11個(gè)北高叢越橘品種對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)

烏鳳章

（大連大學(xué) 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院，遼寧 大連 116622）

干旱脅迫是全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最嚴(yán)重的一種環(huán)境脅迫，影響到50%的陸地面積[1]。全球氣候變暖導(dǎo)致極高溫天氣出現(xiàn)，并增加了干旱地區(qū)的面積。干旱脅迫會(huì)限制重要經(jīng)濟(jì)植物的栽培區(qū)域，顯著降低收獲器官的生產(chǎn)力和品質(zhì)。植物對(duì)干旱逆境的響應(yīng)與適應(yīng)已經(jīng)成為植物生理生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。干旱脅迫下，植物采取復(fù)雜多樣的適應(yīng)策略，包括改變形態(tài)結(jié)構(gòu)、光合效率、生理代謝等途徑[2]。一方面，植物為減少失水而減緩生長(zhǎng)，改變形態(tài)，降低生物量，增加根冠比等[3]，另一方面，植物通過調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透物質(zhì)含量、增強(qiáng)抗氧化物質(zhì)活性、增加熱耗散等方式來維持細(xì)胞膨壓、活性氧代謝平衡及能量代謝平衡等[4-5]。

越橘因果實(shí)富含花青素等抗氧化成分，在國內(nèi)外受到廣泛重視，近年來我國栽培面積快速增加。越橘為淺根系植物，根系纖細(xì)不發(fā)達(dá)，主根不明顯，無根毛，不能吸收土壤深層的水分，因此其對(duì)土壤水分要求較為苛刻，易受到干旱的危害[6]。與對(duì)照相比，嚴(yán)重的干旱脅迫降低了高叢越橘的光合速率、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)，輕度干旱脅迫對(duì)果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)影響不大，但可提高水分生產(chǎn)率[7]。Erb等[8-9]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，參試越橘中依利越橘Vaccinium elliottii、常綠越橘V.darrowiiCamp和兔眼越橘V.ashei抗旱性較強(qiáng)；陳文榮等[10]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，不同基因型高叢越橘對(duì)干旱脅迫敏感性不同。上述研究結(jié)果表明，越橘基因型對(duì)不同程度干旱脅迫響應(yīng)的特征不同。植物抗旱性是一個(gè)受多基因和水分因子雙重控制的復(fù)雜性狀，不同植物種類或品種的抗旱機(jī)制差異較大，利用單一性狀指標(biāo)鑒定其抗旱性有較大的局限性，易造成片面性和不穩(wěn)定性[11]。因此，本研究中通過對(duì)干旱脅迫下11個(gè)北高叢越橘品種葉片16項(xiàng)生理生化指標(biāo)的測(cè)定，對(duì)其抗旱性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選抗旱品種，旨在揭示北高叢越橘品種響應(yīng)干旱脅迫的生理機(jī)制，為抗旱越橘品種選育及節(jié)水灌溉提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為1年生北高叢越橘扦插苗，品種為‘藍(lán)豐’‘瑞卡’‘雙迪’‘斯巴坦’‘卡拉’‘伊麗莎白’‘錢德勒’‘布里吉塔’‘公爵’‘甜心’‘埃利奧特’。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在大連大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)試驗(yàn)基地溫室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。2018年5月，各品種選取高度一致且長(zhǎng)勢(shì)良好的生根苗栽植于容器中，單株定植。容器上口徑25 cm，下口徑20 cm，高30 cm。培養(yǎng)基質(zhì)為園 土+草炭土（體積比1∶1），加硫磺粉1.2 kg/m3，混勻，提前1年備好。2018年7月，分別對(duì)各品種越橘設(shè)置對(duì)照和干旱脅迫處理，每處理4盆，3個(gè)重復(fù)，即每處理12株幼苗。對(duì)照組，處理前充分灌溉，處理開始后每3 d澆透水1次；干旱組，處理前充分灌溉，然后，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的聚乙二醇6000澆灌根系，每5 d澆灌1次，共澆灌3次。處理20 d后，進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、光合參數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定，每項(xiàng)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定5次。測(cè)定生理指標(biāo)時(shí)，選取從枝條頂端向下第5～8成熟葉作為測(cè)定葉。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 苗木受害指標(biāo)

旱害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照葉乃好等的方法[12]，旱害指數(shù)計(jì)算公式：

