高温胁迫下菊花嫁接苗中保护酶活性的变化

王 希,张艳梅,王彩云

(1 安徽师范大学 生命科学学院，安徽 芜湖 241000；2 华中农业大学 园艺林学学院，湖北 武汉 430070)

菊花(ChrysanthemummorifoliumRamat.)原产中国，现已成为仅次于月季的国际花卉市场第二大重要名花[1],在中国和世界花卉业中占有重要的地位。菊花喜凉爽，生长发育适温为15～25 ℃，超过32 ℃则生长缓慢[2]，持续高温会严重影响其生长发育，从而影响菊花的观赏价值[3-5]。因此，提高菊花的耐热性并加强其耐热机理研究十分必要。有关嫁接提高植物耐热性的报道不少[6-8]，但有关热胁迫下嫁接苗不同器官中保护酶活性的变化及差异研究却鲜见报道。为此，本研究以不同生育阶段的扦插苗和嫁接苗为试材，比较了嫁接苗、2种扦插苗在高温胁迫下叶片、根系和茎段中保护酶活性的变化与各器官中酶活性的差异，旨在探讨嫁接对菊花耐热性的影响机理及嫁接对不同器官耐热性的影响。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验材料于2003年从武汉市归元禅寺华林苑菊花圃引种至武汉市华中农业大学花卉基地，供试接穗为菊花品种‘紫龙献爪’，砧木为青蒿，以不同时间‘紫龙献爪’扦插苗为对照。

2011-02中上旬在温室内播种青蒿，待3月底长出4～6片真叶时，移栽于口径12 cm的双色塑料盆中，基质为园土和腐熟棉籽壳按3∶1体积比混合。05-25选取茎基部为0.6～1 cm的青蒿为砧木，在生长健壮的菊花母株上取长5～7 cm、粗0.5～0.8 cm的顶梢作接穗，进行劈接，接穗入砧木1～1.5 cm(以下将‘紫龙献爪’嫁接苗记为G-85)。扦插苗分别于04-29和05-25从母株取长5～7 cm、粗0.5～0.8 cm的顶梢，在泥炭土和珍珠岩体积比1∶1混合的基质中扦插(以下将04-29扦插的‘紫龙献爪’记为C1-85，05-25扦插的‘紫龙献爪’记为C2-85)。

3种试材均于06-20取生长一致的成活嫁接苗和扦插苗，定植于口径19 cm的塑料盆中，基质为园土和腐熟棉籽壳按2∶1体积比混合，进行常规栽培管理。

1.2 方 法

于2011-07-23取平均具有9片成熟功能叶片的嫁接苗G-85和扦插苗C1-85、C2-85，放入40 ℃的人工气候箱内(经35，40和45 ℃处理预试验后，选定40 ℃作为高温处理温度)，控制相对湿度为75%，光照强度为15 000 lx，并于每日上午08:00浇水1次，连续处理5 d，每个处理90株，3次重复。

高温胁迫处理0，2，4，8，16，24 h和2，3，4，5 d后，分别取植株自基部向上第6～8片成熟功能叶，用去离子水洗净擦干备用；选取长度、粗细一致的根系，用去离子水洗净擦干备用；截取嫁接苗G-85愈合部茎段1～1.5 cm，扦插苗C1-85、C2-85也在与嫁接苗愈合部等高处截取茎段1～1.5 cm备用。参照李合生等[9]的方法，采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性，采用紫外吸收法测定过氧化氢酶(CAT)活性，采用愈创木酚氧化法测定过氧化物酶(POD)活性，叶片、根系和茎段中3种保护酶活性均重复测定3次。

1.3 数据处理

试验数据用SPSS 8.1软件进行方差分析，并对平均数用Duncan’s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 高温胁迫下菊花嫁接苗和扦插苗叶片中保护酶活性的变化

如图1所示，高温胁迫未开始时菊花嫁接苗与扦插苗叶片中SOD活性已存在显著差异，胁迫期间菊花嫁接苗叶片中SOD活性也显著高于扦插苗。处理24 h内，嫁接苗SOD活性在2 h出现最大值，总体呈先上升后下降的趋势。高温处理0～1 d内，嫁接苗和扦插苗的SOD活性均明显降低，处理1～2 d内嫁接苗略微上升，但扦插苗无明显变化。

由图1可以看出，高温处理2 h时，菊花嫁接苗叶片中POD活性出现明显峰值，随后大幅下降，并在处理2 d时出现较小峰值。扦插苗在处理0～4 h内出现大幅下降，却在处理3 d后出现小幅上升。但嫁接苗的POD活性一直处于较高水平，且显著高于扦插苗。

