沙塵脅迫對(duì)庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白和葉綠素含量的影響

阿麗騰?吐爾孫哈力 巴特爾?巴克 何方 趙海珍 艾克來木?艾合買提

摘要：沙塵脅迫是影響南疆農(nóng)作物產(chǎn)量的主要因素之一，葉綠素和可溶性蛋白含量是農(nóng)作物估產(chǎn)和農(nóng)情監(jiān)測方面的重要指標(biāo)，本試驗(yàn)選取4年生庫爾勒香梨為材料，對(duì)其葉片進(jìn)行輕度沙塵覆蓋（2 mg/cm2）和重度沙塵覆蓋（9 mg/cm2）處理，以無沙塵覆蓋為對(duì)照，并分別在處理后的第7、14、28 d和42 d測定葉片可溶性蛋白和葉綠素含量，探討沙塵脅迫對(duì)庫爾勒香梨生理指標(biāo)的影響以及庫爾勒香梨對(duì)沙塵脅迫的響應(yīng)。結(jié)果表明：庫爾勒香梨葉片在輕度和重度沙塵覆蓋條件下，隨著處理天數(shù)的延長可溶性蛋白和葉綠素含量上升；在處理時(shí)間相同的條件下，重度比輕度沙塵覆蓋條件下的葉片可溶性蛋白和葉綠素含量上升快；而Chla/Chlb值下降，且相同處理時(shí)間下重度比輕度沙塵覆蓋條件下的葉片葉綠素a/b值下降快，表明沙塵脅迫越重對(duì)香梨葉片可溶性蛋白、葉綠素含量和葉綠素a/b值影響越大。庫爾勒香梨長時(shí)間受到沙塵脅迫后，通過提高自身的抗沙能力去適應(yīng)沙塵環(huán)境。

關(guān)鍵詞：沙塵脅迫；庫爾勒香梨；葉片；可溶性蛋白；葉綠素

中圖分類號(hào)：S661.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）09-0069-04

AbstractDust stress is one of the main factors influencing the crop yields in Southern Xinjiang. The contents of chlorophyll and soluble protein were important indexes for crop yield estimation and agricultural condition monitoring. In order to explore the changing mechanism of soluble protein and chlorophyll contents in the Korla fragrant pear leaves under long-term dust stress， the leaves of 4-year-old Korla fragrant pear were selected and covered with 2 mg/cm2（mild） and 9 mg/cm2 （severe） dust for 7， 14， 28 and 42 days respectively with no dust cover as contrast. The soluble protein and chlorophyll contents in the leaves were determined. The results showed that under the treatments of mild and severe dust coverage， the soluble protein and chlorophyll contents were on the rise with the extension of treating days. As the processed time was same， the soluble protein and chlorophyll contents under severe dust coverage rose faster than those under the mild dust coverage； the Chla/Chlb value decreased， and it decreased faster under the severe dust coverage. It was showed that the severe the dust coverage was， the larger the soluble protein and chlorophyll contents and Chla/Chlb value were affected. The Korla fragrant pear could adapt to the sand and dust environment through increasing its resistance to dust after sufferring dust stress for a long time.

KeywordsDust stress； Korla pear； Leaves； Soluble protein； Chlorophyll

庫爾勒市位于塔克拉瑪干沙漠附近，屬于新疆沙塵天氣多發(fā)地區(qū)[1，2]。沙塵天氣對(duì)當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量和農(nóng)作物產(chǎn)量產(chǎn)生了巨大的影響[3]。沙塵可通過遮陰作用減弱太陽光，影響植物的呼吸和光合作用[4]，降低果樹的坐果率[5]。因此，探討沙塵對(duì)植物的危害，尋求減災(zāi)方法，成為了研究重點(diǎn)。目前很多研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沙塵能降低果樹葉綠素和可溶性蛋白含量。Sharifi等研究表明，蒙塵覆蓋導(dǎo)致莫哈韋沙漠灌木（Mojave Desert shrubs）葉片溫度升高，葉片細(xì)胞受到損傷，葉綠素含量降低[6]。吳春燕等研究表明，葉面粉塵對(duì)植物生理代謝有負(fù)面影響，如降低葉綠素a、b及總?cè)~綠素含量等[7]。趙海珍等研究發(fā)現(xiàn)沙塵可引起香梨葉片物理和化學(xué)傷害[8]；而帕提古力等的研究結(jié)果顯示沙塵脅迫不僅影響阿月渾子葉片的SOD和CAT活性，而且降低了可溶性蛋白含量[9]。