旱害指數(shù)=[Σ(旱害級(jí)值×相應(yīng)旱害級(jí)株數(shù))]/(總株數(shù)×旱害最高級(jí)值)×100%。

1.3.2 生理指標(biāo)

參考高俊鳳的方法[13]，采用分光光度法測(cè)定葉綠素含量，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛（MDA）含量，采用氮藍(lán)四唑光化還原法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性，采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過氧化物酶（POD）活性，采用雙氧水法測(cè)定過氧化氫酶（CAT）活性，采用茚三酮顯色法測(cè)定脯氨酸含量。

2018年7月8:00—11:00，使用Licor-6400XT（LI-COR，USA）便攜式光合儀測(cè)定光合參數(shù)。選取植株中部同向成熟葉作為測(cè)定葉，測(cè)定前先對(duì)葉片進(jìn)行20 min光誘導(dǎo)，每株測(cè)定3片。測(cè)定參數(shù)包括凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）和大氣CO2濃度（Ca）。計(jì)算水分利用效率（EWU），氣孔限制值（Ls）。光照強(qiáng)度（RPA）設(shè)置為1 000 μmol/(m2·s)，溫度控制在(26±1) ℃，氣體流量設(shè)置為500 μmol/s。

EWU=Pn/Tr；

Ls=1-Ci/Ca。

2018年7月，應(yīng)用Licor-6400XT便攜式光合儀熒光模式測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。選取植株中部同向成熟葉片作為測(cè)定葉，每株3片。測(cè)定前一天傍晚用錫箔紙包裹測(cè)定葉，經(jīng)充分暗適應(yīng)后，翌日清晨測(cè)定初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）。隨后，將植物置于自然光下活化20 min，測(cè)定光下最小熒光（Fo′）、光下最大熒光（Fm′）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（CPQ）、實(shí)際光化學(xué)量子效率（ΦPSⅡ）。計(jì)算PSⅡ?qū)嶋H光量子產(chǎn)量（Fv′/Fm′）、PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（CNPQ）和電子傳遞速率（RET）。

Fv′/Fm′=(Fm′-Fo′)/Fm′；

Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm；

CNPQ=Fm/Fm′-1；

RET=RPA×ΦPSⅡ×0.5×0.84。

1.4 數(shù)據(jù)處理

為消除品種間基礎(chǔ)性狀的差異，采用指標(biāo)的相對(duì)值（脅迫下指標(biāo)值/對(duì)照指標(biāo)值）進(jìn)行抗旱性綜合分析。綜合指標(biāo)值計(jì)算公式為

式中：Zi為第i個(gè)指標(biāo)的綜合指標(biāo)值，ai為第i個(gè)指標(biāo)相對(duì)值的特征向量，Xi為第i個(gè)指標(biāo)相對(duì)值標(biāo)準(zhǔn)化后的值。

采用模糊隸屬函數(shù)法將綜合指標(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)值計(jì)算公式為

μ(Zi)=(Zi-Zimin)/(Zimax-Zimin)。

式中：μ(Zi)為各綜合指標(biāo)值的隸屬函數(shù)值，Zimax和Zimin分別為某綜合指標(biāo)值的最大值和最小值。

各綜合指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算方法：

式中：Wi為第i個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度；Pi為各品種第i個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。

用綜合指標(biāo)得到的各品種抗旱性綜合評(píng)價(jià)值：

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析、主成分分析、聚類分析和回歸分析。采用新復(fù)極差法（Duncan）比較不同數(shù)據(jù)組間的差異（α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下各北高叢越橘品種葉片受害情況

干旱脅迫下各北高叢越橘品種葉片的受害指數(shù)如圖1所示。由圖1可知，11個(gè)越橘品種經(jīng)過20 d干旱處理，與對(duì)照相比，葉片表現(xiàn)出不同程度的受害癥狀，受害較輕的為‘甜心’和‘布里吉塔’，受害指數(shù)分別為11.12%和16.67%，受害較重的為‘錢德勒’和‘斯巴坦’，受害指數(shù)分別是72.22%和66.67%，其余品種受害程度居中。從干旱脅迫下北高叢越橘葉片的受害表現(xiàn)來看，各品種按抗旱性由強(qiáng)到弱排序，依次為‘甜心’‘布里吉塔’‘公爵’‘藍(lán)豐’‘伊麗莎白’‘瑞卡’‘埃利奧特’‘卡拉’‘雙迪’‘斯巴坦’‘錢德勒’。

