氯化膽堿和海藻糖對油菜蕾薹期干旱脅迫的緩解效應(yīng)研究和耐旱指標篩選

牛 遠 李玲芬 楊修艷 湯宇峰 王飛兵 陳新紅

(淮陰工學(xué)院,生命科學(xué)與食品工程學(xué)院,江蘇 淮安 223003)

油菜(Brassica napusL.)是主要的油料作物之一,也是植物蛋白的重要來源,在全球范圍內(nèi)被廣泛種植。我國是油菜生產(chǎn)大國,油菜種植面積和產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的1/3。但長江流域作為我國最大的油菜種植帶[1],其區(qū)域年降水量分配不均勻,季節(jié)性干旱頻發(fā),冬季和春季降水量偏少。據(jù)報道,春旱導(dǎo)致長江流域的油菜產(chǎn)量大幅降低,降幅高達20%以上[2]。春旱頻發(fā)時期恰逢長江流域上游產(chǎn)區(qū)油菜處于蕾薹期。該時期是油菜生長發(fā)育的關(guān)鍵時期,與后期油菜的產(chǎn)量和品質(zhì)形成有直接關(guān)系。因此,開展油菜蕾薹期的抗旱性展開研究,具有重要的現(xiàn)實意義。目前,有關(guān)油菜耐旱性研究多集中于芽期和苗期,鮮見對蕾薹期抗旱的研究。

近年來,國內(nèi)外研究者從不同角度研究了油菜的耐旱性機理和耐旱性評價體系,主要采用與滲透調(diào)節(jié)[3]、抗氧化酶活性[4]、光合作用[5]、水分利用率[6]和內(nèi)源激素[7]相關(guān)的性狀指標對油菜耐旱性機理進行分析;主要采用與發(fā)芽性狀和生長性狀相關(guān)的指標進行芽期耐旱性評價[8];主要選用與根系性狀、葉片性狀和生物量性狀相關(guān)的指標進行苗期耐旱性評價[9]。油菜抗旱性育種最終體現(xiàn)在產(chǎn)量和品質(zhì)上,與產(chǎn)量相關(guān)的指標主要有角果相關(guān)性狀、單株產(chǎn)量和千粒重[10],與品質(zhì)相關(guān)的性狀指標主要有油分和蛋白質(zhì)等[11]。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,同工酶、分子標記、抗旱相關(guān)基因的表達等分子生物學(xué)指標逐漸被引入油菜耐旱評價體系[12]。然而,這類研究大多側(cè)重于某一種類型的指標,較少有同時采用兩種或多種類型的指標進行耐旱性評價和耐旱機理研究的報道。

目前,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,通過施加外源物來提高作物抗逆性是逆境栽培的重要手段。氯化膽堿和海藻糖作為常用的植物生長調(diào)節(jié)劑,在植物抗逆性研究中已有廣泛應(yīng)用。氯化膽堿屬于膽堿類小分子活性物質(zhì),在植物體內(nèi)的代謝產(chǎn)物甜菜堿和磷脂酰膽堿在逆境下可以起到滲透調(diào)節(jié)和保護細胞膜的作用[13-14]。海藻糖是一種非還原性二糖,作為一種高效的滲透調(diào)節(jié)劑,在逆境下維持細胞膜穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用[15]。研究表明,在鹽、干旱、低溫等逆境脅迫下,添加外源氯化膽堿和海藻糖均能有效提高植物超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化物酶(peroxidase,POD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)和抗壞血酸過氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)活性[16-17],促進可溶性糖和可溶性蛋白的積累[18-19],有效清除活性氧,減輕膜脂過氧化程度,緩解逆境脅迫的生理傷害。然而,這2種調(diào)節(jié)劑在油菜抗旱上的應(yīng)用研究較少[20],且對干旱脅迫下不同油菜品種的緩解效果也鮮有研究。

