干旱脅迫對(duì)葡萄生化指標(biāo)的影響及抗旱性分析

王 勇，郭平峰，李玉玲，伍國(guó)紅，駱強(qiáng)偉，孫 鋒

（新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所，新疆 鄯善 838200）

我國(guó)土地面積多半位于干旱、半干旱地區(qū)，而該地區(qū)葡萄的種植面積較大，目前主要通過發(fā)展節(jié)水灌溉擴(kuò)大灌水區(qū)域、合理施肥增強(qiáng)植株抗旱能力等措施來解決干旱問題，但這些措施只能使己有的葡萄栽培品種最大限度表現(xiàn)出其應(yīng)有品質(zhì)，如果品種本身抗旱性較差，就會(huì)影響葡萄的產(chǎn)量及品質(zhì)。因此，選用和培育抗旱性較強(qiáng)的葡萄品種，是充分利用旱區(qū)土地減少干旱損失的有效途徑。本文通過干旱脅迫處理，測(cè)定抗旱生化指標(biāo)變化，利用數(shù)學(xué)函數(shù)綜合評(píng)價(jià)干旱區(qū)6個(gè)栽培品種（系）的抗旱性并分析各指標(biāo)與抗旱性的相關(guān)度，為旱區(qū)葡萄栽培品種選擇及中抗旱品種選育和抗旱性遺傳規(guī)律研究奠定一定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 材料

‘無核白’（Thompson Seedless）、‘溫宿紅葡萄’（Wen Suhong）、‘新郁’（Xinyu）、‘無核白雞心’（Centennial Seedless）、‘ 弗 雷 無 核 ’（Flame Seedless）、‘SP522’（Rizamat×Christmas Rose）等 6個(gè)品種（系）的1a生植株。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)處理

2013年3月中旬在高20cm、口徑30cm的花盆中定植1a生試材，每盆1株，每盆裝溫室土并施適量羊糞共計(jì)8kg。

2013年7月中旬進(jìn)行干旱脅迫處理，每個(gè)品種選擇長(zhǎng)勢(shì)較一致的植株9株，即9個(gè)重復(fù)。開始脅迫前澆足水。處理設(shè)為自然干旱0、5、10、15d等4個(gè)處理水平。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法

丙二醛（malondiadehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸法[1]測(cè)定，超氧化物歧化酶（superoxide dis-mutase，SOD）酶活性采用氮藍(lán)四唑法[1]測(cè)定，過氧化物酶（peroxide enzyme，POD）酶活性采用愈創(chuàng)木酚比色法[1]測(cè)定，脯氨酸（proline，Pro）含量測(cè)定茚酸酮比色法測(cè)定[1]，葉綠素（chlorophyll，Chl）含量采用 95%丙酮-乙醇混合液（2∶1）浸提法[2]測(cè)定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

測(cè)定的數(shù)據(jù)采用Microsoft excel 2003進(jìn)行簡(jiǎn)單分析處理并作圖，利用模糊數(shù)學(xué)中求隸屬函數(shù)的方法[3]進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片丙二醛含量的變化

MDA是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物，其含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度，越嚴(yán)重，說明其抗旱性越弱。圖1表明：在處理2時(shí)（5d）無核白、新郁、無核白雞心、SP522、溫宿紅葡萄、火焰無核葉片組織的丙二醛（MDA）含量表現(xiàn)為稍微增加。隨著脅迫的加強(qiáng)，在處理3時(shí)（10d），溫宿紅葡萄、無核白、新郁及無核白雞心增加的幅度不大，而火焰無核和SP522增加的較大。在處理4時(shí)（15d），均表現(xiàn)出大幅度增加，其順序?yàn)榛鹧鏌o核>無核白雞心>SP522>新郁>無核白>溫宿紅葡萄。結(jié)果表明：6個(gè)葡萄品種中溫宿紅葡萄抗旱性最強(qiáng)，無核白和新郁次之，火焰無核和SP522弱。無核白雞心在一定干旱脅迫范圍內(nèi)具有抗旱性。

圖1 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片丙二醛含量的變化情況

2.2 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片酶活性的變化情況

超氧化物歧化酶是植物細(xì)胞內(nèi)主要的保護(hù)酶。酶活性越高，消除自由基及活性氧的能力越強(qiáng)，植物的抗逆性也越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果表明（如圖2）：6個(gè)品種的SOD酶活性從處理1到處理3均呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)，從處理2到處理3變化幅度較處理1到處理2變化的大。從處理3到處理4，新郁和溫宿紅葡萄的SOD酶活性仍呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)，其它4個(gè)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖2 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片SOD酶活性的變化情況

2.3 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種植株葉片POD酶活性的變化情況

過氧化物酶是植物細(xì)胞內(nèi)的另一種重要的保護(hù)酶，酶活性越高，消除自由基及活性氧的能力越強(qiáng)，植物的抗逆性也越強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果表明（如圖3），6個(gè)葡萄品種的POD酶活性從處理1到處理3均呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)，其中新郁、無核白、無核白雞心的增幅較小，SP522從處理1到處理2的增幅較小，而從處理2到處理3的增幅最大?；鹧鏌o核和溫宿紅葡萄介于之間。從處理3到處理4，火焰無核和SP522呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中火焰無核下降的幅度較大，其它4個(gè)仍呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，溫宿紅葡萄上升幅度最大，其它依次為新郁>無核白>無核白雞心。