圖1 干旱脅迫下各北高叢越橘品種葉片的受害指數(shù)Fig.1 Leaf damage index of different northern highbush blueberry cultivars under drought stress

2.2 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片生理生化指標(biāo)的影響

2.2.1 干旱脅迫對(duì)脯氨酸含量的影響

脯氨酸積累是植物對(duì)各種非生物脅迫的共同適應(yīng)反應(yīng)。干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片脯氨酸含量的影響如圖2所示。由圖2可知，與對(duì)照相比，干旱脅迫使各參試品種葉片脯氨酸含量顯著升高。脯氨酸含量增幅較大的品種為‘錢德勒’和‘斯巴坦’，分別增加58.26%、54.09%，而‘甜心’和‘藍(lán)豐’增幅較小，分別為28.81%和33.33%，其余品種增幅居中。

圖2 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片脯氨酸含量的影響Fig.2 Effects of drought stress on proline contents in leaves of different northern highbush blueberry cultivars

2.2.2 干旱脅迫對(duì)丙二醛（MDA）含量的影響

MDA是植物細(xì)胞膜脂過氧化的產(chǎn)物，通過影響細(xì)胞膜蛋白來調(diào)節(jié)活性氧代謝的平衡?？购敌詮?qiáng)的植物受逆境脅迫后MDA含量增幅較低。干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片丙二醛含量的影響如圖3所示。由圖3可知，北高叢越橘品種‘甜心’‘布里吉他’和‘瑞卡’在干旱脅迫下葉片MDA含量增幅較小，而‘斯巴坦’和‘錢德勒’增幅較大，分別為237.32%和105.07%，其他品種居中。說明干旱脅迫下不同越橘品種減輕膜脂過氧化作用的能力存在較大差異，其膜脂受害程度也明顯不同，從而使得葉片受到不同程度的傷害。

2.2.3 干旱脅迫對(duì)抗氧化酶活性的影響

干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片CAT活性的影響如圖4所示。由圖4可知，與對(duì)照相比，干旱脅迫下不同北高叢越橘品種葉片CAT活性明顯增加，增幅較大的為‘甜心’‘公爵’和‘布麗吉塔’，分別增加了262.21%、217.86%和208.74%，增幅較小的為甜‘錢德勒’‘斯巴坦’和‘雙迪’，分別增加了76.92%、101.11%和107.05%，其余品種居中。

干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片SOD活性的影響如圖5所示。由圖5可知，干旱脅迫下不同品種北高叢越橘葉片SOD活性呈現(xiàn)出不同變化趨勢(shì)，較為抗旱品種‘甜心’‘布里吉塔’和‘公爵’等的葉片SOD活性呈明顯升高趨勢(shì)；抗旱性中等品種的葉片SOD活性升高，或維持穩(wěn)定，或降低。

圖3 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片丙二醛含量的影響Fig.3 Effects of drought stress on MDA contents in leaves of different northern highbush blueberry cultivars

圖4 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片CAT活性的影響Fig.4 Effects of drought stress on CAT activities in leaves of different northern highbush blueberry cultivars

干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片POD活性的影響如圖6所示。由圖6可知，抗旱性較差品種‘錢德勒’‘斯巴坦’和‘雙迪’的葉片POD活性明顯降低，而且降幅較大。11個(gè)品種中除‘錢德勒’和‘斯巴坦’葉片POD活性明顯低于對(duì)照外，其余品種均明顯高于對(duì)照，其中增幅較大的品種有甜心（94.61%）、公爵（64.42%）、布里吉塔（62.79%）。

相關(guān)分析結(jié)果表明，參試的北高叢越橘葉片受害指數(shù)與其CAT、SOD和POD活性增幅均呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.955、-0.913和-0.947，表明這3種抗氧化酶參與了北高叢越橘的抗旱反應(yīng)。11個(gè)品種中，‘甜心’‘布里吉塔’和‘公爵’的葉片在干旱環(huán)境中仍可保持相對(duì)較高的CAT、SOD和POD活性，具有較強(qiáng)的清除活性氧能力，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱性能。

圖5 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片SOD活性的影響Fig.5 Effects of drought stress on SOD activities in leaves of different northern highbush blueberry cultivars

圖6 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片POD活性的影響Fig.6 Effects of drought stress on POD activities in leaves of different northern highbush blueberry cultivars