庫爾勒香梨（Pyrus brestschneideri Rehd）是南疆主栽果樹之一[10]，因其果實(shí)大小適中，香味濃郁，皮薄肉脆，清甜爽口，細(xì)嫩多汁，維生素C含量豐富且耐貯藏等特點(diǎn)[11]，遠(yuǎn)銷歐美、東南亞等地區(qū)，已經(jīng)成為當(dāng)?shù)刂匾慕?jīng)濟(jì)收入來源。但是庫爾勒地區(qū)沙塵天氣的頻繁發(fā)生，極大影響了香梨的產(chǎn)量和品質(zhì)。研究沙塵脅迫對(duì)庫爾勒香梨生理指標(biāo)的影響，對(duì)于指導(dǎo)香梨的安全生產(chǎn)具有重要意義。葉綠素和可溶性蛋白含量是農(nóng)作物估產(chǎn)和農(nóng)情監(jiān)測方面的重要指標(biāo)，因此，本研究以庫爾勒香梨為材料，用長時(shí)間人工沙塵覆蓋試驗(yàn)方法，探討了沙塵脅迫對(duì)庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白和葉綠素含量的影響以及庫爾勒香梨對(duì)沙塵脅迫的響應(yīng)，以期為干旱區(qū)沙塵環(huán)境中植物生理機(jī)制的研究及安全生產(chǎn)提供參考。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

本研究野外試驗(yàn)和葉片采樣工作在阿克蘇地區(qū)溫宿縣佳木試驗(yàn)站完成，葉片生理指標(biāo)的測定和分析在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)生物實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。阿克蘇地區(qū)溫宿縣佳木試驗(yàn)站（80°32′E，41°15′N）地處大陸性干旱荒漠氣候區(qū)，降水量少，多大風(fēng)降溫天氣，土壤主要為沙壤土。

1.2試驗(yàn)材料

供試果樹為生長狀況良好的4年生庫爾勒香梨樹（樹高3.2 m，株行距6 m×4 m）。選取植株中上層同等葉齡、大小一致、受光充足、無病蟲害的成熟功能葉片進(jìn)行人工覆沙處理。所用沙塵來自于庫爾勒市郊區(qū)。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理方法

人工沙塵覆蓋試驗(yàn)設(shè)計(jì)：以無沙塵覆蓋葉片為對(duì)照，分別設(shè)計(jì)輕度沙塵覆蓋（2 mg/cm2）和重度沙塵覆蓋（9 mg/cm2）7、14、28、42 d的處理。每處理10片葉，共100片葉。

具體覆塵方法：根據(jù)輕度和重度覆塵量把所需的沙塵準(zhǔn)備好（沙塵覆蓋量根據(jù)何芳等[12]的方法確定，然后用水打濕標(biāo)注好的葉片，把準(zhǔn)備好的沙塵平均覆蓋到葉片表面上，每次刮風(fēng)或下雨后立即檢查葉片上的沙塵覆蓋狀況，如果出現(xiàn)沙塵脫落，根據(jù)所需量重新覆蓋。對(duì)照在一般情況下一周用清水清洗一次，在發(fā)生沙塵天氣的情況下及時(shí)清洗。每個(gè)處理結(jié)束后把葉片從果樹上剪下來，做好標(biāo)記帶到實(shí)驗(yàn)室測定可溶性蛋白和葉綠素含量。

可溶性蛋白和葉綠素含量均采用分光光度法[13]測定。

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS 20軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Microsoft Excel 2003作圖。

2結(jié)果與分析

2.1沙塵脅迫對(duì)庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白含量的影響

由圖1可知，輕度沙塵覆蓋條件下，葉片可溶性蛋白含量隨著處理時(shí)間的延長呈上升趨勢(shì)，其中處理14 d和28 d的可溶性蛋白含量差異不顯著，但均顯著高于處理7 d的含量，處理42 d時(shí)可溶性蛋白含量顯著高于其它處理。重度沙塵覆蓋條件下，隨著處理時(shí)間的延長，葉片可溶性蛋白含量也呈上升趨勢(shì)，處理7 d和14 d時(shí)差異不顯著，但顯著低于處理28 d和42 d時(shí)含量。以上結(jié)果表明，沙塵覆蓋脅迫時(shí)間越長，葉片可溶性蛋白含量越高。

相同沙塵覆蓋天數(shù)下，重度沙塵覆蓋處理的葉片可溶性蛋白含量明顯高于輕度沙塵覆蓋。處理第7 d，輕度沙塵覆蓋的葉片可溶性蛋白含量比對(duì)照減少0.037 mg/gFW，降低8%，差異不顯著，而重度沙塵覆蓋的葉片可溶性蛋白含量顯著上升，比對(duì)照增加0.169 mg/gFW，提高26%。處理第14 d，輕度和重度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量差異不顯著，但均顯著高于對(duì)照。處理第28 d，重度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量顯著高于輕度沙塵覆蓋的，并且均顯著高于對(duì)照。到第42 d時(shí)，輕度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量顯著上升，而重度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量增長不顯著。以上結(jié)果表明，重度沙塵覆蓋對(duì)香梨葉片可溶性蛋白含量影響較大。

