淹水脅迫下不同中間砧對(duì)岳華蘋果葉片和根系抗氧化酶、非酶類抗氧化物活性的影響

里程輝 王杰 王宏 于年文 宋哲 張秀美 李宏建 韓麗紅

摘要：以一年生盆栽岳華/遼砧2號(hào)/山荊子、岳華/GM256/山荊子、岳華/77-34/山荊子和岳華/山荊子為試驗(yàn)材料，研究在持續(xù)淹水脅迫下，不同中間砧對(duì)岳華葉片和根系抗氧化酶、非酶類抗氧化物活性的影響。結(jié)果表明：在整個(gè)淹水過程中，各砧穗組合葉片和根系中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性和游離脯氨酸含量先上升后下降，說明樹體通過提高保護(hù)酶活性和非酶類抗氧化物含量來抵抗氧化脅迫和增加滲透調(diào)節(jié);各組合的保護(hù)酶活性和游離脯氨酸含量在淹水后7～14 d出現(xiàn)差異，且淹水后7 d 岳華/GM256/山荊子顯著高于其他組合，遼砧2號(hào)組合最低。在淹水后7～14 d，GM256作為中間砧抗淹水能力最強(qiáng)，建議在降水量較多的遼寧丹東、大連等地優(yōu)先考慮該組合。

關(guān)鍵詞：岳華蘋果;中間砧;淹水;抗逆性酶;抗氧化物

中圖分類號(hào)：S661.101 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）11-0130-06

收稿日期：2019-08-07

基金項(xiàng)目：科技特派行動(dòng)專項(xiàng)（編號(hào)：2021JH5/10400029）;民生科技計(jì)劃（編號(hào)：2021JH2/10200025）;國家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系熊岳綜合試驗(yàn)站項(xiàng)目（編號(hào)：CARS-27）。

作者簡(jiǎn)介：里程輝（1984—），男，遼寧海城人，碩士，副研究員，從事蘋果栽培與生理研究工作。E-mail：lnlichenghui@163.com。

通信作者：王 杰，助理研究員，從事果樹栽培與生理研究工作。E-mail：ln_wangjie@163.com。

澇害是蘋果在生長(zhǎng)發(fā)育過程中受到的非生物脅迫之一。植物根系長(zhǎng)期浸泡在水中，會(huì)產(chǎn)生乙醇等有害物質(zhì)，并且O虧缺，CO和乙烯等過剩會(huì)使植物缺氧受害。近幾年，蘋果的矮化密植栽培方式因其產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、早果早產(chǎn)、生產(chǎn)管理方便等優(yōu)點(diǎn)，已成為我國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。岳華（寒富×岳帥）是由遼寧省果樹科學(xué)研究所雜交選育的蘋果新品種，該品種在冷涼地區(qū)發(fā)展比寒富蘋果更有優(yōu)勢(shì)，并且近幾年發(fā)展迅速;遼砧2號(hào)（助列涅特×M9 ，引自遼寧省果樹科學(xué)研究所）、GM256（紅海棠×M9 ，引自吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所）、77-34（M9×小黃海棠，引自遼寧省果樹科學(xué)研究所）是3種適合在冷涼地區(qū)栽培的矮化、半矮化砧木，以山定子為基砧，這3種砧木為中間砧，與岳華嫁接后親和性良好。但在降水期比較集中且年降水量在 1 000 mm 以上的大連市、丹東市東港市等地，果樹易受澇害，導(dǎo)致葉片黃化、脫落，產(chǎn)量降低，嚴(yán)重時(shí)則造成樹體連續(xù)幾年生長(zhǎng)受阻。本試驗(yàn)利用淹水處理，測(cè)定不同砧穗組合岳華蘋果在淹水處理過程中抗氧化酶和非酶類抗氧化物活性的變化，旨在全面反映淹水脅迫條件下各砧穗組合對(duì)岳華生理特性的影響，篩選適宜水澇地區(qū)栽培的砧穗組合，以期為蘋果生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試材與處理