基于此,本研究對5個油菜品種蕾薹期進行干旱脅迫并添加不同外源調(diào)節(jié)劑處理,通過考察與耐旱性相關(guān)的9個形態(tài)、生物量指標和6個生理指標,研究干旱脅迫及外源添加劑對油菜蕾薹期形態(tài)、生長發(fā)育和生理特性的影響,并對供試材料進行耐旱性綜合評價,比較不同外源添加劑的綜合緩解效應(yīng),篩選耐旱鑒定指標,旨在為油菜蕾薹期耐旱性研究和品種改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種:秦優(yōu)33、南農(nóng)油3號、秦油10號、美國油王999、淮油18號,為目前我國較大面積種植的育成品種,購自江蘇省淮安市種子植保站。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于2017年10月-2018年3月在淮陰工學(xué)院作物學(xué)試驗基地進行。選取籽粒飽滿、大小均勻、無病蟲害的油菜種子,播種于裝有基質(zhì)的育苗盤里。待育苗盤幼苗生長至五葉期時,將幼苗移栽至花盆中(盆高20 cm、直徑30 cm),每盆裝基質(zhì)3.0 kg(基質(zhì)氮磷鉀總養(yǎng)分＞2.0%,有機物總量＞28%,并用敵百蟲和多菌靈作殺蟲、滅菌處理),置于遮雨的網(wǎng)室內(nèi),每盆定植長勢一致的幼苗3株,期間進行統(tǒng)一管理。長至蕾薹期進行處理,共設(shè)6 組,分別為正常對照(control,CK)、正常+氯化膽堿(choline chloride,CC)、正常+海藻糖(trehalose)、干旱處理(dry stress,D)、干旱+氯化膽堿(D+CC)、干旱+海藻糖(D+trehalose),其中,氧化膽堿濃度為400 mg·L-1,海藻糖濃度為10 mmol·L-1;每品種每處理15 盆。處理期間,前三組處理采用稱重法對水分進行控制,于每天18:00 稱重補水,使基質(zhì)相對含水量保持在65%～75%;添加外源物處理組每天噴施一次,每盆噴施15 mL處理液,干旱處理每天噴施15 mL 純水,處理14 d。處理末期,后三組處理基質(zhì)相對含水量為25%～35%,后續(xù)進行各形態(tài)、生物量和生理指標的測定。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 形態(tài)、生物量相關(guān)指標測定 形態(tài)指標包括株高(最高點到子葉節(jié))、莖粗(距子葉節(jié)20 cm 處)和根長。生物量測定:每品種每處理取5株植株,清洗并吸干水分后,分離地上部和根系,稱量地上部和根鮮重;然后于120℃殺青15 min,再于80℃烘干至恒重,稱量地上部和根干重。

1.3.2 生理指標測定 SOD活性測定釆用氮藍四唑法[21]:稱取0.5 g 葉片于預(yù)冷的研缽中,加入2 mL 磷酸鹽緩沖液(0.05 mol·L-1,pH值7.8),冰浴研磨成勻漿,定容至5 mL;在4℃條件下,10 000 r·min-1離心10 min;取20 μL 上清液,分別加入1.5 mL 0.05 mol·L-1磷酸鹽緩沖液、0.3 mL 130 mmol·L-1甲硫氨酸溶液、0.3 mL 750 μmol·L-1氮藍四唑溶液、0.3 mL 100 μmol·L-1乙二胺四乙酸二鈉溶液和0.3 mL 20 μmol·L-1核黃素溶液,混勻。將1 支對照管置于暗處,其他各管于4 000 lx日光燈下反應(yīng)20 min,測定樣品在560 nm 波長處的吸光度。以抑制氮藍四唑光還原的50%為1個酶活力單位。

POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[21]:取0.5 g 樣品于預(yù)冷的研缽中,加入2 mL 磷酸鹽緩沖液(0.05 mol·L-1,pH值7.2),冰浴研磨成勻漿,定容至5 mL。在4℃條件下3 000 r·min-1離心10 min,取0.1 mL 上清液,加入3 mL 反應(yīng)混合液(配制方法:100 mL 0.05 mol·L-1、pH值6.0的磷酸緩沖液,加入56 μL 愈創(chuàng)木酚,加熱攪拌溶解,冷卻后加入38 μL 30%過氧化氫),在470 nm 波長處測定吸光度值,以△A470在1 min 內(nèi)變化0.01為1個酶活力單位。

丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸法[21]:稱取0.5 g 樣品,加入10 mL 5%三氯乙酸和少量石英砂,研磨至勻漿;于4 000 r·min-1離心10 min;取1.5 mL 上清液,加入2.5 mL 0.5%三氯乙酸,混勻后于沸水浴中反應(yīng)15 min,迅速冷卻;于4 000 r·min-1離心10 min。取上清液分別測定600、532、450 nm 波長處的吸光度值。

可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[21]:稱取剪碎混勻的樣品0.5 g 于大試管中,加入15 mL 蒸餾水,封口沸水浴20 min,冷卻后過濾入100 mL 容量瓶中,沖洗殘渣,定容。吸取1 mL 提取液,加5 mL 蒽酮試劑,搖勻,沸水浴中加熱10 min,冷卻后于620 nm 波長處測定吸光度值。根據(jù)標準曲線計算樣品的可溶性糖含量。

可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍比色法[21]:稱取0.5 g 葉片,加入2 mL 磷酸緩沖液(0.05 mol·L-1,pH值7.8)研磨成勻漿,定容至5 mL;10 000 r·min-1離心10 min;吸取上清液0.1 mL,加入5 mL 考馬斯亮藍G-250 試劑,充分混合,放置2 min后于595 nm 波長處測定吸光度值。根據(jù)標準曲線計算樣品可溶性蛋白含量。

脯氨酸含量測定采用酸性茚三酮法[21]:稱取剪碎的葉片0.5 g 于大試管中,加入5 mL 3%磺基水楊酸溶液,加蓋,沸水浴10 min。待冷卻至室溫后,吸取2 mL 上清液,加入2 mL 冰醋酸和3 mL 酸性茚三酮,沸水浴40 min,冷卻后加入4 mL 甲苯萃取,測定520 nm波長處的吸光度值。根據(jù)標準曲線計算樣品脯氨酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

1.4.1 不同品種間和不同處理間形態(tài)、生物量和生理特征差異比較分析 采用線性混合模型比較品種間和處理間的形態(tài)、生物量和生理特征差異。

式中,yij為品種i經(jīng)過處理j對應(yīng)的耐旱指標值。在比較不同品種間差異時,αi為不同油菜品種的固定效應(yīng),βj為處理的隨機效應(yīng),服從的分布;在比較不同處理間的差異時,αi為隨機效應(yīng),服從N分布,βj為固定效應(yīng);εij為隨機誤差,服從N分布。在分析品種間的差異時,校正不同處理之間的隨機效應(yīng);而在分析處理間的差異時,校正不同品種間的隨機效應(yīng)。數(shù)據(jù)分析利用R 語言的nlme包完成。

1.4.2 耐旱脅迫能力的綜合評價 綜合參考孟慶立等[22]、祁旭升等[23]、羅俊杰等[24-25]、趙愉風等[26]和劉丙花等[27]的方法進行耐旱性綜合評價。

1)單項指標抗旱能力計算

根據(jù)公式(2)計算各指標的相對抗旱能力:

式中,Xi、CKi分別表示干旱、對照處理的性狀測定值。隨后利用主成分分析,獲得耐旱脅迫的綜合指標數(shù)。

2)耐旱性綜合評價

3種干旱處理(D、D+CC和D+trehalose)下,每一個材料各綜合指標的隸屬函數(shù)值u(x)根據(jù)公式(3)計算:

式中,xi表示該材料第i個綜合指標值,ximin、ximax分別表示第i個綜合指標的最小值和最大值。

根據(jù)公式(4)計算各綜合指標權(quán)重系數(shù)(ωi):

式中,ωi是權(quán)重系數(shù),表征第i個綜合指標在所有綜合指標中的重要程度;Pi為各材料第i個綜合指標的貢獻率,其值由主成分分析獲得。

根據(jù)隸屬函數(shù)值μ(xi)和綜合指標權(quán)重(ωi),根據(jù)公式(5)計算耐旱綜合評價值(D):

