土壤pH對三個牡丹品種可溶性糖含量和SOD活性的影響

王莉莉 阿日文 孫曉剛 郭太君

摘要：采用盆栽的方法，以冰山藏玉、金城女郎和縐玫瑰3個西北牡丹（Paeonia suffruticosa Andr.）品種為試驗材料，研究不同土壤pH對牡丹葉片可溶性糖含量和SOD活性的影響，旨在找出其適宜的土壤pH范圍并比較不同牡丹品種對酸堿脅迫的抗性。結(jié)果表明，3個牡丹品種的可溶性糖含量和SOD活性均隨酸堿脅迫程度的加深和時間的延長呈先上升后下降的趨勢，酸脅迫下葉片出現(xiàn)的受害癥狀早于堿脅迫?？U玫瑰的可溶性糖含量和SOD活性最高，金城女郎次之，冰山藏玉最小。由3個牡丹品種可溶性糖含量、SOD活性變化和植株受害情況，可以初步確定3個牡丹品種的抗性能力從大到小為縐玫瑰、金城女郎、冰山藏玉，且抗堿能力大于抗酸能力，適宜的生長范圍為pH 6.5～8.5，即在中至微堿性土壤上生長良好。

關(guān)鍵詞：pH；牡丹（Paeonia suffruticosa Andr.）；可溶性糖；SOD

中圖分類號：S685.11 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）21-5327-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.21.030

Effects of Soil pH on Soluble Sugar Content and SOD Activity of

Three Tree Peony Cultivars

WANG Li-li， A Ri-wen， SUN Xiao-gang，GUO Tai-jun

（College of Horticulture，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China）

Abstract： Taking the three northwest cultivars of potted tree peony （Paeonia suffruticosa Andr.） （Bingshancangyu，Jinchengnvlang and Zhoumeigui） as materials， soluble sugar content and SOD activity in leaves under different soil pH treatment were investigated， aiming to find out suitable pH range and resistance to acid and alkali stress of tree peony growth. The results showed that， the soluble sugar content and SOD activity of three tree peony cultivars presented an increasing-declining trend as the extension of stress degree and time， the victim symptoms of leaves under acid stress appeared earlier than the alkali stress. Soluble sugar content and SOD activity of Zhoumeigui was the highest， following by Jinchengnvlang， and Bingshancangyu was the lowest. According to the soluble sugar content， SOD activity and plant victimization， it could be concluded that the soil pH tolerance of Zhoumeigui was stronger than Jinchengnvlang and Bingshancangyu，and the tolerance to the base stress was much stronger. Soil pH ranged from 6.5 to 8.5 was suitable to tree peony.

Key words： pH； tree peony（Paeonia suffouticosa Andr.）； soluble sugar； SOD

享有“花中之王”美譽的牡丹（Paeonia suffruticosa Andr.）為芍藥科芍藥屬落葉亞灌木[1]，具有較高的觀賞和藥用價值，深受人們的喜愛，因此對牡丹栽培生理方面的研究也越來越多。到目前為止，關(guān)于光照、水分和溫度等環(huán)境因子對牡丹可溶性糖和SOD活性的研究已有許多。周傳鳳等[2]和周曙光等[3]分別研究了強光和遮光脅迫對牡丹葉片SOD的影響；侯小改等[4]對不同土壤水分條件下牡丹的可溶性糖和SOD活性的影響進行了研究；朱月等[5]以幾種紫斑牡丹為試驗材料研究了低溫對其可溶性糖含量的影響。但土壤pH對兩個生理指標的研究尚未見報道。

可溶性糖作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和信號物質(zhì)，可減緩由脅迫造成的生理代謝不平衡；SOD是植物體內(nèi)清除活性氧的關(guān)鍵酶，其活性的高低反映了植物抗逆性的強弱，這兩個生理指標對植物抵御逆境脅迫起著重要的作用。為此，試驗采用盆栽的方法，對酸堿脅迫下牡丹葉片的可溶性糖和SOD活性變化進行了研究，旨在找出牡丹適宜生長的土壤環(huán)境，為其適應(yīng)性栽培提供適宜的土壤質(zhì)地和土壤pH等理論依據(jù)，同時篩選出優(yōu)良的抗性品種。

