不同地黃種質資源的抗逆性研究

吳廷娟 田夢平 羅曉錚 謝小龍

摘要 通過測定10個地黃種質資源的相對電導率、脯氨酸、可溶性糖和丙二醛的含量，比較分析不同地黃種質資源的抗逆性，為選擇優(yōu)良地黃種質資源提供依據(jù)。結果表明，這4個抗逆指標在10個地黃種質資源間差異顯著，83-撫育的電導率顯著低于其他種質;金九、懷豐、83-撫育和85-5的脯氨酸含量顯著低于其他種質;金九的可溶性糖含量最高，野生的最低;金九和懷豐的丙二醛含量最低。經過隸屬函數(shù)值綜合評價后得出10個地黃種質資源的綜合抗逆性從高到低依次為金九>小黑英=獅子頭>紅薯王>沁懷一號 >懷豐>9302>83-撫育>野生>85-5。結合光合速率研究結果，金九、獅子頭、紅薯王和小黑英可作為優(yōu)良種質資源推廣種植或進行進一步評價。

關鍵詞 地黃;種質資源;抗逆性;脯氨酸;電導率;丙二醛;可溶性糖

中圖分類號 S 567.23文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）05-0175-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.049

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Resistance of Different Germplasm Resources of Rehmannia glutinosa L.

WU Ting-juan，TIAN Meng-ping，LUO Xiao-zheng et al

（College of Pharmacy，Henan University of Chinese Medicine，Zhengzhou，Henan 450046）

Abstract This experiment compared and analyzed the resistance of different germplasm resources of Rehmannia glutinosa by measuring their relative conductivity，the content of proline，soluble sugar and malondialdehyde，it can provide a basis for selecting excellent Rehmannia glutinosa germplasm resources.The results showed that there were significant differences between the four stress resistance indexes among 10 germplasm resources Rehmannia glutinosa.The conductivity of 83-Fuyu was significantly lower than that of other germplasms.The proline content of Jinjiu，Huaifeng，83-Fuyu and 85-5 was significantly lower than that of other germplasm.The soluble sugar content of Jinjiu was the highest;and the wild one had the lowest.The malondialdehyde content of Jinjiu and Huaifeng was the lowest.After the comprehensive evaluation of the membership function value，the comprehensive resistance of the 10 germplasm resources from the highest to the lowest was Jinjiu>Xiaoheiying= Shizitou >Hongshuwang >Qinhuai 1 >Huaifeng >9302>83-Fuyu >wild>85-5.Combined with the photosynthetic characteristicsrate of Rehmannia glutinosa，Jinjiu，Shizitou，Hongshuwang and Xiaoheiying could be used as excellent germplasm resources for cultivation or further evaluation.

Key words Rehmannia glutinosa L.;Germplasm resources;Resistance;Proline;Conductivity;Malondialdehyde;Soluble sugar

地黃（Rehmannia glutinosa L.）為玄參科多年生草本植物，是我國重要的中藥材。地黃在全國各地均可栽培，以河南溫縣、武陟、孟州、博愛等地所產為佳，屬于道地產區(qū)，不僅產量高，而且質量好，更因其斷面呈菊花心狀，被認為藥效最優(yōu)，有“懷地黃”之稱，屬“四大懷藥”之一[1]。在地黃實際生產過程中，因長期采取營養(yǎng)繁殖，導致地黃品種退化嚴重，病蟲害加重，產量和品質嚴重下降。研究表明，不同地黃品種在形態(tài)、生理、產量和品質間均存在差異[2]，所以進行優(yōu)良品種的選育是地黃可持續(xù)發(fā)展中亟需解決的問題。

植物的抗逆性是植物和環(huán)境相互作用的結果[3]。目前評價植物抗逆性的指標很多，主要包括外部形態(tài)和內部生理生化特征方面[4]。植物在逆境脅迫下，細胞膜會首先受到破壞，導致溶液的電導率增加，根據(jù)溶液電導率的變化，可以評價植物抗逆性的大小[5]。丙二醛是由于植物衰老或在逆境條件下受傷害，其組織或器官膜脂質發(fā)生過氧化反應而生成的，表示細胞膜過氧化程度和植物對逆境條件反應的強弱，通過測定丙二醛含量可了解膜脂過氧化的程度，間接反映膜系統(tǒng)受損程度以及植物的抗逆性[6]。另外，植物在逆境條件下會迅速積累某些小分子化學物質如脯氨酸、葡萄糖等來增加細胞的滲透勢，從而提高植物的抗逆性[7-8]。所以通過測定植物體內這些化學物質的含量，可以用來評價植物的抗逆性強弱。該試驗擬通過測定不同地黃種質資源的這些抗性指標的表現(xiàn)，比較不同地黃種質資源抗逆性的大小，為優(yōu)選地黃種質資源提供科學依據(jù)，對尋找和培育抗逆性較強的地黃品種具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地點 試驗地點位于河南中醫(yī)藥大學藥用植物園地黃種質資源圃。

