不同苗齡假植對烤煙抗氧化系統(tǒng)酶活性的影響

崔曉闖+王昕+陳頤+張震+熊偉+楊虹琦

摘 要：抗氧化系統(tǒng)能夠清除植物體內(nèi)活性氧，是植物提高抗逆性的主要途徑，其中，抗氧化系統(tǒng)酶活性起著至關(guān)重要的作用。為了篩選出湖南低溫寡照煙區(qū)煙苗的最適假植期，研究了不同苗齡假植對烤煙整個生育期抗氧化系統(tǒng)酶活性的影響。結(jié)果表明，在烤煙整個生育期，SOD，POD，CAT，APX和GR的活性變化趨勢均為先升后降；烤煙SOD，CAT，POD，APX和GR的活性最高的時期為打頂期；不同苗齡假植中，5葉1心處理的烤煙抗氧化系統(tǒng)酶活性較高，故其抗逆性較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：假植；烤煙；抗氧化系統(tǒng)；酶活

中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.04.003

Effect of Transplanting at Different Seedling Ages on Antioxidant System Enzyme Activity of Flue-cured Tobacco

CUI Xiaochuang1 ， WANG Xin2， CHEN Yi1， ZHANG Zhen3， XIONG Wei1， YANG Hongqi1

（1. College of Biological Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha， Hunan 410128， China； 2.China Tobacco Zhejiang Industrial Company Limited， Hangzhou， Zhejiang 550009， China； 3.Shaoyang Tobacco Company of Hunan Province， Shaoyang， Hunan 422000， China）

Abstract： Antioxidant system can remove active oxygen in plant， which is the main way for plant to improve stress resistance. And the antioxidant enzyme activity plays a crucial role. To screen out the most suitable transplanting period of tobacco seedlings in Hunan low temperature and less sunlight radiation tobacco-growing areas， this paper studied the effect of transplanting at different seedling ages on antioxidant system enzyme activity of flue-cured tobacco in the whole growing period. The results showed that the change trends of the activities of SOD， POD， CAT， APX and GR of flue-cured tobacco were 'up-down' in the whole growing period. The activities of SOD， CAT， POD， APX and GR of flue-cured tobacco were the highest in the topping stage. Antioxidant system enzyme activity of flue-cured tobacco transplanted in five-leaf stage in different seedling ages was high. Therefore， the resistance of flue-cured tobacco in five-leaf stage was stronger.

Key words： transplanting； flue-cured tobacco； antioxidant system； enzyme activity

育苗是煙草生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)之一，培育整齊健壯、抗性高的煙苗是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、適產(chǎn)烤煙的重要基礎(chǔ)[1]。為應(yīng)對湖南煙區(qū)育苗期間“低溫寡照”的惡劣氣候，水旱兩段式育苗在漂浮育苗的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，在漂浮育苗煙苗達(dá)到4葉1心時，假植到已裝填營養(yǎng)土的托盤里，最后在煙苗達(dá)到8葉1心時進(jìn)行大田移栽，可以有效提高煙苗素質(zhì)，縮短緩苗期，保障大田煙株的早生快發(fā)[2-3]。在湖南郴州、永州等煙區(qū)已有大面積推廣。煙草在整個生長發(fā)育過程中，遭受干旱和弱光等一系列逆境脅迫，將會加速植株內(nèi)活性氧的產(chǎn)生[4]，導(dǎo)致植株膜系統(tǒng)損傷，而此時煙株體內(nèi)也將會產(chǎn)生對氧化脅迫的應(yīng)激反應(yīng)，通過增加抗氧化系統(tǒng)酶活性合成抗氧化物質(zhì)，來清除多余的活性氧，使煙株免除過多活性氧的傷害，保障煙株正常的生長發(fā)育[5]。同時移栽期的不同可導(dǎo)致烤煙在整個大田生育期的光、溫、水、熱等環(huán)境因素發(fā)生改變，進(jìn)而影響到煙葉的生長發(fā)育[6-10]、化學(xué)成分[10-12]、質(zhì)量風(fēng)格[6，9，13]及產(chǎn)質(zhì)量[5-6]。但是對兩段式育苗另一關(guān)鍵技術(shù)——不同苗齡假植的研究報(bào)道很少。

