干旱胁迫后复水对烤烟的农艺性状及内源保护酶活性的影响

黄 婷，周冀衡，张 卓，刘晓颖，李 强，李鹏飞，邱 尧，高迟銮；黄邵理

（1.湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学烟草研究院，湖南 长沙410128；3.云南省烟草公司文山州公司，云南 文山 663000）

干旱一直以来都是植物生存的主要逆境因子之一，直接制约着植物的正常生长发育以及产量的提高。植株对干旱胁迫的响应是一个复杂而系统的生理生化过程，并已形成了受遗传性制约的适应机制[1]。例如，植株体内的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）能清除植株在干旱胁迫下所产生的活性氧，使植物膜免受活性氧的伤害[2-3]。

近年来，烟草在干旱胁迫下的应对机制及其抗旱机理已有较多研究，并取得了一定的进展[4-5]。袁有波等[6]和覃鹏等[7]的研究表明，不同时期和不同程度的干旱胁迫会对烟草叶片三大保护酶的活性产生影响。但过去的研究主要集中在胁迫期间的变化及影响，而对干旱胁迫后复水条件下烟叶的生长及保护酶系的恢复情况研究较少。

红花大金元和K 326是我国烤烟种植的主要品种，也是卷烟工业的主要原料。因此，试验以红花大金元和K 326这两个不同烤烟品种为材料，研究在不同程度干旱胁迫后复水处理对烤烟农艺性状及保护酶系活性的影响，以期为逆境后烤烟的恢复提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验地点及材料

试验于2013年在湖南农业大学烟草基地防雨大棚内进行，供试烤烟品种为K 326和红花大金元（湖南农业大学烟草研究院），供试花盆为聚乙烯塑料盆（市购），供试土壤为黄棕壤。

1.2 试验设计

采用盆栽试验，选取K 326和红花大金元长势良好、形态较一致的5叶期烟苗，于4月15日将烟苗移栽到花盆中，装干土2 kg/盆，在移栽还苗期保持土壤相对含水率在75%~85%之间。还苗后（即移栽后第15天）进行控水处理，试验设置4个不同的干旱胁迫：T1，正常供水，使土壤相对含水量控制在80%左右，作对照（CK）；T2，轻度干旱，保持土壤相对含水量在65%左右；T3，中度干旱，保持土壤相对含水量在50%左右；T4，重度干旱，保持土壤相对含水量在35%左右，每天定期监测盆栽土壤的水分含量，各处理干旱胁迫水平持续30 d左右,每个处理6次重复。

除水分管理外，其余栽培管理均按照正常烟叶生产技术规程进行。各处理胁迫结束后第1天开始复水，每2 d进行一次复水处理，按正常供水量浇水。

1.3 测定项目及数据分析

在干旱胁迫的第30天以及复水的第1、4、8天对烟株进行株高、茎围的测定；同时采摘烟株顶端以下的第5片叶（避开主脉）测定其叶长、叶宽以及SOD、POD和CAT活性；每项指标重复测定3次，取其平均值。烤烟农艺性状采用常规方法测定，SOD、POD和CAT的活性分别采用邹琦、愈创木酚法和李忠光的方法[8-10]测定。数据采用Excel 2007和DPS统计分析软件进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 复水对不同干旱胁迫下K326和红花大金元烟叶生长的影响

烟叶农艺性状能反应出各处理烟叶的生长情况。从表1和表2中看出，胁迫结束后，干旱处理烤烟的农艺性状均比对照烤烟的差，且差异极显著，这说明干旱胁迫不同程度地影响了烤烟的生长。复水后，各处理烤烟的生长情况均获得一定程度的恢复。到复水的第8天，K 326处理2的烟株各项指标均已恢复到同期对照烟株的90%以上，而处理4烟株各项指标只恢复到同期对照烟株的75%左右；红花大金元处理2的烟株各项指标恢复到同期对照烟株的85%左右，而处理4的烟株各项指标只恢复到同期对照烟株的60%左右。

表1 不同干旱胁迫复水后K326烟株的农艺性状Table 1 The agronom ic traits of K 326 tobacco p lant under different drought stress and after re-watering （cm）

表2 不同干旱胁迫复水后红花大金元烟株的农艺性状Table 2 The agronom ic traits of HD tobacco plant under different drought stress and after re-watering （cm）

由此可见，复水处理有助于缓解干旱胁迫对烟株造成的伤害，同时恢复烤烟的正常生长发育；但是，随着干旱程度的加剧，烟株的生长恢复效果变差，所需复水处理的时间变长。同时，从品种来看，K 326复水后烟株的生长恢复速度和效果均优于红花大金元。

2.2 复水对不同干旱胁迫下K326和红花大金元烟叶SOD活性的影响

由图1和图2可知，胁迫结束时，K326和红花大金元干旱处理的SOD活性均大于对照，且差异极显著。这说明在干旱胁迫下，烤烟通过提高SOD活性，加快活性氧清除速度，来适应干旱环境。复水的第1天，除对照外，其他处理烟叶的SOD活性都开始下降；其中，K 326的处理2和处理3以及红花大金元的处理2，其烟叶的SOD活性均已接近对照烟株的水平，但两个品种处理4烟株的SOD活性仍分别是同期对照烟叶的1.16倍和1.58倍。随着复水处理的继续，在第4天 时，K 326的处理4和红花大金元的处理3，其烟叶的SOD也已经接近对照烟株的水平，而红花大金元处理4烟叶的SOD活性仍是对照烟株的1.22倍；到复水的第8天，红花大金元处理4烟叶的SOD活性仍未恢复到对照烟株的水平。这可能是因为处理4的干旱胁迫较为严重，导致植株受到不可逆的伤害，其SOD活性已超出了保护膜系统所能承受的范围。