試驗(yàn)于2017年6—7月在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹栽培與生理生態(tài)試驗(yàn)基地（地理位置41°49′N，123°34′E）進(jìn)行。供試的盆栽苗為一年生苗，接穗品種為岳華，基砧為山荊子（Malus baccata），中間砧分別為遼砧2號(hào)、GM256、77-34，基砧接口粗度 1.5 cm 左右，嫁接高度為10 cm，中間砧段長(zhǎng)為 25 cm，2017年3月采用舌接法嫁接，包括岳華/遼砧2號(hào)/山荊子（YH/L2/Mb）、岳華/GM256/山荊子（YH/GM256/Mb）、岳華/77-34/山荊子（YH/77-34/Mb）、岳華/山荊子（YH/Mb）4種砧穗組合;嫁接后在溫室內(nèi)進(jìn)行常規(guī)管理，各嫁接組合管理水平一致。試驗(yàn)用盆采用口徑為30 cm，高為30 cm的異形耐老化塑料營(yíng)養(yǎng)缽;營(yíng)養(yǎng)土為棕壤，質(zhì)地為黏壤土，有機(jī)質(zhì)含量為14.25 g/kg，堿解氮含量為78.39 mg/kg，速效磷含量為25.82 mg/kg，速效鉀含量為 178.21 mg/kg，pH值為6.8。從2017年6月15日開始，每種砧穗組合選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的盆栽苗30株。將盆栽苗放入水池中，加水漫過盆的上沿，使根系處于淹水狀態(tài)，設(shè)置淹水后0、3、7、14、28、35 d等6個(gè)處理時(shí)間，達(dá)到處理時(shí)間后，采集同一處理隨機(jī)5株盆栽苗的葉片和根系（葉片在中心干延長(zhǎng)頭當(dāng)年新稍第6～8張成熟無病蟲葉采集，細(xì)根按1/4圓法取樣，重復(fù)5次）混成1個(gè)樣品，用自來水和去離子水清洗，并用吸水紙吸干，每個(gè)樣品用鋁箔紙包好后立即放入液氮中速凍，在-80℃冰箱中保存。待所有樣品采集完后，取出冷凍樣品用研磨儀研磨成粉末，用于非酶類抗氧化物和抗氧化酶活性測(cè)定。

1.2 測(cè)定方法

參照He等的方法測(cè)定蘋果葉片、根系游離脯氨酸含量及樣品中過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性。超氧化物歧化酶（SOD）活性利用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的試劑盒測(cè)定。

利用Excel 2010和SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 淹水后不同砧穗組合對(duì)岳華葉片和根系SOD活性的影響

由圖1可知，各組合葉片和根系的SOD活性隨著淹水時(shí)間的增加呈先上升后下降的趨勢(shì);淹水后3 d迅速上升，除YH/L2/MB處理葉片外，其他處理均在淹水后7 d達(dá)到最高值，之后持續(xù)下降，35 d降至最低。各組合間葉片的SOD活性只在淹水后7、14 d出現(xiàn)顯著性差異，且均是YH/GM256/Mb組合最高（活性分別為26.32、55.73 U/mg），并在淹水后7 d顯著高于其他組合，淹水后14 d顯著高于 YH/L2/Mb 組合，其他組合間差異不顯著。各組合間根系的SOD活性在淹水后 3 d 就出現(xiàn)差異，其中YH/GM256/Mb、YH/77-34/Mb組合顯著高于其他2種組合;YH/GM256/Mb組合活性一直保持較高，淹水后7 d顯著高于其他3種組合，淹水后14 d顯著高于YH/Mb、YH/L2/Mb組合。在整個(gè)淹水過程中，各組合根系的SOD活性始終高于葉片。

2.2 淹水后不同砧穗組合對(duì)岳華葉片和根系POD活性的影響

由圖2可知，各組合葉片和根系的POD活性趨勢(shì)與SOD活性相似，也隨淹水時(shí)間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，淹水后3 d迅速上升，淹水后7 d達(dá)到最高值，之后持續(xù)下降，35 d 降至最低。各組合間葉片和根系POD活性只在淹水后3～14 d出現(xiàn)顯著差異，均是YH/GM256/Mb組合最高，YH/L2/Mb 組合最低，二者間差異顯著;YH/L2/Mb組合葉片POD活性顯著低于YH/Mb組合，根系POD活性顯著低于 YH/77-34/Mb 組合。同時(shí)在淹水后3～14 d過程中，同一處理時(shí)間下各組合根系的POD活性也始終高于葉片。

2.3 淹水后不同砧穗組合對(duì)岳華葉片和根系CAT活性的影響

由圖3可知，各組合葉片和根系的CAT活性大體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，淹水后3 d迅速上升，YH/L2/Mb組合CAT活性在淹水后3 d達(dá)到最高值，其他3種組合在淹水后7 d時(shí)達(dá)到最高值，之后持續(xù)下降，4種組合均在淹水后35 d降至最低。各組合間葉片和根系CAT活性也在淹水后0～14 d出現(xiàn)顯著差異，淹水后3 d YH/L2/Mb組合最高且顯著高于其他組合;到淹水后7、14 d，均是YH/GM256/Mb最高，YH/L2/Mb最低，且二者間差異顯著。同時(shí)在淹水后3～14 d，同一處理時(shí)間下各組合根系的CAT活性一直低于葉片。