為了探索水旱兩段式育苗方式中不同苗齡假植對烤煙整個生育期抗氧化系統(tǒng)酶活性的影響，本試驗(yàn)以云煙87為材料進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，研究了3葉1心、4葉1心、5葉1心3個時期的煙苗假植對烤煙整個生育期抗氧化系統(tǒng)酶活性的影響，旨在為優(yōu)化湖南煙稻輪作煙區(qū)的水旱兩段式育苗方式提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年12月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥樓樓頂進(jìn)行。試驗(yàn)土壤取自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草試驗(yàn)基地，土壤類型為水稻土，基礎(chǔ)地力為：有機(jī)質(zhì)33.79 g·kg-1，全氮1.87 g·kg-1，有效磷17.42 g·kg-1，速效鉀157.12 mg·kg-1，pH值6.5。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為云煙87。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)3個處理，在溫室大棚中采用漂浮育苗方式培育3葉1心（處理1）、4葉1心（處理2）、5葉1心（處理3）時期的煙苗各100株備用，再將3葉1心、4葉1心、5葉1心煙苗假植到裝滿營養(yǎng)土（漂浮育苗專用基質(zhì)和試驗(yàn)土壤1∶1的比例）的小缽中，培養(yǎng)至8葉1心時移栽到室外花盆。每處理設(shè)3次重復(fù)，各移栽15盆（共45盆）備用。所有處理均施用相同的煙草專用肥，并且統(tǒng)一施肥時間、施肥次數(shù)及施肥量，其他栽培管理措施嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。

1.4 檢測指標(biāo)及方法

分別于假植期、伸根期、團(tuán)棵期、旺長期、打頂期、成熟期，從各處理中選取3株長勢相近的烤煙整株取回實(shí)驗(yàn)室，取第2片展開的功能葉進(jìn)行抗氧化系統(tǒng)指標(biāo)檢測。其中，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑還原法測定[14]；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[15]；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法測定[14]；抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性測定參照NAKANO等[16]的方法進(jìn)行；谷胱甘肽還原酶（GR）的測定參照HALLIWELL等[17]的方法進(jìn)行。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件和Duncan新復(fù)極差法檢驗(yàn)進(jìn)行方差分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同苗齡假植對烤煙整個生育期超氧化物歧化酶（SOD）的影響

SOD是一種重要的抗氧化劑，構(gòu)成了植物抗氧化系統(tǒng)的第一道防線，它能分解自由基，是保護(hù)健康細(xì)胞不受自由基侵害的安全網(wǎng)，當(dāng)與超氧陰離子自由基相遇時，將其還原為O2和H2O2，進(jìn)而防止超氧陰離子對植物造成危害[18]。由圖1可知，各處理烤煙整個生育期，SOD酶活性呈現(xiàn)先持續(xù)增加，最后急劇下降的變化趨勢，并且以打頂期烤煙SOD酶活性最高；各處理間烤煙SOD活性在烤煙伸根期、團(tuán)棵期、旺長期和打頂期均達(dá)到極顯著性差異（P<0.01），其中均以處理3的SOD活性最高。表明5葉1心時期假植的煙苗整個生育期SOD的活性高于其他時期段假植，在大田生長過程中更有利于清除自由基，使煙株在一定時期內(nèi)免受活性氧的傷害。

2.2 不同苗齡假植對烤煙整個生育期過氧化物酶（POD）的影響

過氧化物酶（POD）是由微生物或植物所產(chǎn)生的一類氧化還原酶，主要存在于細(xì)胞的過氧化物酶體中，可以消除過氧化氫和酚類物質(zhì)的傷害。由圖2可知，各處理烤煙整個生育期，POD活性以打頂期最高，假植期最低；各處理間烤煙POD活性在烤煙假植期、伸根期和團(tuán)棵期均達(dá)到極顯著性差異（P<0.01），其中均以處理3的POD活性最高。表明5葉1心時期假植的烤煙能夠顯著提高烤煙伸根期和團(tuán)棵期POD活性，這可能是由于5葉1心時期的煙苗抗逆性較強(qiáng)，主要表現(xiàn)在增強(qiáng)煙苗細(xì)胞清除自由基的能力和抑制細(xì)胞的膜脂過氧化。