2.2.4 干旱脅迫對(duì)葉綠素含量的影響

干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片葉綠素含量的影響如圖7所示。由圖7可知，干旱脅迫下‘公爵’‘甜心’和‘布里吉塔’葉片葉綠素含量與對(duì)照相比降低不明顯，其余品種明顯低于對(duì)照，其中‘錢德勒’‘雙迪’和‘斯巴坦’降幅較大，分別比對(duì)照降低了29.73%、27.00%和25.30%。說明‘錢德勒’‘雙迪’和‘斯巴坦’的光合機(jī)構(gòu)對(duì)干旱脅迫較為敏感。

2.3 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片光合參數(shù)的影響

干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片光合參數(shù)的影響見表1。由表1可知，在干旱脅迫下11個(gè)北高叢越橘品種葉片的Pn均顯著低于對(duì)照。其中，降幅較小的品種是‘甜心’和‘布里吉塔’，分別比對(duì)照降低了32.84%和35.90%；降幅較大的為‘斯巴坦’‘錢德勒’和‘雙迪’，分別比對(duì)照降低了73.52%、62.70%和62.46%，抑制了其正常生長(zhǎng)；其余品種居中。

圖7 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片葉綠素含量的影響Fig.7 Effects of drought stress on chlorophyll contents in leaves of different northern highbush blueberry cultivars

由表1可知，與對(duì)照相比，干旱脅迫下11個(gè)北高叢越橘品種葉片的Gs顯著降低。其中，降幅較小的為‘布里吉塔’‘伊麗莎白’和‘藍(lán)豐’，分別降低了16.67%、25%和29.41%；降幅較大的為‘卡拉’‘伊麗莎白’和‘雙迪’，分別降低了80.39%、64.71%和57.14%；其余品種居中。

由表1可知，在干旱脅迫下11個(gè)北高叢越橘品種葉片的Ci均明顯高于對(duì)照。其中，增幅較小的品種為‘甜心’‘公爵’和‘卡拉’，分別增加2.46%、3.7%和4.37%；增幅較大的品種為‘斯巴坦’‘埃利奧特’和‘布里吉塔’，分別增加31.16%、16.98%和16.38%；其余品種居中。

由表1可知，干旱脅迫下11個(gè)北高叢越橘品種葉片的Tr均明顯低于對(duì)照。其中，‘藍(lán)豐’‘伊麗莎白’和‘布里吉塔’降幅較小，分別為17.86%、28.67%和30.52%；降幅較大的品種有‘卡拉’‘埃利奧特’和‘錢德勒’，分別下降了75.30%、69.04%和53.59%；其余品種降幅居中。

EWU是植物光合與蒸騰特性的綜合反映，會(huì)受干旱脅迫的影響而發(fā)生變化。由表1可知，與對(duì)照相比，‘公爵’葉片的EWU維持穩(wěn)定，‘甜心’和‘埃利奧特’葉片的EWU明顯高于對(duì)照，說明干旱能促進(jìn)這2個(gè)品種對(duì)水分的高效利用。‘埃利奧特’葉片的EWU最高，比對(duì)照提高了46.67%，其余品種EWU明顯降低，但變化規(guī)律不甚明顯。

由表1可知，與對(duì)照相比，11個(gè)品種中，‘藍(lán)豐’‘斯巴坦’‘錢德勒’和‘布里吉塔’葉片的Ls明顯下降，其余品種基本保持穩(wěn)定。

表1 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片光合參數(shù)的影響?Table 1 Effects of drought stress on photosynthetic characteristics of leaves of different northern highbush blueberry cultivars

