不同砧穗組合臍橙幼苗酸脅迫下酶活性比較研究

呂樹萍，米蘭芳,2*，汪愛云，王學(xué)雄，鐘八蓮,2

（1 贛南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江西贛州 341000；2 贛南師范大學(xué)/國家臍橙工程技術(shù)研究中心）

贛南地區(qū)土壤主要為紅壤，土質(zhì)偏酸，肥力較低，化肥的多施與濫施加劇了土壤的酸化、板結(jié)、貧瘠，嚴(yán)重制約了臍橙的生長和發(fā)育并嚴(yán)重影響臍橙的產(chǎn)量與質(zhì)量。王一鳴等試驗(yàn)顯示土壤酸化程度越嚴(yán)重，葉片的SOD 和CAT 活性越高；又有相關(guān)研究表明，在極端環(huán)境下植物容易發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，SOD、POD 和CAT活性會相應(yīng)升高，因此，SOD、POD 和CAT 活性可作為植物耐酸性的依據(jù)。

20 世紀(jì)90 年代，不同臍橙品種引入贛南，經(jīng)過田間種植及生態(tài)適應(yīng)性調(diào)查，篩選了一些品種如紐荷爾臍橙、華盛頓臍橙、福羅斯特臍橙和費(fèi)雪爾臍橙等種植推廣。至今，種植面積最大的主要是紐荷爾臍橙，同時還保留了一些其他品種的優(yōu)良植株。本研究選取以枳殼、枳橙作為砧木的華盛頓臍橙臍橙、福羅斯特臍橙、費(fèi)雪爾臍橙及紐荷爾臍橙做試材，研究不同砧穗組合對低pH 值的適應(yīng)性，旨在為贛南地區(qū)篩選適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)良臍橙品種，為贛南臍橙抗逆性品種選育提供理論依據(jù)，同時也有利于臍橙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

1.1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)。試驗(yàn)園設(shè)在江西贛州贛南師范大學(xué)種質(zhì)資源圃，該地屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫18.1～19.7℃，年平均極端低溫-2.1～-4.9℃，≥10℃的平均活動積溫為5617.7～6342.5℃，年平均降雨量1431.1～1743.9mm，年相對濕度76%～83%，無霜期273～307d。

1.1.2 供試臍橙品種。供試柑桔臍橙品種分別為3 年生無病毒苗，苗木栽種于種質(zhì)資源圃網(wǎng)室內(nèi)直徑40cm的控根容器中，開展本實(shí)驗(yàn)前所有苗木的管理?xiàng)l件一致，苗木生長狀態(tài)穩(wěn)定、良好。其具體品種如表1。

表1 供試臍橙品種

1.2 土壤酸化處理方法

每個砧穗組合選擇長勢基本一致，生長健壯，無明顯病蟲害缺素黃葉的幼苗15 株，每3 株為1 個處理，分別加入等量的不同pH 值磷酸緩沖液，對其進(jìn)行酸適應(yīng)20 天，設(shè)定的pH 值分別是2.5、3.5、4.5、5.5、6.5（采用S-3C 型精密酸度計進(jìn)行緩沖液pH 值調(diào)節(jié)及測定）；對照組設(shè)定pH 為6.5（柑桔生長與發(fā)育的最適pH 值）。之后再進(jìn)行酸害處理，每次處理前，先用緩沖液沖洗基質(zhì)1 次，再加入等量的不同pH 值的霍格蘭式營養(yǎng)液，直至育苗盤底部流出的營養(yǎng)液pH 值達(dá)到設(shè)計要求為止，以后每3d 澆灌1 次不同pH 值的營養(yǎng)液，其余時間視水分情況補(bǔ)充水分。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 酶活性指標(biāo)的測定。參照《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》一書（王學(xué)奎主編）的方法。

1.3.2 模糊綜合評價方法。根據(jù)模糊評判原理，將不同土壤pH 條件下的生理指標(biāo)，按照最大-最小法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，得到評判模糊矩陣A；再根據(jù)3 種酶活性對于柑桔抗性的影響大小，并參考多篇文獻(xiàn)，分別給3種酶活性賦予權(quán)重值，建立二級評價模型，確立評價關(guān)系，得到權(quán)重矩陣B，通過矩陣運(yùn)算，D=A×B，得到各級評判結(jié)果。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。數(shù)據(jù)采用MS Excel 2010 和DPS 15.10 軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酸化土壤中砧穗組合葉片SOD 活性