由R 軟件編寫腳本完成主成分分析、聚類分析、相關(guān)性分析和回歸分析。由于生理指標數(shù)據(jù)偏離正態(tài)分布,本研究擬對生理指標進行對數(shù)轉(zhuǎn)換,使其更符合正態(tài)分布。然后,針對9個形態(tài)、生物量指標和6個生理指標,分別在5個供試油菜品種間和6個不同處理間進行差異顯著性分析。在品種間比較時,校正不同處理之間的效應(yīng);在處理間比較時,校正不同品種之間的效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種油菜形態(tài)、生物量與生理學(xué)差異分析

由圖1可知,淮油18號(H18)的根長極顯著大于其他4個品種,根鮮重極顯著大于秦優(yōu)33(Q33)、秦油10號(Q10)和美國油王999(M999),總鮮重和地上部鮮重顯著大于美國油王999,莖粗顯著大于秦油10號。南農(nóng)油3號根干重極顯著大于秦優(yōu)33、顯著大于秦油10號和美國油王999,總鮮重極顯著大于美國油王999、顯著大于秦油10號,地上部鮮重顯著大于美國油王999,根鮮重顯著高于秦油10號,根長極顯著高于秦油10號。整體而言,淮油18號和南農(nóng)油3號具有較為優(yōu)質(zhì)的形態(tài)學(xué)和生物量基礎(chǔ),其他品種在形態(tài)和生物量上與相比較弱。南農(nóng)油3號和淮油18號均是選育自江蘇省的品種,可能在遺傳基礎(chǔ)上較其他品種更近,且在長期的自然選擇中也更適應(yīng)江蘇淮安的氣候和地域特性,因而品種形態(tài)學(xué)和生長發(fā)育狀況更良好。而秦優(yōu)33和秦油10均選育自陜西省,美國油王999 引自美國,在品種遺傳基礎(chǔ)和適應(yīng)性方面遜于南農(nóng)油3號和淮油18號。在生理指標上,除秦優(yōu)33的可溶性蛋白含量顯著高于南農(nóng)油3號、SOD活性顯著高于秦油10 以外,供試品種在生理性狀上均無顯著差異,表明供試油菜品種具有相對較為一致的生理學(xué)基礎(chǔ)。

圖1 不同油菜品種形態(tài)、生物量和生理性狀指標差異Fig.1 Difference in morphological,biomass and physiological indicators of different rapeseed varieties

2.2 外源物對油菜不同性狀指標的影響

響影的標指量物、生態(tài)形期薹蕾菜油下迫脅旱干對糖藻海和堿膽化氯1表Table 1 Effects of CC and trehalose on morphological and biomass indicators in rapeseed at bud stage under drought stress粗SD/cm 莖長RL/cm 根高PH/cm株重TDW/g 干總重 UDW/g 干部上地重 UFW/g 鮮部上地重RDW/g 干根重RFW/g 鮮根重TFW/g 鮮總0.59±0.03 0.57±0.06 15.20±1.43 11.75±1.99 47.00±2.92 41.98±3.35 7.73±0.46 7.46±0.84 6.01±0.23 5.82±0.49 29.99±1.97 31.42±3.49 1.73±0.26 1.63±0.37 5.52±0.64 4.96±1.01 35.51±1.65 36.38±4.48 CK CC理Treatments 處0.61±0.05 17.92±1.51 43.76±3.64 6.89±0.94 4.86±0.96 29.61±2.93 2.03±0.49 4.56±0.69 34.17±3.54 trehalose 0.48±1.40 15.16±0.04 26.24±2.39 5.62±1.00 3.70±0.90 9.36±1.32 1.92±0.30 4.10±0.56 13.46±1.85 D 0.48±0.03 17.17±1.26 28.09±1.68 7.23±1.16 5.33±0.51 13.46±2.28 1.91±0.67 5.73±0.89 19.20±2.80 D+CC 0.41±0.04 15.16±1.49 22.76±1.53 5.62±0.79 4.56±0.64 11.78±2.40 1.06±0.17 3.89±0.73 15.67±2.87 D+trehalose-0.32 0.30-1.41 1.31-1.13-0.70-0.29-0.80-0.34-1.16 0.36-0.11-0.20 0.55-0.46-1.02 0.18-0.34 CK-CC CK-trehalose)(P值T值T value(P value)-2.25*-0.02-5.50***-1.92-2.49-8.70***0.51-1.66-8.88***CK-D 0.00 1.06 0.63 1.05 1.57 1.56-0.02 1.55 1.71 D-(D+CC)-1.29 0.00-1.23-0.01 0.78 0.88-2.54-0.23 0.65 D-(D+trehalose)-2.75**1.03-5.62***-0.40-1.22-5.49***0.26 0.19-5.02***CK-(D+CC)-3.66***-0.02-7.36***-2.31-2.13-5.86***-2.18-1.66-6.00***CK-(D+trehalose)-1.46-1.03-2.35*-1.15-0.93-0.51-1.24-1.60-0.88(D+CC)-(D+trehalose)。同。下著顯異差上平0.001 水0.05、0.01和示表別***分和,**。*粗;SD:莖長;RL:根高;PH:株重干;TDW:總重干部上;UDW:地重鮮部上;UFW:地重干;RDW:根重鮮;RFW:根重鮮:TFW:總Note:TFW:Total fresh weight. RFW:Root fresh weight. RDW:Root dry weight. UFW:Upper fresh weight. UDW:Upper dry weight. TDW:Total dry weight. PH: Plant height. RL: Root length. SD: Stem,** and *** indicate significant difference at 0.05, 0.01 and 0.001 level,respectively. The same as following. 注diameter.*

