低趨勢。3個品種間相比，“紅陽”獼猴桃葉片中POD活性與“米良1號”“貓人參”獼猴桃存在極顯著差異，“米良1號”獼猴桃與“貓人參”獼猴桃差異顯著；處理時間上相比，處理10 d與對照組、處理5 d存在極顯著差異，對照組與處理5 d存在顯著性差異。

2.4.3 超氧化物歧化酶(SOD)活性 淹水脅迫后，“貓人參”獼猴桃葉片中的SOD活性高于其他2個品種。3個品種間相比，葉片中SOD活性均存在極顯著差異；在處理時間上，對照組與處理10 d相比，SOD活性差異極顯著，處理5 d與對照組、處理10 d間差異不顯著。

2.5 對葉片抗氧化能力的影響

淹水脅迫下，“米良1號”和“紅陽”獼猴桃葉片的總抗氧化能力變化幅度較小，而“貓人參”獼猴桃總抗氧化能力不斷增加，與其他2種獼猴桃存在極顯著差異，“米良1號”獼猴桃與“紅陽”獼猴桃差異不顯著。處理時間上相比，對照組與處理10 d存在顯著性差異，對照組與處理5 d差異不顯著，處理5 d與處理10 d存在顯著性差異(見表4)。

表4 淹水脅迫下葉片抗氧化能力變化情況(DPPH法)

3 結(jié)論與討論

水分是生物體的重要組成部分，是植物賴以生存的基本條件，參與植物的各個生命代謝過程，對植物的生長發(fā)育極其重要。獼猴桃為肉質(zhì)根且根系分布較淺，對水分比較敏感。不同品種獼猴桃在遭受淹水脅迫時表現(xiàn)出不同的耐受力[16-18]。本研究以美味獼猴桃“米良1號”、中華獼猴桃“紅陽”和對萼獼猴桃“貓人參”為試驗材料，比較了三者在淹水脅迫下的耐澇性，結(jié)果表明，耐澇性從高到低依次為對萼獼猴桃“貓人參”、中華獼猴桃“紅陽”、美味獼猴桃“米良1號”。這與陳玉明等[16]報道的對萼獼猴桃較美味獼猴桃表現(xiàn)出較強的耐澇性研究結(jié)果相一致。但與張琛等[17]的試驗結(jié)果有差異，可能同一種內(nèi)不同品種的獼猴桃其耐澇性不同，或與所用材料的苗齡有關(guān)。

獼猴桃植株在遭受淹水脅迫后，葉片中的葉綠素含量前期增加迅速[19-20]，后期變緩，這可能是因為隨著淹水脅迫的延長，葉綠素的合成減少，而降解加劇，使其含量相對降低。在淹水脅迫下，植物可以通過調(diào)節(jié)自身細胞的滲透勢來適應外界環(huán)境的變化。不同品種的獼猴桃滲透調(diào)節(jié)能力不同。在本研究中，3種獼猴桃葉片中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性蛋白、游離脯氨酸(PRO)、丙二醛(MDA)等不斷積累，但在積累速度和積累量上存在一定差異。植物在受到外界環(huán)境脅迫后，通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，以阻止水分脅迫，調(diào)節(jié)植株自身的水分平衡，保證植株不受或少受外界的危害，提高植株的適應性。

同時，植物在受到脅迫后，會產(chǎn)生一系列的應激反應，會誘發(fā)自身的保護酶系統(tǒng)，以適應外界的變化。植物可以利用體內(nèi)的保護酶CAT、POD和SOD等來清除體內(nèi)的活性氧，防止活性氧對細胞膜系統(tǒng)的傷害，抑制膜質(zhì)過氧化，從而降低淹水脅迫對植物的傷害[21-22]。在本研究中發(fā)現(xiàn)，獼猴桃植株在受到淹水脅迫后，葉片中的保護酶均發(fā)生一定的變化。CAT、POD活性在3種獼猴桃中均呈下降趨勢；SOD活性在“米良1號”“貓人參”獼猴桃中呈下降趨勢，而在“紅陽”獼猴桃葉片中呈增加趨勢。其中“貓人參”獼猴桃葉片中的SOD活性高于其他2個品種，一直維持在較高水平。對3種獼猴桃的抗氧化能力進行比較，發(fā)現(xiàn)“貓人參”獼猴桃的抗氧化能力不斷增強，而另2個品種抗氧化能力變化幅度較小，“貓人參”獼猴桃保護酶系統(tǒng)在清除體內(nèi)活性氧的能力上高于其他2個品種。品種間各指標變化趨勢與幅度存在一定差異，其中總抗氧化能力尤其明顯，可作為衡量獼猴桃耐澇性的重要參考指標。

在后續(xù)試驗中我們將進一步開展其他品種獼猴桃的淹水脅迫試驗，同時結(jié)合代謝組和轉(zhuǎn)錄組檢測，凝練相關(guān)指標的共性變化規(guī)律，較為準確地篩選獼猴桃耐澇性參考指標。