番茄不同品種耐酸雨脅迫能力的比較研究

陳文勝 徐冰瑩 出佳范 呂再輝 黃曉松 邱棟梁

摘 要 采用‘富丹、‘倍盈、‘格林娜3個(gè)番茄品種為材料，研究不同pH（3.0、3.5）的模擬酸雨及pH 5.6（CK）對(duì)番茄葉片和花序生長(zhǎng)、過氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性蛋白含量、丙二醛（MDA）含量及細(xì)胞膜相對(duì)透性的影響。結(jié)果表明：pH越低造成的傷害越明顯，3個(gè)番茄品種葉片和花序的可見傷害大小依次為‘倍盈>‘富丹>‘格林娜；在pH 3.5及pH 3.0的酸雨處理后，3個(gè)番茄品種葉片的SOD活性相對(duì)升高的幅度大小依次為‘格林娜>‘富丹>‘倍盈，可溶性蛋白含量‘格林娜和‘富丹>‘倍盈、下降的相對(duì)幅度大小依次為‘倍盈>‘格林娜>‘富丹，MDA含量水平‘富丹>‘倍盈>‘格林娜，升高的相對(duì)幅度大小依次為‘倍盈>‘富丹>‘格林娜，細(xì)胞膜相對(duì)透性的影響大小依次為‘倍盈>‘富丹>‘格林娜。以上綜合說明，‘格林娜品種耐酸雨脅迫能力最強(qiáng)，‘富丹品種居中，而‘倍盈品種最弱。

關(guān)鍵詞 番茄；酸雨脅迫；可溶性蛋白；SOD；MDA；細(xì)胞膜相對(duì)透性

中圖分類號(hào) S641.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Abstract Three tomato cultivars ‘Fudan， ‘Brothin and ‘Gelinawere used to study the resistance to simulated acid rain （SiAR） with pH 3.0 and pH 3.5. The results showed that the injury became more serious as the pH value de-creased.The injury symptom of the leaf and inflorescence of the three cultivars ranked as ‘Brothin> ‘Fudan > ‘Geli-na.The increasing extent of superoxide dismutase （SOD） activity ranked as ‘Gelina > ‘Fudan > ‘Brothin， while that of both malondialdehyde （MDA） contents and cell membrane permeability ranked as ‘Brothin> ‘Fudan > ‘Gelina. The decreasing of soluble protein content ranked as ‘Brothin> ‘Fudan > ‘Gelina. Among the cultivars， the resistance of ‘Gelina to SiAR was the strongest， followed by ‘Fudan and ‘Brothin.

Keywords tomato； acid rain stress； soluble protein； SOD； MDA； plasma membrane permeability

DOI 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.09.010

一般認(rèn)為酸雨是pH<5.6的降水，但宏觀上酸雨真正的理解是酸沉降，可分為“干沉降”和“濕沉降”2種[1]。目前酸沉降是世界最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一[2]，中國(guó)繼歐美之后已經(jīng)成為全球第三大酸沉降區(qū)[3]。酸雨可淋溶土壤，引起土壤中鹽基離子K+、Ca2+、Mg2+及重金屬Zn、Cu等的大量淋失，水溶性有機(jī)質(zhì)溶出[4]，酸雨還可釋放出活化土壤的某些毒性元素[5]，間接影響植物正常生長(zhǎng)。酸雨還直接作用于植物，破壞植物形態(tài)結(jié)構(gòu)、損傷植物細(xì)胞膜、抑制植物代謝功能[6]。

番茄具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，深受人們的喜愛，是我國(guó)各地普遍栽培的蔬菜作物，也屬全球產(chǎn)量最高的30種農(nóng)作物之一[7]。

國(guó)內(nèi)外已有關(guān)于酸雨影響番茄的研究報(bào)道。張林波等[8]研究了不同作物對(duì)酸沉降的敏感性，番茄屬于敏感作物；Debnath等[9]研究了酸雨對(duì)番茄光合作用、非酶性抗氧化物質(zhì)的影響；陳文勝等[10]研究了酸雨脅迫對(duì)‘倍盈番茄葉片細(xì)胞膜透性的影響，但番茄品種間對(duì)酸雨脅迫抗性差異的研究未見報(bào)道。本研究主要通過人工模擬酸雨處理‘富丹、‘倍盈、‘格林娜3個(gè)番茄品種的植株，研究酸雨脅迫下3個(gè)番茄品種葉片超氧化物歧化酶（SOD）、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）及細(xì)胞膜透性等生理指標(biāo)的影響情況，分析番茄不同品種耐酸雨的能力，從而為番茄栽培提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)材料‘富丹、‘倍盈、‘格林娜3個(gè)番茄品種由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院作物研究所提供。3個(gè)番茄品種的播種育苗及田間管理詳見陳文勝等[10]的方法。

