干旱脅迫對不同藍莓品種的影響

彭定榮，楊雪蓮，馮 佳

（貴州大學(xué)，貴陽 貴州550025）

1 引言

藍莓，屬越桔科越桔屬，果實深藍色，原產(chǎn)北美［1］。作為一種新興的果品，從栽培上說，投入低，收入高；從市場上說，味道美，功能好，受到人們的青睞，英國權(quán)威營養(yǎng)學(xué)家將藍莓列為15種健康食品之首［2］，引起了人們極大的興趣，世界各地紛紛建起了藍莓果專項研究所，對其野生資源進行選育，進行商業(yè)性栽培。經(jīng)過一個世紀(jì)的研究，科學(xué)家們通過反復(fù)試驗，使藍莓果圓潤、多汁、甘甜［3］，美觀，不論是外觀品質(zhì)還是內(nèi)在的風(fēng)味質(zhì)地都得到了優(yōu)化和改進，使其便于栽培管理。藍莓被國際糧農(nóng)組織列為人類5大健康食品之一［4］，世界各地開始了種植藍莓的熱潮，我國也緊跟時代步伐迎接蓬勃發(fā)展的藍莓產(chǎn)業(yè)。

藍莓野生資源分布于我國東北、華北等山區(qū)地區(qū)，且種質(zhì)資源豐富。20世紀(jì)80年代初，中國吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)郝瑞教授率先對長白山地區(qū)的野生藍莓資源進行了系統(tǒng)調(diào)查［5］，自此中國的藍莓產(chǎn)業(yè)進入了高速發(fā)展的階段。吉林、江蘇南京、山東、浙江、貴州等科研院所［6］相繼從國外引進藍莓品種并進行引種馴化工作。經(jīng)過20多年的發(fā)展研究，藍莓種植技術(shù)日趨完善，藍莓種植區(qū)從東北的黑龍江省到西南的云南省、西北的新疆都有，縱跨全中國，其中吉林、遼寧、山東、浙江、貴州等省發(fā)展十分迅速。吉林省的長白山區(qū)和黑龍江省的大小興安嶺地區(qū)可以被認(rèn)為是我國藍莓種植發(fā)展最有潛力的地區(qū)。在長江以北地區(qū)，美登、北陸和藍豐為三大主栽品種，兔眼藍莓則在南方地區(qū)種植比例較大［7］。2006年以來，貴州省麻江縣大力發(fā)展藍莓產(chǎn)業(yè)被科技部授予“中國藍莓產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新十強縣”、“南方藍莓繁育及栽培技術(shù)引導(dǎo)成果示范推廣基地”等稱號［8］，貴州發(fā)展藍莓產(chǎn)業(yè)以星火燎原之力迅速在全省擴展開來。

藍莓為淺根性植物，主根不明顯，無根毛，根系主要集中分布在0～20cm的土壤中，對于吸收利用深層土壤中的水分較為困難［9］，因此藍莓對于土壤水分條件的要求較為苛刻，很容易受到干旱脅迫的傷害?，F(xiàn)如今，藍莓作為一種新興的水果［10，11］，風(fēng)味獨特，保健功能強大而風(fēng)靡世界各地，并且價格不菲。美國已經(jīng)選育出多種條件栽培的優(yōu)良品種100多個［12］，已形成了美國北部、東部、南部各州藍莓產(chǎn)區(qū)［3，13，14］。 日本則是亞洲地區(qū)唯一一個形成了藍莓的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的國家，也是近些年來藍莓果需求量增加最快的國家之一［15］。

近年來，我國農(nóng)林業(yè)產(chǎn)業(yè)布局也更加重視藍莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展，各地積極開展引種試種試驗環(huán)節(jié)，從而篩選出藍莓適栽地區(qū)。目前，在東北三省，華中、華北等多地區(qū)開展規(guī)模種植，且生長表現(xiàn)良好。貴州地區(qū)麻江縣作為貴州省藍莓產(chǎn)業(yè)之火源，已開展了藍莓的品種選育、栽培生理等研究，初步篩選出適合該地區(qū)適栽品種。本課題針對黔東南地區(qū)引種藍莓對干旱脅迫響應(yīng)情況開展相關(guān)研究，初探藍莓干旱機理并篩選適合該地區(qū)的抗旱品種。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

