干旱脅迫對(duì)馬鈴薯苗期生理指標(biāo)的影響

鄭世英 鄭芳 潘恩敬

摘 要：為探討干旱脅迫對(duì)馬鈴薯苗期生長的影響，以雙豐四號(hào)為試驗(yàn)材料，研究不同干旱脅迫條件下馬鈴薯苗期的生理指標(biāo)及抗氧化酶活性。結(jié)果表明：干旱脅迫下馬鈴薯根系活力先升高后下降，隨著土壤含水量的逐漸降低，細(xì)胞膜透性及脯氨酸含量不斷增大;低強(qiáng)度干旱脅迫提高了SOD、CAT、POD活性，高濃度則降低其活性;低強(qiáng)度干旱脅迫降低了MDA含量，高濃度則提高了其含量。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫;馬鈴薯;生理指標(biāo)

中圖分類號(hào) S532文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）05-0014-02

Abstract： In order to study the effect of drought stress on potato seedling growth，taking Shuangfeng No.4 as experimental material， the physiological indexes and antioxidant enzyme activities of Potato Seedlings under different drought stress were studied. The results showed that： the root activity of potato first increased， and then decreased under drought stress. With the decrease of soil water content， cell membrane permeability and proline content increased. The activities of SOD， CAT and POD increased under low drought stress， but decreased at high concentration. The content of malondialdehyde （MDA） was decreased by low intensity drought stress， but increased by high concentration.

Key words： Effects of drought stress; Potato; Physiological indexes

植物在生長過程中會(huì)受到多種脅迫的影響，其中干旱脅迫是最主要的非生物脅迫之一。干旱和半干旱地區(qū)占全球30%以上，我國干旱半干旱地區(qū)面積遠(yuǎn)高于世界平均水平，約占全國土地面積的50%，一些半濕潤或濕潤的地區(qū)也經(jīng)常會(huì)受到季節(jié)性或臨時(shí)性的干旱影響[1]。近年來，干旱脅迫已成為嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要問題之一，是農(nóng)作物產(chǎn)量的主要非生物限制因素之一。

馬鈴薯（Solanum tuberosum）為茄科茄屬一年生草本植物，是世界第四大栽培作物，我國已把它列為主要糧食作物之一，其對(duì)水分虧缺和高溫非常敏感[2]。本研究以馬鈴薯為試驗(yàn)材料，通過干旱脅迫研究干旱條件下馬鈴薯葉片生理指標(biāo)的變化，對(duì)馬鈴薯抗旱生理機(jī)制進(jìn)行探討，為馬鈴薯抗旱栽培和育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 馬鈴薯選用品種為山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的雙豐四號(hào)，播種時(shí)選育大小一致的薯塊。

1.2 方法 試驗(yàn)于2018年5—7月在德州學(xué)院生態(tài)園進(jìn)行，自然光下生長，降雨時(shí)用塑料薄膜遮蓋。用花盆栽種，試驗(yàn)用盆高25cm，直徑30cm。土壤類型為沙壤土，每盆裝8kg土壤。干旱脅迫設(shè)為重度干旱、輕度干旱和對(duì)照，它們的土壤相對(duì)含水量分別為30%～40%、50%～60%、70%～80%，3次重復(fù)。當(dāng)馬鈴薯苗期為3葉1心時(shí)開始進(jìn)行干旱處理，每2d補(bǔ)澆1次水。用托普云農(nóng)生產(chǎn)的TZS-5X-G多參數(shù)土壤水分測定儀測定土壤相對(duì)含水量，土壤補(bǔ)水量采用稱重法測定，連續(xù)脅迫12d，測定馬鈴薯各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1.3 生理指標(biāo)測定 采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定根系活力[3];相對(duì)電導(dǎo)率用細(xì)胞膜透性（CMP）[3];茚三酮比色法測定脯氨酸（Pro）含量[3];氮藍(lán)四唑法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性[4];紫外分光光度法測定過氧化氫酶（CAT）活性[4];愈創(chuàng)木酚顯色法測定過氧化物酶（POD）活性[4]，硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)馬鈴薯幼苗根系活力、細(xì)胞膜透性及脯氨酸含量的影響 由表1可知，干旱脅迫對(duì)馬鈴薯根系活力有一定的影響。隨著土壤含水量的逐漸降低，根系活力逐漸升高，當(dāng)土壤含水量為50%時(shí)根系活力達(dá)到最大，隨著土壤含水量繼續(xù)下降，根系活力逐漸下降。在干旱脅迫下保持較高的根系活力是植物對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)[5]，一定的干旱脅迫會(huì)提高根系活力。植物養(yǎng)分吸收主要通過根系完成，植物地上部的生長和營養(yǎng)依靠根系提供。隨著土壤含水量的逐漸降低，馬鈴薯幼苗葉片的細(xì)胞膜透性（CMP）逐漸升高。植物細(xì)胞的細(xì)胞膜是一種選擇透性膜，其透性的大小對(duì)細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸與交換具有調(diào)節(jié)作用 [6]。隨著干旱脅迫的逐漸增強(qiáng)，脯氨酸含量逐漸升高。植物體內(nèi)脯氨酸在提高植物細(xì)胞的保水能力方面起著一定的作用。馬鈴薯幼苗脯氨酸含量呈現(xiàn)逐漸增加趨勢，表明在干旱脅迫下馬鈴薯通過提高脯氨酸含量在一定程度上減緩組織失水，具有滲透調(diào)節(jié)能力。

