干旱和鹽脅迫對(duì)花生滲透調(diào)節(jié)和抗氧化酶活性的影響

張冠初，張智猛，慈敦偉，丁 紅，楊吉順，史曉龍，3，田家明，3，戴良香

(1.山東省花生研究所，山東 青島 266100；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052)

植物生長過程中常常遭遇鹽害、冷害、澇害、蟲害、干旱等逆境脅迫。在自身突變和環(huán)境篩選的作用下，形成了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和種群的多樣性[1-3]。然而在開發(fā)利用鹽堿地的過程中，人工輔助能的投入打破了原有的生態(tài)位，生產(chǎn)出更多社會(huì)需求的產(chǎn)品?；ㄉ鳛橹卸饶望}作物，通過耐鹽品種篩選[4]，大水壓鹽[5]，選擇最佳播期、適宜密度[6]，施肥[7]等一系列措施使種植效益逐年提高，但是受降雨量分布不均、早春多風(fēng)干旱、蒸發(fā)強(qiáng)烈等自然環(huán)境因素的影響[8]，致使鹽分集聚表層土壤[9]，造成干旱和鹽堿雙重脅迫。以往關(guān)于花生非生物脅迫方面的研究大多集中在單一因素的逆境脅迫，有關(guān)旱鹽雙重脅迫對(duì)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗氧化酶活性影響的研究鮮有報(bào)道。因此，針對(duì)花生開花期是水分需求敏感時(shí)期且鹽堿地花生開花期易遭遇階段性干旱的現(xiàn)象[10]，本試驗(yàn)采用外源施加NaCl盆栽試驗(yàn)，模擬大田干旱和鹽脅迫環(huán)境，以探究花生開花期鹽脅迫對(duì)花生產(chǎn)量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、抗氧化酶活性變化的影響，明確干旱與鹽脅迫的交互效應(yīng)，為鹽堿地花生合理灌溉、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇花生品種花育25號(hào)(HY25)為試驗(yàn)材料。供試土壤基本理化性質(zhì)：土壤pH值7.7，土壤有機(jī)質(zhì)含量13.23 g/kg，全磷(P2O5)0.84 g/kg，全鉀(K2O)10.53 g/kg，全氮1.70 g/kg，水解氮(N)92.1 mg/kg，速效磷(P2O5)11.7 mg/kg，速效鉀(K2O)103.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年在山東省花生研究所試驗(yàn)站防雨棚中進(jìn)行，播種于同批次、同規(guī)格的塑料盆中。土壤采自山東省花生研究所試驗(yàn)站耕地表層土(0～20 cm)。土壤裝盆前過篩，篩孔直徑≤1 cm。充分混勻后每盆裝土量為18 kg，土壤含水量為9.72%。采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為鹽脅迫處理，設(shè)置2個(gè)水平，分別為耕層原土和鹽脅迫處理(控制土壤含鹽量0.3%)；副區(qū)為水分處理，水分脅迫程度按 Hsiao[11]的標(biāo)準(zhǔn)劃分，反映土壤含水量占土壤最大持水量的百分?jǐn)?shù)。設(shè)置2個(gè)水平，分別為中度干旱(45%田間最大持水量)和正常澆水(75%田間最大持水量)，詳情見表1。當(dāng)50%植株開花時(shí)(開花期)，鹽脅迫處理以NaCl水溶液形式施入土壤，晾曬3 d后再進(jìn)行干旱處理。土壤含水量控制采用稱重法，持續(xù)脅迫10 d后復(fù)水，然后正常生長至收獲。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)各個(gè)處理編碼Tab.1 The different number of experimental design respectively

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 樣品采集 分別于干旱處理前(DAT0)、干旱處理后3 d(DAT3)、6 d(DAT6)、9 d(DAT9)、復(fù)水后第10 天(DAR10)上午9：00采取各處理植株的功能葉，液氮速凍后于-80 ℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 莢果產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 收獲時(shí)考察農(nóng)藝性狀，包括單株結(jié)果數(shù)、單株莢果干質(zhì)量、雙仁果數(shù)等。在風(fēng)干莢果中隨機(jī)選取有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的莢果計(jì)算雙仁果率和出仁率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，并且對(duì)DAT9數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析，使用Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱和鹽脅迫對(duì)花生葉片SOD活性的影響

圖1可見，隨脅迫時(shí)間的延長，各處理SOD活性(以鮮質(zhì)量計(jì))變化趨勢(shì)因脅迫類型的不同而不同。D處理葉片的SOD活性呈現(xiàn)單峰曲線式變化，峰值時(shí)較CK升高7.03%，差異顯著，之后有小幅下降，DAR10時(shí)，與CK間差異不顯著。S處理和DS處理的SOD活性隨著脅迫時(shí)間的延長呈下降趨勢(shì)，S處理降幅平穩(wěn)，而DS處理在脅迫DAT3至DAT6時(shí)降幅高達(dá)30.35%，之后降幅降低，DAT9時(shí)，S處理和DS處理葉片的SOD活性分別為CK的80.06%，59.28%，各處理間差異均顯著。DAR10時(shí)，DS處理葉片的SOD活性持續(xù)降低，但幅度減小，較CK和S處理分別降低45.35%和25.38%。干旱和鹽脅迫對(duì)葉片SOD活性存在顯著的交互作用(P=0.007)，旱鹽互作加劇了鹽脅迫對(duì)花生葉片SOD活性的抑制作用。

