3個(gè)茶用菊花品種應(yīng)對(duì)堿脅迫的生理響應(yīng)及耐堿性評(píng)價(jià)

楊歡　李錦馨　姚愛彬　王晨軒

摘要：【目的】探究堿脅迫對(duì)不同茶用菊花品種花芽分化期生長(zhǎng)和生理生化指標(biāo)的影響，并確定菊花耐堿評(píng)價(jià)和篩選的主要指標(biāo)，為菊花抗堿新品種選育和鑒定提供科學(xué)依據(jù)。【方法】用添加不同濃度（0、20、40、60 mmol/L）Na2CO3溶液的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液對(duì)3個(gè)菊花品種進(jìn)行堿脅迫處理，測(cè)定不同處理?xiàng)l件下夏妝、祁黃菊和雪映霞光3個(gè)茶用菊花新品種的生長(zhǎng)指標(biāo)及生理生化指標(biāo)，比較分析品種間及品種內(nèi)不同脅迫濃度處理隨脅迫周期的變化規(guī)律，以確定菊花品種的耐堿性強(qiáng)弱。【結(jié)果】隨著堿脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3個(gè)菊花品種葉片的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性及脯氨酸（Pro）和可溶性糖（SS）含量均呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，丙二醛（MDA）含量、相對(duì)電導(dǎo)率（RE）則呈現(xiàn)逐漸增加的變化趨勢(shì);而葉綠素相對(duì)含量（SPAD）及葉片相對(duì)含水量（WC）呈逐漸降低的變化趨勢(shì)。運(yùn)用主成分分析，堿脅迫下第1、第2主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)92.853%，提煉出SOD活性、POD活性、SS含量和Pro含量4個(gè)生理指標(biāo)作為耐堿評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)。綜合公因子載荷矩陣耐堿性評(píng)價(jià)和隸屬函數(shù)值耐堿性評(píng)價(jià)分析得出，3個(gè)菊花品種耐堿性為雪映霞光>祁黃菊>夏妝?！窘Y(jié)論】在堿脅迫下，3個(gè)菊花品種能在一定程度上維持細(xì)胞代謝平衡及體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的合成積累平衡，并進(jìn)行活性氧的清除，以緩解并適應(yīng)堿脅迫對(duì)其的傷害。但菊花的這種自衛(wèi)能力有一定的局限性，當(dāng)超過承受范圍時(shí)，各品種菊花呈現(xiàn)不同程度堿害癥狀，雪映霞光更能迅速響應(yīng)脅迫，其堿害癥狀明顯小于祁黃菊和夏妝。

關(guān)鍵詞： 菊花;堿脅迫;生理生化指標(biāo);耐堿性評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)： S682.11? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2020）12-2993-11

Abstract：【Objective】The effects of alkali stress on the growth and physiological and biochemical indexes of diffe-rent tea chrysanthemum varieties during the flower bud differentiation period were explored， and the main indicators for evaluation and screening of chrysanthemum alkali resistance were determined to provide scientific basis for the selection and identification of new chrysanthemum alkali resistant varieties. 【Method】Three chrysanthemum varieties were subjec-ted to alkaline stress treatment with Hoagland nutrient solution supplemented with different concentrations（0，20，40， 60 mmol/L） of Na2CO3 solution， and the three varieties of Xiazhuang， Qihuangju， and Xueyingxiaguang were tested under different treatment conditions. The growth indicators and physiological and biochemical indicators of the three chrysanthemum varieties were detected， compared and analyzed the variation regulations between varieties and within varieties in different stress concentration treatments with stress cycles to determine the alkali tolerance of chrysanthemum varieties. 【Result】With the prolongation of alkaline stress， the superoxide dismutase（SOD）， peroxidase（POD） and catalase （CAT） activities， proline（Pro） and soluble sugar（SS） content first increased and then decreased. Malondialdehyde（MDA） and relative conductivity（RE） showed a gradual increase trend; while relative chlorophyll content（SPAD） and relative leaf water content（WC） showed gradual decreasing trend of change. Using principal component analysis， the cumulative contribution rate of the first and second principal components under alkali stress reached 92.853%， and four physiological indicators of SOD activity， POD activity， SS content， and Pro content were extracted as key indicators for alkali resistance evaluation. According to the evaluation of alkali resistance of common factor loading matrix and the evaluation of membership function value， it was concluded that the alkali resistance of the three chrysanthemum varieties was Xueyingxiaguang>Qihuangju>Xiazhuang. 【Conclusion】Under alkali stress， the three chrysanthemum varieties can maintain the ba-lance of cell metabolism and the synthesis and accumulation of chemical substances in the body to a certain extent， and carry out the elimination of reactive oxygen species to alleviate and adapt to the damage of alkali stress. However， the self-defense ability of chrysanthemum has certain limitations. When it exceeds the tolerance range， various chrysanthemum varieties show different degrees of alkali damage symptoms. Xueyingxiaguang can respond more quickly to the stress， and its alkali damage symptoms are significantly less than that of Qihuangju and Xiazhuang.

