胡椒扦插苗對(duì)澇漬脅迫的生理響應(yīng)

楊華庚 ， 黎彬 ， 李娜 ， 楊毅敏 ， 吳友根，2

1.海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院，海口 570228；

2.海南大學(xué)三亞南繁研究院，海南崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室，海南 三亞 572025

澇漬危害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的自然災(zāi)害，給作物生產(chǎn)造成重大損失。據(jù)報(bào)道，全球約有10%的作物種植面積受澇漬脅迫影響，導(dǎo)致作物減產(chǎn)15%～80%［1］。澇漬脅迫主要通過影響作物的生理代謝過程以及改變作物的干物質(zhì)分配狀態(tài)，使作物生長(zhǎng)發(fā)育受到顯著抑制而導(dǎo)致作物減產(chǎn)［1-3］。大量研究表明，澇漬脅迫下，隨著活性氧的大量生成和過量積累，氧化脅迫進(jìn)一步加劇，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase， SOD）、過氧化物酶（peroxidase， POD）、過氧化氫酶（catalase， CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（ascorbate peroxidase， APX）等抗氧化酶活性被誘導(dǎo)增強(qiáng)［4-6］，抗壞血酸（ascorbic acid， ASA）、還原性谷胱甘肽（glutathione，GSH）等抗氧化物質(zhì)含量明顯增加［5］，提高了細(xì)胞清除活性氧的能力，有助于減緩膜脂過氧化對(duì)細(xì)胞造成的傷害。此外，還可通過促進(jìn)可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累［5-6］，提高細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力，減輕植株的澇漬危害。但持續(xù)和嚴(yán)重的澇漬脅迫會(huì)顯著降低光合色素含量和凈光合速率，明顯抑制光合作用［7-8］，影響光合產(chǎn)物的生成，使植物生長(zhǎng)明顯受到抑制。澇漬脅迫還會(huì)明顯降低根系活力［9］，破壞根系的滲透調(diào)節(jié)機(jī)制，嚴(yán)重削弱根系的抗氧化能力，使活性氧大量積累，從而導(dǎo)致根系產(chǎn)生過氧化傷害，使根系開始變褐甚至腐爛死亡［10］。但這些研究主要集中于農(nóng)作物、林木和果蔬等植物上，而對(duì)熱帶經(jīng)濟(jì)作物的澇漬研究鮮有報(bào)道。

胡椒（Piper nigrumL.）屬胡椒科胡椒屬多年生常綠藤本植物，是世界上重要的熱帶香辛作物，在我國熱帶地區(qū)均有栽培，其中海南是我國最大的胡椒產(chǎn)區(qū)。在我國的熱帶地區(qū)，夏秋季節(jié)由于連續(xù)的大強(qiáng)度集中降雨，常使胡椒種植園內(nèi)土壤水分處于過飽和狀態(tài)，或因排水不暢而積水，從而導(dǎo)致胡椒植株?duì)€根死亡，給胡椒生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失。生產(chǎn)實(shí)踐表明，胡椒具有怕澇漬習(xí)性，然而目前有關(guān)胡椒澇漬脅迫的機(jī)制研究鮮有報(bào)道，尚不清楚胡椒怕澇漬的生理機(jī)制。為此，本研究擬從活性氧代謝、抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等方面，探討胡椒扦插苗對(duì)澇漬脅迫的生理響應(yīng)特性，初步揭示胡椒怕澇漬的生理機(jī)制，旨在為胡椒的抗?jié)n害栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以生產(chǎn)上常用的大葉種胡椒扦插苗作為試驗(yàn)材料。胡椒扦插苗從海南本地的胡椒育苗圃中購回。選擇株齡、長(zhǎng)勢(shì)、大小基本一致，且生長(zhǎng)健壯和無病蟲害的胡椒扦插苗栽種于裝有4.5 kg 疏松肥沃營養(yǎng)土的塑料桶（口寬21 cm，底寬15 cm，高21 cm）內(nèi)，每桶栽植2株胡椒扦插苗。栽植后將胡椒扦插苗放置于適宜胡椒苗生長(zhǎng)的環(huán)境條件下培養(yǎng)3 個(gè)月，使其恢復(fù)生長(zhǎng)，期間進(jìn)行合理的水肥管理，于當(dāng)年的8月，選出生長(zhǎng)一致、長(zhǎng)勢(shì)良好、無病蟲害的胡椒扦插苗作為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