2.4 淹水后不同砧穗組合對(duì)岳華葉片和根系A(chǔ)PX活性的影響

由圖4可知，各組合葉片和根系的APX活性與SOD、POD活性相似，也呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，淹水后3 d迅速上升，淹水后7 d達(dá)到最高值，之后持續(xù)下降，淹水后35 d降至最低。各組合間葉片根系的APX活性在淹水后0～28 d、淹水后3～14 d出現(xiàn)顯著差異，均是YH/GM256/Mb組合最高，YH/L2/Mb 組合最低，且二者間差異顯著。在整個(gè)淹水過程中，同一處理時(shí)間下各組合根系的APX活性也始終高于葉片。

2.5 淹水后不同砧穗組合對(duì)岳華葉片和根系游離脯氨酸含量的影響

游離脯氨酸（Pro）作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)滲透勢(shì)來緩解逆境對(duì)植物的傷害，其含量增加是對(duì)逆境的一種自衛(wèi)反應(yīng)。由圖5可知，在整個(gè)淹水過程中，各組合葉片和根系中的游離脯氨酸含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，淹水3 d后迅速上升，淹水后7 d達(dá)到最高值，之后持續(xù)下降，但淹水后14 d仍處于較高水平，淹水后35 d降至最低，低于未淹水時(shí)含量。YH/GM256/Mb組合葉片和根系脯氨酸含量在淹水后3～14 d一直處于最高。各組合間葉片脯氨酸含量?jī)H在淹水后7、14 d存在顯著差異，淹水后7 dYH/GM256/Mb組合顯著高于其他組合，YH/L2/Mb組合顯著低于其他組合;淹水后14 d，YH/Mb組合顯著低于YH/GM256/Mb組合。各組合間根系脯氨酸含量?jī)H在淹水后7 d存在顯著差異，YH/GM256/Mb組合顯著高于其他組合，YH/L2/Mb 顯著低于YH/GM256/Mb、YH/Mb組合。各組合在淹水后0～14 d，同一處理時(shí)間下根系游離脯氨酸含量高于葉片，但在淹水后28～35 d，根系低于葉片。

3 討論與結(jié)論

植物遭受水分脅迫時(shí)，會(huì)啟動(dòng)一系列適應(yīng)機(jī)制，通過提高保護(hù)酶活性和一些非酶類抗氧化物含量，增強(qiáng)對(duì)活性氧和自由基的清除能力，從而減輕對(duì)細(xì)胞的傷害。SOD是植物抗氧化系統(tǒng)的第一道防線，可以催化超氧陰離子自由基發(fā)生歧化反應(yīng)，形成氧分子和過氧化氫，避免超氧自由基對(duì)細(xì)胞膜的過氧化作用。POD是以酚類化合物為底物分解HO，能夠反映植物生長(zhǎng)發(fā)育的特點(diǎn)、體內(nèi)代謝狀況以及對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性。CAT是生物體內(nèi)清除過氧化氫的主要酶類之一，存在于植物組織的過氧化體中，主要作用是催化HO分解為HO和O。APX廣泛存在于植物細(xì)胞的溶質(zhì)、過氧化物酶體、線粒體和葉綠體中，能夠以抗壞血酸為電子供體還原HO為HO，是葉綠體中清除HO的關(guān)鍵酶。脯氨酸是植物體內(nèi)主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，可以保護(hù)酶和植物體內(nèi)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)淹水過程中，各砧穗組合葉片和根系中SOD、POD、CAT、APX活性大體呈先上升后下降趨勢(shì)，說明淹水前期植株體內(nèi)產(chǎn)生較多的活性氧誘導(dǎo)了酶保護(hù)系統(tǒng)，使4種抗氧化酶活性升高，以便清除活性氧，減輕其對(duì)植物細(xì)胞的傷害。隨著淹水時(shí)間延長(zhǎng)，脅迫傷害加重，超過植株自身承受能力，導(dǎo)致4種抗氧化酶活性逐漸降低，這與楊寶銘等在蘋果、彭克勤等在水稻、王娟在牡丹和陳玉明等在獼猴桃上的研究結(jié)果一致。其中YH/GM256/Mb組合的保護(hù)酶活性一直保持較高，說明該組合更加有效清除樹體組織中的活性氧和自由基，通過減少脂質(zhì)過氧化水平増強(qiáng)植物對(duì)淹水的耐受性;YH/Mb和YH/77-34/Mb組合居中，YH/L2/Mb組合保護(hù)酶活性最低。游離脯氨酸含量變化趨勢(shì)與保護(hù)酶活性一致，淹水后7～14 d出現(xiàn)差異，其中YH/GM256/Mb組合的游離脯氨酸含量一直最高，說明其在緩解淹水毒害方面，作用更大;YH/77-34/Mb組合居中，YH/Mb和YH/L2/Mb組合含量較低。