表2 氯化膽堿和海藻糖對干旱脅迫下油菜蕾薹期生理指標的影響Table2 Effects of CC and trehalose on physiological indicators in rapeseed at bud stage under drought stress

正常水分條件下,添加氯化膽堿或海藻糖,對除MDA含量和POD活性(CC處理)以外的其余指標均無顯著影響(表1、表2)。干旱脅迫導(dǎo)致油菜形態(tài)和生物量指標株高、莖粗、總鮮重、地上部鮮重較CK分別顯著下降44.17%、18.24%、62.10%和68.80%。D的油菜生理指標可溶性蛋白、MDA、脯氨酸含量較CK極顯著增加492.75%、101.85%、81.96%,SOD活性極顯著下降64.30%。D+CC的植株株高、莖粗、總鮮重和地上部鮮重較CK分別極顯著下降40.24%、18.24%、45.94%和55.10%;根長、根鮮重、根干重較CK分別增加12.97%、3.85%和10.65%(P＞0.05)。表明氯化膽堿可以促進干旱脅迫下油菜根長和根系生物量的增長,而根系的壯大可直接促進植物根系對水分的吸收。同樣,D+trehalose 植株株高、莖粗、總鮮重和地上部鮮重與CK相比分別極顯著下降51.57%、31.08%、55.88%和60.74%,下降幅度均大于D+CC的降幅,且其他形態(tài)指標均不同程度下降。對生理指標來說,與CK相比,除脯氨酸和可溶性蛋白含量外,D+CC 其余指標均存在顯著差異。同樣,D+trehalose 對大多數(shù)生理指標也產(chǎn)生了顯著影響。

干旱脅迫下添加外源物氯化膽堿或海藻糖后,植株各形態(tài)和生物量指標與D相比,均無顯著差異(表1),而生理指標發(fā)生了明顯的變化(表2)。D+CC的可溶性蛋白含量較D 顯著下降34.96%;而D +trehalose 較D 顯著增加了油菜植株葉片中SOD和POD活性(77.22%和183.93%),而降低了MDA和蛋白質(zhì)含量(64.68%和27.68%)。

對干旱脅迫下兩種添加劑效應(yīng)進行比較,與D+trehalose相比,D+CC 各形態(tài)和生物量指標值均不同程度地升高(表1)。如株高、根長和莖粗增加23.41%、13.27%、18.62%,其中,株高在兩處理間差異達顯著水平。除MDA含量外,其余生理指標在干旱條件下兩種添加劑處理間均無顯著差異(表2);D+trehalose的MDA含量較D+CC 極顯著下降72.52%。