Key words： chrysanthemum; alkali stress; physiological and biochemical indexes; alkali tolerance evaluation

Foundation item： Science and Technology Department Key Research and Development Project of Ningxia Hui Autonomous Region（2019BBF02029）

0 引言

【研究意義】菊花[Dendranthema morifolium（Ramat） Tzvelev]是菊科菊屬多年生宿根草本植物（管志勇等，2010），是我國(guó)十大名花之一，名列世界著名的四大切花（李榮華等，2012）。菊花種質(zhì)資源極其豐富，在我國(guó)乃至世界花卉市場(chǎng)中一直占有重要的主導(dǎo)地位（孫靜，2012）。其中，茶用菊既具有觀賞價(jià)值，又因其多重保健功能而具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，推廣應(yīng)用前景廣闊。我國(guó)堿土和堿化土壤的形成大部分與土壤中碳酸鹽的累積有關(guān)，因而堿化度普遍較高，嚴(yán)重的鹽堿土壤地區(qū)植物幾乎不能生存。研究菊花的耐堿性并篩選出耐堿菊花品種，對(duì)鹽堿地的菊花開發(fā)利用具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】鹽堿脅迫及鹽堿地利用已成為研究熱點(diǎn)。除離子毒害和滲透脅迫是堿脅迫主要迫害因素外，還包括高pH對(duì)植物的脅迫（Wang et al.，2015）。與鹽脅迫相比，堿脅迫對(duì)植物離子毒性的綜合作用危害更大（劉杰，2011），其對(duì)植物不同層次（細(xì)胞、組織和器官等）的養(yǎng)分吸收，以及有機(jī)酸，離子穩(wěn)態(tài)和新陳代謝的平衡均有迫害作用，更嚴(yán)重地會(huì)阻礙植物的生長(zhǎng)（Liu et al.，2018）。高強(qiáng)度堿脅迫對(duì)光合速率的抑制程度大于鹽脅迫（Gong et al.，2013）。在堿脅迫下，以脯氨酸（Pro）對(duì)植物進(jìn)行葉面噴施，可以刺激植物莖、葉和根部的生長(zhǎng)，提高植物干重和鮮重，從而提高光合作用的速率（Butt et al.，2016）。在堿脅迫過程中發(fā)生氧化脅迫反應(yīng)，植物活性氧（ROS）增加，由于細(xì)胞受損，相對(duì)電解質(zhì)滲漏物（REL）含量和丙二醛（MDA）含量增加，植物依靠抗氧化酶系統(tǒng)來清除ROS，以減少堿性脅迫對(duì)植物的傷害（楚樂樂等，2019）。不同植物中不同抗氧化酶的活性變化不同（Zhao et al.，2016）。目前，關(guān)于水稻（趙海新，2012）、油菜（陶順仙等，2019）、辣椒（張海英，2019）等作物的相關(guān)研究表明，隨著堿脅迫濃度的增加，植物抗氧化酶活性呈先升后降的變化趨勢(shì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于菊花的研究主要集中在花期調(diào)控及優(yōu)良品種選育上，針對(duì)抗逆性方面的研究主要集中在水分和溫度脅迫方面，堿脅迫方面的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】對(duì)堿脅迫下夏妝、祁黃菊和雪映霞光3個(gè)茶用菊花新品種葉片的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性及Pro和可溶性糖（SS）含量等9項(xiàng)生理指標(biāo)及株高、冠幅2項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定、分析研究和評(píng)價(jià)，運(yùn)用主成分分析法篩選出耐堿評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性生理指標(biāo);綜合各項(xiàng)指標(biāo)分析討論及采用隸屬函數(shù)分析、公因子載荷矩陣分析3個(gè)品種的耐堿性強(qiáng)弱，篩選出耐堿性品種，為鹽堿地地區(qū)茶用菊花品種的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