人工模擬澇漬脅迫處理，采用雙套盆法，把胡椒扦插苗移入塑料大桶后，加水使水面淹沒植株根部并高于基質(zhì)表面1～3 cm，每日觀察，及時(shí)補(bǔ)充散失水分，保證漬水所需的水面高度。以維持田間持水量的70%±5%為對(duì)照處理（CK）。每處理共9 桶苗，設(shè)3 次重復(fù)，每重復(fù)3 桶苗。分別于漬水1、3、6、9 d 采摘枝條頂端位置相同的最近成熟葉片測(cè)定生理指標(biāo)變化，同時(shí)采集相應(yīng)的根尖部分測(cè)定根系活力變化。

1.3 生理指標(biāo)測(cè)定

1.3.1SOD、POD、CAT 活性測(cè)定 取0.5 g鮮葉片剪碎，放入事先預(yù)冷的研缽內(nèi)，分次加入5 mL 預(yù)冷的0.05 mol·L-1磷酸緩沖液 （內(nèi)含1%的聚乙烯吡咯烷酮PVP，pH 7.8），用少量石英砂在冰浴上研磨成勻漿，將勻漿放置在冰箱內(nèi)澄清后，取出澄清液放入離心管內(nèi)，在4℃ 10 500g冷凍離心機(jī)內(nèi)離心20 min，取上清液測(cè)定相關(guān)酶活性。SOD 活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（nitroblue tetrazolium， NBT）法［11］，以抑制NBT 光化還原的50%為一個(gè)酶活性單位。POD 活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法［12］，以每分鐘吸光度值（OD470）增加0.01定義為一個(gè)酶活性單位；CAT活性測(cè)定采用紫外吸收法［13］，以每分鐘吸光度值（OD240）減少0.01定義為一個(gè)酶活性單位。

1.3.2APX 活性測(cè)定 取0.5 g 鮮葉片剪碎，放入事先預(yù)冷的研缽內(nèi)，分次加入5 mL 預(yù)冷的含1 mmol·L-1EDTA-Na2的50 mmol·L-1磷酸緩沖液（pH 7.0），用少量石英砂在冰浴上研磨成勻漿，將勻漿放置在冰箱內(nèi)澄清后，取出澄清液放入離心管內(nèi)，在4℃ 10 500g冷凍離心機(jī)內(nèi)離心20 min，取上清液測(cè)定酶活性。APX 活性采用紫外比色法［14］測(cè)定，以每分鐘吸光度值（OD290）減少0.01 定義為1個(gè)酶活性單位。

1.3.3丙二醛含量測(cè)定 參考孔祥生和易現(xiàn)峰的方法［13］，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛含量。

1.3.4活性氧代謝指標(biāo)測(cè)定 O2

-·生成速率測(cè)定采用羥胺法［15］；H2O2含量測(cè)定采用硫酸鈦法［13］。

1.3.5滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量測(cè)定 可溶性糖含量采用蒽酮比色法；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250 法；脯氨酸含量采用磺基水楊酸提取，酸性茚三酮比色法［11］測(cè)定。

1.3.6根系活力測(cè)定 采用氯化三苯基四氮唑（tripheny tetrazolium chloride， TTC）還原法測(cè)定根系活力［13］。

1.3.7光合色素含量測(cè)定 采用無水乙醇和丙酮等體積混合提取液混合法［16］測(cè)定光合色素含量。

1.4 數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進(jìn)行整理并繪制。應(yīng)用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件中的Duncan's 法和Pearson correlation coefficient 法分別進(jìn)行數(shù)據(jù)的差異顯著性和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗植株形態(tài)的影響