1.2 試驗材料 該試驗共選擇10個地黃種質，分別為沁懷一號、紅薯王、懷豐、85-5、金九、小黑英、獅子頭、野生（中牟大關）、83-撫育和9302。10個地黃種質的種栽均來自河南中醫(yī)藥大學地黃種質資源圃。試驗采取隨機區(qū)組方法，每種質重復3次。每小區(qū)面積1 m2，小區(qū)間隔60 cm。地黃種栽于4月份采取條播方法種植，行距20 cm，株距15 cm。

1.3 樣品采集與分析

每小區(qū)隨機采取長勢和大小均勻一致的地黃葉片3片，帶到實驗室內，分別用于測定電導率、脯氨酸含量、可溶性糖含量和丙二醛含量4個抗逆指標。相對電導率的測定采用電導儀分別測定正常情況和煮沸條件的電導率;脯氨含量的測定采用酸性茚三酮分光光度計法[9]; 丙二醛含量的測定采用硫代巴比妥酸法[10];可溶性糖含量的測定采用蒽酮法[9]。

1.4 植物抗逆性綜合評價法

采用模糊隸屬函數(shù)法[11-13]對10個地黃種質資源的抗逆性進行評價，以各項指標的隸屬度平均值作為抗逆性的綜合評判標準并進行排序。其中把與抗逆性呈正相關的參數(shù)（脯氨酸、可溶性糖）的隸屬度采用公式（1）進行計算。把與抗逆性呈負相關的參數(shù)（相對電導率、丙二醛含量）的隸屬度采用公式（2）進行計算。

U（X ij）=（X ij-X jmin）/（X jmax-X min） （1）

U（X ij）=1-（X ij-X jmin）/（X jmax-X min）（2）

式中，U（X ij）為第i個物種第j項指標的隸屬度;X ij表示第i個物種第j項指標測定值;X jmax、X jmin為所有參試種質第j項指標的最大值和最小值。求出各指標的隸屬度后，求平均值，得出抗逆性綜合評價值。

1.5 數(shù)據(jù)分析 該試驗所用原始數(shù)據(jù)用Excel 2010進行整理。用軟件SAS 8.0進行方差統(tǒng)計分析，顯著水平取P<0.05，并用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 相對電導率的測定 從圖1可以看出，10個地黃品種間的相對電導率具有顯著差異（F=2.30，P=0.06）。從平均值大小來看，沁懷一號>85-5>小黑英>野生>懷豐>9302>金九>獅子頭>紅薯王>83-撫育。其中沁懷一號的相對電導率最高，顯著高于獅子頭、紅薯王和83-撫育。83-撫育的相對電導率最低，膜受損害最小，顯著低于其他品種。85-5、小黑英、野生、懷豐、9302和金九間差異不顯著。相對電導率是植物受損害程度的一個指標。相對電導率越高，說明在相同條件下植物受到的危害越大。

2.2 脯氨酸含量的測定 從圖2 可以看出，10個地黃品種間的脯氨酸含量具有極顯著差異（F=8.65，P<0.01）。從平均值大小來看，沁懷一號>野生>小黑英>紅薯王>9302>獅子頭>85-5>83-撫育>懷豐>金九。其中沁懷一號的脯氨酸含量最高，為0.026 μg/g，顯著高于9302、獅子頭、85-5、83-撫育、懷豐、金九。85-5、83-撫育、懷豐和金九之間的脯氨酸含量差異不顯著，且顯著低于其他品種。脯氨酸是植物抗逆境的主要滲透調節(jié)物質，植物體在逆境條件下脯氨酸通常會有明顯的積累，因此脯氨酸含量越高，抗逆性越強。

2.3 可溶性糖含量的測定 從圖3可以看出，10個地黃種質資源間的可溶性糖含量具有顯著差異（F=3.66，P<0.01）。從平均值大小來看，金九>83-撫育>獅子頭>懷豐>9302 >小黑英>85-5>沁懷一號>紅薯王>野生。其中，金九的可溶性糖含量最高，為0.035 mg/g，且顯著高于小黑英、85-5、沁懷一號、紅薯王、野生，表明金九在相同的條件下其抗逆性較強。野生的可溶性糖含量最低，為0.024 mg/g，抗逆性較差。