供試材料為當(dāng)年生6葉齡觀賞兼茶用菊花夏妝、祁黃菊和雪映霞光扦插苗。其中，夏妝和雪映霞光為培育的新品種，祁黃菊為傳統(tǒng)品種。所有材料均來自中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)。前期對(duì)同批22個(gè)品種做鹽堿脅迫預(yù)試驗(yàn)，結(jié)果表明這3個(gè)品種在預(yù)試驗(yàn)過程中長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較好。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2019年6—11月進(jìn)行。2019年6月初，選擇生長(zhǎng)一致且生長(zhǎng)健壯的3個(gè)菊花品種扦插苗，栽植于上口徑20 cm、下口徑18 cm、高25 cm的塑料花盆內(nèi)，盆底配套托盤。栽培基質(zhì)由蛭石、草炭和珍珠巖按1∶1∶1的比例配制而成，養(yǎng)護(hù)條件一致，以清水灌溉。于8月上旬花芽分化期選擇生長(zhǎng)狀態(tài)一致的植株進(jìn)行堿脅迫處理。以Na2CO3進(jìn)行堿脅迫模擬，設(shè)置分別添加20、40和60 mmol/L Na2CO3 3個(gè)堿濃度的Hoagland培養(yǎng)液，以0 mmol/L Na2CO3堿液的Hoagland培養(yǎng)液為對(duì)照組（CK），每個(gè)處理組重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)5盆。每天上午8：00—9：00時(shí)進(jìn)行脅迫灌溉，每個(gè)脅迫組灌溉100 mL相應(yīng)濃度的堿性營(yíng)養(yǎng)液（預(yù)試驗(yàn)確定100 mL完全灌溉了基質(zhì)，但滲到托盤的溶液不會(huì)流出）。為避免鹽堿沖擊的影響，脅迫組從最低堿度梯度進(jìn)行澆灌，以后每次澆灌時(shí)增大一個(gè)堿度梯度，直到達(dá)到設(shè)定堿濃度，達(dá)到設(shè)定濃度當(dāng)天為脅迫0 d。分別在達(dá)到脅迫濃度的第0 d（第1周）、7 d（第2周）、14 d（第3周）、21 d（第4周）和28 d（第5周）選取植物上部第4～6片完全展開葉，采樣用于測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1. 2. 2 指標(biāo)測(cè)定及方法 葉片含水量（WC）采取浸泡法（高俊鳳，2006）測(cè)定;MDA含量采取硫代巴比妥酸法（張治安等，2004）測(cè)定;SS含量采取蒽酮比色法（郝建軍等，2007）測(cè)定;Pro含量采取水合茚三酮法（郝建軍等，2007）測(cè)定。使用SPAD-502Plus便攜式葉綠素儀測(cè)定葉片的葉綠素含量（SPAD），相對(duì)電導(dǎo)率（RE）采用雷磁DDS-307進(jìn)行測(cè)定。SOD活性用氮藍(lán)四唑法（王學(xué)奎，2006）測(cè)定;POD活性采用愈創(chuàng)木酚顯色法（曹翠玲和麻鵬達(dá)，2016）測(cè)定;CAT活性參考李合生（2000）的方法進(jìn)行測(cè)定。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析;用Origin 2018制圖;利用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 堿脅迫對(duì)菊花生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

當(dāng)植物遭遇鹽堿迫害時(shí)，外在形態(tài)的變化最為直觀，如圖1所示，經(jīng)過28 d的堿脅迫處理，夏妝、祁黃菊和雪映霞光3個(gè)菊花品種植株的株高和冠幅變化十分明顯。由圖2可看出，隨著堿脅迫濃度的升高，3個(gè)菊花品種的株高和冠幅均呈逐漸減少的變化趨勢(shì)，且各濃度處理間達(dá)顯著差異（P<0.05，下同）。