1 材料與方法

1.1 材料及處理

試驗在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園林試驗基地進行。供試材料為西北牡丹三年生嫁接苗冰山藏玉、金城女郎和縐玫瑰，采用盆栽方法，盆高25 cm、口徑35 cm，盆土基質(zhì)為園土：草炭土：細沙=2∶2∶1。5月下旬選取長勢一致的牡丹苗進行酸堿處理。土壤pH設(shè)定：4.5、5.5、6.5、7.5（CK）、8.5和9.5，每處理3盆。每隔2 d進行土壤pH測定，保證每個梯度的pH控制在±0.2范圍內(nèi)，對尚未達到設(shè)定pH的用H2SO4或NaOH溶液調(diào)節(jié)。

1.2 采樣及測定方法

2014年6月1日脅迫處理后，每隔15 d取樣1次，取新梢中部成熟葉片。隨機摘取等量數(shù)枚葉子放入保鮮袋內(nèi)，迅速帶回實驗室用去離子水沖洗干凈葉面，用吸水紙吸干葉片表面的水分，重復(fù)3次，然后進行各項生理生化指標的測定。用蒽酮法測定可溶性糖含量[6]，用氮藍四唑（NBT）法[6]測定SOD活性。數(shù)據(jù)用Excel 2003和DPS軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同pH處理對3個牡丹品種可溶性糖含量的影響

2.1.1 不同pH處理對冰山藏玉可溶性糖含量的影響 從圖1可以看出，不同pH處理下冰山藏玉可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢。與對照相比，pH 4.5、5.5和9.5處理的可溶性糖含量極顯著上升，處理后第30天均達到最大值，分別較對照提高67.86%、59.52%和36.51%；之后迅速下降，至處理后第60天達到最低。對照、pH 6.5和8.5處理下可溶性糖含量最大值均出現(xiàn)在處理后第45天，pH 6.5處理較對照提高2.49%，差異不明顯；pH 8.5處理較對照提高13.60%，與對照相比差異極顯著（P<0.01）。

2.1.2 不同pH處理對金城女郎可溶性糖含量的影響 由圖2可以看出，各處理下可溶性糖含量的變化趨勢基本一致，總體表現(xiàn)為先上升后下降，但不同處理間的變化程度有明顯差別。pH 4.5處理初期可溶性糖含量顯著上升，處理后第30天達到最大值，較對照提高60.08%，之后呈極顯著下降趨勢（P<0.01）。pH 5.5、6.5、8.5和9.5處理可溶性糖含量最大值均出現(xiàn)在處理后第45天，分別較對照提高50.18%、14.77%、13.35%和30.43%，均與對照差異極顯著（P<0.01），之后開始下降。其中，pH 9.5處理可溶性糖含量下降幅度最大，其次是pH 5.5處理，二者與處理后第45天相比分別下降了29.60%和15.52%；對照、pH 6.5和8.5處理45～60 d變化幅度不明顯。到處理后第60天時pH 9.5可溶性糖含量最低，且極顯著低于對照和其他處理。

2.1.3 不同pH處理對縐玫瑰可溶性糖含量的影響 如圖3所示，縐玫瑰pH 6.5、8.5處理和對照可溶性糖含量變化一致，均隨處理時間的延長呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，在處理后第60天時達到最大值，分別較對照提高16.69%和19.17%，與對照差異極顯著（P<0.01）。但對照和pH 6.5處理在整個處理期間可溶性糖含量變化趨勢較平緩；而pH 8.5處理在30 d后的上升趨勢呈顯著性變化。pH 4.5、5.5和9.5處理的變化趨勢是先上升后下降，最大值出現(xiàn)在處理后第45天，此時期的可溶性糖含量也極顯著高于其他3個處理，隨后可溶性糖含量開始下降，pH 4.5處理下降趨勢顯著大于pH 5.5和9.5處理。在處理后第60天，對照、pH 6.5和8.5處理可溶性糖含量極顯著低于其他處理。

綜上所述，3個牡丹品種在不同pH處理下的可溶性糖含量受到明顯影響，普遍呈先上升后下降趨勢，3個品種在不同處理下的可溶性糖含量均高于對照。可溶性糖作為植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，會隨著脅迫程度的增加而增加。3個牡丹品種在pH 4.5、5.5和9.5處理下的可溶性糖最高值普遍高于其他pH處理。