2.2 干旱脅迫對(duì)馬鈴薯SOD、POD、CAT活性及MDA含量的影響 由表2可知，干旱脅迫對(duì)馬鈴薯苗期葉片SOD、POD、CAT活性及MDA含量均有影響。隨著土壤干旱脅迫的不斷增強(qiáng)，SOD、POD、CAT活性均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。當(dāng)土壤含水量在80%～50%時(shí)，隨著土壤含水量的逐漸減少，馬鈴薯幼苗葉片的SOD、CAT活性不斷升高，在土壤含水量達(dá)到50%時(shí)，SOD、CAT活性達(dá)到最大。隨著干旱脅迫的逐漸增加，SOD、CAT活性逐漸下降。當(dāng)土壤含水量在80%～60%時(shí)，隨著土壤含水量的逐漸減少，馬鈴薯幼苗葉片POD活性不斷升高，在土壤含水量達(dá)到60%時(shí)，其活性達(dá)到最大。隨著干旱脅迫的逐漸增加，POD活性逐漸下降。隨著干旱脅迫的逐漸增強(qiáng)，MDA含量逐漸加大。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤干旱條件下馬鈴薯幼苗根系活力、細(xì)胞膜透性、脯氨酸含量、抗氧化酶活性、MDA含量等均受到了一定影響。干旱脅迫下根系活力先升高后下降，當(dāng)土壤干旱程度較低時(shí)，根系為了適應(yīng)干旱脅迫其根系活力逐漸升高;當(dāng)土壤干旱脅迫達(dá)到一定數(shù)值，隨著土壤干旱程度的不斷升高，根系活力逐漸下降[7]。當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，細(xì)胞膜的透性會(huì)增加，隨著土壤干旱程度的不斷加重，細(xì)胞膜透性會(huì)不斷增加。干旱條件下隨著脅迫強(qiáng)度的不斷增加，馬鈴薯幼苗葉片脯氨酸含量逐漸升高，說明水分脅迫時(shí)馬鈴薯具有一定的滲透調(diào)節(jié)能力，在一定程度上減緩了組織失水[7]。

干旱脅迫會(huì)影響SOD、POD、CAT的活性。馬鈴薯遭受干旱脅迫時(shí)，體內(nèi)活性氧會(huì)增加，SOD、POD、CAT會(huì)在一定程度上清除植物體內(nèi)過多的活性氧，保護(hù)馬鈴薯避免受到干旱的傷害。當(dāng)干旱脅迫比較嚴(yán)重時(shí)，會(huì)對(duì)細(xì)胞的新陳代謝受到影響，SOD、POD、CAT活性降低，抑制植物生長[8]。MDA作為膜脂過氧化產(chǎn)物，當(dāng)植物受到干旱脅迫導(dǎo)致細(xì)胞膜系統(tǒng)受到傷害時(shí)，會(huì)破壞核酸、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使酶活性喪失[9]。

參考文獻(xiàn)

[1]李明，王根軒.干旱脅迫對(duì)甘草幼苗保護(hù)酶活性及脂質(zhì)過氧化作用的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，22（4）：503-507.

[2]董守坤，趙坤，劉麗君，等.干旱脅迫對(duì)春大豆葉綠素含量和根系活力的影響[J].大豆科學(xué)，2011，30（6）：949-953.

[3]張志良，瞿偉菁.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2003：274-276.

[4]高俊風(fēng).植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].西安：世界圖書出版公司，2000.

[5]Kondo M， Pablico P P， Aragones D V， et a1.Genotypic and environ-mental variations in root m orp hology in rice genotypes under upland field condition[J]. Plant Soil， 2003， 255：189-200.

[6]常燕虹，武威，劉建朝，等.干旱脅迫對(duì)文冠果樹苗某些生理特征的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2012，30（1）：170-174.

[7]范蘇魯，苑兆和，馮立娟，等.干旱脅迫對(duì)大麗花生理生化指標(biāo)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22（3）：651-657.

[8]梁麗娜，劉雪，唐勛，等.干旱脅迫對(duì)馬鈴薯葉片生理生化指標(biāo)的影響[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2018，37（3）：1343-1348.

[9]李慧，王妙媛，彭立新，等.NaCl脅迫對(duì)胡盧巴幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2012，27（2）：185-188.

（責(zé)編：張宏民）