不同基因型燕麥苗期抗旱性研究

呂亞慈

（衡水學院生命科學學院 河北 衡水 053000）

燕麥隸屬禾本科燕麥屬，是1 年生長日照草本植物。植物分類學上燕麥被分為皮燕麥和裸燕麥2 種類型，是世界各地廣泛種植的農(nóng)作物之一。同樣，燕麥在我國的分布也比較廣泛，以華北、西北和西南為主。燕麥籽實含有多種蛋白質(zhì)、脂肪和膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)，是“全價營養(yǎng)食品”，同時燕麥也具有很好的醫(yī)療、保健和飼養(yǎng)價值[1]。

干旱作為影響農(nóng)作物生長的重要因素之一，同樣影響燕麥的生長、發(fā)育和產(chǎn)量。不同的燕麥品種因育種方法、目標及生態(tài)條件等不同，在抗旱性方面表現(xiàn)不同，特別是苗期差異性表現(xiàn)更明顯[2]。本試驗以5種不同基因型的燕麥為研究材料，通過對干旱脅迫下燕麥苗期各項生理指標的測定，來探究不同品種燕麥苗期的抗旱性強弱，為燕麥抗旱種質(zhì)資源篩選提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料。5 個燕麥品種張莜7 號、張莜14 號、張燕1 號、張燕3 號、0509-12-14，均由河北省張家口市農(nóng)科院提供。

1.2 試驗方法。選取粒形飽滿、大小均勻且無病蟲害的種子，用0.1%的氯化汞溶液消毒。采用紙上發(fā)芽法，待其萌發(fā)。采用水培法培養(yǎng)幼苗，當根長生長至2 cm 左右時，將其移栽至培養(yǎng)缽中。配置Hogland 培養(yǎng)液培養(yǎng)幼苗長至 3 葉 1 心后， 每天增加 5%PEG-6000，至終濃度為15%停止。7 ～8 d 幼苗葉片出現(xiàn)萎蔫后選取倒2 倒3 葉片進行處理。以PEG 含量為0%的培養(yǎng)液培育的幼苗作為對照組。

1.3 測定方法。葉綠素含量的測定采用浸提法，游離脯氨酸測定采用酸性茚三酮比色法[3]，丙二醛含量的測定采用硫代巴比妥酸法，過氧化物酶活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法，過氧化氫酶活性的測定采用氮藍四唑法[4]。

1.4 試驗數(shù)據(jù)處理。利用SPSS 17.0 和Excel 統(tǒng)計分析軟件分別對試驗所得數(shù)據(jù)進行分析，最后用隸屬函數(shù)分析法綜合評價不同基因型燕麥的抗旱性。具體如下：R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)……(1)；R(Xi)=1-[(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)]……(2)；當生理指標的測定值與植物體抗旱性呈正相關(guān)時使用式(1)；當生理指標與抗旱性呈負相關(guān)時則使用式(2)。Xi為品種i指標測定值，Xmin和Xmax分別作為所有品種同一生理指標中的最小值與最大值。變化率(%)=[(處理- 對照)/ 對照]×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對燕麥葉綠素含量的影響。本次試驗測定葉綠素在663 nm 和645 nm 的吸光值，根據(jù)數(shù)據(jù)計算得出葉綠素含量，并將2 種情況的數(shù)據(jù)進行比較，結(jié)果如表1 所示。在干旱脅迫下，試驗組與對照組葉綠素的含量相比，除張莜14 號呈現(xiàn)升高趨勢，其余4 個品種均呈下降趨勢。總體來看，隨著干旱脅迫時間的延長，燕麥幼苗葉片中葉綠素含量呈下降趨勢。

表1 不同濃度PEG 對燕麥葉綠素含量的影響

2.2 干旱脅迫對燕麥脯氨酸含量的影響。脯氨酸能夠保護酶的空間結(jié)構(gòu)，也具有消除機體毒害等其他功能，是存在于植物機體內(nèi)的一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。由表2 可知，5 個品種燕麥在濃度為15%PEG 脅迫處理下，體內(nèi)脯氨酸大量上升，與對照組相比差異性顯著(P＜0.05)。其中，張燕3 號變化率最大。

