不同田菁品種幼苗對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)

汪琪+周俊+徐洋+何濤+姚曹+鄒長(zhǎng)明

摘 要：為了確定干旱條件下田菁的抗旱能力及其生理機(jī)制，該研究于2016年在安徽鳳陽(yáng)以田選10號(hào)、鹽菁膠1號(hào)、鹽菁膠3號(hào)、田菁3號(hào)為材料進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，調(diào)查了干旱處理前后不同田菁品種幼苗的植株形態(tài)變化，測(cè)定植株樣品中的可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、丙二醛含量和過(guò)氧化氫酶活性等生理指標(biāo)，比較不同田菁品種的抗旱指數(shù)。結(jié)果表明，干旱處理后植株株高和鮮質(zhì)量顯著降低8%～20%，體內(nèi)生理指標(biāo)則顯著增加15%～143%。通過(guò)比較不同品種的抗旱指數(shù)，得出田選10號(hào)和鹽菁膠1號(hào)抗旱能力較強(qiáng)，而另外2個(gè)品種的抗旱能力較弱。抗旱力強(qiáng)的品種在干旱處理后可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、過(guò)氧化氫酶活性增加更多，而抗旱力弱的品種丙二醛含量更高。

關(guān)鍵詞：田菁；干旱脅迫；抗旱指數(shù)；生理指標(biāo)

中圖分類(lèi)號(hào) S142 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）08-0016-03

田菁（Sesbania cannabina Pers）是一種生長(zhǎng)速度快、鮮草產(chǎn)量高、根系與根瘤發(fā)達(dá)、固氮能力強(qiáng)的豆科作物。田菁的用途很廣，其秸稈可造紙，莖皮能制麻，籽?？商崛√镙寄z，枝葉可作家畜飼料[1]。田菁因原產(chǎn)于低洼潮濕地區(qū)而具有很強(qiáng)的抗?jié)承裕忠驗(yàn)槊缙谠^深而具有較強(qiáng)的耐旱能力，還具有抗鹽堿的特點(diǎn)，既可作為改良鹽堿地的先鋒作物，也可作為培肥荒地的綠肥作物[1-2]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在田菁品種篩選方面已經(jīng)有一些研究[3]，對(duì)田菁抗鹽性能的研究較多，而在其抗旱能力方面研究很少[4-5]。為研究田菁的抗旱機(jī)理，篩選抗旱良種，筆者在前幾年田間觀(guān)察的基礎(chǔ)上，于2016年在安徽科技學(xué)院進(jìn)行了盆栽試驗(yàn)，分析了干旱脅迫下田菁幼苗形態(tài)變化和生理指標(biāo)變化，為田菁品種篩選提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 采用國(guó)家種質(zhì)資源庫(kù)提供的種子，4個(gè)田菁品種分別為：田選10號(hào)，鹽菁膠1號(hào)，鹽菁膠3號(hào)，田菁3號(hào)。

1.2 方法 每個(gè)品種6盆，裝沙土1kg，每盆均勻播種15粒，置于光照培養(yǎng)箱（20℃）中萌發(fā)，待種子萌發(fā)后定苗6株，將光照培養(yǎng)箱溫度調(diào)為26℃，每天澆適量水，使植物健康生長(zhǎng)。培養(yǎng)30d后，植株長(zhǎng)到3葉期時(shí)取3盆進(jìn)行干旱處理，另三盆正常澆水用作對(duì)照，7d后測(cè)植株形態(tài)和生理指標(biāo)。測(cè)定指標(biāo)有株高、莖粗、地上部和地下部鮮質(zhì)量、可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、丙二醛含量、過(guò)氧化氫酶活性。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 植株樣品生理指標(biāo)測(cè)定方法 可溶性糖用沸水提取，蒽酮比色法測(cè)定；游離脯氨酸用3%磺基水楊酸提取，茚三酮比色法測(cè)定；丙二醛用5%三氯乙酸提取，硫代巴比妥酸比色法測(cè)定；過(guò)氧化氫酶活性用磷酸緩沖液提取，高錳酸鉀滴定法測(cè)定[6]。