2.3 外源添加劑的綜合緩解效應(yīng)評價與比較

2.3.1 外源添加劑的綜合耐旱效應(yīng)分析為了對各品種在D、D+trehalose、D+CC的耐旱性表現(xiàn)進行綜合評價,并對外源添加劑對干旱脅迫的綜合緩解效應(yīng)進行深入研究,本試驗采用主成分分析,對以上3種處理下供試品種的15個單項指標相對值的信息進行濃縮和統(tǒng)一化(表3)。結(jié)果表明,前5個主成分的貢獻率分別為39.70%、21.86%、18.68%、8.35%、6.73%,其累積貢獻率達到95.32%。因此,將原有15個單項指標轉(zhuǎn)換為5個綜合指標。各綜合指標系數(shù)大小表明,第1主成分主要包括總鮮重、地上部鮮重、總干重、地上部干重和脯氨酸含量;第2主成分主要包括株高、莖粗、根干重、SOD活性和MDA含量;第3主成分主要包括可溶性蛋白含量、根長、根干重、根鮮重和SOD活性;第4主成分主要包括可溶性糖含量、根長、根鮮重;第5主成分主要包括POD活性、株高、根長。

計算各主成分隸屬函數(shù)值,并對其賦予相應(yīng)主成分的權(quán)重系數(shù)。依據(jù)公式(5)計算各材料加權(quán)隸屬函

數(shù)值,作為綜合抗旱指標值D。如表4所示,D的供試品種D值處于0.364～0.706 之間,平均值為0.467,變異系數(shù)為29.90%。D+CC的供試品種D值處于0.480～0.796 之間,平均值為0.636,變異系數(shù)為17.96%。D+trehalose的供試品種D值處于0.353～0.745 之間,平均值為0.521,變異系數(shù)為30.61%。從總體效果來看,氯化膽堿對干旱脅迫的緩解效應(yīng)(D值平均提高40.00%) 強于海藻糖(D值平均提高13.95%)。

表3 各綜合指標的系數(shù)及貢獻率Table3 Coefficients and contributions of principal components

表4 各材料綜合指標值、權(quán)重、 μ(x)值和D值Table4 Value of each variety’s principal component,index weight, μ(x),and D

根據(jù)D值大小對供試油菜品種進行綜合抗旱性聚類分析,把品種聚為三類。D 下,強耐旱性品種為淮油18號(D=0.706),中等耐旱性品種為南農(nóng)油3號(D=0.476),不耐旱品種為秦優(yōu)33、秦油10號和美國油王999(D=0.364～0.404)。D+CC 下,淮油18號耐旱性最強,秦優(yōu)33 耐旱性最弱,其他品種耐旱性介于兩者之間。D+trehalose 下,淮油18號耐旱性最強,秦優(yōu)33 耐旱性次之,其他3個品種不耐旱。研究表明,外源添加劑對干旱脅迫的緩解效應(yīng)因品種而異。其中,南農(nóng)油3號、秦油10號、美國油王999和淮油18號在添加氯化膽堿時能起到較好的緩解效果,其綜合抗旱性較干旱脅迫其改善幅度為12.88%～64.44%;秦優(yōu)33 則以添加海藻糖為優(yōu),其綜合抗旱性較干旱脅迫改善幅度為60.79%。

2.3.2 耐旱性鑒定最佳指標的確定 對D、D+CC、D+trehalose 3種處理下數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析,D值與總鮮重(r=0.817)、根鮮重(r=0.814)、地上部鮮重(r=0.652)、地上部干重(r=0.750)、總干重(r=0.644)相對值極顯著相關(guān)(P＜0.01),與根長(r=0.585)和莖粗(r=0.639)相對值顯著相關(guān)(P＜0.05),因此這些指標能表征油菜抗旱特性。將D值作因變量,各單項指標的相對值作自變量采用逐步回歸方法得到最優(yōu)回歸方程:D=-0.204+0.136x1+0.335x2+0.342x3+0.180x4+0.313x5-0.239x6。式中x1、x2、x3、x4、x5、x6分別代表根長、莖粗、總鮮重、根鮮重、上部干重、總干重指標相對值。方程決定系數(shù)R2=0.992,F 檢驗達極顯著水平(P=6.097e-08),用該方程對油菜品種進行抗旱性鑒定效果較為良好。

