四種蘋果屬植物耐旱性比較研究

馮濤 王海月

摘要：分析4種蘋果屬（Malus Mill.）植物的抗旱性，通過葉片的形態(tài)、生理生化反應(yīng)，探討4種植物的抗旱反應(yīng)，旨在為蘋果屬植物的抗旱性能提供基本資料。結(jié)果表明，新疆野蘋果抗旱性最強，其次是珠美海棠，然后是西府海棠，抗旱性最弱的是平邑甜茶。

關(guān)鍵詞：蘋果屬（Malus Mill.）；葉綠素；超氧化物歧化酶（SOD）；丙二醛（MDA）；過氧化物酶（POD）

中圖分類號：S661.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）11-0059-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.11.014

Abstract： The drought tolerance of Malus was studied by determining leaf morphology，physiological and biochemical reactions，the aim is to provide basic data for the drought tolerance of Malus. The results showed that，drought tolerance of M. sieversii was higher than others，followed by M. zumi and M. micromalus，and the drought tolerance of M. hupehensis was the weakest among examined species.

Key words： Malus species；chlorophyll；SOD；MDA；POD

近年來， 由于人口增加、森林面積減少及現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的破壞， 干旱與半干旱地區(qū)逐漸擴大，致使干旱對農(nóng)業(yè)的威脅日趨嚴重。干旱問題居各類非生物脅迫之首，已成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸[1]。在中國很多地區(qū)不斷遭受春旱、伏旱或秋旱的情況。蘋果屬（Malus Mill.）植物是中國主要園林綠化樹種，然而中國蘋果屬植物的立地條件一般較差，大多栽培于季節(jié)性干旱的丘陵、山地等土壤貧瘠、灌溉條件落后地區(qū)，經(jīng)常受到旱災(zāi)的脅迫，極大地影響了蘋果屬植物的生長。為此，研究蘋果屬植物的抗旱性是減少干旱損失最重要、最經(jīng)濟的解決途徑，而中國具有豐富的果樹資源又為實現(xiàn)這一途徑提供了非常有利的條件[2]，為此，以4種蘋果屬植物為例，研究它們的抗旱性，以期為蘋果樹植物的抗寒性能提供基本資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

西府海棠、珠美海棠、新疆野蘋果、平邑甜茶幼苗，均由本試驗室盆栽培育。

1.2 試驗方法

1.2.1 蘋果屬植物葉片形態(tài)觀察方法 對植物進行完全不澆灌的土壤干旱處理后，過一周后每天早上8：00觀察植物葉片生長狀況。記錄黃斑出現(xiàn)的時間以及個數(shù)。

1.2.2 葉片葉綠素含量的測定 根據(jù)葉綠體色素提取液對可見光譜的吸收，利用分光光度計在特定波長665 nm和649 nm下測定其吸光度，即可用公式計算出提取液中各色素的含量[3]。

1.2.3 葉片保護性酶活性的測定 超氧化物歧化酶（SOD）活性測定按氮藍四唑（NBT）光化還原法測定[4]；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚顯色法[5]。

1.2.4 丙二醛（MDA）含量的測定 丙二醛含量測定采用2-硫代巴比妥酸法[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱處理下蘋果屬植物形態(tài)的變化

在相同的室溫下，對西府海棠、珠美海棠、新疆野蘋果、平邑甜茶的對照組和處理組進行植株外觀的觀察，結(jié)果見圖1至圖4。

從圖1可以看出，西府海棠植株生長狀況良好，出現(xiàn)輕度的萎蔫狀況。從圖2可以看出，珠美海棠植株生長量少，萎蔫狀況不明顯，受干旱影響小。從圖3可以看出，新疆野蘋果植株生長受干旱影響小。從圖4可以看出，平邑甜茶植株受干旱影響較重，影響到植株的正常生長。