澇漬脅迫下，對(duì)照處理植株葉片正常，呈深綠色，且根系有大量的白色吸收根；澇漬脅迫1 d，胡椒扦插苗的根尖開始褐變并壞死，但葉色仍為深綠色；澇漬脅迫3 d，胡椒扦插苗的少部分根系已經(jīng)腐爛，但地上植株部分僅有少量的葉片褪綠變黃，無明顯的萎蔫現(xiàn)象。澇漬脅迫6 d，胡椒扦插苗的絕大部分根系已腐爛，大部分葉片變黃萎蔫。澇漬脅迫9 d，胡椒扦插苗的全部根系及地下蔓節(jié)均已腐爛（圖1），地上蔓干枯，幾乎所有的葉片已發(fā)黃萎蔫，并枯萎脫落，植株完全死亡。結(jié)果表明，澇漬脅迫下胡椒扦插苗根系比地上部先出現(xiàn)受害癥狀。短期內(nèi)（3 d）胡椒扦插苗的受害相對(duì)較輕，但隨著澇漬脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，胡椒扦插苗的受害就越嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)死亡。

圖1 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗植株形態(tài)的影響Fig. 1 Effect of waterlogging stress on root morphology in black pepper cutting seedlings

2.2 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗活性氧代謝的影響

超氧陰離子和過氧化氫是細(xì)胞中的主要活性氧成分。如圖2 所示，澇漬脅迫下，胡椒扦插苗葉片的超氧陰離子產(chǎn)生速率呈先升后降再緩慢增加的變化趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在澇漬脅迫1 d，而最小值出現(xiàn)在澇漬脅迫3 d。澇漬脅迫3 d，超氧陰離子產(chǎn)生速率仍比對(duì)照組增加了62.34%，但與對(duì)照組相比差異不顯著。其他澇漬處理的超氧陰離子產(chǎn)生速率均顯著高于對(duì)照組。澇漬脅迫下，胡椒扦插苗葉片的過氧化氫含量也呈先升后降再增加的變化趨勢(shì)，最小值出現(xiàn)在澇漬脅迫3 d。各澇漬處理的過氧化氫含量與對(duì)照相比均存在顯著差異。由此可見，澇漬脅迫促進(jìn)了胡椒扦插苗葉片活性氧的產(chǎn)生和積累。

圖2 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗葉片超氧陰離子產(chǎn)生速率和過氧化氫含量的影響Fig. 2 Effects of waterlogging stress on superoxide anion production and hydrogen peroxide content in leaves of black pepper cutting seedlings

2.3 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗膜脂過氧化的影響

丙二醛是細(xì)胞膜脂過氧化的產(chǎn)物，其含量的多少常用來反映細(xì)胞膜脂過氧化的程度。澇漬脅迫下，胡椒扦插苗葉片的丙二醛含量呈先升后降再增加的變化趨勢(shì)，最小值出現(xiàn)在澇漬脅迫3 d，但仍比對(duì)照組增加13.95%。澇漬脅迫6～9 d，丙二醛含量已比澇漬脅迫1 d 高出2.22%～20.23%。除澇漬脅迫3 d 的丙二醛含量與對(duì)照組無顯著差異外，其他澇漬處理的丙二醛含量與對(duì)照相比均存在顯著差異（P＜0.05，圖3）。結(jié)果表明，澇漬脅迫加劇了胡椒扦插苗的膜脂過氧化程度。

圖3 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗葉片丙二醛含量的影響Fig. 3 Effects of waterlogging stress on malondialdehyde content in leaves of black pepper cutting seedlings

2.4 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗抗氧化酶活性的影響

從圖4 可看出，隨澇漬脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，胡椒扦插苗葉片中SOD、POD、CAT和APX活性呈先降后升再降的變化趨勢(shì)。澇漬脅迫1 d，胡椒扦插苗葉片中SOD、POD、CAT 和APX 活性均顯著下降，降幅分別達(dá)到7.85%、30.45%、76.98%和87.87%。澇漬脅迫3 d，SOD、POD、CAT 和APX 活性均明顯上升，除SOD 和POD 活性顯著高于對(duì)照組外，CAT 和APX 活性仍比對(duì)照組分別降低7.11%和24.28%。澇漬脅迫6 d 和9 d，SOD、POD、CAT 和APX的活性均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）。由此可見，澇漬脅迫下胡椒扦插苗的SOD 和POD 在清除過量活性氧中發(fā)揮了更為重要的作用。

圖4 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗葉片中SOD、POD、CAT和APX活性的影響Fig. 4 Effects of waterlogging stress on the activities of SOD, POD, CAT and APX in leaves of black pepper cutting seedlings