由圖2-A可看出，在堿脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)，夏妝、祁黃菊和雪映霞光的株高分別比CK低9.87%、6.74%和3.44%，其中，夏妝的株高降幅最大，為3.0 cm，雪映霞光的株高降幅最小，為1.0 cm;堿脅迫濃度升至40 mmol/L時(shí)，夏妝、祁黃菊和雪映霞光的株高分別比CK低17.43%、12.36%和6.53%，其中，夏妝的株高降幅最大，為5.3 cm，雪映霞光的株高降幅最小，為1.9 cm;堿脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)，夏妝、祁黃菊和雪映霞光的株高分別比CK低22.37%、14.23%和9.62%，其中，夏妝的株高降幅最大，為6.8 cm，雪映霞光的株高降幅最小，為2.8 cm。由此可見，Na2CO3濃度越高，對(duì)菊花株高的抑制作用越明顯。

由圖2-B可看出，在堿脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)，夏妝、祁黃菊和雪映霞光的冠幅分別比CK減少9.46%、3.78%和2.17%，其中，夏妝的冠幅降幅最大，為2.1 cm，雪映霞光的株高相比CK差值最小，僅0.6 cm;堿脅迫濃度升至40 mmol/L時(shí)，夏妝、祁黃菊和雪映霞光的冠幅分別比CK減少13.51%、7.57%和3.26%，其中，夏妝的冠幅降幅最大，為3.0 cm，雪映霞光的冠幅降幅最小，為0.9 cm;在堿濃度脅迫達(dá)60 mmol/L時(shí)，夏妝的冠幅減少16.67%，最大冠幅差3.7 cm，祁黃菊和雪映霞光分別減少9.19%和3.99%。可見，3個(gè)菊花品種中夏妝對(duì)堿脅迫的響應(yīng)程度最大。綜上所述，堿脅迫對(duì)菊花的株高和冠幅有明顯影響。

2. 2 堿脅迫對(duì)菊花葉片可溶性滲透物含量的影響

2. 2. 1 Pro含量 由圖3可看出，隨著堿脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3個(gè)菊花品種的葉片Pro含量均呈先增加后減少的變化趨勢(shì)。其中，夏妝在第3周時(shí)達(dá)最高值，而祁黃菊和雪映霞光在第4周時(shí)達(dá)最高值，此時(shí)脅迫濃度均為40 mmol/L，說明夏妝比另外2個(gè)品種對(duì)堿脅迫更敏感。脅迫第5周時(shí)，與CK相比，夏妝、祁黃菊和雪映霞光的葉片Pro含量在脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)分別增加129.42%、43.43%和86.71%，在脅迫濃度為40 mmol/L時(shí)分別增加160.89%、82.39%和116.87%，在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)分別增加149.18%、72.38%和99.03%?？梢姡诘蜐舛让{迫下，菊花葉片Pro含量隨脅迫濃度增加而增加;而當(dāng)脅迫濃度過高時(shí)，Pro含量反而減少，其中，夏妝的葉片Pro含量增幅最小，雪映霞光的葉片Pro含量增幅最大。綜上所述，在堿脅迫下菊花葉片Pro起著重要的滲透調(diào)節(jié)作用，細(xì)胞Pro含量的增加不僅維持了細(xì)胞的膨壓，同時(shí)也使保護(hù)酶和膜系統(tǒng)免受堿脅迫毒害。

2. 2. 2 SS含量 由圖4可知，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，3個(gè)菊花品種的葉片SS含量也呈先增后減的變化趨勢(shì)，脅迫4周時(shí)達(dá)最高值，此時(shí)脅迫濃度為40 mmol/L;且不同脅迫濃度下葉片SS含量差異顯著。脅迫第4周時(shí)，與CK相比，夏妝、祁黃菊和雪映霞光的葉片SS含量在脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)分別增加38.27%、40.27%和39.87%，在脅迫濃度為40 mmol/L時(shí)分別增加49.27%、52.82%和52.95%，在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)分別增加35.76%、45.06%和46.45%。總體上夏妝增幅最小，雪映霞光增幅最大。說明堿脅迫下，菊花進(jìn)行自我保護(hù)使SS含量增加，讓植株更易于維持正常的細(xì)胞膨壓，以保證植物體內(nèi)代謝活動(dòng)的正常進(jìn)行，但隨著脅迫濃度增大及脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，菊花的自我保護(hù)能力達(dá)到極限而使SS含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。