2.2 葉片葉綠素含量的測定結(jié)果

植株干旱處理兩周后葉片葉綠素測定結(jié)果見表1。并依據(jù)公式計算植株葉片葉綠素的含量，繪制成表格。公式如下：Ca=13.95OD665 nm-6.88OD649 nm，Cb=24.96OD649 nm-7.32OD665 nm，兩項相加即可得到葉綠素總濃度。由表1可以看出，西府海棠處理前后葉綠素的變化是2.57 mg/g，珠美海棠處理前后的變化是1.32 mg/g，新疆野蘋果處理前后的變化是0.18 mg/g，平邑甜茶處理前后的變化是12.97 mg/g。通過比較可知，新疆野蘋果葉片的葉綠素變化最小，其次是珠美海棠，再次是西府海棠，最后是平邑甜茶。

2.3 干旱處理下4種蘋果屬植物葉片保護性酶活性的變化

2.3.1 SOD活性測定結(jié)果 新疆野蘋果與平邑甜茶數(shù)據(jù)的整理見表2，并根據(jù)計算公式算出SOD的含量。公式如下：

SOD總活性=[（ACK-AE）×V]/[ACK×1/2×W×a]

通過表2可知，平邑甜茶SOD的變化量是50.976 IU，而新疆野蘋果的變化量是49.855 IU。可知平邑甜茶變化幅度比新疆野蘋果要大。

2.3.2 POD活性測定結(jié)果 新疆野蘋果與平邑甜茶數(shù)據(jù)的整理見表3，并依據(jù)計算公式算出POD的含量，公式如下：

POD活性=（△A470 nm×VT）/（0.01×WF×VS×t）

通過表3可知，新疆野蘋果POD活性變化量為100 IU，而平邑甜茶POD活性變化量是250 IU，通過比較可知，平邑甜茶的變化幅度比新疆野蘋果大。

2.4 4種蘋果屬植物MDA活性測定的結(jié)果

由于西府海棠和珠美海棠植株較少，葉片不足以進行酶活性的測定，所以試驗只對新疆野蘋果與平邑甜茶進行了保護性酶活性試驗。

新疆野蘋果與西府海棠葉片在不同波長下測定的結(jié)果以及通過公式計算的MDA的含量見表4。公式如下：

MDA含量=MDA濃度×提取液體積/植物鮮重

MDA濃度=6.45（OD532 nm-OD600 nm）-0.56OD450 nm

通過表4可知，新疆野蘋果與平邑甜茶MDA含量均減少，MDA是自由基作用于脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)的氧化終產(chǎn)物。理論上講干旱處理后MDA的含量應(yīng)該增加，但是試驗結(jié)果顯示MDA含量減少，出現(xiàn)這種情況的原因可能是在采摘葉片時沒有區(qū)分老葉新葉導(dǎo)致的。

3 小結(jié)與討論

植株的外觀生長狀況是評價植株生長好壞快慢的重要指標(biāo)[7]。掌握好植株的生長情況才能更好地了解植株的狀態(tài)。試驗就是利用這一點對植株進行形態(tài)上觀察，比較干旱對4種蘋果屬植物的影響。從植株的外形觀察可以看出，平邑甜茶干旱處理后葉片萎蔫，出現(xiàn)黃斑，且程度較重；西府海棠葉片也出現(xiàn)萎蔫狀況，但比平邑甜茶輕；珠美海棠和新疆野蘋果受干旱影響最小，葉片沒有出現(xiàn)黃斑。

干旱處理會影響植株葉片葉綠素的含量，影響植株的光合作用，通過對植株的葉綠素測定也可知道植株的抗旱情況。通過比較可知，新疆野蘋果葉片的葉綠素變化最小，其次是珠美海棠，再次是西府海棠，最后是平邑甜茶。從而知道新疆野蘋果的抗旱性最強，其次是珠美海棠，然后是西府海棠，最不抗旱的是平邑甜茶。