2.5 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸是細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。如圖5 所示，胡椒扦插苗葉片的可溶性蛋白含量呈先降后升再降趨勢(shì)。澇漬脅迫1 d，可溶性蛋白含量明顯下降，并顯著低于對(duì)照組。澇漬脅迫3 d，可溶性蛋白含量顯著上升，并比對(duì)照組高出2.74%，而與對(duì)照組相比差異不顯著。澇漬脅迫6 d 和9 d，可溶性蛋白含量出現(xiàn)明顯下降，并顯著低于對(duì)照組。澇漬脅迫期間，可溶性糖含量均顯著低于對(duì)照組，分別比對(duì)照組降低18.85%、16.43%、17.12%、13.40%。澇漬脅迫3 d內(nèi)，胡椒扦插苗葉片脯氨酸含量的增加幅度較小，位于18.73%～27.24%之間，均與對(duì)照組差異不顯著。隨著澇漬脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，脯氨酸含量急劇上升。澇漬脅迫6 d和9 d的脯氨酸含量分別比對(duì)照組增加1.83 倍和4.49 倍，均顯著高于對(duì)照組?？梢?，澇漬脅迫下胡椒扦插苗可溶性蛋白和脯氨酸的積累，在一定程度上增強(qiáng)了胡椒扦插苗的滲透調(diào)節(jié)能力，但可溶性糖不能很好地發(fā)揮滲透調(diào)節(jié)作用。

圖5 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗葉片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量的影響Fig. 5 Effects of waterlogging stress on the contents of soluble protein, soluble sugar and proline content in leaves of black pepper cutting seedlings

2.6 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗根系活力的影響

根系活力是反映根系新陳代謝能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。如圖6所示，澇漬脅迫下，胡椒扦插苗根系活力持續(xù)下降。脅迫1、3、6 d 的根系活力分別比對(duì)照組下降了29.72%、42.91%、95.17%，與對(duì)照組相比，差異均達(dá)到顯著水平。脅迫9 d的根系活力已趨于0，說明根系已基本死亡。結(jié)果表明，持續(xù)的澇漬脅迫會(huì)使胡椒扦插苗根系的吸收能力不斷減弱，甚至喪失。

圖6 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗葉片根系活力的影響Fig. 6 Effects of waterlogging stress on root activity in leaves of black pepper cutting seedlings

2.7 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗光合色素的影響

從表1 可看出，澇漬脅迫下，胡椒扦插苗的葉綠素a 含量基本上呈先降后升的變化趨勢(shì)。澇漬脅迫1 d，葉綠素a 含量大幅下降，并顯著低于對(duì)照組（P＜0.05）。澇漬脅迫3 d，葉綠素a 含量出現(xiàn)明顯上升，基本恢復(fù)到對(duì)照組水平，與對(duì)照組相比差異不顯著（P＞0.05）。澇漬脅迫6 d 和9 d，葉綠素a 含量已顯著高于對(duì)照組。在澇漬脅迫期間，葉綠素b 含量始終顯著高于對(duì)照組，而葉綠素a/b比值卻始終顯著低于對(duì)照組。澇漬脅迫3 d 內(nèi)，胡椒扦插苗的總?cè)~綠素含量變化幅度較小，且與對(duì)照組相比差異不顯著。澇漬脅迫6 d 和9 d，總?cè)~綠素含量明顯上升，并顯著高于對(duì)照組。

表1 澇漬脅迫對(duì)胡椒扦插苗光合色素含量的影響Table 1 Effect of waterlogging stress on photosynthetic pigment content in leaves of black pepper cutting seedlings

澇漬脅迫下，胡椒扦插苗的類胡蘿卜素含量基本上呈先降后升的變化趨勢(shì)。澇漬脅迫1 d，類胡蘿卜素含量明顯下降，并顯著低于對(duì)照組。澇漬脅迫3 d，類胡蘿卜素含量有所上升，但仍低于對(duì)照組水平，且與對(duì)照組相比差異不顯著。澇漬脅迫6 d 和9 d，類胡蘿卜素含量已顯著高于對(duì)照組。隨著澇漬脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，類胡蘿卜素/總?cè)~綠素比值總體上呈下降的趨勢(shì)。澇漬脅迫3 d內(nèi)，胡椒扦插苗的類胡蘿卜素/總?cè)~綠素比值下降幅度較小，位于4.25%～7.52%，與對(duì)照組相比差異不顯著。澇漬脅迫6 d和9 d時(shí)，類胡蘿卜素/總?cè)~綠素比值明顯下降，并顯著低于對(duì)照組水平。