2.4 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

Fv/Fm降低表明植物體內(nèi)光合作用原初反應(yīng)受到抑制。干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響見表2。由表2可知，干旱脅迫下除‘瑞卡’和‘埃利奧特’葉片的Fv/Fm保持穩(wěn)定外，其余各參試品種幼苗葉片的Fv/Fm均顯著降低。其中，降幅較小的品種是‘藍(lán)豐’‘伊麗莎白’‘公爵’和‘甜心’，降幅均為2.24%；降幅較大的是‘卡拉’和‘斯巴坦’，降幅分別為4.48%和3.85%。在干旱脅迫下，較耐旱北高叢越橘品種‘甜心’‘公爵’和‘布里吉塔’葉片的Fv′/Fm′和RET的降幅顯著低于較不耐旱品種‘雙迪’‘錢德勒’和‘斯巴坦’，表明較耐旱型品種光系統(tǒng)Ⅱ的光化學(xué)活性較強(qiáng)，光合機(jī)構(gòu)受損較輕。干旱脅迫下，‘布里吉塔’‘甜心’‘公爵’和‘藍(lán)豐’葉片的CPQ與對(duì)照相比降低不明顯，其他品種明顯低于對(duì)照，其中‘雙迪’‘錢德勒’和‘斯巴坦’分別比對(duì)照降低了29.94%、22.42%和22.14%，說明這些品種QA重新氧化能力明顯減弱，干旱脅迫傷害了PSⅡ受體側(cè)電子傳遞。CNPQ是衡量過剩光能耗散的指標(biāo)，干旱脅迫下，較為耐旱型品種‘甜心’‘藍(lán)豐’‘公爵’和‘布里吉塔’的CNPQ明顯高于對(duì)照，增幅較大，表明這些品種具有較強(qiáng)的光能調(diào)節(jié)能力，從而保護(hù)其光合機(jī)構(gòu)免受破壞。不耐旱型品種‘雙迪’‘錢德勒’和‘雙迪’的CNPQ顯著低于對(duì)照，光能調(diào)節(jié)能力降低，導(dǎo)致其光合機(jī)構(gòu)受到破壞。

2.5 各北高叢越橘品種抗旱性的綜合評(píng)價(jià)

2.5.1 主成分分析

主成分分析法是一種可在損失較少信息量的前提下利用指標(biāo)間的相互關(guān)系，將多個(gè)變量經(jīng)高度概括后轉(zhuǎn)化為少量綜合指標(biāo)的降維分析方法。利用SPSS軟件對(duì)16個(gè)篩選指標(biāo)的相對(duì)值進(jìn)行主成分分析，結(jié)果顯示前3個(gè)綜合指標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率分別為58.65%、17.27%和9.81%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85.74%，其余可忽略不計(jì)（表3）。這樣將原有的16個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，即這3個(gè)主因子可涵蓋原始數(shù)據(jù)所提供的大部分信息，可作為數(shù)據(jù)分析的有效成分。在第1主成分中，葉綠素含量、MDA含量、CAT活性、SOD活性、POD活性以及RET、CPQ和CNPQ的載荷系數(shù)絕對(duì)值較大，說明該主成分主要反映的是葉片生理特性、抗氧化酶活性及主要的葉片熒光參數(shù)等信息；在第2主成分中，氣孔導(dǎo)度和氣孔限制值的載荷系數(shù)絕對(duì)值較大，說明該主成分主要反映的是葉片氣孔功能等信息；在第3主成分中，起主要作用的指標(biāo)是Pn和Fv/Fm，說明該主成分主要反映的是葉片光合作用相關(guān)信息。

表2 干旱脅迫對(duì)各北高叢越橘品種葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Table 2 Effects of drought stress on chlorophyll fluorescence parameters of leaves of different northern highbush blueberry cultivars

表3 各北高叢越橘品種葉片各生理生化指標(biāo)的主成分分析結(jié)果Table 3 Result of principal component analysis of each physiological and biochemical indexes of leaves of different northern highbush blueberry cultivars

2.5.2 綜合評(píng)價(jià)

計(jì)算出各個(gè)品種抗旱指標(biāo)相對(duì)值、綜合指標(biāo)值、綜合指標(biāo)值的隸屬函數(shù)值、各綜合指標(biāo)權(quán)重、綜合抗旱能力值（D值），用D值來判斷各參試品種抗旱能力強(qiáng)弱，并對(duì)其進(jìn)行排序（表4）。其中，‘甜心’的D值最高，抗旱能力最強(qiáng)，其他依次為‘公爵’‘藍(lán)豐’‘布里吉塔’‘伊麗莎白’‘瑞卡’‘埃利奧特’‘卡拉’‘斯巴坦’‘雙迪’和‘錢德勒’，其中‘錢德勒’的D值最低，說明其抗旱能力最弱。這一結(jié)果與按葉片受害指數(shù)排序結(jié)果基本一致。

表4 各北高叢越橘品種葉片綜合指標(biāo)值的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Comprehensive evaluation result of comprehensive index values of leaves of differen northern highbush blueberry cultivars