小寫字母分別表示在0. 05 水平差異顯著。圖2-6、表2同。

2.2 干旱和鹽脅迫對(duì)花生葉片POD活性的影響

圖2可見，隨干旱脅迫時(shí)間的延長，各處理POD活性(以鮮質(zhì)量計(jì))變化趨勢(shì)因脅迫類型的不同而不同。D處理葉片的POD活性變化較小，與CK差異不顯著，受脅迫類型和強(qiáng)度影響較小，在DAT3和DAT9時(shí)略有降低，而S處理和DS處理的POD活性隨著脅迫時(shí)間的延長均呈下降趨勢(shì)，S處理降低緩慢，而DS處理在DAT3-DAT6時(shí)降幅較大，幅度為19.43%。在DAT3、DAT6、DAT9時(shí)，S和DS處理均與CK差異顯著。 DAR10時(shí)，DS處理的POD活性持續(xù)下降，較CK和S處理分別降低47.03%，24.68%，處理間差異顯著。復(fù)水未能使DS處理的POD活性恢復(fù)到S處理的水平，干旱與鹽脅迫對(duì)POD活性存在顯著交互作用(P=0.019)，旱鹽交互抑制了花生葉片的POD活性，復(fù)水未解除對(duì)花生葉片POD活性的抑制作用。

圖2 旱鹽脅迫下花生葉片POD活性的變化Fig.2 Changes in POD activity under stress of drought and saline

2.3 干旱和鹽脅迫對(duì)花生葉片CAT活性的影響

圖3可見，隨脅迫時(shí)間的延長，D處理葉片的CAT活性(以鮮質(zhì)量計(jì))呈單峰式變化趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在DAT6時(shí)，較CK升高7.64%，差異顯著，復(fù)水10 d后，CAT活性下降，較CK增加3.88%。S處理和DS處理隨著脅迫時(shí)間的延長呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。DAT9時(shí)，S處理和DS處理的CAT活性較CK分別降低10.57%和22.36%，差異顯著。DAR10時(shí)，DS處理葉片的CAT活性較S處理降低36.66%，差異顯著，干旱和鹽脅迫存在顯著交互作用(P=0.003)，旱鹽交互加劇了對(duì)花生葉片CAT活性的抑制作用。

圖3 旱鹽脅迫下花生葉片CAT活性的變化Fig.3 Changes in CAT activity under stress of drought and saline

2.4 干旱和鹽脅迫對(duì)和MDA的影響

圖4 旱鹽脅迫下花生葉片含量的變化Fig.4 Changes in content under stress of drought and salt

圖5 旱鹽脅迫下花生葉片MDA含量的變化Fig.5 Changes in MDA content under stress of drought and salt

2.5 干旱和鹽脅迫對(duì)葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由圖6可見，隨干旱脅迫時(shí)間的延長，D處理、S處理和DS處理葉片中可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)、游離氨基酸(AA)、可溶性糖(SS)的含量(以鮮質(zhì)量計(jì))均呈增加趨勢(shì)。DAT0時(shí)，S處理Pro和AA的含量相較于SP和SS對(duì)鹽脅迫響應(yīng)更為敏感，與CK差異顯著，花生遭遇S處理時(shí)首先通過增加葉片中Pro和AA的含量來降低自身水勢(shì)。在DAT3時(shí)，除SS外，D處理葉片中SP、Pro、AA含量與CK均差異顯著。DAR10時(shí)，D處理葉片中SP、Pro、AA、SS含量分別為CK的113.53%，105%，97.04%，104.15%，除SP外，SS、Pro、AA含量均與CK差異不顯著，復(fù)水解除了干旱脅迫對(duì)花生生長滲透脅迫的危害程度；而DS處理的SP、Pro、SS含量較S處理高出14.52%，24.20%，11.82%，差異顯著，復(fù)水未能降低DS處理下花生葉片中SP、Pro、AA、SS含量。雙因素方差分析結(jié)果表明，干旱和鹽脅迫對(duì)SP、Pro、AA、SS含量的影響無顯著交互作用(P值均大于0.05)，干旱和鹽脅迫均使花生葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量增加，但旱鹽互作對(duì)花生葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的增加作用不顯著。

圖6 旱鹽脅迫下花生葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的變化Fig.6 Changes in the content of osmoregulation substance of peanut leaves under stress of drought and salt

2.6 干旱和鹽脅迫對(duì)花生產(chǎn)量的影響

由表2可知，DS處理顯著降低了花生的單株莢果數(shù)、雙果仁率、單株產(chǎn)量和出仁率，DS處理的單株產(chǎn)量和出仁率較S分別降低19.63%和16.54個(gè)百分點(diǎn)，差異顯著。相較于CK，D處理的單株產(chǎn)量降低2.74%，出仁率降低2.31個(gè)百分點(diǎn)，差異不顯著。因此，鹽脅迫下花生遭遇開花期短期干旱較非鹽堿地遭遇短期干旱對(duì)花生產(chǎn)量、出仁率的危害更加嚴(yán)重。方差分析得出，干旱和鹽脅迫對(duì)單株產(chǎn)量和出仁率均存在顯著的交互效應(yīng)(P分別為0.031和0.045)，旱鹽互作加劇了DS處理對(duì)花生生長的危害，使單株產(chǎn)量和出仁率顯著降低。

表2 旱鹽脅迫對(duì)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Tab.2 The effects of peanut yield and yield component under the stress of drought and saline

3 討論與結(jié)論

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