表2 不同濃度PEG 對燕麥脯氨酸含量的影響

2.3 干旱脅迫對燕麥丙二醛含量的影響。丙二醛是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，植物細胞或器官的衰老往往會發(fā)生膜脂過氧化作用。由此可知，丙二醛的累積對植物機體會造成一定程度的傷害，植物遭受逆境傷害的程度可由其含量來顯示[5]。在不同濃度PEG 溶液中，張莜14 號丙二醛含量具有極顯著性差異，其余4 個品種均無顯著性差異。從表3 可以看出，0509-12-14的丙二醛含量差異變化率最大，張莜7 號變化率最小。

表3 不同濃度PEG 對燕麥丙二醛含量的影響

2.4 干旱脅迫對燕麥抗氧化酶活性的影響

2.4.1 干旱脅迫對燕麥過氧化物酶活性的影響。過氧化物酶是植物機體抗氧化酶系中的成員之一，其活性變化情況是衡量植物抗旱性的一個重要指標。由表4可知，試驗組與對照組相比，酶活性降低，其中，張莜14 號和張燕1 號與對照組相比差異顯著。酶活性降低的原因大致為脅迫處理時間超過了規(guī)定時間，從而使得活性氧在體內(nèi)過度積累，而活性氧的過度積累超出了保護酶的保護能力，因此，酶自身受到較大的損傷，使得活性呈現(xiàn)降低的趨勢。

表4 不同濃度PEG 對燕麥中過氧化物酶活性的影響

2.4.2 干旱脅迫對燕麥過氧化氫酶活性的影響。不同品種的燕麥中過氧化氫酶的活性會隨著PEG 脅迫濃度的增大而呈先升后降趨勢[6]，這可能是植物所發(fā)出的一種保護性應激反應。表5 數(shù)據(jù)表明：在本試驗中，15%PEG 處理與對照相比各品種酶活性增大，且變化率最大的為0509-12-14，變化率最小的為張莜14 號。

表5 不同濃度PEG 對燕麥中過氧化氫酶活性的影響

2.4.3 干旱脅迫對燕麥超氧化物歧化酶的影響。超氧化物歧化酶是機體中存在的一種能夠清除由于代謝所產(chǎn)生的超氧自由基的抗氧化金屬酶，與生物體的自我保護有著非常緊密的聯(lián)系，且超氧化物歧化酶活性變化較為明顯：在逆境中，一定時間，正常狀態(tài)下的植株體內(nèi)的酶活性會呈現(xiàn)出上升的變化趨勢。從表6 可看出，變化率最大的是0509-12-14，張莜7 號次之，張燕1 號變化最小。

表6 不同濃度PEG 對燕麥中超氧化物歧化酶活性的影響

2.5 不同基因型燕麥苗期抗旱性綜合評價。利用隸屬函數(shù)分析法進行綜合性分析及評價，并對其綜合抗旱性進行排序，由表7 可見，其綜合抗旱性由強到弱依次為：張莜7 號＞張燕1 號＞0509-12-14＞張莜14 號＞張燕3 號。

表7 干旱脅迫下不同基因型燕麥的各項生理指標隸屬函數(shù)

3 結(jié)論與討論

3.1 在逆境條件下，燕麥幼苗的生長雖會受到抑制，但依舊能維持相對穩(wěn)定的生長狀態(tài)，存活較長的時間，這也能說明燕麥幼苗具有一定的耐旱性。綜合試驗結(jié)果得知，在整體狀態(tài)下燕麥幼苗受到干旱脅迫時，大部分品種的葉綠素含量降低，丙二醛含量會顯著升高。從供試的各品種來看，丙二醛含量均有上升，0509-12-14 上升最多，而張莜7 號上升幅度最小，表明張莜7 號抗旱能力最好。

3.2 3 種保護酶中，干旱脅迫下各品種過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)都有升高趨勢，而過氧化物酶活性有降低趨勢。在干旱脅迫下各品種的過氧化物酶都呈下降趨勢，張莜7 號下降幅度最小，其他幾個品種下降幅度稍大。SOD 和CAT 兩種酶的變化情況都呈上升趨勢，表明酶活性增加，其中張莜7 號酶活性較高。有研究表明，酶活性較強或是酶活性下降幅度較小都是抗旱能力強的表現(xiàn)[7]。

3.3 利用隸屬函數(shù)分析法綜合分析這5 種燕麥苗期抗旱性，結(jié)果顯示其抗旱性依次為：張莜7 號＞張燕1號＞0509-12-14＞張莜14 號＞張燕3 號。

此次試驗雖能為抗旱品種篩選、培育提供一定的依據(jù)，但全面評價品種抗旱性還需要綜合萌發(fā)期、成熟期的表現(xiàn)，需要做進一步研究。