隨著pH 的降低，不同砧穗組合的變化不一，其中華盛頓臍橙（枳殼）、費(fèi)雪爾臍橙（枳殼）和福羅斯特臍橙（枳殼）SOD 活性均保持較高值，表明這3 種砧穗組合在酸性土壤中抗逆性較強(qiáng)，在pH 為2.5 時，即強(qiáng)酸環(huán)境下，華盛頓臍橙（枳殼）SOD活性最高，為527.96U/g，而費(fèi)雪爾臍橙（枳橙）SOD 活性最低，但各處理間差異并不顯著，當(dāng)pH為3.5 時，華盛頓臍橙（枳殼）SOD 活性顯著高于其余品種，為530.37U/g，紐荷爾臍橙（枳殼）SOD 活性最低，為516.53U/g，不同酸度土壤中，除紐荷爾臍橙外，其余以枳殼為砧木的臍橙SOD 酶活性基本上高于以枳橙為砧木的臍橙。

2.2 不同酸化土壤中砧穗組合葉片POD 活性

在強(qiáng)酸逆境條件下，福羅斯特臍橙（枳橙）以及費(fèi)雪爾臍橙（枳殼）均具有較高的過氧化物酶活 性（POD）活性，而華盛頓臍橙、福羅斯特臍橙、費(fèi)雪爾臍橙（枳殼）和紐荷爾臍橙（枳殼）隨pH 降低POD 活性也有一定程度升高，由此說明6 種品種在酸性土壤中抗逆性較高，如pH 為2.5時，福羅斯特臍橙（枳橙）、費(fèi)雪爾臍橙（枳殼）的POD活性分別為15968.89U/g·min、16982.22 U/g·min，當(dāng)pH為3.5 時，福羅斯特臍橙（枳橙）、費(fèi)雪爾臍橙（枳橙）和紐荷爾臍橙（枳橙）POD 活性分別為15248.89U/g·min、15817.78 U/g·min 和18097.78 U/g·min，值得注意的是，pH 為6.5 時，即適宜臍橙生長的酸度時，費(fèi)雪爾臍橙（枳橙）和紐荷爾臍橙（枳橙）仍具有較高POD 活性。

表2 不同pH 條件下臍橙砧穗組合SOD 活性比較（U/g）

2.3 不同酸化土壤中砧穗組合葉片CAT 活性

由表4 可知，福羅斯特臍橙、費(fèi)雪爾臍橙、紐荷爾臍橙（枳殼）在強(qiáng)酸逆境下均具有較高的過氧化氫酶（CAT）活性，如在pH 為2.5 時，分別以枳殼、枳橙為砧木的以上品種中，較大CAT 活性分別為1666.67U/g·min、1742.22U/g·min、2328.89U/g·min、1537.78 U/g·min、1826.67U/g·min。其中，華盛頓臍橙（枳橙）、紐荷爾臍橙從強(qiáng)酸pH 2.5 到臍橙最適生長pH 6.5 均具有較高CAT 活性，其在pH 為6.5 時，對應(yīng)CAT 活性分別為1853.33U/g·min、2044.44U/g·min 和1977.78U/g·min。

2.4 不同砧穗組合抗逆性綜合評價

5 種土壤PH 對臍橙幼苗的SOD、POD、CAT 等指標(biāo)的影響存在差異，依據(jù)單一的指標(biāo)難以選擇合適的砧穗組合，需要綜合評價各項(xiàng)指標(biāo)。通過查閱文獻(xiàn)可知各種生理指標(biāo)對于柑桔抗性的影響有差異，其重要性也不同，通過賦權(quán)法給不同條件下的生理指標(biāo)賦予權(quán)重值（表5），再采用模糊評價法綜合評價5 種土壤PH值對于8 種砧穗組合的影響，確定適合的砧穗組合。基本確定了在不同土壤pH 條件下，最適合的砧穗組合。