由圖1至圖3可知，3個牡丹品種可溶性糖含量達到最大值的時間有所不同。冰山藏玉對酸堿脅迫產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)最早，強酸強堿處理下的最大值出現(xiàn)在處理后第30天；金城女郎逆境下反應(yīng)相對較晚，普遍出現(xiàn)在處理后45 d，縐玫瑰可溶性糖含量達到最大值出現(xiàn)在處理后45～60 d，且各處理下的可溶性糖含量普遍高于其他兩個品種，其次是金城女郎，冰山藏玉最低。由此，綜合評價3個牡丹品種的抗酸堿能力從大到小為縐玫瑰、金城女郎、冰山藏玉。

2.2 不同pH處理對3個牡丹品種SOD活性的影響

2.2.1 不同pH處理對冰山藏玉SOD活性的影響 如圖4所示，在脅迫過程中，各處理下SOD活性總體均高于對照。pH 4.5和9.5處理下SOD活性呈先急速上升然后下降的趨勢，在處理后第30天達到各自的最大值，分別較對照提高66.31%和74.28%，差異極顯著（P<0.01）。pH 5.5和6.5處理下的SOD活性整體呈現(xiàn)“雙峰”趨勢，處理后第15天到達第一個峰值，分別較對照提高51.33%（P<0.01）和13.35%（P<0.05），處理后第45天達到第二個峰值。對照在顯著上升至第15天后開始呈現(xiàn)緩慢下降-上升-下降趨勢，無顯著變化。pH 8.5處理的SOD活性呈上升-下降-上升趨勢，處理結(jié)束第60天與對照差異極顯著（P<0.01）。

2.2.2 不同pH處理對金城女郎SOD活性的影響 由圖5可以看出，pH 4.5處理下SOD活性呈先上升后下降趨勢，處理前期顯著性上升至處理后第30天達到最大值，較對照提高62.73%，與對照差異極顯著（P<0.01），隨著脅迫時間的延長極顯著下降，至處理60 d時僅為對照的94.06%。pH 5.5、6.5和9.5處理基本一致，呈現(xiàn)“雙峰”趨勢，且“雙峰”均出現(xiàn)在處理后第15天和第45天。pH 5.5和9.5處理出現(xiàn)的兩個峰值均與對照差異極顯著（P<0.01），pH 6.5在處理后第15天的第一個峰值明顯高于第45天時的第二個峰值，與對照差異顯著（P<0.05）。pH 8.5處理整體呈上升-下降-上升趨勢，在處理結(jié)束第60天達到最大值，與對照差異顯著（P<0.05）。

2.2.3 不同pH處理對縐玫瑰SOD活性的影響 如圖6所示，pH 4.5、5.5、8.5和9.5處理的SOD活性變化均呈“雙峰”趨勢，兩個峰值出現(xiàn)在處理后第15天和第45天，且各處理的第二個峰值均大于第一個峰值，兩峰值與對照差異極顯著（P<0.01）。其中，pH 4.5處理的SOD活性在處理后期第45～60天下降幅度最大，與第45天比較下降了33.53%；其次是pH 5.5和9.5處理，二者與處理后第45天比較分別下降了15.33%和14.94%，pH 8.5處理下降幅度不明顯。pH 6.5處理的SOD變化與對照較為一致，呈上升-下降-上升趨勢。

由圖4至圖6可知，不同處理下3個牡丹品種的SOD活性均有所增加，且普遍高于對照。冰山藏玉在pH 4.5和pH 9.5處理前期呈上升趨勢，隨著脅迫時間的延長，受到的傷害超出了自身的修復(fù)能力，導(dǎo)致SOD活性顯著下降。隨著酸堿脅迫程度的減小，pH 5.5和8.5處理下呈現(xiàn)的雙峰趨勢被看作是植株體內(nèi)調(diào)節(jié)自身抵御能力和氧自由基傷害之間平衡的一種表現(xiàn)。金城女郎的抗堿能力強于冰山藏玉，pH 9.5處理下SOD活性呈雙峰趨勢，為抵御堿脅迫造成的傷害提高了SOD的活性。縐玫瑰的SOD活性最高，冰山藏玉最低。由此，綜合評價3個牡丹品種的抗酸堿能力從大到小為縐玫瑰、金城女郎、冰山藏玉。