2.4 丙二醛含量的測定 從圖4可以看出，10個地黃種質

資源間的丙二醛含量具有極顯著差異（F=36.23，P<0.01）。83-撫育、野生和85-5間的丙二醛含量差異不顯著，且顯著高于其他種質，說明這3個種質資源受到損傷大，抗逆性弱。金九、沁懷一號、小黑英、紅薯王和獅子頭的丙二醛含量較低，顯著低于其他種質，說明這5個地黃種質在相同的條件下細胞膜受損害度較小，抗逆性強。

2.5 綜合評價結果

從表1可以看出，10個地黃種質資源中金九的綜合隸屬度最高，綜合抗逆性最好;而85-5的綜合隸屬度最低，綜合抗逆性最差。綜合抗逆性強弱順序為金九>小黑英=獅子頭>紅薯王>沁懷一號 >懷豐>9302>83-撫育>野生>85-5。

3 討論與結論

植物在逆境或衰老條件下，體內會發(fā)生復雜的生理代謝變化，可以通過積累一些小分子物質，來增加植物的抗逆性。該試驗所選取的10個地黃種質資源中，除了野生外均是生產上的主流栽培品種。該試驗結果顯示相對電導率、脯氨酸含量、可溶性糖含量和丙二醛含量這4個指標在不同地黃種質資源間差異顯著，表明這些種質資源的抗逆性強弱不同。有研究也表明，不同地黃品種在形態(tài)、生理、產量、品質方面具有差異[2]。吳廷娟等[14]對光合特性的研究結果表明，這10個地黃種質資源的凈光合速率間存在顯著差異。

通過測定細胞溶液的相對電導率，可判斷細胞膜系統(tǒng)的受損程度，為測定植物抗逆性強弱的常用指標，其值越大表示其受傷害越嚴重。該試驗結果表明，83-撫育的相對電導率最低，受傷害程度小。

脯氨酸也是評價植物抗逆性的常用生理指標，與植物抗逆性呈正相關[8]。一般來說，在逆境和衰老的條件下，植物細胞會迅速積累脯氨酸，但在正常情況積累很少。目前關于脯氨酸在抗旱性方面的研究較多。研究認為細胞質中脯氨酸含量的多少與不良環(huán)境存在密切關系，尤其是當干旱時植物體內脯氨酸含量增加，其含量在一定程度上反映了植物體內的水分情況[15]。該試驗結果表明沁懷一號的脯氨酸含量最高，說明該種質抵抗干旱的能力較強。

可溶性糖也是一種小分子滲透調節(jié)物質，在植物抗性方面起著重要作用。研究表明，可溶性糖與植物抗寒性有關，是植物主要的抗寒性物質[16];隨著SO 2脅迫的增強，3種草坪草的可溶性糖含量均呈增加趨勢，但表現(xiàn)規(guī)律具有差異，抗逆性不同[17]。該試驗結果表明，不同地黃種質間的可溶性糖含量具有顯著差異。因此，比較不同地黃種質間的可溶性糖含量可以作為評價其抗性的指標。

丙二醛是植物在遭遇逆境或衰老的過程中，由于細胞膜受到破壞后產生的超氧自由基誘導脂質中的不飽和脂肪酸發(fā)生脂質過氧化形成的產物，是對細胞有毒性的物質，其含量的高低與細胞膜的損傷程度呈正相關，與抗逆性呈負相關。研究認為丙二醛的含量與植物抗旱性有關，其受旱后的上升幅度能反映植物所受脅迫的傷害程度[18]。鹽脅迫促進了丙二醛的積累，加劇了細胞膜脂過氧化程度，而耐鹽種質的丙二醛積累較少[19]。該試驗結果表明在田間正常的生長條件下，不同地黃種質的丙二醛含量不同，抗脅迫能力不同。黃海嬌等[20]研究表明小黑楊的各轉基因株系的丙二醛含量在逆境處理前也具有顯著差異。

植物的抗逆性是受多因素影響的，與逆境的嚴重程度和發(fā)育階段存在密切關系。研究表明草坪型黑麥草的抗逆性與其生育時期有關[21]。雖然該試驗是在田間正常情況且在沒有進行逆境脅迫處理條件下測定的，但從該試驗結果來看，即使在正常的生長環(huán)境下，對部分地黃種質來說已經處于逆境脅迫。所以，植物的抗逆性是受多種因子相互作用的結果，需要進行綜合評價才能確定其抗逆性的大小。通過對幾個抗逆指標進行綜合評價后表明，金九、沁懷一號、獅子頭、小黑英、紅薯王的綜合抗性較高，這幾個品種也是生產栽

培上的主流品種。前期相關研究結果表明金九、紅薯王、小黑英的凈光合速率比較高[14]，因此這幾個種質可作為優(yōu)良種質資源進行進一步篩選或推廣種植。

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