2.3 不同苗齡假植對烤煙整個生育期過氧化氫酶（CAT）的影響

過氧化氫酶（CAT）是生物體內(nèi)主要的抗氧化酶之一，其主要功能是清除過氧化體中產(chǎn)生的H2O2。由圖3可知，各處理烤煙CAT活性在整個大田生育期以打頂期最高；各處理間烤煙CAT活性在烤煙假植期、伸根期和團(tuán)棵期均達(dá)到極顯著性差異（P<0.01），其中，均以處理3的CAT活性最高。表明5葉1心時期煙苗假植能夠顯著提高烤煙伸根期和團(tuán)棵期CAT活性，CAT與SOD，POD相互協(xié)調(diào)配合，清除過剩的自由基，使烤煙體內(nèi)自由基維持在一個正常的動態(tài)水平，以提高植物的抗逆性[19-21]。

2.4 不同苗齡假植對烤煙整個生育期抗壞血酸還原酶（APX）和谷胱甘肽還原酶（GR）的影響

抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)（AsA-GSH）系統(tǒng)是一條清除活性氧和自由基的重要途徑[22]，其中，抗壞血酸過氧化物酶（APX）和谷胱甘肽還原酶（GR）是AsA-GSH系統(tǒng)的重要組成部分，其活性限制著AsA-GSH系統(tǒng)的運(yùn)行速率。由圖4，5可知，各處理烤煙APX和GR活性在整個大田生育期呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢，以打頂期烤煙APX和GR活性達(dá)到最大值，表明打頂期AsA-GSH系統(tǒng)運(yùn)行速率最高，隨著成熟期的到來，煙株逐漸接近衰亡，AsA-GSH系統(tǒng)運(yùn)行速率下降；各處理間烤煙APX和GR活性在烤煙伸根期和打頂期均達(dá)到極顯著差異（P<0.01），其中均以處理3的APX和GR活性最高，表明伸根期和打頂期烤煙處于逆境條件下，5葉1心時期假植的烤煙能顯著提高烤煙AsA-GSH系統(tǒng)的運(yùn)行速率。

3 結(jié)論與討論

抗氧化系統(tǒng)是植物清除體內(nèi)活性氧毒害物質(zhì)的一個主要途徑，其中抗氧化酶系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用[23-24]。在植物正常生長情況下，抗氧化系統(tǒng)使活性氧的產(chǎn)生和清除處于動態(tài)平衡狀態(tài)。在逆境條件下，體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)清除活性氧能力下降，平衡被打破?？緹熢谏L過程中，主要面臨干旱、低溫、人為打頂?shù)饶婢趁{迫。本試驗(yàn)研究表明，不同苗齡假植下的烤煙在整個生育期SOD，POD，CAT，APX，GR的活性變化趨勢均表現(xiàn)為先升后降的趨勢，這與黎時光等[25]和?；蹅サ萚26]的研究結(jié)論相似。其中，烤煙SOD，CAT，POD，APX和GR的活性最高時期為打頂期，這是因?yàn)榭緹熑セㄌ幚硎沟每緹熖幱谌藶榈哪婢抄h(huán)境，為應(yīng)對活性氧自由基的大量累積，機(jī)體抗氧化酶系統(tǒng)也需相應(yīng)提高來響應(yīng)，以便減輕活性氧自由基對煙株帶來的傷害?？寡趸到y(tǒng)酶活性在成熟期急劇下降，可能是因?yàn)榭緹熢诔墒炱谔幱谏L末期，接近衰亡，各項(xiàng)生理機(jī)能的衰退導(dǎo)致抗氧化系統(tǒng)酶活性的降低。

不同苗齡假植處理的烤煙中，以5葉1心時期假植的烤煙在整個生育期抗氧化系統(tǒng)酶活性顯著高于其他時期的烤煙，故其抗逆性較強(qiáng)。可能是由于5葉1心時期的煙苗健壯、根系較發(fā)達(dá)的優(yōu)勢為烤煙大田期的抗逆性打下良好的基礎(chǔ)，因此，苗齡較大假植更有利于提高烤煙的抗逆性。本研究只是初步定量地分析了不同苗齡假植烤煙整個生育期抗氧化酶活性的變化規(guī)律，初步篩選出最適苗齡假植，事實(shí)上，烤煙生長過程中的體外抗氧化能力也相當(dāng)重要，如煙堿、多糖、類胡蘿卜素和脂肪酸等，這些物質(zhì)也是抗氧化系統(tǒng)的重要組成部分。有關(guān)烤煙大田生長的體外抗氧化機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

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