圖3 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片POD酶活性的變化情況

2.4 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片葉綠素的變化

葉綠素是植物把無機(jī)碳、氮轉(zhuǎn)變成有機(jī)碳、氮的重要介質(zhì)，是反映植物光合能力及營(yíng)養(yǎng)水平的重要指標(biāo)之一。實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果表明（如圖4）：隨著處理水平的不斷加重，葉綠素的含量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。這表明，在干旱脅迫下，所有材料葉綠素合成均受阻。其中，從處理1到處理2，6個(gè)葡萄品種葉片葉綠素含量變化不大，新郁和無核白雞心呈現(xiàn)稍微降低，其它4個(gè)呈現(xiàn)稍微升高，均可忽略。但6個(gè)品種的葉綠素含量卻存在較大差異，其中火焰無核最大，溫宿紅葡萄最小，這可能與葉片的層次構(gòu)成有關(guān)。從處理2到處理3，溫宿紅葡萄下降趨勢(shì)較小，其它5個(gè)較大。從處理3到處理4，6個(gè)品種下降趨勢(shì)均較大，但含量存在差異，從大到小依次為溫宿紅葡萄、無核白、新郁、SP522、無核白雞心和火焰無核。

圖4 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片葉綠素總含量的變化情況

2.5 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片脯氨酸的變化

脯氨酸是一種重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物受脅迫時(shí)，起到穩(wěn)定生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能的作用。當(dāng)植株遭受干旱脅迫時(shí)，脯氨酸會(huì)大幅度增加，但若脅迫程度過高，植株將喪失該功能。實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果表明（如圖5），隨著干旱脅迫的加大，6個(gè)葡萄品種的脯氨酸變化差異較大，火焰無核、溫宿紅葡萄和SP522從處理1到處理2表現(xiàn)含量迅速增多，從處理2到處理3表現(xiàn)迅速減少，其中前兩者的幅度遠(yuǎn)大于SP522的。新郁和無核白的增幅較小，而無核白雞心始終呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。從處理3到處理4除無核白雞心沒變化外，其它均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)?？梢?，在不同干旱脅迫下，6個(gè)品種的脯氨酸含量變化與其它指標(biāo)相比，差異較大。

圖5 不同水平干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種葉片脯氨酸含量的變化情況

2.6 15d自然干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種抗旱性綜合分析

綜合5個(gè)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果可見（表1），不同品種的抗旱性存在較大差異，而且不同指標(biāo)反應(yīng)的品種之間的抗旱性也存在一定差異。因此，需要采用綜合方法來定量評(píng)價(jià)它們的抗旱性，使對(duì)其的評(píng)價(jià)更具真實(shí)性。以6個(gè)品種在15d處理時(shí)的葉片丙二醛含量、SOD酶活性、POD酶活性、脯氨酸含量、總?cè)~綠素含量等變化差值為依據(jù)，計(jì)算出其平均隸屬函數(shù)。結(jié)果表明：6個(gè)品種的綜合抗旱性強(qiáng)弱順序?yàn)椋簻厮藜t葡萄>新郁>無核白>SP522>無核白雞心>火焰無核。溫宿紅葡萄的隸屬函數(shù)值最大為0.800，火焰無核的最小為0.018。

表115d自然干旱脅迫下6個(gè)葡萄品種抗旱性綜合分析

3 討論與結(jié)論

當(dāng)植物受到干旱危害時(shí)，會(huì)導(dǎo)致植株形態(tài)、生理特征及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)發(fā)生變化[4]，所以植物的抗旱性可以通過抗旱鑒定指標(biāo)來體現(xiàn)[5]。關(guān)于葡萄抗旱性方面，有人通過植株旱害指數(shù)[6]或以植株旱害指數(shù)為基礎(chǔ)[7]研究了葡萄砧木或品種間的抗旱性差異，有人通過生理生化指標(biāo)[8]研究了品種間抗旱性差異，也有人通過研究植株葉片結(jié)構(gòu)來探究其抗旱性[9]。筆者主要以5個(gè)生理生化指標(biāo)在不同干旱脅迫下的變化差異為基礎(chǔ)，結(jié)合隸屬函數(shù)法綜合鑒定6個(gè)品種（系）間的抗旱性能力差異，試驗(yàn)分析結(jié)果與筆者前期[7]的結(jié)果一致。

綜合以上結(jié)果，筆者認(rèn)為新疆地方品種及該地區(qū)所育品種（系）抗旱性較強(qiáng)，外引品種抗旱性較差，這可能與新疆極其干旱的氣候有關(guān)。在露地栽培中應(yīng)以本地區(qū)的優(yōu)質(zhì)品種為主，引種和育種中應(yīng)多考慮品種的抗旱因素。

［1］李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［2］張秀君，孫錢錢，喬雙，等.菠菜葉綠素提取方法的比較研究［M］，作物雜志，2011，（3）：57-59.

［3］薛慧勤，孫蘭珍，甘信民.花生品種抗旱性綜合評(píng)價(jià)及其抗旱機(jī)理的數(shù)量分析［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1999，17（1）：83-87.

［4］潘瑞熾.植物生理學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［5］陳雅君，馮淑華，陳桂芬.植物抗旱性鑒定指標(biāo)的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展［J］.中國(guó)林副特產(chǎn)，2005，（6）：62-63.

［6］陳紹莉，郭修武.葡萄砧木的抗旱性鑒定與研究［J］.中國(guó)果樹，2009，（1）：38-42.

［7］王勇，李玉玲，駱強(qiáng)偉，等.6個(gè)葡萄品種（系）抗旱性比較研究［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，30（19）：219-222.

［8］高鵬，劉遵春，劉硯璞.4個(gè)葡萄品種對(duì)水分脅迫的響應(yīng)及其抗旱性評(píng)價(jià)［J］.河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，（3）：79-81.

［9］潘學(xué)軍，張文娥，楊秀永，等.貴州喀斯特山區(qū)野生葡萄實(shí)生苗抗旱機(jī)理研究［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2010，30（5）：955-961.