2. 3 堿脅迫對(duì)菊花葉片抗氧化酶活性的影響

2. 3. 1 SOD活性 由圖5可知，菊花葉片SOD活性隨堿脅迫濃度的升高及脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降的變化趨勢(shì)，并于第4周時(shí)達(dá)最高值。其中，與CK相比，夏妝、祁黃菊和雪映霞光3個(gè)菊花品種葉片SOD活性的增幅在脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)分別為69.34%、61.56%和30.21%，在脅迫濃度為40 mmol/L時(shí)分別為75.53%、71.72%和47.42%，在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)分別為46.03%、37.77%和21.68%?？梢?，不同濃度脅迫下3個(gè)菊花品種的葉片SOD活性變化差異性顯著，夏妝增幅最大，雪映霞光增幅最小。

2. 3. 2 POD活性 由圖6可知，3個(gè)菊花品種的葉片POD活性在脅迫前4周隨著脅迫濃度的升高而持續(xù)升高。脅迫第5周時(shí)，與CK相比，脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)，夏妝葉片POD活性的增幅最?。?9.01%），雪映霞光增幅最大（38.23%）;夏妝、祁黃菊和雪映霞光葉片POD活性的增幅在脅迫濃度為40 mmol/L時(shí)分別為48.96%、38.83%和74.73%，在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)分別為31.88%、34.24%和67.24%。不同濃度脅迫下，各品種的葉片POD活性變化差異性顯著，夏妝增幅最小，雪映霞光增幅最大，說明夏妝耐堿性最弱，雪映霞光耐堿性最強(qiáng)。

2. 3. 3 CAT活性 由圖7可知，3個(gè)菊花品種的葉片CAT活性隨堿脅迫濃度的升高及脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升后降的變化趨勢(shì)。夏妝和雪映霞光在第3周時(shí)達(dá)最高值，祁黃菊在第4周時(shí)達(dá)最高值。脅迫第5周時(shí)，與CK相比，夏妝、祁黃菊和雪映霞光葉片CAT活性的增幅在脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)分別為21.68%、22.49%和50.10%，在脅迫濃度為40 mmol/L時(shí)分別為40.67%、54.94%和52.05%，在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)分別為15.74%、33.60%和44.09%。不同濃度脅迫下，各菊花品種的葉片CAT活性變化差異性顯著，雪映霞光的葉片CAT活性增幅最大，夏妝增幅最小。

綜上所述，不同品種菊花在堿脅迫下可誘導(dǎo)抗氧化酶的產(chǎn)生，使抗氧化酶活性增強(qiáng)的高峰時(shí)間不同，這也說明不同品種菊花隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，其葉片SOD、POD和CAT活性最終整體上均降低，其中，在脅迫的第3周開始，葉片CAT活性呈下降趨勢(shì)，在脅迫的第5周開始，葉片SOD和POD活性均呈下降趨勢(shì)，說明菊花葉片抗氧化能力衰退，已不能有效地保護(hù)膜系統(tǒng)，抗氧化酶活性下降可能是菊花受堿害的主要原因。

2. 4 堿脅迫對(duì)膜脂過氧化指標(biāo)MDA含量的影響

由圖8可知，脅迫第5周時(shí)，與CK相比，夏妝、祁黃菊和雪映霞光葉片MDA含量的增幅在脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)分別為40.88%、41.91%和22.83%，在脅迫濃度為40 mmol/L時(shí)分別為81.39%、65.68%和54.87%，在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)分別為104.39%、78.67%和65.27%;可見，夏妝增幅最大，雪映霞光增幅最小。由圖8還可知，3個(gè)菊花品種的葉片MDA含量均在60 mmol/L脅迫下最大，在0 mmol/L時(shí)最小，不同濃度處理間差異顯著。植株的MDA含量隨著堿脅迫濃度的增加、時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，其中，雪映霞光的葉片MDA含量最小祁黃菊次之，夏妝最大，說明雪映霞光的耐堿性最強(qiáng)。