2.8 胡椒扦插苗指標(biāo)間的相關(guān)性分析

從表2 可知，超氧陰離子產(chǎn)生速率與過氧化氫含量存在顯著正相關(guān)，與POD、CAT 和APX 活性、可溶性糖含量、葉綠素a 含量、葉綠素a/b 比值、類胡蘿卜素含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。過氧化氫含量與丙二醛含量呈極顯著正相關(guān)，與SOD、POD、CAT 和APX 活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、根系活力、葉綠素b 含量、葉綠素a/b比值呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。丙二醛含量與脯氨酸含量呈極顯著正相關(guān)，與SOD、POD、CAT 和APX 活性、可溶性蛋白含量、根系活力、葉綠素a/b比值呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。結(jié)果表明，澇漬脅迫可通過促進(jìn)活性氧的過量積累，加劇膜脂過氧化作用來抑制或破壞胡椒扦插苗的抗氧化反應(yīng)、滲透調(diào)節(jié)能力、光合能力和根系吸收活性等生理過程，進(jìn)而影響胡椒扦插苗的抗?jié)碀n能力。

表2 胡椒扦插苗指標(biāo)間的相關(guān)性分析Table 2 The correlation analysis between indicators of black pepper cutting seedlings

SOD 活性與POD、CAT 和APX 活性呈顯著或極顯著正相關(guān)；POD活性與CAT、APX活性呈極顯著正相關(guān)；CAT 活性與APX 活性呈極顯著正相關(guān)。結(jié)果表明這幾個(gè)抗氧化酶之間存在明顯的協(xié)同作用。

葉綠素a含量與葉綠素總含量、類胡蘿卜素含量呈極顯著的正相關(guān)；葉綠素b含量與葉綠素總含量、類胡蘿卜素含量呈顯著或極顯著正相關(guān)；葉綠素總含量與類胡蘿卜素含量呈極顯著正相關(guān)。這說明葉綠素a 和葉綠素b 的生成能顯著促進(jìn)總?cè)~綠素和類胡蘿卜素的合成與積累，總?cè)~綠素的合成與積累能明顯促進(jìn)類胡蘿卜素的合成與積累。

3 討論

澇漬條件下，耐漬澇的植物為了應(yīng)對(duì)根系缺氧而產(chǎn)生低氧脅迫，會(huì)從解剖結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征方面產(chǎn)生一定的適應(yīng)性改變，如根系產(chǎn)生大量的不定根［1，17-18］或形成發(fā)達(dá)的通氣組織［19-21］，以促進(jìn)根系對(duì)氧氣的吸收和運(yùn)輸，進(jìn)一步改善根系的通氣條件，有利于提高植物對(duì)澇漬的忍耐能力。這是植物耐澇漬的重要特征［1］。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，胡椒扦插苗于澇漬脅迫1 d，根尖就開始褐變并壞死，且從澇漬脅迫開始到植株死亡，從未觀察到胡椒扦插苗根系有不定根形成。說明胡椒扦插苗對(duì)澇漬脅迫較敏感。

正常條件下，植物細(xì)胞內(nèi)活性氧的生成與清除往往處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，但當(dāng)植物遭受到逆境脅迫后，這種平衡被打破，過量的活性氧就會(huì)對(duì)細(xì)胞造成過氧化損傷［22］。丙二醛作為膜脂過氧化的主要產(chǎn)物，通常被用來衡量細(xì)胞氧化損傷的程度大?。?3］。澇漬脅迫下，胡椒扦插苗的丙二醛含量與過氧化氫含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與超氧陰離子產(chǎn)生速率的相關(guān)性不顯著。本研究結(jié)果表明澇漬脅迫下胡椒扦插苗的膜脂過氧化損傷主要是由細(xì)胞內(nèi)過量積累H2O2所致，這與漬水脅迫期間木豆的氧化脅迫是由H2O2的積累所引起的結(jié)果［24］相一致。試驗(yàn)結(jié)果表明，胡椒根系死亡是澇漬脅迫下胡椒扦插苗積累過量活性氧而引發(fā)的嚴(yán)重過氧化損傷的結(jié)果。