1.2 方法

1.2.1 酸雨配制及處理 福建地區(qū)主要的是硫酸型酸雨，按閩南天然酸雨中硫酸根離子和硝酸根離子摩爾比（SO42–/NO3–=5：1）[11]，配制模擬酸雨。具體步驟：先用蒸餾水按照比例稀釋濃硫酸和濃硝酸，計(jì)算出能夠得到SO42–/NO3–=5：1的溶液體積，混合均勻后，用pHSH-4型酸度計(jì)將模擬酸雨調(diào)節(jié)至pH 3.0、pH 3.5、pH 5.6共3種不同酸度的模擬酸雨。

待設(shè)施大棚內(nèi)番茄幼苗株高長(zhǎng)至40～50 cm時(shí)，選擇生長(zhǎng)高度較為一致的植株，每個(gè)品種設(shè)pH 3.0、pH 3.5及pH 5.6（CK）3個(gè)處理，分為3個(gè)區(qū)域進(jìn)行，每個(gè)處理設(shè)3組重復(fù)。酸雨處理詳見陳文勝等[10]的方法。酸雨噴布22 d時(shí)，番茄植株進(jìn)入了初花期，pH為3.0處理的植株出現(xiàn)葉片皺縮、黃化、焦枯等明顯的危害癥狀則停止了酸雨噴布，同時(shí)進(jìn)行取樣測(cè)定。以上取樣均先取植株上第一花序下的第1～2張葉片，樣品取樣后馬上采用液氮速凍，然后立即放入–80 ℃的冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

番茄葉片受到酸雨脅迫后葉片的發(fā)生了生理生化反應(yīng)，加劇了膜質(zhì)氧化作用，從而使MDA含量上升。MDA作為膜質(zhì)過氧化反應(yīng)重要生成物之一，該含量多少能夠反映出植株受到脅迫時(shí)的脅迫水平[16]。細(xì)胞質(zhì)膜隨著外界環(huán)境脅迫的改變而改變。外界脅迫程度增大時(shí)會(huì)促使細(xì)胞質(zhì)膜增大，從而引起質(zhì)膜組織損壞，透性增大[17]。從3個(gè)番茄品種葉片的MDA含量和細(xì)胞膜的相對(duì)透性升高的相對(duì)幅度大小可以說明，受酸害上‘格林娜品種最小，‘富丹品種居中，而‘倍盈品種最大。

植物體內(nèi)MDA、SOD、細(xì)胞質(zhì)相對(duì)膜透性均是衡量植物抗逆性的重要因素。SOD催化O2–形成H2O2。而自由基O2–在植物正常生理代謝和受到逆境脅迫時(shí)都會(huì)產(chǎn)生，酸雨脅迫導(dǎo)致番茄葉片的SOD含量顯著性上升。植株體內(nèi)機(jī)體在處理初期形成大批SOD來消除O2–，隨著植株體內(nèi)重要的活性氧清除酶活性的降低，產(chǎn)生的OH–、O2–、和H2O2等自由基增多并大量積累，膜質(zhì)過氧化被自由基引導(dǎo)開始反應(yīng)，再次破壞膜的生理功能，導(dǎo)致MDA含量變化明顯[18]。細(xì)胞膜的完整性對(duì)于植株正常生長(zhǎng)和維持膜內(nèi)外酸堿平衡有重大影響。膜的生理功能的大批破壞，導(dǎo)致質(zhì)膜透性升高，促使植物葉片與花序形態(tài)嚴(yán)重受損。SOD和MDA含量是植物在逆境脅迫下遭受傷害所體現(xiàn)出來的，可溶性蛋白對(duì)細(xì)胞膜起著保護(hù)作用，可以從側(cè)面反映植物總代謝含量。所以MDA含量、SOD活性、質(zhì)膜相對(duì)透性及可溶性蛋白含量都可說明膜質(zhì)過氧化作用的程度。

以上綜合說明，在耐酸雨脅迫能力上，‘格林娜品種最強(qiáng)，‘富丹品種居中，而‘倍盈品種最弱。這一結(jié)論與3個(gè)番茄品種葉片與花序可見傷害的結(jié)果相一致，特別是‘倍盈品種在耐酸雨脅迫能力上表現(xiàn)比‘格林娜與‘富丹2個(gè)品種尤為敏感。

我國(guó)酸雨主要分布地區(qū)在沿海地區(qū)和長(zhǎng)江以南（如重慶、四川、浙江、福建、江蘇、廣西等省區(qū)），占我國(guó)國(guó)土面積的30%[19]。因此，在番茄栽培時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件、栽培季節(jié)、栽培設(shè)施條件等靈活選擇合適的品種，尤其是在酸雨較為嚴(yán)重的地區(qū)，番茄露地栽培時(shí)，應(yīng)選擇與‘格林娜品種相似的抗酸雨脅迫強(qiáng)的品種；對(duì)酸雨脅迫能力較差的品種，如‘倍盈品種，在栽培上應(yīng)盡量避免露地栽培而選擇保護(hù)地栽培，以免造成不必要的損失。

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