GM256作為中間砧，在淹水后7～14 d，葉片和根系中4種抗氧化酶活性和游離脯氨酸含量高于其他組合，說明其可能增強(qiáng)了對(duì)活性氧和自由基的清除能力，降低細(xì)胞滲透勢(shì)，從而減輕對(duì)細(xì)胞的傷害，使植物更能適應(yīng)淹水環(huán)境。建議在降水量較多的遼寧丹東、大連等地優(yōu)先考慮該組合。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳立松，劉星輝. 果樹對(duì)水分脅迫的反應(yīng)與適應(yīng)性[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1999，17（1）：88-94.

[2]趙可夫. 植物對(duì)水澇脅迫的適應(yīng)[J]. 生物學(xué)通報(bào)，2003，38（12）：11-14.

[3]吳 林，李亞東，劉 洪，等. 果樹水分脅迫研究進(jìn)展[J]. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，18（2）：92-97.

[4]吳強(qiáng)盛，夏仁學(xué)，張瓊?cè)A. 果樹對(duì)水分脅迫反應(yīng)研究進(jìn)展（綜述）[J]. 亞熱帶植物科學(xué)，2003，32（2）：72-76.

[5]劉國琴，樊衛(wèi)國. 果樹對(duì)水分脅迫的生理響應(yīng)[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2000，13（1）：101-106.

[6]馬寶焜，徐繼忠，孫建設(shè). 關(guān)于我國蘋果矮砧密植栽培的思考[J]. 果樹學(xué)報(bào)，2010，27（1）：105-109.

[7]王冬梅，劉 志，伊 凱，等. 晚熟蘋果新品種“岳華” [J]. 園藝學(xué)報(bào)，2013，40（10）：2079-2080.

[8]李陽生，李紹清. 淹澇脅迫對(duì)水稻生育后期的生理特性和產(chǎn)量性狀的影響[J]. 武漢植物學(xué)研究，2000，18（2）：117-122.

[9]王華田，孫明高. 水澇對(duì)銀杏生長(zhǎng)及生理的影響[J]. 經(jīng)濟(jì)林研究，1997，15（2）：14-18.

[10]高青海，葛偉強(qiáng)，陳 杰. 淹水脅迫下不同砧木對(duì)嫁接西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 分子植物育種，2019，17（24）：8309-8314.

[11]鄧輝茗，龍聰穎，蔡仕珍，等. 不同水分脅迫對(duì)綿毛水蘇幼苗形態(tài)和生理特性的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào)，2018，38（6）：1099-1108.

[12]He J L，Li H，Luo J，et al. A transcriptomic network underlies microstructural and physiological responses to cadmium in Populus×canescens[J]. Plant Physiology，2013，162：424-439.

[13]He J L，Qin J J，Long L Y，et al. Net cadmium flux and accumulation reveal tissue-specificOxidative stress and detoxification in Populus×canescens[J]. Physiologia Plantarum，2011，143（1）：50-63.

[14]Gill S S，Tuteja N. ReactiveOxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants[J]. Plant Physiology and Biochemistry，2010，48（12）：909-930.

[15]Asada K. Ascorbate peroxidase-a hydrogen peroxide-scavenging enzyme in plants[J]. Physiologia Plantarum，1992，85（2）：235-241.

[16]楊寶銘，呂德國，秦嗣軍，等. 淹水對(duì)‘寒富’蘋果保護(hù)酶系和根系活力的影響[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，38（3）：291-294.

[17]彭克勤，夏石頭，李陽生. 澇害對(duì)早中稻生理特性及產(chǎn)量的影響[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，27（3）：173-176.

[18]夏石頭，彭克勤，曾 可. 水稻澇害生理及其水稻生產(chǎn)的關(guān)系[J]. 植物生理學(xué)通訊，2000，36（6）：581-588.

[19]王 娟. 淹水對(duì)牡丹生理特性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2015，34（12）：3341-3347.

[20]陳玉明，史夢(mèng)琪，張 琮，等. 耐淹砧木對(duì)獼猴桃枝葉生長(zhǎng)及淹水脅迫的生理影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，57（8）：77-80，95.