鋁脅迫對白苦瓜幼苗光合特性和丙二醛含量的影響

孟長軍

摘要：為明確鋁脅迫下白苦瓜幼苗光合特性和丙二醛含量的變化規(guī)律，本研究以自來水為對照（CK），分別用50 mg/L（T1）、300 mg/L（T2）、500 mg/L（T3）、800 mg/L（T4）的AlCl3溶液對白苦瓜幼苗進行處理，20 d后測定白苦瓜幼苗光合指標和丙二醛含量。結(jié)果表明：白苦瓜幼苗葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間CO2濃度在T1處理下未發(fā)生顯著抑制，但隨處理濃度的增大光合指標均呈現(xiàn)下降趨勢，其中T4處理顯著低于CK。隨處理濃度的增大，白苦瓜幼苗的膜脂過氧化程度逐漸增強，丙二醛含量顯著升高。T2、T3、T4處理的白苦瓜幼苗光合作用既受到氣孔因素制約，也受到非氣孔因素制約。

關(guān)鍵詞：鋁脅迫；白苦瓜；光合特性；丙二醛

中圖分類號：S642.501文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2018）05-0064-04

Abstract In order to study the effects of aluminum stress on photosynthetic characteristics and MDA content of white balsam pear seedlings， with clear water treatment as control （CK）， 50， 300， 500 and 800 mg/L AlCl3 solutions were designed to determine the photosynthetic characters and MDA content after treated for 20 days. The results showed that 50 mg/L AlCl3 had no significant inhibit effect on the net photosynthetic rate （Pn）， transpiration rate， stomatal conductance and intercelluar CO2 concentration of white balsam pear seedling leaves after 20-day stress. With the increase of the concentration of aluminum， the inhibition effect on photosynthetic characteristics of white balsam pear seedlings gradually became stronger， and all the photosynthetic characters showed decreasing trends. Under the stress of 800 mg/L AlCl3， they were significantly inhibited compared with CK. With the increase of aluminum concentration， the degree of membrane lipid peroxidation increased gradually， and the content of MDA increased significantly. Under the stress of 300， 500 or 800 mg/L AlCl3， the photosynthesis of white balsam pear was restricted by stomatal factors as well as non stomatal factors.

Keywords Aluminum stress； White balsam pear； Net photosynthetic rate； Malondialdehyde（MDA）

白苦瓜為葫蘆科苦瓜屬植物，其色白如玉、外觀精美。食用時苦味較淡，具有清熱去火的功效[1] 。白苦瓜作為一種新特蔬菜，種植面積逐年擴大。

鋁在土壤中含量較為豐富，難溶性鋁在土壤強酸條件下會變成可溶性鋁離子，對植物產(chǎn)生傷害[2] 。中國酸性土壤總面積約占全國耕地面積21%，隨酸雨頻繁發(fā)生，土壤酸化問題加劇，土壤中鋁活化變得更為普遍，對農(nóng)作物生長帶來許多負面影響[3，4]。白苦瓜在酸性土壤中，特別是在南方諸省的紅壤中種植，會遇到土壤鋁活化的問題。

光合作用是植物最基本最重要的生理生化過程。植物生物學產(chǎn)量中90%～95%的物質(zhì)是由光合作用產(chǎn)生[5] ?；诠夂献饔玫闹匾院退嵝酝寥乐袖X毒害的常見性，前人曾對鋁毒害和光合作用的關(guān)系進行研究[6，7]，但就鋁脅迫對稀特蔬菜白苦瓜光合特性影響的研究未曾展開。為此，本試驗設(shè)置不同濃度鋁脅迫，研究其對白苦瓜幼苗光合特性和丙二醛含量的影響，以期揭示鋁脅迫下白苦瓜光合作用的變化機理并為白苦瓜在酸性土壤中的抗鋁栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試白苦瓜品種為“純豐”。

1.2 試驗設(shè)計

選取大小一致的白苦瓜種子，于50℃溫湯浸種20 min后播種于營養(yǎng)缽中，待白苦瓜幼苗長到兩葉一心時進行處理。AlCl3脅迫處理濃度分別為50 mg/L（T1）、300 mg/L（T2）、500 mg/L（T3）、800 mg/L（T4），以自來水處理為對照（CK）， 每隔3天定時定量澆灌幼苗一次。每處理重復(fù)3次，每重復(fù)處理15株幼苗。

1.3 測定指標及方法

每處理20 d后任選5株測定幼苗葉片光合指標和丙二醛含量。具體測定方法如下：于晴天上午9∶00—11∶00之間，選取第2片葉用 LI-6400 便攜式光合儀測定凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、胞間 CO2 濃度；使用硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 7.5 制圖和SPSS 19.0軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鋁脅迫對白苦瓜幼苗葉片凈光合速率的影響