本試驗材料取自貴州省丹寨縣藍莓示范栽培基地。選擇夏普藍、奧尼爾、藍豐、園藍4個品種，且長勢一致的2年生苗。

2.2 測定方法

干旱處理：在2015年4月1日開始干旱脅迫，試驗采用避雨栽培的方式人工模擬干旱脅迫。干旱脅迫設(shè)置4個程度：對照（未進行干旱脅迫）、輕度脅迫（干旱脅迫處理7d）、中度脅迫（干旱脅迫處理14d）、中度脅迫（干旱脅迫處理21d）。在基地采用隨機取樣方法選定每一品種各30株材料，搭建避雨棚，并進行充分灌水，使土壤含水量基本達到飽和，然后讓土壤水分進行自然蒸發(fā)，進行土壤含水量的測定，隨著蒸發(fā)天數(shù)的不同，土壤含水量呈下降趨勢，干旱脅迫程度加深。除進行土壤水分處理外，試材均進行常規(guī)管理，隨后進行各指標(biāo)的測定。各指標(biāo)測定技術(shù)重復(fù)3次。

葉片相對含水量采用稱重法測定，丙二醛含量采用巴比妥酸法測定［16］；電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率測定儀測定，過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍四唑（NBT）法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法，游離脯氨酸的測定采用茚三酮法測定，具體參照李合生的《植物生理生化實驗原理和技術(shù)》中相關(guān)方法［17］。

3 結(jié)果與分析

3.1 干旱脅迫對藍莓葉片相對含水量的影響

隨著干旱脅迫程度的加深，藍莓葉片的相對含水量逐漸降低。葉片相對含量變化較為劇烈的為園藍，變化相對平穩(wěn)的為藍豐和夏普蘭，奧尼爾在第七天出現(xiàn)反彈現(xiàn)象。4個藍莓品種的葉片相對含水量變化范圍為84%～90%，葉片失水情況不嚴(yán)重，葉片未出現(xiàn)嚴(yán)重萎蔫現(xiàn)象（圖1）。

3.2 干旱脅迫對藍莓葉片相對電導(dǎo)率的影響

干旱脅迫會對植物的膜造成傷害，使得質(zhì)膜的通透性增大，從而導(dǎo)致葉片的相對電導(dǎo)率會增大，因此相對電導(dǎo)率可以反映植物受干旱脅迫傷害的程度，反應(yīng)植物的抗旱能力。由圖2可以看出，隨著處理天數(shù)的增加，4個品種藍莓葉片的相對電導(dǎo)率呈上升趨勢。其中藍豐電導(dǎo)率隨時間延升上升的較快，園藍較其它品種變化表現(xiàn)緩慢。

3.3 干旱脅迫對葉片丙二醛含量的影響

丙二醛（MDA）變化情況表明干旱脅迫下藍莓體內(nèi)的自由基積累發(fā)生改變，使膜脂過氧化作用加強，MDA含量越多，表明受傷害程度越大。由圖3可知，4個品種的藍莓葉片中MDA的變化趨勢不明顯，園藍呈上升再下降的變化趨勢，其他三個品種呈現(xiàn)下降再上升的變化趨勢，尤其是在21d時，4個品種的MDA均明顯升高。

3.4 干旱脅迫對藍莓葉片POD活性的影響

過氧化物酶（POD）是植物體內(nèi)重要的抗氧化酶之一，可以清除體內(nèi)的氧自由基，維護氧代謝平衡，保護和穩(wěn)定生物膜。圖4結(jié)果表明，隨著處理時間加長，奧尼爾藍莓葉片中POD的活性逐漸上升，在處理時間到達21d時，POD活性達到最高，而園藍、夏普藍、藍豐3個品種則隨著處理時間增長，先上升，土壤處理時間到14 d時活性最高，隨后，POD的活性逐漸下降。

3.5 干旱脅迫對藍莓葉片SOD活性的影響

超氧化物歧化酶（SOD）也是植物體內(nèi)清除自由基的最關(guān)鍵的保護酶之一，對清除活性氧、維護氧代謝平衡有重要作用。由圖5可知，4個品種的藍莓葉片中SOD活性隨時間延升均呈現(xiàn)下降趨勢。夏普蘭的SOD檢測結(jié)果在14d時出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，而奧尼爾和藍豐均在21d時出現(xiàn)活性升高顯現(xiàn)，園藍則在生長期中表現(xiàn)出SOD下降趨勢。

3.6 干旱脅迫對藍莓葉片可溶性糖含量的影響

植物受到水分脅迫時，體內(nèi)會進行可溶性糖的積累增加，使細(xì)胞的滲透勢降低，增強植物吸收水分的能力，以維持細(xì)胞內(nèi)代謝的正常進行。圖6結(jié)果表明，藍莓植株通過積累大量的可溶性糖來維持植物生長所需要的膨壓，這是葉片在干旱脅迫下的保護性生理反應(yīng)，隨著干旱脅迫程度的加深，可溶性糖的含量呈先上升后下降的變化趨勢。在藍莓處于輕度干旱脅迫和中度干旱脅迫時，隨著土壤相對含水量的降低，可溶性糖的含量呈明顯的上升趨勢，可溶性糖含量對干旱脅迫的反應(yīng)是敏感的，且隨著干旱程度的加深，可溶性糖的積累越明顯；之后隨著土壤相對含水量的繼續(xù)下降，可溶性糖的含量有開始呈下降趨勢，即在中度干旱脅迫處理下，可溶性糖的含量最高。