1.3.2 抗旱指數(shù)計(jì)算方法[7]株高指數(shù)=干旱處理株高/對(duì)照株高；鮮質(zhì)量指數(shù)、可溶性糖指數(shù)、脯氨酸指數(shù)、過(guò)氧化氫酶指數(shù)類(lèi)似；丙二醛指數(shù)=干旱處理丙二醛含量/對(duì)照丙二醛含量；總抗旱指數(shù)=各指數(shù)的總和。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下不同田菁品種的植株形態(tài)變化 干旱對(duì)田菁的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)有顯著影響，可使植株形態(tài)發(fā)生不同程度的變化。表1顯示，干旱脅迫可使田菁株高顯著降低8%～13%；地上部、地下部和整株鮮質(zhì)量顯著降低11%～22%；干旱處理的田菁莖粗有降低趨勢(shì)但與對(duì)照差異不顯著；干旱脅迫下不同品種的根冠比有不同的趨勢(shì)，田選10號(hào)和鹽菁膠1號(hào)根冠比略有增加而其他品種有減少趨勢(shì)。

2.2 干旱脅迫下不同田菁品種的生理指標(biāo)變化 當(dāng)植物處于逆境，如干旱、漬水、高溫、低溫、鹽堿以及病蟲(chóng)害等，其體內(nèi)的生理活性物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一些變化，以適應(yīng)或抵抗不利的環(huán)境，逆境也會(huì)破壞部分細(xì)胞組織而釋放出一些化學(xué)物質(zhì)或產(chǎn)生某些次生代謝物質(zhì)。表2表明，干旱脅迫下，供試田菁的可溶性糖含量比對(duì)照顯著增加了14%～37%，游離脯氨酸含量顯著增加了82%～142%，丙二醛含量顯著增加了27%～100%，過(guò)氧化氫酶活性顯著增加了49%～143%。

2.3 不同田菁品種的抗旱指數(shù)比較 根據(jù)表1和表2的數(shù)據(jù)，計(jì)算各品種的抗旱指數(shù)，得表3。表3顯示，供試田菁品種的抗旱指數(shù)從高到低的排序是：田選10號(hào)>鹽菁膠1號(hào)>鹽菁膠3號(hào)>田菁3號(hào)，其中田選10號(hào)與鹽菁膠1號(hào)為第一等級(jí)，鹽菁膠3號(hào)和田菁3號(hào)為第二等級(jí)，第一等級(jí)抗旱能力較強(qiáng)，第二等級(jí)抗旱能力較弱，等級(jí)內(nèi)品種間差異不顯著。這個(gè)結(jié)果與田間觀(guān)察調(diào)查結(jié)果一致。

3 討論與結(jié)論

在干旱條件下，田菁植株在生長(zhǎng)變慢的同時(shí)，體內(nèi)多種生理活性物質(zhì)也發(fā)生了顯著的變化，其變化程度與植物的抗旱能力密切相關(guān)[7-8]。在干旱環(huán)境下植物會(huì)主動(dòng)積累一些可溶性糖和脯氨酸以調(diào)節(jié)滲透壓，防止水分丟失，維持體內(nèi)水分平衡，同時(shí)，這些物質(zhì)還可以在復(fù)水后為植物重新恢復(fù)生長(zhǎng)提供能量，因而抗旱力強(qiáng)的品種如田選10號(hào)與鹽菁膠1號(hào)在干旱處理后可溶性糖和游離脯氨酸含量比其他品種積累得更多。本實(shí)驗(yàn)中，干旱處理后植株的脯氨酸含量變化比可溶性糖含量變化更大，說(shuō)明脯氨酸是田菁更為重要的抗旱生理指標(biāo)。

丙二醛是膜脂過(guò)氧化的次生代謝產(chǎn)物。干旱條件下，植物細(xì)胞內(nèi)的膜脂發(fā)生過(guò)氧化作用而導(dǎo)致丙二醛不同程度的積累，因而丙二醛含量是膜脂過(guò)氧化程度的重要指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)中，鹽菁膠3號(hào)和田菁3號(hào)在干旱處理后丙二醛含量增加更多，這是其抗旱能力較弱的重要表現(xiàn)。

為降低膜脂過(guò)氧化作用，植物需要大量過(guò)氧化氫酶，以分解過(guò)氧化氫防止其破壞生物膜，因而過(guò)氧化氫酶活性也是表征植物抗旱能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)中，田選10號(hào)與鹽菁膠1號(hào)在干旱處理后過(guò)氧化氫酶活性增強(qiáng)更多，說(shuō)明其抗旱能力更強(qiáng)。

總抗旱指數(shù)是植物抗旱能力的綜合量化指標(biāo)，根據(jù)該指數(shù)可得出：抗旱能力最強(qiáng)的是田選10號(hào)與鹽菁膠1號(hào)，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編：張宏民）