澇漬脅迫下，由于受到日趨嚴(yán)重的氧化脅迫，SOD、POD、CAT、APX、GR等抗氧化酶活性被誘導(dǎo)增強(qiáng)，ASA 和GSH 等抗氧化物質(zhì)也被誘導(dǎo)合成，以易于清除過量活性氧對(duì)植物細(xì)胞的損傷，從而有利于穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，減緩澇漬脅迫對(duì)植物的危害［1，23-25］，這是植物應(yīng)對(duì)澇漬脅迫的重要保護(hù)機(jī)制。澇漬脅迫1 d，隨著胡椒扦插苗活性氧的大量積累以及膜脂過氧化作用加劇，SOD、POD、CAT 和APX 活性受到了暫時(shí)抑制。但在澇漬脅迫3 d 時(shí)，由于受到嚴(yán)重的氧化脅迫，胡椒扦插苗開始啟動(dòng)抗氧化反應(yīng)，SOD、POD、CAT 和APX 活性均被誘導(dǎo)增強(qiáng)，但主要是依靠SOD、POD活性的增強(qiáng)，在一定程度上提高了清除活性氧的能力，使活性氧水平顯著降低，減輕了膜脂過氧化對(duì)細(xì)胞的傷害，此時(shí)胡椒扦插苗受害輕微。隨著澇漬脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，于澇漬脅迫6 d，SOD、POD、CAT和APX 活性均受到了嚴(yán)重的氧化傷害，抗氧化酶的保護(hù)作用明顯降低，使胡椒扦插苗受到了嚴(yán)重的澇漬危害。

滲透調(diào)節(jié)是植物應(yīng)對(duì)逆境脅迫的重要防御策略之一?？扇苄缘鞍?、可溶性糖和脯氨酸作為植物細(xì)胞內(nèi)的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在細(xì)胞內(nèi)大量積累能維持細(xì)胞較高的滲透壓，有助于增強(qiáng)細(xì)胞的耐脫水能力，穩(wěn)定質(zhì)膜結(jié)構(gòu)，提高植物對(duì)逆境脅迫的耐受性［1，26］。澇漬脅迫前3 d，可溶性蛋白和脯氨酸有一定程度的積累，在減緩胡椒扦插苗的澇漬脅迫傷害上發(fā)揮了一定的滲透調(diào)節(jié)作用。澇漬脅迫誘導(dǎo)相關(guān)的酶蛋白、抗?jié)碀n蛋白、伴侶蛋白以及其他新蛋白的合成，以參與脅迫響應(yīng)多種細(xì)胞過程［27-28］，有利于增強(qiáng)作物抗?jié)碀n能力。但在澇漬脅迫6 d 以后，只有脯氨酸含量出現(xiàn)了急劇上升，并顯著高于對(duì)照組。從脯氨酸含量與丙二醛含量呈極顯著正相關(guān)的關(guān)系上可推測(cè)脯氨酸的過量積累是胡椒扦插苗遭受嚴(yán)重澇漬傷害的反映。因此，脯氨酸的積累量可作為反映胡椒遭受澇漬危害嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)之一。

澇漬條件形成的厭氧環(huán)境，使土壤的氧化還原電位降低，進(jìn)而促進(jìn)Mn2+、Fe2+、CO2、H2S 等有毒厭氧代謝產(chǎn)物的形成，嚴(yán)重抑制根系的有氧呼吸，導(dǎo)致根系能量不足，使根系組織壞死，根系活力受抑制，從而影響?zhàn)B分的吸收、運(yùn)輸和分配［29-33］。因此，通過測(cè)定根系活力能有效地反映根系的代謝過程及其生命活動(dòng)的狀況。試驗(yàn)結(jié)果表明，胡椒扦插苗的根系活力隨澇漬脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)持續(xù)降低，這是活性氧過量積累與膜脂過氧化傷害的結(jié)果。這不利于胡椒扦插苗根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收及維持正常的生理代謝過程來抵抗?jié)碀n脅迫危害。