2. 5 堿脅迫對(duì)質(zhì)膜透性的影響

在植物遭遇堿害后，質(zhì)膜的滲透性增加;電解質(zhì)外滲的速率是細(xì)胞膜穩(wěn)定性的重要生理指標(biāo)之一。如圖9所示，菊花的葉片RE在脅迫濃度為0 mmol/L時(shí)最小、在60 mmol/L時(shí)最大，且均隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)及脅迫濃度的增加而增大。在脅迫第5周時(shí)，與CK相比，夏妝、祁黃菊和雪映霞光葉片RE的增幅在脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)分別為6.54%、14.13%和3.33%，在脅迫濃度為40 mmol/L時(shí)分別為11.51%、22.19%和10.38%，在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)分別為22.39%、28.11%和15.49%。不同堿脅迫濃度下菊花的葉片RE存在著顯著性差異，其中，雪映霞光和祁黃菊在受到堿脅迫時(shí)，植物細(xì)胞膜內(nèi)電解質(zhì)外滲較少，而夏妝植物細(xì)胞膜內(nèi)電解質(zhì)外滲較多，RE較高，堿害程度高，說明該品種自身耐堿性弱。

2. 6 堿脅迫對(duì)菊花SPAD值的影響

當(dāng)植物受到堿脅迫時(shí)，SPAD也會(huì)受到影響，其減少的幅度可用以比較堿害的程度。由圖10可看出，在堿濃度為60 mmol/L時(shí)均呈現(xiàn)3個(gè)菊花品種的葉片SPAD最小，0 mmol/L時(shí)SPAD最大，植株的SPAD隨堿脅迫濃度的增加而減小，且差異顯著。其中，在脅迫第5周時(shí)，夏妝的葉片SPAD下降幅度最大，最高濃度脅迫下僅為13.2，較CK下降60.28%，表明其葉綠體受到的損傷較大，耐堿能力較弱;而祁黃菊和雪映霞光的葉片SPAD下降幅度較緩，最高濃度脅迫下分別較CK下降54.01%和50.53%，說明其葉綠體受到傷害較小，耐堿能力較強(qiáng)。

2. 7 堿脅迫對(duì)菊花葉片WC的影響

植物葉片WC能很好地反映植物組織細(xì)胞的水分生理狀態(tài)，可作為評(píng)定品種耐堿性的生理指標(biāo)之一。由圖11可知，在堿脅迫下，葉片WC隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)和脅迫濃度的增大均呈逐漸減少的趨勢(shì)。與CK相比，各品種菊花在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)，葉片WC降幅最大，受堿害最嚴(yán)重。脅迫第5周時(shí)，與CK相比，夏妝、祁黃菊和雪映霞光葉片WC的降幅，在脅迫濃度為20 mmol/L時(shí)分別為13.69%、6.43%和1.26%，在脅迫濃度為40 mmol/L時(shí)分別為20.72%、13.36%、3.79%，在脅迫濃度為60 mmol/L時(shí)分別為23.85%、15.33%和8.59%?？梢?，祁黃菊和雪映霞光的葉片WC下降幅度較緩，說明其耐堿能力較強(qiáng);3個(gè)菊花品種中雪映霞光耐堿性最強(qiáng)，夏妝耐堿性最弱。

2. 8 各指標(biāo)的主成分分析

對(duì)不同品種菊花在不同濃度Na2CO3處理下9個(gè)生理指標(biāo)的平均值進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表1所示。第1和第2主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)92.853%，其概括了9個(gè)指標(biāo)的大部分信息。

由表2可知，第1主成分中SS含量、SPAD、CAT活性和Pro含量有較大的得分系數(shù)，第2主成分中SOD活性、WC、POD活性和MDA含量有較大的得分系數(shù)。綜合表1、表2攜帶的信息，可用SOD活性、POD活性、SS含量及Pro含量4個(gè)指標(biāo)來概括9個(gè)指標(biāo)中的大多數(shù)信息。