由图1可以看出，菊花嫁接苗与扦插苗C1-85叶片中CAT活性均在处理2 h时达最大值；处理16 h时出现较小峰值。从整体来看，嫁接苗与扦插苗的CAT活性均呈现下降趋势，但嫁接苗和扦插苗C1-85的下降幅度小且缓慢，而扦插苗C2-85下降幅度大且急剧。

2.2 高温胁迫下菊花嫁接苗和扦插苗根系中保护酶活性的变化

由图2可知，菊花嫁接苗与扦插苗根系中SOD活性都较小。处理2 h后，嫁接苗根系中SOD活性达到最大值；处理2 d后SOD活性略微上升，但整体呈缓慢下降趋势。扦插苗C2-85在处理8 h和2 d时SOD活性高于C1-85，但2种扦插苗的SOD活性差异不大，均呈下降趋势。

由图2可以看出，菊花嫁接苗与扦插苗根系中POD活性均较高，整体都表现为先大幅下降后小幅上升的趋势。嫁接苗与扦插苗POD活性均在高温胁迫2 h时出现大幅上升，但处理3 d后仅有嫁接苗的POD活性出现较为明显的增加。

由图2可以看出，菊花嫁接苗和扦插苗根系中CAT活性变化幅度较小，嫁接苗的CAT活性显著高于扦插苗，但2种扦插苗CAT活性差异不明显。然而3种材料均在高温处理2 h时CAT活性有明显的上升，嫁接苗与扦插苗C2-85在处理3 d时CAT活性有明显下降，而扦插苗C1-85在处理1 d时CAT活性已明显下降。

图1 高温胁迫对菊花嫁接苗和扦插苗叶片SOD、POD和CAT活性的影响

2.3 高温胁迫下菊花嫁接苗和扦插苗茎段中保护酶活性的变化

如图3所示，菊花嫁接苗与扦插苗茎段中的SOD和CAT活性变化趋势相似，变化幅度均较小。嫁接苗与扦插苗C1-85的SOD、CAT活性在高温处理2 h均有小幅上升，但扦插苗C2-85活性却明显下降。总的来看，嫁接苗茎段中的SOD和CAT活性较为稳定，变化不明显；2种扦插苗的SOD、CAT活性则呈现小幅的下降趋势。

由图3可以看出，菊花嫁接苗茎段中POD活性相对较高，且与扦插苗的POD活性变化趋势相似：高温处理2 h，POD活性达到最大值；处理3 d出现小幅上升。从整体变化趋势来看，嫁接苗与扦插苗茎段中POD活性均在处理0～2 d有大幅下降，处理2～3 d POD活性小幅上升后趋于平稳。

图2 高温胁迫对菊花嫁接苗和扦插苗根系SOD、POD和CAT活性的影响

2.4 高温胁迫下菊花嫁接苗和扦插苗中同种保护酶活性差异的比较

通过对整个高温试验数据的平均值进行分析，比较了嫁接苗与扦插苗根茎叶中3种保护酶活性的差异，结果见图4。由图4A可见，菊花嫁接苗与扦插苗在根茎叶中的SOD活性存在显著性差异，但扦插苗C1-85与C2-85根系中的SOD活性无显著差异。叶片中的SOD活性值在350～400 U/g，显著高于茎段和根系；茎段中的SOD活性居中，在40～160 U/g；根系中的SOD活性最小，仅在20～100 U/g。与扦插苗相比，嫁接使叶片、根系和茎段中的SOD活性分别提高了8.8%～14.4%，364.8%～391.1%，244.7%～275.5%，其中嫁接使根系中SOD活性增幅最大，其次是茎段，叶片最小。

从图4B可知，菊花嫁接苗与扦插苗在根茎叶中的POD活性均存在显著性差异。根系中的POD活性最大，其中嫁接苗根系中的POD活性平均值达到605.87 U/g，而嫁接苗叶片和茎段中的POD活性平均值约为根系中的1/2和1/3，根系中POD活性最高的扦插苗C1-85也仅为嫁接苗的2/5～1/2。较之扦插苗，嫁接后叶片、根系和茎段中的POD活性分别提高了95.2%～155.7%，104.3%～158.2%，178.5%～227.7%，其中以茎段中POD活性的增量最显著，叶片和根系中POD活性的增幅相当。