由圖1可知，T1處理的凈光合速率最高，較CK增加4.01%，但差異不顯著。隨著鋁脅迫濃度的增加，白苦瓜幼苗的凈光合速率呈明顯下降趨勢。T2、T3、T4 處理的凈光合速率顯著低于CK，其中T4處理僅為CK的42.14%。

2.2 鋁脅迫對白苦瓜幼苗葉片蒸騰速率的影響

由圖2可知，T1處理的白苦瓜幼苗葉片蒸騰速率高于CK，但未達顯著水平。隨鋁脅迫濃度的增加，蒸騰速率呈明顯下降趨勢，其中T3、T4處理顯著低于CK， T4處理的蒸騰速率受抑制明顯，僅為CK的46.22%。

2.3 鋁脅迫對白苦瓜幼苗葉片氣孔導度的影響

由圖3可知，T1處理的白苦瓜幼苗葉片氣孔導度略高于CK，但差異不顯著。隨鋁脅迫濃度的增加，白苦瓜幼苗葉片氣孔導度呈下降趨勢，T2、T3、T4處理均顯著低于CK。T3處理的氣孔導度為CK的61.11%，T4處理為CK的49.50%。

2.4 鋁脅迫對白苦瓜幼苗葉片胞間CO2濃度的影響

由圖4可知，隨著鋁脅迫濃度的增加，各處理的白苦瓜幼苗葉片胞間CO2濃度均呈下降趨勢，T1、T2處理下雖低于CK，但未達顯著水平， T3、T4處理則顯著低于CK，其中T4僅為對照的67.04%。

2.5 鋁脅迫對白苦瓜幼苗葉片丙二醛含量的影響

由圖5可知，隨鋁脅迫濃度的增加，白苦瓜幼苗葉片中MDA含量呈逐漸升高趨勢。T1處理的白苦瓜幼苗葉片中丙二醛含量雖略高于CK，但差異并不顯著，T2、T3、T4處理則顯著高于CK。

3 討論與結(jié)論

鋁脅迫能夠?qū)χ参锒喾N生理生化過程造成影響，頻繁的酸雨沉降所帶來的鋁活化使得這種影響進一步加劇 [4]。本試驗發(fā)現(xiàn)， 50 mg/L的鋁脅迫下白苦瓜幼苗葉片的光合指標與對照相比差異均不顯著，說明此濃度對白苦瓜幼苗光合作用幾乎沒有影響。但隨鋁脅迫濃度增加，白苦瓜幼苗光合作用受抑制明顯增大，尤其在800 mg/L的鋁脅迫下，白苦瓜幼苗的光合作用受抑制最為顯著，其凈光合速率僅為對照的42.14%，與前人研究結(jié)果一致[9，10]。

白苦瓜幼苗葉片的氣孔導度、蒸騰速率在50 mg/L鋁脅迫下與對照差異不顯著，表明此濃度下氣孔并不是限制白苦瓜幼苗光合作用的因素。但在300、500、800 mg/L的鋁脅迫下，白苦瓜幼苗的凈光合速率與氣孔導度均顯著低于對照，表明在較高濃度脅迫下氣孔已成為限制白苦瓜幼苗光合作用的重要因素，這和肖祥希等的研究結(jié)果一致[11]。鋁脅迫下氣孔導度發(fā)生變化，這可能是因為鋁脅迫對氣孔的保衛(wèi)細胞發(fā)生了毒害，引起氣孔阻力增大所致[3]；隨著氣孔導度的減小，保衛(wèi)細胞間的CO2濃度也會降低，最終使得白苦瓜幼苗的光合作用受到了抑制。

鋁脅迫會誘導植物產(chǎn)生過多的活性氧自由基，打破活性氧自由基的代謝平衡，引起膜脂過氧化破壞膜結(jié)構(gòu)[12，13]。丙二醛是膜脂過氧化的產(chǎn)物[14]，直接反映白苦瓜幼苗的膜脂過氧化程度和膜脂受傷害程度。本研究中，50 mg/L的鋁脅迫下白苦瓜幼苗葉片丙二醛含量和對照相比，差異并不顯著，說明此濃度未對白苦瓜幼苗的膜脂造成顯著的傷害。而在300、500、800 mg/L鋁脅迫下，白苦瓜幼苗葉片中的MDA含量顯著高于對照，這表明較高濃度的鋁脅迫已對白苦瓜幼苗的膜脂造成顯著傷害，細胞膜被破壞必然影響白苦瓜幼苗的光合作用。說明較高濃度鋁脅迫下，非氣孔因素亦是限制白苦瓜幼苗光合作用的重要因子。

本研究雖闡明鋁脅迫下白苦瓜幼苗光合指標和丙二醛含量的變化規(guī)律，但還應(yīng)對鋁脅迫下白苦瓜光合作用的分子機制、光合電子傳遞、光合活性酶以及光能轉(zhuǎn)化效率等方面進行研究，以進一步闡明鋁脅迫對白苦瓜光合作用影響的機理，為白苦瓜的抗鋁栽培提供更多的理論依據(jù)。

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