2.5.3 聚類分析

采用歐氏距離法及系統(tǒng)聚類法對(duì)D值進(jìn)行系統(tǒng)聚類（圖8）。在歐氏距離5處可將11個(gè)北高叢越橘品種聚成3大類：抗旱型、中間型和不抗旱型。其中，抗旱型包括‘甜心’‘公爵’和‘藍(lán)豐’；不抗旱型包括‘錢德勒’‘雙迪’‘斯巴坦’和‘卡拉’；中間型包括‘布里吉塔’‘伊麗莎白’‘瑞卡’‘埃利奧特’。

圖8 11個(gè)北高叢越橘品種抗旱能力的聚類分析結(jié)果Fig.8 Cluster analysis result of drought resistance abilities of eleven northern highbush blueberry cultivars

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

干旱脅迫降低了北高叢越橘葉片的葉綠素含量，破壞光合機(jī)構(gòu)，抑制植物體內(nèi)光合作用的原初反應(yīng)，降低電子傳遞速率，致使光合速率降低。但較為抗旱品種在干旱環(huán)境中光系統(tǒng)Ⅱ的光化學(xué)活性較強(qiáng)，光合機(jī)構(gòu)受損較輕，光合速率降幅較小，表現(xiàn)出對(duì)干旱脅迫較強(qiáng)的適應(yīng)性。抗氧化酶CAT、SOD和POD參與了北高叢越橘的抗旱反應(yīng)，在干旱環(huán)境中抗旱品種的這3種抗氧化酶仍可保持相對(duì)較高的活性。利用隸屬函數(shù)法、主成分分析、聚類分析等進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)，可將北高叢越橘分為抗旱型、中間型和不抗旱型3大類，其中抗旱型品種包括‘甜心’‘公爵’和‘藍(lán)豐’。

3.2 討 論

3.2.1 北高叢越橘品種對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)

植物對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，在干旱脅迫下，多種生理生化代謝途徑均會(huì)受到影響。

干旱脅迫下，植物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生過量的活性氧，包括超氧自由基、過氧化氫等，但由超氧化物歧化酶、過氧化物酶等抗氧化酶組成的抗氧化防御體系可以清除植物體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧，維持細(xì)胞膜穩(wěn)定。劉菲等[14]和張青等[15]的研究結(jié)果顯示，隨著干旱脅迫程度的增加，植物葉片通過胞內(nèi)酶促防御系統(tǒng)保護(hù)性酶活性的變化來提高對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)能力。干旱脅迫下，耐旱型新疆海棠Malus sieversii的3種抗氧化酶活性均高于干旱敏感型湖北海棠M.hupehensis[16]。許多研究認(rèn)為，植物抗旱品種在受到水分脅迫時(shí)，保護(hù)酶活性的變化有些表現(xiàn)為先升后降，有些表現(xiàn)為維持恒定或略有增高的趨勢(shì)，而較不抗旱和不抗旱品種抗氧化酶活性表現(xiàn)為持續(xù)下降的趨勢(shì)[17]。干旱脅迫下不同北高叢越橘品種葉片的CAT活性均明顯提高，多數(shù)品種葉片的POD活性明顯提高，而SOD活性提高或降低，這3種酶活性的變化在不同品種間存在明顯差異，通常表現(xiàn)為抗旱性強(qiáng)的品種提高幅度明顯大于抗旱性較弱的品種，而抗旱性較弱品種提高幅度較小或降幅較大。表明抗氧化酶活性在北高叢越橘抗旱反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，尤其是CAT和POD。