機體通過酶系統(tǒng)與非酶系統(tǒng)產(chǎn)生氧自由基，后者能攻擊生物膜中的多不飽和脂肪酸，引發(fā)脂質(zhì)過氧化作用，并因此形成脂質(zhì)過氧化物，如丙二醛。脂質(zhì)過氧化作用不僅把活性氧轉(zhuǎn)化成活性化學(xué)劑，即非自由基性的脂類分解產(chǎn)物，而且通過鏈?zhǔn)交蜴準(zhǔn)街ф湻磻?yīng)，放大活性氧的作用。因此，初始的一個活性氧能導(dǎo)致很多的脂類分解產(chǎn)物的形成，這些分解產(chǎn)物中，一些是無害的，另一些則能引起細胞代謝及功能障礙，甚至死亡。氧自由基不但通過生物膜中的多不飽和脂肪酸的過氧化引起細胞損傷，還能通過脂氫過氧化物的分解產(chǎn)物引起細胞損傷，因此測定MDA的量常?？煞从硻C體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的程度，間接反映出細胞損傷的程度[8]。新疆野蘋果和平邑甜茶植株葉片內(nèi)的MDA含量理論上應(yīng)該是升高的，可能是因為在測量時也取了新生長出的葉片，對試驗結(jié)果產(chǎn)生了一定影響。

超氧化物歧化酶（SOD）普遍存在于動、植物體內(nèi)，是一種清除超氧陰離子自由基的酶。通過試驗可知，新疆野蘋果和平邑甜茶葉片里的SOD活性均上升。新疆野蘋果上升的幅度要低于平邑甜茶，表明平邑甜茶更容易受干旱條件的影響。

POD廣泛存在于植物體中，是活性較高的一種酶。它與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有關(guān)系。在植物生長發(fā)育過程中其活性不斷發(fā)生變化。一般老化組織中活性較高，幼嫩組織中活性較弱。這是因為過氧化物酶能使組織中所含的某些碳水化合物轉(zhuǎn)化成木質(zhì)素，增加木質(zhì)化程度，而且發(fā)現(xiàn)早衰減產(chǎn)的水稻根系中過氧化物酶的活性增加，所以過氧化物酶可作為組織老化的一種生理指標(biāo)[9]。通過試驗觀察可知，干旱處理后的新疆野蘋果與平邑甜茶葉片內(nèi)的POD活性均上升，但是新疆野蘋果變化的幅度遠低于平邑甜茶。

西府海棠、珠美海棠、新疆野蘋果、平邑甜茶經(jīng)過干旱處理后葉綠素都會降低。但是由于抗旱性的不同，各個植株降低的程度不同?？购敌詮姷闹仓耆~片葉綠素降低的幅度小，而抗旱性弱的植株葉片葉綠素降低的幅度大。

新疆野蘋果、平邑甜茶經(jīng)過干旱處理后葉片中保護性酶活性會升高。通過數(shù)據(jù)分析可知，相同條件下，植株經(jīng)過干旱處理后葉片會產(chǎn)生保護性酶，所以可以通過測定保護性酶來研究植株的抗旱性，試驗中，新疆野蘋果保護性酶變化幅度最小，可知其抗旱性最強，以此類推抗旱性強弱其次是珠美海棠，然后是西府海棠，抗旱性最弱的是平邑甜茶。

參考文獻：

[1] 曹 慧.水分脅迫誘導(dǎo)蘋果屬植物葉片衰老機理的研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2003.

[2] VAUX D L，SRASSER A. The molecular biology of apoptosis[J].The Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，1996，93（6）：2239-2244.

[3] 韓振海.落葉果樹種質(zhì)資源學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[4] 林植芳，李雙順，林桂珠，等.衰老葉片和葉綠體中H2O2累積與膜脂過氧化的關(guān)系[J].植物生理學(xué)報，1988（1）：19-25.

[5] THOMAS H，STODDART J L. Leaf senescence[J].Ann Rev Plant Physiol，1980，31（31）：83-111.

[6] 華東師范大學(xué)植物生理教研組.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：人民教育出版社，1980.

[7] 郭藹光，張 慧，王保莉，等.干旱脅迫對小麥葉片核糖核酸酶活力及合成的影響[J].核農(nóng)學(xué)報，1994，8（2）：75-79.

[8] ADAM A L，BESTWICK C S，BARNA B，et al. Enzymes regulating the accumulation of active oxygen species during the hypersensitive reaction of bean to Pscudomoras syrionea pv. Phascolicola[J].Planta，1995，197（2）：240-249.

[9] 余叔文，湯章城.植物生理與分子生物學(xué)[J].第二版.北京：科學(xué)出版社，1998.