經(jīng)過方差最大正交旋轉(zhuǎn)得到旋轉(zhuǎn)后因子的載荷矩陣（表3）。第1公因子主要由Pro含量、POD活性和SS含量3個(gè)因子決定，其因子載荷分別為0.961、0.959和0.940，可稱其為Pro含量、POD活性和SS含量因子;第2公因子中葉片WC因子載荷最大，為0.929，可稱之為葉片WC因子。

2. 9 堿脅迫下3個(gè)品種菊花公因子載荷矩陣耐堿性評(píng)價(jià)

根據(jù)表3所得旋轉(zhuǎn)后的公因子載荷系數(shù)和表1的因子貢獻(xiàn)率，得到2個(gè)公因子的表達(dá)式，如下所示：

?1=（0.961χ1+0.940χ2+0.690χ3+0.959χ4+0.928χ5+

0.237χ6+0.263χ7-0.408χ8+0.180χ9）×48.786%

?2=（-0.159χ1-0.231χ2+0.677χ3-0.008χ4-0.205χ5-

0.935χ6-0.922χ7+0.895χ8+0.929χ9）×44.066%

式中，F(xiàn)1和F2分別代表菊花樣本公因子1和公因子2。χ1、χ2、χ3、χ4、χ5、χ6、χ7、χ8和χ9分別代表測(cè)定指標(biāo)Pro含量、SS含量、SOD活性、POD活性、CAT活性、MDA含量、RE、SPAD和葉片WC。通過比較3個(gè)品種菊花的因子總值大小，最終確定其耐堿性排序，即雪映霞光>祁黃菊>夏妝（表4）。

2. 10 隸屬函數(shù)分析

由表5和表6隸屬函數(shù)值綜合得分及排名可看出，3個(gè)菊花品種的耐堿性為雪映霞光最強(qiáng)，祁黃菊次之，夏妝最弱。

3 討論

近年來，伴隨著人類活動(dòng)的影響土壤鹽堿化程度加劇，部分地區(qū)土壤的pH達(dá)10以上，形成明顯的堿斑，損害植物的生長(zhǎng)和生產(chǎn)（Ma et al.，2018）。不同植物在堿脅迫下的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化表現(xiàn)不同，植物形態(tài)上的變化是植物對(duì)于脅迫條件適應(yīng)性變化最直觀的體現(xiàn)（Parida and Das，2005）。本研究中堿脅迫對(duì)3個(gè)品種菊花株高冠幅均有抑制作用，在較低濃度時(shí)植株會(huì)適當(dāng)自我調(diào)節(jié)，隨著脅迫濃度及脅迫周期的延長(zhǎng)，植物的正常生長(zhǎng)代謝被破壞，株高和冠幅生長(zhǎng)減緩。

可溶性滲透物質(zhì)Pro和SS在堿害脅迫條件下的積累中起到對(duì)細(xì)胞質(zhì)滲透壓調(diào)節(jié)劑的自我保護(hù)作用，同時(shí)也能保護(hù)體內(nèi)氧化酶及細(xì)胞膜系統(tǒng)，從而使脅迫傷害得到緩解（雷蕾，2017）。在本研究中，堿脅迫下SS的積累反映了不同品種菊花在堿脅迫下的適應(yīng)性反應(yīng)，隨著脅迫濃度增加及時(shí)間的延長(zhǎng)，SS含量呈現(xiàn)的先升后降變化趨勢(shì)與Na2CO3脅迫下甜菊葉片中可溶性滲透物的變化趨勢(shì)相似（繩仁立等，2011），說明植物對(duì)于堿脅迫的自衛(wèi)響應(yīng)有一定的限度，當(dāng)超過自衛(wèi)能力范圍后，SS積累會(huì)呈現(xiàn)降低現(xiàn)象（王旭明等，2018），這應(yīng)該是植物受到堿害的原因之一。在堿脅迫下菊花由于蛋白質(zhì)的合成受阻，因此通過分解蛋白質(zhì)以抵抗毒害的能力增強(qiáng)，從而導(dǎo)致植物體內(nèi)的氨基酸含量隨之增加，其中Pro含量的增加尤為明顯。Pro含量的提高是植物在逆境脅迫下的自我保護(hù)行為（趙海新，2020）。