光合色素包括葉綠素a、葉綠素b以及類胡蘿卜素，在光合過程中主要起著光能吸收與轉(zhuǎn)化的作用。葉綠素a 更多地結(jié)合在光系統(tǒng)反應(yīng)中心上，其含量多少能反映光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的效率，很大程度上決定了光合效率的高低，而葉綠素b主要結(jié)合在捕光色素蛋白復(fù)合物上，其含量高低可反映光能捕捉能力的強(qiáng)弱［34-36］。因此，通過掌握葉綠素a/b 比值大小不僅能反映光合能力的高低，還可反映植物耐澇漬能力的大?。?7］。試驗(yàn)結(jié)果表明，澇漬脅迫前3 d，胡椒扦插苗的總?cè)~綠素含量與對(duì)照相比沒有顯著的變化，但由于葉綠素a/b比值顯著低于對(duì)照組，說明胡椒扦插苗有了一定程度的光抑制，但遭受的澇漬危害仍較輕。澇漬脅迫6 d 以后，總?cè)~綠素含量已顯著高于對(duì)照組，且葉綠素a/b 比值仍顯著低于對(duì)照組，說明葉綠素a合成與積累遠(yuǎn)低于葉綠素b，這會(huì)導(dǎo)致胡椒扦插苗吸收過量的光能并不能及時(shí)有效地傳遞至光化學(xué)反應(yīng)中心，使光能的轉(zhuǎn)化受阻而出現(xiàn)過量光能的積累，導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的光抑制，光合器官遭受到嚴(yán)重的光氧化損傷，使胡椒扦插苗受害日趨嚴(yán)重。

類胡蘿卜素作為光合過程的輔助色素，除具有光合功能外，還可作為一種內(nèi)源抗氧化劑，具有吸收過剩光能，淬滅活性氧，減輕膜脂過氧化水平［38］，以保護(hù)葉綠素分子的作用。澇漬條件下維持較高的類胡蘿卜素水平，且具有較高的類胡蘿卜素/總?cè)~綠素比值，有利于發(fā)揮耐澇漬的保護(hù)作用［1］。試驗(yàn)結(jié)果表明，澇漬脅迫3 d內(nèi)胡椒扦插苗的類胡蘿卜素含量處于低于對(duì)照組的水平，且類胡蘿卜素/總?cè)~綠素比值下降不顯著，說明胡椒扦插苗遭受的澇漬脅迫危害并不嚴(yán)重。但在澇漬脅迫6 d以后，雖然類胡蘿卜素含量升至顯著高于對(duì)照的水平，但由于類胡蘿卜素/總?cè)~綠素比值卻顯著下降，說明胡椒扦插苗受到了嚴(yán)重的澇漬脅迫傷害。

綜上所述，澇漬脅迫1 d，隨著胡椒扦插苗活性氧的過量積累和膜脂過氧化程度加劇，胡椒扦插苗的根系開始受害。為了減緩這種過氧化傷害，胡椒扦插苗在澇漬3 d時(shí)作出了一定的防御響應(yīng)，主要是通過顯著增強(qiáng)SOD 和POD 活性以及在一定程度上提高可溶性蛋白和脯氨酸的積累來減緩澇漬危害。但在澇漬脅迫6 d 后，胡椒扦插苗的抗氧化反應(yīng)、滲透調(diào)節(jié)能力、光合能力和根系吸收活性等生理過程受到了顯著抑制或破壞，胡椒植株遭受了嚴(yán)重的澇漬危害，出現(xiàn)枯萎甚至死亡的現(xiàn)象?？梢姡非げ迕鐚?duì)澇漬脅迫敏感，易受澇漬危害。因此，在胡椒生產(chǎn)上，除應(yīng)重視選擇排水良好的土壤及避免在低洼地種植外，還要注意合理排灌，及時(shí)排出雨后積水，避免土壤過濕或積水對(duì)胡椒生產(chǎn)造成的嚴(yán)重危害和損失。本研究初步探討了胡椒對(duì)澇漬脅迫的生理響應(yīng)機(jī)制，但仍需從分子角度加以研究，以深入揭示胡椒對(duì)澇漬敏感的本質(zhì)，為抗?jié)碀n的分子育種提供重要的科學(xué)依據(jù)。