从图4C可知，菊花嫁接苗与扦插苗在根茎叶中的CAT活性存在显著性差异，但2种扦插苗根系间的CAT活性无显著差异。嫁接苗和扦插苗均以根系中的CAT活性最高，其中嫁接苗根系中的CAT活性达到371.87 U/g，扦插苗根系中的CAT活性约为嫁接苗的1/2；叶片中的CAT活性居中，茎段中的CAT活性最小。与扦插苗相比，嫁接后CAT活性在叶片、根系和茎段中的增幅依次为64.0%～116.2%，97.9%～98.0%，81.4%～99.5%，其中根系中平均增幅最大，而叶片和茎段中的平均增幅相当。

图3 高温胁迫对菊花嫁接苗和扦插苗茎段SOD、POD和CAT活性的影响

图4 高温胁迫下菊花嫁接苗与扦插苗根茎叶中SOD、POD和CAT活性差异的比较

3 讨 论

逆境胁迫下，酶促防御系统活性与植物的抗逆性有关，也间接反映了植物耐热能力的高低。对番茄[10]、黄瓜[11]、西瓜[12]、茄子[13-15]、苦瓜[16]等的大量研究表明，嫁接苗SOD、POD和CAT的活性均大于自根苗。本试验的研究结果与前人研究结果一致，说明嫁接能在一定程度上提高植物的抗逆能力。

本试验中，高温胁迫未处理时嫁接苗与扦插苗的保护酶系统活性已存在显著差异，但处于各自的较低水平。胁迫2 h后保护酶系统活性出现明显上升态势，但活性的上升随着胁迫时间的延长而表现出明显的受限制和下降趋势。这与Lidon等[17]、Davenport等[18]、房伟民等[8]的研究结果一致。然而，房伟民等[8]以菊花品种‘意大利红’为材料的高温胁迫试验表明，嫁接苗与扦插苗叶片中SOD活性在高温处理0～1 d后明显上升，CAT活性则在0～1 d内明显下降但在1～2 d内又大幅上升。本试验以‘紫龙献爪’为接穗，在相同胁迫时间下观测到叶片中SOD和CAT活性变化与上述结果不同。由此推测，保护酶系统活性不仅与胁迫时间长短、强度大小有关，还可能与接穗、砧木的基因型等有关。

有研究表明，嫁接黄瓜苗叶片中SOD、CAT活性高于扦插苗，但叶片中POD及根系中的保护酶活性差异较小[19]；也有研究表明，嫁接网纹甜瓜根系中POD活性高于叶片而CAT活性低于叶片，根系和叶片中SOD活性相当[20]；还有研究认为，早稻根系中保护酶活性对高温的敏感性高，POD在胁迫后活性差异最大，SOD活性差异小于POD，而CAT活性仅在胁迫中表现[21]。本试验中嫁接菊花叶片中的SOD活性最大，CAT活性最小；而根系和茎段中的POD活性最大，SOD活性最小；嫁接使根系中的SOD和CAT活性增幅最大，茎段中POD活性增幅最大。可见，同一植株不同器官中的保护酶活性存在差异，不同植物种类相同器官内的保护酶活性水平也存在差异，嫁接对不同器官中不同保护酶的促进效应不同。因此，有关嫁接对不同器官中保护酶活性的影响尚需进一步研究。

4 结 论

1)高温胁迫下，除扦插苗根系中SOD和CAT活性外，嫁接苗与扦插苗间叶片、茎段中的3种保护酶及扦插苗根系中的POD活性均存在显著差异。叶片中以SOD活性最大，CAT活性最小；根系中POD、CAT活性较高，尤以POD活性最大，SOD活性最小；茎段中3种保护酶活性差异较小，以POD活性略高。因此，根系中POD和CAT活性以及叶片中SOD活性对高温的反应更为敏感，而茎段中3种保护酶活性对高温的反应则相对迟钝。

2)嫁接对叶片、根系和茎段中保护酶活性的促进程度不同。与扦插苗相比，嫁接使根系中SOD活性提高了364.8%～391.1%，使茎段中POD活性增加了178.5%～227.7%；但叶片、根系和茎段中的CAT活性相对上升较少，增幅均低于100%。

3)嫁接苗各器官中的保护酶活性均显著高于2种扦插苗，具有较强的耐热能力；扦插苗生长时间的长短也在一定程度上影响植株的耐热能力。所以，嫁接是提高菊花耐热能力的一项有效措施，为生产上提高菊花越夏能力和夏季菊花品质开拓了新的思路，也为促进菊花的周年供应提供了依据。

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