表5 3 種酶活性的權(quán)重值

分析不同砧穗組合植株在不同土壤pH 下SOD、POD、CAT 等指標(biāo)，按最大-最小法先將原始數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果如表6 所示。

表6 各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理

其次依據(jù)賦予各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行模糊綜合評判，按綜合評判值最大原則將最終評判結(jié)果繪制成圖1，其中評判值越大，說明該砧穗組合株的抗性就越好。

圖1 不同土壤pH 值砧穗組合適宜性綜合評判圖

根據(jù)圖形的分配特點(diǎn)，結(jié)合結(jié)果評判值差異分布確定等級劃分的閾值，將各砧穗組合株的適宜性劃分為3 個等級：華盛頓臍橙（枳殼）綜合評判值＞0.4，即適應(yīng)性較好的砧穗組合；福羅斯特臍橙（枳橙）、費(fèi)雪爾臍橙（枳橙）、紐荷爾臍橙（枳橙/枳殼）綜合評判值為0.3～0.4，即適應(yīng)性一般的砧穗組合；華盛頓臍橙（枳橙）、福羅斯特臍橙（枳殼）、費(fèi)雪爾臍橙（枳殼）綜合評判值＜0.3，則為適應(yīng)性較差的砧穗組合。所以，綜合得出，在不同土壤pH 條件下，適應(yīng)性比較好的砧穗組合有華盛頓臍橙（枳殼）、福羅斯特臍橙（枳橙）、費(fèi)雪爾臍橙（枳橙）、紐荷爾臍橙（枳橙/枳殼）。

3 討論

超過氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）是植物在逆境中起到對活性氧進(jìn)行清除作用的保護(hù)性酶，當(dāng)植物受到強(qiáng)酸、重金屬等逆境影響時，這3 種酶將會起到相應(yīng)的應(yīng)激反應(yīng)來維持活性氧平衡。王一鳴等試驗(yàn)顯示土壤酸化程度越嚴(yán)重，葉片的SOD 和CAT 活性越高；因此，SOD、POD、CAT 酶活性可以作為植物抗逆的一個重要指標(biāo)[3]。

本試驗(yàn)中，設(shè)置了5 種pH 的土壤以研究酸脅迫對不同砧穗組合臍橙幼苗的SOD、POD、CAT 活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著pH 的降低（由6.5 到2.5），華盛頓臍橙（枳殼）、福羅斯特臍橙（枳殼）、費(fèi)雪爾臍橙（枳殼）的SOD 活性均保持較高值且變化不大；費(fèi)雪爾臍橙（枳橙）、紐荷爾臍橙（枳橙）POD 活性均保持較高值；福羅斯特臍橙（枳橙）、紐荷爾臍橙（枳殼/枳橙）。這驗(yàn)證了黃翼等的研究，不同柑桔品種3 種保護(hù)性酶差異較大，研究柑桔品種的適應(yīng)性應(yīng)結(jié)合3 種酶的協(xié)同關(guān)系[9]。

在篩選適宜的砧穗組合時，要綜合考慮各種條件，而不能從單一因素進(jìn)行評價，本研究采用模糊評價法綜合評價了8 種砧穗組合在不同土壤肥力和PH 下的適應(yīng)性，其綜合性狀得分由高到低排序?yàn)椋喝A盛頓臍橙（枳殼）、費(fèi)雪爾臍橙（枳橙）、紐荷爾臍橙（枳橙）、紐荷爾臍橙（枳殼）、福羅斯特臍橙（枳橙）、費(fèi)雪爾臍橙（枳殼）、福羅斯特臍橙（枳殼）、華盛頓臍橙（枳橙）。

4 結(jié)論

不同砧穗組合對于不同的逆境的反應(yīng)是不同的，本研究通過模糊綜合評價法得出華盛頓臍橙（枳殼）對于土壤酸性的適應(yīng)范圍最廣，費(fèi)雪爾臍橙（枳橙）、紐荷爾臍橙（枳橙/枳殼）、福羅斯特臍橙（枳橙）、對于土壤酸性的適應(yīng)范圍一般，這5 種砧穗組合可以作為贛南地區(qū)的優(yōu)良品種進(jìn)行推廣；這也為贛南地區(qū)篩選適應(yīng)性廣的砧穗組合提供了一定的理論依據(jù)和方法。