葉片可溶性蛋白含量的影響

2.2沙塵脅迫對(duì)庫爾勒香梨葉片總?cè)~綠素含量的影響

表1顯示，輕度和重度沙塵脅迫條件下，隨著處理時(shí)間的延長，庫爾勒香梨葉片的葉綠素含量均呈上升趨勢(shì)，且差異達(dá)極顯著水平。與對(duì)照相比，輕度沙塵脅迫處理7 d時(shí)的葉綠素含量顯著降低，重度沙塵脅迫下降差異達(dá)極顯著水平。相同處理時(shí)間下重度沙塵覆蓋葉片的葉綠素含量上升速度比輕度沙塵覆蓋的快。處理第14 d，重度沙塵覆蓋葉片的葉綠素含量比對(duì)照增加0.20 mg/gFW，提高11%；第42 d，輕度和重度沙塵覆蓋的葉綠素含量分別比對(duì)照增加0.22、0.38 mg/gFW，分別提高12%、19%。表明，重度脅迫較輕度脅迫對(duì)庫爾勒香梨葉片葉綠素含量的影響大。

2.3沙塵脅迫對(duì)庫爾勒香梨葉綠素a/b的影響

表2顯示，輕度沙塵脅迫處理7、14、28、42 d的庫爾勒香梨葉片葉綠素a/b值均與對(duì)照差異極顯著。而重度沙塵脅迫處理7、14、28 d的葉綠素a/b值與對(duì)照差異極顯著。

葉綠素a/b值隨著處理天數(shù)的延長呈先升高后下降的趨勢(shì)，且相同處理時(shí)間下重度沙塵覆蓋的下降速度比輕度沙塵覆蓋的快；至處理第42 d，輕度和重度沙塵覆蓋葉片的葉綠素a/b值分別比對(duì)照下降11%和20%，說明重度沙塵覆蓋對(duì)香梨葉片葉綠素a/b值影響較大。

CK4.31±0.09cC4.31±0.09cC74.46±0.02bB3.84±0.01bB144.76±0.02aA4.34±0.02aA284.43±0.01bB2.68±0.02dD423.89±0.01dD3.60±0.01cC

3討論

隨著沙塵脅迫時(shí)間的延長，輕度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量先降低后升高，這可能與沙塵脅迫初期葉片還沒適應(yīng)外界環(huán)境變化，體內(nèi)蛋白質(zhì)降解有關(guān)；但之后由于植物葉片對(duì)沙塵脅迫環(huán)境逐步適應(yīng)，誘導(dǎo)產(chǎn)生新的蛋白[14-16]，增加了可溶性蛋白含量，從而有利于提高庫爾勒香梨樹的抗沙性。重度沙塵覆蓋條件下，庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白含量隨著脅迫時(shí)間的延長呈現(xiàn)不斷升高的趨勢(shì)，可能是沙塵脅迫越嚴(yán)重誘導(dǎo)產(chǎn)生的新蛋白越多，從而更有利于提高庫爾勒香梨樹抗沙性[15]。本研究結(jié)果與宋曉玲[17]的研究結(jié)果相似。

輕度和重度沙塵脅迫條件下，隨著處理天數(shù)的延長，庫爾勒香梨葉片葉綠素含量均呈上升趨勢(shì)，而葉綠素a/b值隨著處理天數(shù)的延長呈先升高后下降的趨勢(shì)，長時(shí)間沙塵脅迫阻礙葉片與外界的氣體交換，導(dǎo)致了一定程度的“遮陰現(xiàn)象”。葉綠素是與光合作用密切相關(guān)的指標(biāo)，其含量的升高，對(duì)提高光合速率有一定的貢獻(xiàn)[14-16]。葉綠素a和b是光合作用的主要色素，葉綠素a的功能是將匯聚的光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，葉綠素b的功能主要是收集光能。有關(guān)研究表明，遮陰可使單位面積葉綠素含量增加[17]，葉綠素a/b值下降，這不僅有利于葉片對(duì)光能的捕獲和吸收，而且有利于對(duì)弱光的利用[18]，這與沙塵脅迫下庫爾勒香梨葉片葉綠素含量變化相似，說明植物對(duì)不同逆境的適應(yīng)可能存在共同的生理基礎(chǔ)[19]。

4結(jié)論

4.1庫爾勒香梨葉片輕度和重度沙塵覆蓋條件下，隨著處理天數(shù)的延長，葉片可溶性蛋白和葉綠素含量均上升，而葉綠素a/b值先上升后下降。

4.2在相同處理時(shí)間下，重度沙塵覆蓋處理的葉片可溶性蛋白含量和葉綠素含量比輕度沙塵覆蓋處理的上升快，而葉綠素a/b值較輕度沙塵覆蓋的下降快，表明沙塵脅迫越重，對(duì)香梨葉片可溶性蛋白含量和葉綠素含量及葉綠素a/b值影響越大。參考文獻(xiàn)：

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