3 小結(jié)與討論

逆境脅迫下植物體內(nèi)可溶性糖含量增加的生理意義，多數(shù)學(xué)者認為是一種適應(yīng)性的抵御反應(yīng)，其作為一種調(diào)節(jié)物質(zhì)起到滲透平衡的作用[7]。從本試驗的結(jié)果看，3個牡丹品種的可溶性糖含量均在酸堿脅迫后有所上升，且隨著酸堿脅迫程度的增加而增加，pH 4.5、5.5和9.5處理下的可溶性糖含量顯著高于對照，表明酸堿脅迫下可溶性糖對牡丹調(diào)節(jié)傷害能力更明顯[8]。隨著酸堿脅迫的持續(xù)，3個牡丹品種抵抗強酸強堿的能力有所下降，可溶性糖含量降低。冰山藏玉可溶性糖含量開始下降的時間最早，金城女郎次之，縐玫瑰最晚，且處理后期縐玫瑰在pH 6.5～8.5范圍內(nèi)顯著上升。究其原因，是縐玫瑰的抗堿能力較其他兩個品種強，在未超出自身的能力范圍內(nèi)提高了滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，增強了抗性。在酸堿脅迫下，3個牡丹品種的耐受能力從大到小為縐玫瑰、金城女郎、冰山藏玉。

SOD活性會在逆境脅迫下增加，這是由于受到脅迫的植物體內(nèi)積累了大量活性氧之后對細胞膜系統(tǒng)有破壞作用，而SOD恰恰能通過將超氧化物自由基催化轉(zhuǎn)變H2O2來消除活性氧，從而保護膜結(jié)構(gòu)[9]。3個牡丹品種的SOD活性在各處理前期均有所增加，且SOD活性普遍高于對照。整個脅迫過程中，牡丹SOD活性變化呈較為復(fù)雜的升降趨勢，與王思遠[10]和崔喜艷等[11，12]研究土壤pH對烤煙葉片保護酶活性的影響中先升后降的趨勢不盡相同。這可能是因為SOD活性會隨著長時間脅迫下氧自由基的逐漸增多，調(diào)節(jié)自身的耐受能力以求達到平衡，也可能與試驗條件和材料等的不同有關(guān)。從SOD活性來看，縐玫瑰最大，金城女郎次之，冰山藏玉最小。3個牡丹品種耐酸和堿脅迫的能力一致，從大到小為縐玫瑰、金城女郎、冰山藏玉。

本試驗中，3個牡丹品種的形態(tài)受害變化為：處理14 d后，冰山藏玉和金城女郎在pH 4.5酸脅迫下葉尖開始枯萎；而縐玫瑰在酸脅迫下處理后第18天才出現(xiàn)受害癥狀，此時冰山藏玉和金城女郎葉片開始在pH 5.5微酸環(huán)境下出現(xiàn)斑點。處理結(jié)束時冰山藏玉葉片受害面積最大，金城女郎次之，縐玫瑰葉片的枯萎面積最小，由此確定3個牡丹品種對酸脅迫的抗性能力從大到小為縐玫瑰、金城女郎、冰山藏玉。通過對pH 9.5堿脅迫下牡丹葉片的受害時間和程度比較，判斷3個牡丹品種抗堿能力與抗酸能力大小順序一致。3個牡丹品種對酸的敏感程度大于堿，表現(xiàn)在于堿脅迫下葉片出現(xiàn)萎蔫的時間晚于酸脅迫，且在pH 8.5微堿脅迫下植株生長良好，葉片枯萎面積小于10%。

根據(jù)植株受害情況得出的3個牡丹品種抗酸堿能力大小，與可溶性糖含量和SOD活性變化的結(jié)論一致，因此對于牡丹體內(nèi)抵抗酸堿脅迫產(chǎn)生防御功能，可溶性糖與SOD活性可作為抗性評定的有效指標[8]。綜合評價3個牡丹品種抗性能力，從大到小為縐玫瑰、金城女郎、冰山藏玉，且抗堿能力大于抗酸能力，適宜的生長范圍為pH 6.5～8.5，即在中性至微堿性土壤中生長良好。本研究是在3個西北牡丹品種中進行的，其研究結(jié)果是否具有普遍性仍需進一步證實。

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