干旱脅迫導(dǎo)致光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心受損，光合活性受到抑制，葉綠素?zé)晒鈪?shù)降低，且降幅與品種抗旱性密切相關(guān)。Fv/Fm和RET的降低可能是Calvin循環(huán)受到擾動(dòng)的結(jié)果，這種擾動(dòng)延緩了QA的氧化還原，導(dǎo)致光系統(tǒng)Ⅱ的下調(diào)或破壞類囊體膜的電子傳輸[18]。本研究中，較耐旱北高叢越橘品種‘甜心’‘公爵’和‘布里吉塔’的Fv′/Fm′和RET在干旱脅迫下的降幅顯著小于較不耐旱品種‘雙迪’‘錢德勒’和‘斯巴坦’，表明耐旱型品種光系統(tǒng)Ⅱ的光化學(xué)活性較強(qiáng)，光合機(jī)構(gòu)受損較輕。這與Yu等[19]對(duì)‘藍(lán)豐’持續(xù)5周的干旱脅迫下RET以及中重度干旱脅迫下北高叢越橘品種Fv/Fm明顯降低的結(jié)果相一致。CNPQ是衡量過剩光能耗散的指標(biāo)，干旱脅迫下，較為耐旱型品種‘布里吉塔’‘甜心’‘公爵’和‘藍(lán)豐’的CNPQ明顯高于對(duì)照，且增幅較大，表明這些品種在鹽脅迫下啟動(dòng)非輻射熱能量耗散機(jī)制，將過剩光能以熱的形式耗散掉，保護(hù)植株的光合機(jī)構(gòu)，防止凈光合速率過度下降，從而實(shí)現(xiàn)植株在逆境中的自我保護(hù)，而不耐旱型品種‘雙迪’‘錢德勒’和‘斯巴坦’的CNPQ顯著低于對(duì)照，光能調(diào)節(jié)能力降低，導(dǎo)致光合機(jī)構(gòu)受到較為嚴(yán)重的破壞。

葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所。干旱脅迫降低了葉綠素含量，從而使得光合酶活性和光合作用表觀量子效率等下降，最終導(dǎo)致Pn降低，這主要是由非氣孔因素引起的。通常認(rèn)為凈光合速率下降的同時(shí)，如果Gs降低，Ci也降低，則Pn下降主要是由氣孔因素引起；相反，則是由非氣孔因素引起。本研究中，干旱脅迫下參試北高叢越橘品種葉片Pn和Gs均顯著降低，但Ci明顯升高，表明非氣孔因素起主要作用，這與董斌等[20]得出的油茶Camellia oleifera在干旱脅迫后期由非氣孔因素引起Pn下降的結(jié)果一致。在干旱脅迫下北高叢越橘光合作用的下降可能是CO2葉肉傳導(dǎo)降低[21]以及RuBP利用率下降和/或Rubisco活性下降所致[22]。

3.2.2 北高叢越橘品種抗旱性的綜合評(píng)價(jià)

植物抗旱性鑒定是對(duì)其耐旱能力進(jìn)行篩選、評(píng)價(jià)和歸類的過程。單一指標(biāo)較難全面、精準(zhǔn)地反映各品種的耐旱性，所以采用多個(gè)綜合指標(biāo)去評(píng)價(jià)植物的耐旱性才較可靠。近年來，綜合隸屬函數(shù)法、主成分分析法和聚類分析法已被應(yīng)用于繡球Hydrangea macrophylla、胡麻L(zhǎng)inum usitatissimum等植物抗旱性的鑒定，較好地揭示了植物抗旱性的相關(guān)性狀與其抗旱性的關(guān)系[23-24]。在越橘抗旱性鑒定中，陳文榮等[10]利用隸屬函數(shù)分析法評(píng)價(jià)了4個(gè)高叢越橘品種（包括南高叢越橘和北高叢越橘）的抗旱性，且所用指標(biāo)較少。本研究中采用主成分分析法、隸屬函數(shù)法和聚類分析，將參試品種劃分為3個(gè)耐旱等級(jí)：抗旱型、中間型和不抗旱型。11個(gè)北高叢越橘品種根據(jù)抗旱性由大到小排序依次為‘甜心’‘公爵’‘藍(lán)豐’‘布里吉塔’‘伊麗莎白’‘瑞卡’‘埃利奧特’‘卡拉’‘斯巴坦’‘雙迪’‘錢德勒’，這與李根柱等[25]對(duì)5個(gè)北高叢越橘品種抗旱性評(píng)價(jià)的結(jié)果基本一致。

由于植物抗旱性是復(fù)合性狀，體現(xiàn)在生長(zhǎng)性狀、生理特征、光合特性、解剖結(jié)構(gòu)特征、基因表達(dá)等方面的變化，本研究中重點(diǎn)關(guān)注了北高叢越橘幼苗生理指標(biāo)、光合特性和葉綠素?zé)晒鈪?shù)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)，可能存在一定局限性。今后須開展抗旱能力較強(qiáng)的北高叢越橘品種在干旱脅迫下的轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)研究，以期在分子水平上闡明北高叢越橘對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)與調(diào)控機(jī)制，挖掘抗旱基因，為越橘抗旱育種提供理論參考。

致謝：大連大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2019屆畢業(yè)生朱心慰和胡銳鋒參與了部分測(cè)定工作。