3.7 干旱脅迫對藍莓游離脯氨酸含量的影響

滲透調(diào)節(jié)是植物適應(yīng)干旱脅迫的重要生理機制，植物通過細(xì)胞內(nèi)主動積累溶質(zhì)，降低滲透勢從而降低水勢，以保持從外界繼續(xù)吸水、維持細(xì)胞膨壓等生理過程的一種調(diào)節(jié)作用。在高等植物中，脯氨酸、甜菜堿等有機物質(zhì)以及一些無機離子起到滲透調(diào)節(jié)作用。圖7在藍莓受到干旱脅迫時，體內(nèi)會積累脯氨酸。在輕度脅迫下，園藍、夏普藍、藍豐3個品種的脯氨酸含量呈現(xiàn)增加趨勢，而奧尼爾缺表現(xiàn)為明顯下降后增加的變化趨勢。夏普蘭在干旱脅迫過程中脯氨酸含量一直穩(wěn)定上升，但增幅不大。

4 討論

藍莓作為一種新型的果品，引入我國的時間相對較短，對于其在水分逆境下的反應(yīng)還沒有系統(tǒng)的研究。而國外對于藍莓水分逆境的相關(guān)報道也較少，且大多集中于藍莓對于淹水條件下的反應(yīng)［18，19］和對干旱的部分生理反應(yīng)方面［20］。

本試驗對園藍、夏普藍、奧尼爾和藍豐4個品種進行了干旱脅迫的人工模擬，并在不同的水分條件下測定了相關(guān)的生理指標(biāo)，來探究干旱脅迫對藍莓的影響。

4.1 干旱脅迫對4個不同品種藍莓的影響

從藍莓葉片的相對含水量來看，隨著干旱脅迫程度的加深，藍莓葉片的相對含水量呈現(xiàn)下降趨勢。在干旱脅迫下藍莓會通過滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過積累可溶性糖、脯氨酸等來降低細(xì)胞水勢。受到干旱脅迫時，藍莓體內(nèi)的可溶性糖表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，表明在重度干旱時，藍莓的自我調(diào)節(jié)能力會降低，而游離脯氨酸則為上升趨勢。水分脅迫會使植物積累大量的活性氧，形成一些有害物質(zhì)如丙二醛。在干旱脅迫下，藍莓葉片中的丙二醛呈上升趨勢，干旱越嚴(yán)重，上升趨勢越明顯，傷害越大。為了避免活性氧的傷害，藍莓體內(nèi)的活性氧清除系統(tǒng)會發(fā)揮作用，隨著土壤相對含水量的降低，藍莓葉片中POD和SOD活性均表現(xiàn)為先上升，達到中度干旱脅迫程度時達到最高，在重度干旱脅迫時呈現(xiàn)下降趨勢，表明藍莓植物葉片在干旱脅迫過程中的自我修復(fù)能力逐漸減弱。藍莓葉片的相對電導(dǎo)率反映了藍莓在干旱脅迫下膜系統(tǒng)受傷害的程度，相對電導(dǎo)率隨著土壤相對含水量的降低而增強，說明膜的受傷害程度越來越嚴(yán)重，且干旱越嚴(yán)重，受傷害程度越深。

4.2 不同品種藍莓抗旱性比較

在藍莓抗旱性鑒定中引入抗脅迫系數(shù)作為鑒定的方法［21］。為了消除單個指標(biāo)帶來的片面性用隸屬函數(shù)法將各抗旱指標(biāo)擴展到（0，1）閉區(qū)間上，用公式分別計算各抗旱指標(biāo)的隸屬函數(shù)值。權(quán)重是衡量指標(biāo)集中某一指標(biāo)對干旱脅迫損傷程度相對大小的量，權(quán)重越大，表示干旱脅迫對該指標(biāo)的影響程度越大，采用客觀賦值法，通過計算超標(biāo)比來取得，最后得出綜合評價值。各品種各指標(biāo)抗旱性綜合評價計算結(jié)果見表1。

表1 4個藍莓品種的抗旱性綜合評價

根據(jù)以上7個指標(biāo)的隸屬函數(shù)加權(quán)平均值，對藍莓的4個品種進行抗旱性的綜合評價。由表1可以看出，園藍的隸屬函數(shù)加權(quán)平均值為0.67，其次為奧尼爾，隸屬函數(shù)加權(quán)平均值為0.64，這2個品種的抗旱性相對較好，藍豐和夏普藍的隸屬函數(shù)加權(quán)平均分別為0.59和0.57。綜上所述，4個藍莓品種的抗旱性順序為：園藍＞奧尼爾＞藍豐＞夏普藍。

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