图1 不同干旱胁迫复水后K326烟叶SOD活性变化Fig.1 Changes of SOD activity in K 326 tobacco leaf under different d rought stress and after re-watering

由此可见，复水有助于烟叶SOD活性的恢复，但随着干旱程度的加剧，可能会对烟株SOD造成无法恢复的损害。

2.3 复水对不同干旱胁迫下K326和红花大金元烟叶POD活性的影响

由图3和图4可知，在干旱胁迫结束后，K326和红花大金元各处理的POD活性变化与SOD的基本一致，干旱处理POD活性均高于对照；随着干旱程度的加剧，POD的活性越来越高，且与对照处理差异极显著。复水开始后，K 326和红花大金元干旱处理的POD活性开始下降，复水的第1天，K 326的处理2和处理3以及红花大金元的处理2 ，其烟叶的POD活性迅速下降到接近对照烟株的水平，但处理4烟叶的POD活性则分别是同期对照烟株的3.27倍和2.34倍；复水的第4天，K326的处理4和红花大金元的处理3，其烟叶的POD活性已接近对照烟株的水平，但红花大金元处理4的烟叶POD活性仍是对照的1.59倍；复水的第8天，红花大金元处理4烟叶的POD活性也已经恢复到CK水平。这表明在不同干旱程度下，两个品种的POD活性在复水后均能较好地恢复到对照处理的水平。

2.4 复水对不同干旱胁迫下K326和红花大金元烟叶CAT活性的影响

图3 不同干旱胁迫复水后K326烟叶POD活性变化Fig.3 Changes of POD activity in K 326 tobacco leaf under different d rought stress and after re-watering

由图5和图6可知，干旱胁迫结束时，CAT活性变化与SOD和POD的活性变化不同，干旱处理的CAT活性均低于对照处理，且干旱程度越严重，CAT活性越低。复水开始后，除对照外，其他处理烟叶的CAT活性开始上升。复水的第1天，K326的处理2和处理3以及红花大金元的处理2，其烟叶的CAT活性已经明显恢复到对照烟株的水平，而处理4的CAT活性则分别为同期对照烟株的22.81%和20.39%。随着复水处理的继续，在第4天，K326的处理4和红花大金元的处理3 ，其烟叶的CAT活性已恢复到对照烟株的水平，而红花大金元处理4烟叶的CAT活性已经上升到对照烟株的83.05%；到第8天，红花大金元处理4烟叶的CAT活性也上升到接近对照烟株的水平。这说明两个品种烤烟的CAT活性在胁迫后通过复水能恢复到接近正常水平。

3 结论与讨论

试验结果表明，烤烟K 326和红花大金元在干旱胁迫后通过复水处理能使其生长和保护酶活性得到一定程度的恢复，但是随着干旱程度的加剧，两个品种烟叶的生长和保护酶活性在复水后恢复所需的时间也越来越长；而且干旱加剧到一定程度，可能会给烟叶保护酶系统造成难以恢复的损害。SOD、POD和CAT是植物细胞抵御活性氧伤害的重要保护酶，当植物受到干旱胁迫时，会通过改变其活性达到自我保护和减少伤害的目的。在复水处理后，这3种保护酶活性基本都能恢复到正常水平，这表明因活性氧引起的膜脂过氧化和氧化还原平衡紊乱得到了修复；但是随着干旱程度的加剧，保护酶活性的恢复越来越困难，所需的时间也越来越长，并且当干旱加剧到一定程度时，有可能使烟叶的保护酶功能丧失。

对比K 326和红花大金元两个品种在相同程度的干旱胁迫下复水后的生长状况和保护酶活性的变化，可以发现K 326的生长和保护酶活性恢复速度总体上要比红花大金元的快，特别是在处理4的情况下，K326烟株的生长状况在复水第8天就已恢复到同期对照烟株的80%左右，其保护酶活性在复水的第4天就恢复到了对照烟株的水平，而红花大金元烟株在复水第8天时保护酶活性才基本接近对照烟株的水平。这表明K 326的抗旱性要优于红花大金元，且抗旱性强的品种（K 326）保护酶在复水后的恢复速度要快于抗旱性弱（红花大金元）的品种，这与张静等[11]和陈恒旺等[12]的研究结果基本一致。

综上所述，上述结果可为烟草在干旱胁迫后的“伤害—修复—补偿”机制以及烤烟品种的抗逆性筛选等研究提供一定的依据。同时，试验发现复水后的K326保护酶系的恢复能力优于红花大金元，表明K326品种对干旱地区适应性更强，可为烟区品种的优化布局提供参考。但是，研究采用的是盆栽试验，且仅以K 326和红花大金元两个品种为研究对象，因此烟株在大田环境中的干旱胁迫表现以及其他烤烟品种是否也存在类似现象还得进一步研究。

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