3 討論

本研究同時對9個形態(tài)、生物量指標和6個生理指標進行考察。結(jié)果表明,D的形態(tài)、生物量性狀指標值較CK 基本呈現(xiàn)不同程度的降低,而多數(shù)生理指標值則有不同程度的上升。根據(jù)各指標相對值的變化幅度發(fā)現(xiàn),干旱脅迫下各指標的干旱敏感度(根據(jù)各指標相對變化量)為脯氨酸＞POD＞可溶性糖＞SOD＞可溶性蛋白＞地上部鮮重＞MDA＞總鮮重＞株高＞上部干重＞根干重＞根鮮重＞莖粗＞根長。表明油菜在蕾薹期遭遇干旱時,可以迅速調(diào)節(jié)相關(guān)生理代謝來響應(yīng)逆境,如增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量,同時內(nèi)源保護酶POD活性劇增、SOD活性顯著下降,這與白鵬等[6]的研究較為一致。而根干重、根鮮重、莖粗和根長對干旱較不敏感,對保證植物在干旱脅迫下仍然發(fā)揮正常功能起著重要作用。

耐旱性評價表明,添加氯化膽堿能更好的增強植物抵御干旱逆境的能力。如進行干旱處理時D值最小的美國油王999,在添加外源氯化膽堿和海藻糖時,其D值分別上升64.44%和27.71%。對單指標分析發(fā)現(xiàn),美國油王999的9個形態(tài)、生物量指標值在氯化膽堿處理下均高于相應(yīng)的海藻糖處理(數(shù)據(jù)未列出),而部分單項生理指標如SOD活性、POD活性等雖然低于海藻糖處理,但無顯著差異(P＞0.05)。本研究還發(fā)現(xiàn),耐旱性較強的品種通過噴施氯化膽堿其耐旱潛能挖掘有限(D值變化幅度較小),而對旱脅迫相對敏感的品種通過噴施氯化膽堿使其耐旱性得到較大改善(D值變化相對較大)。這與前人關(guān)于氯化膽堿對旱敏感品種油菜幼苗生理特性的緩解效果優(yōu)于耐旱性品種的研究結(jié)果一致[20,28]。

本研究篩選出對耐旱性有顯著影響的6個指標,包括根長、莖粗、總鮮重、根鮮重、地上部干重和總干重,可將其作為油菜抗旱性評價的核心指標。前人研究認為,形態(tài)和生長指標適宜作為抗旱性鑒定的首選指標[22,29],這與本研究結(jié)論較為一致。其原因可能在于形態(tài)指標的變化是眾多生理代謝響應(yīng)的最終結(jié)果,而本研究中的生理指標較少,不足以描述整個生理代謝響應(yīng)的復(fù)雜過程,且油菜生理指標雖然能迅速響應(yīng)干旱脅迫,但品種間卻無顯著差異,不適宜作為品種耐旱性評價指標。本研究結(jié)果表明,油菜品種抗旱性評價較適宜采用形態(tài)、生長發(fā)育指標,而油菜在干旱脅迫下的機理研究適宜采用生理指標。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,與CK相比,干旱脅迫導(dǎo)致蕾薹期油菜形態(tài)、生物量指標株高、莖粗、總鮮重和地上部鮮重顯著下降;生理指標可溶性蛋白、脯氨酸、MDA含量極顯著上升,SOD活性極顯著下降。添加外源物后,海藻糖主要從生理水平上對油菜旱害進行緩解,而氯化膽堿可同時從生理水平和形態(tài)、生長發(fā)育水平上緩解油菜的旱害狀況。外源添加劑的耐旱性綜合評價表明,氯化膽堿能起到更好的抵御干旱逆境的能力(D值平均提高40.00%)?？购敌灾笜撕Y選表明,根長、莖粗、總鮮重、根鮮重、上部干重和總干重等6個指標可作為油菜蕾薹期抗旱性鑒定指標。本研究結(jié)果為油菜蕾薹期耐旱機理和耐旱調(diào)控緩解機制研究提供了理論依據(jù),這對長江流域油菜蕾薹期抗旱性生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。