堿脅迫通過增加細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的氧自由基離子對(duì)細(xì)胞進(jìn)行迫害，從而阻礙植物正常生長(zhǎng)發(fā)育（戴睿，2019）。因此植物對(duì)堿脅迫的適應(yīng)過程依賴于抗氧化防御功能的增強(qiáng)（李璇等，2013）。植物在受到堿脅迫后，致使自由基積累，使得細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸發(fā)生氧化作用，對(duì)膜脂系統(tǒng)產(chǎn)生影響，MDA即為這種膜脂過氧化反應(yīng)的最終分解產(chǎn)物。MDA含量的高低可表示膜損傷程度的大小。因此，植物遭遇堿害后，細(xì)胞內(nèi)O2-和H2O2等活性氧（ROS）（郭瑞等，2016;）及MDA含量增加，同時(shí)相對(duì)電解質(zhì)泄漏量也增大（Ge et al.，2010）。本研究中，隨著堿脅迫程度的加強(qiáng)，MDA含量及RE隨之增大充分證實(shí)了這點(diǎn)。植物抗氧化酶系統(tǒng)主要由SOD、POD和CAT組成。本研究中這3種酶的活性均隨堿脅迫程度的增強(qiáng)呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，表明菊花的抗氧化酶系統(tǒng)對(duì)堿脅迫有一定的響應(yīng)，且不同品種對(duì)堿脅迫響應(yīng)程度不同。當(dāng)堿脅迫強(qiáng)度過大而使細(xì)胞無法很好的適應(yīng)時(shí)，植物體內(nèi)抗氧化酶活性會(huì)有所降低（郭楠楠等，2015）。

許多植物在堿性脅迫條件下光合作用降低（如蒸騰速率降低和氣孔導(dǎo)度減?。╓ang et al.，2018）。本研究中隨著堿脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各品種菊花SPAD值逐漸降低，說明葉片葉綠體光合膜系統(tǒng)被破壞，雪映霞光在脅迫第2周時(shí)出現(xiàn)比第1周降幅減小的情況，可能是因?yàn)樵谶m應(yīng)堿脅迫一段時(shí)間后葉片葉綠體光合膜系統(tǒng)得到一定程度的修復(fù)（劉佳，2017），葉綠素合成能力增強(qiáng)。

植物耐鹽堿性是一個(gè)極其復(fù)雜的生理過程，任何單項(xiàng)機(jī)理的研究都不能全面而精準(zhǔn)地評(píng)價(jià)某一植物的耐堿性（閆晶秋子等，2019），因此對(duì)植物的耐堿性評(píng)價(jià)應(yīng)從研究其形態(tài)、生理及基因等綜合指標(biāo)的變化規(guī)律入手，從中篩選出主要的指標(biāo)和成分來對(duì)植物進(jìn)行耐堿性評(píng)價(jià)。本研究采用主成分降維分析法可將多個(gè)綜合因子變量的減少轉(zhuǎn)化為若干主要綜合因子，起到采集濃縮數(shù)據(jù)的作用。綜上所述，本研究通過這種耐堿性分析方法初步確定了菊花耐堿性指標(biāo)篩選的有效方法和生理生化評(píng)價(jià)的指標(biāo)，為菊花品種的耐堿性篩選奠定了基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

在堿脅迫下，不同品種菊花能在一定程度上維持細(xì)胞代謝平衡及體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的合成積累平衡，并進(jìn)行活性氧的清除，以緩解并適應(yīng)堿脅迫的傷害，但菊花的這種自衛(wèi)能力有一定的局限性，當(dāng)超過承受范圍時(shí)，各品種菊花呈現(xiàn)不同程度堿害癥狀。3個(gè)菊花品種中，雪映霞光更能迅速響應(yīng)脅迫，激活抗氧化系統(tǒng)，維持體內(nèi)的氧化還原平衡，堿害癥狀明顯小于祁黃菊和夏妝，對(duì)堿脅迫的耐受性最強(qiáng)，祁黃菊次之，夏妝耐堿能力最弱。

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（責(zé)任編輯 鄧慧靈）