聚乙二醇胁迫对酸浆幼苗生理特性的影响

2018-06-07于爽李帅高剑郝婧玮才忠喜

湖北农业科学 2018年7期

于爽李帅高剑郝婧玮才忠喜

摘要：为探明酸浆（Physali alkekengi L.）幼苗对不同干旱处理的生理响应机制，为耐旱酸浆资源的开发利用提供科学依据，以酸浆的两个品种粒粒甜和铁把幼苗为材料，采用PEG-6000（质量分数0、5%、10%、15%、20%、30%）模拟干旱胁迫的方法，研究在干旱条件下酸浆两个品种幼苗的生理生化特性。结果表明，随着PEG-6000浓度升高，丙二醛（MDA）含量呈现持续上升趋势，超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、脯氨酸（Pro）含量和可溶性糖（SS）含量呈现先上升再下降的趋势。粒粒甜的POD、CAT活性以及可溶性糖含量在15%的PEG-6000处理下达到最高值，而铁把的POD、CAT活性以及可溶性糖含量分别在20%、15%和10%的浓度下达到最高值。在PEG-6000浓度20%时，两个品种酸浆幼苗的SOD活性和Pro含量均达到最大值。粒粒甜对PEG-6000的耐受性好于铁把。

关键词：酸浆（Physali alkekengi L.）；PEG-6000；生理特性

中图分类号：Q949.777.7 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）07-0087-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.07.020

Effects of PEG Stress on Physiological Characteristics of Seedlings of

Physali alkekengi L.

YU Shuang， LI Shuai， GAO Jian， HAO Jing-wei， CAI Zhong-xi

（College of Life Science and Technology， Mudanjiang Normal College， Mudanjiang 157011， Heilongjiang， China）

Abstract： In order to explore the physiological response mechanism of Physali alkekengi L. in different drought treatments，and provide scientific references for exploration and utilization of drought tolerant varieties， Lilitian and Tieba seedlings were used as materials. The physiological and biochemical characteristics of two kinds of Physalis were measured by PEG-6000（mass fraction 0，5%，10%，15%，20%，30%） simulation drought stress. The results showed that with the increasing concentration of PEG-6000，malondialdehyde（MDA） content showed a rising trend，superoxide dismutase（SOD） activity， peroxidase（POD） activity，catalase（CAT） activity，proline（Pro） content and soluble sugar content（SS） first increased and then decreased. The POD，CAT activity and soluble sugar content of Lilitian reached the highest value under the PEG-6000 treatment of 15% concentration，while the POD，CAT activity and soluble sugar content of Tieba reached the highest value at 20%，15% and 10% concentrations respectively. PEG-6000 concentration arrive at 20%，SOD activity and Pro content of two varieties of seedlings reached the maximum. Lilitian is better tolerated to PEG-6000 than Tieba.

Key words： Physali alkekengi L.； PEG-6000； physiological characteristics

干旱是自然界最严重的灾害之一，在中国发生频率连年增长，严重制约了植物的生长、发育和产量。聚乙二醇PEG-6000作为一种渗透调节剂，可以模拟干旱胁迫，被应用于研究种子的萌发以及幼苗的生长[1，2]。近年来，许多科学研究工作者对黄瓜、油菜、番茄等耐旱性做出了大量研究[3-5]。

酸浆（Physali alkekengi L.）为茄科酸浆属多年生草本植物，具有较高的食用、药用和观赏价值。酸浆是中国民间很受喜爱的水果，味道酸甜，富含维生素C，此外，含有甾醇、黄酮、多糖等活性成分[6，7]。酸浆在国内广泛分布，但栽培主要在东北和华北地区。目前，有关酸浆深加工的研究已有报道，如酸浆复合饮料和发酵酒的研发，酸浆果脯、果酱的加工等[8]。而对酸浆在逆境条件下的响应规律，尤其是对PEG-6000响应规律的研究鲜见报道。为此，本试验采用水培法研究酸浆的两个品种幼苗在PEG-6000不同水平下葉片中丙二醛（MDA）和可溶性糖（SS）含量，以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性变化，以期为耐旱酸浆资源的开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

酸浆种子来源于哈尔滨金龙农业有限公司。品种分别是粒粒甜（LX）和铁把（TB），所选种子均为圆状，浅黄色或黄色，成熟干燥的优质样本。于2016年4月将种子播种于牡丹江师范学院温室中，营养钵中基质为园土∶沙子∶草炭=2∶1∶1，保证水分的需求，温度控制在25 ℃，当出苗两周后选取长势整齐，健壮的粒粒甜和铁把植株进行上盆，移苗时深挖，带土球移入盆中，保证须根不受损伤，上盆结束后，将盆栽苗浇透水，放置于遮阳处缓苗，缓苗期间进行统一的水分管理。待活性恢复，植株生长状况基本稳定后，用清水冲洗根部泥土，移入装有蒸馏水的500 mL锥形瓶中适应2 d，然后移入不同浓度的PEG-6000溶液中进行模拟干旱胁迫。共设置了5个PEG-6000浓度梯度：5%、10%、15%、20%、30%，对照组CK为蒸馏水，48 h后进行生理指标的测定，每个处理设4次重复。

1.2 指标测定

可溶性糖（SS）含量采用蒽酮比色法[9]测定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法[10]测定；脯氨酸（Pro）含量采用茚三酮比色法[10]测定；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑法[9]测定；过氧化氢酶（CAT）活性采用高锰酸钾滴定法[9]测定；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚比色法[9]测定。每个样品每个指标重复检测3次，均以鲜重计。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 18.0软件对试验数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 不同浓度PEG-6000对酸浆叶片MDA含量的影响

酸浆在干旱胁迫下会产生MDA。MDA是膜脂过氧化的最终分解产物，它的含量可反映出植物遭受逆境伤害的程度[11]。由图1可知，其中粒粒甜叶片中MDA含量在PEG-6000浓度≤20%时增长较平稳，在浓度为30%时升高迅速，达到最大值0.041 μmol/g，較浓度20%时增长了70.8%，差异显著（P<0.05）；铁把在PEG-6000浓度≤15%时，MDA含量增长幅度较小，在浓度为20%时升高迅速，达到0.034 μmol/g，较浓度15%时增长了36.1%，差异显著（P<0.05），在浓度30%时，达到最大值0.044 μmol/g。表明随着干旱程度的加剧，酸浆质膜受损程度加大，MDA逐渐积累，且粒粒甜比铁把能抵抗更强的干旱胁迫，细胞膜受损程度低。

2.2 不同浓度PEG-6000对酸浆SOD活性的影响

SOD是植物氧代谢的关键酶，一般情况下，植物体内的SOD活性与其抗逆能力呈正相关[11]。由图2可知，在不同浓度PEG-6000处理下，酸浆两品种SOD活性差异明显，但都表现出先上升后下降的总趋势。粒粒甜SOD活性上升幅度大，在PEG-6000浓度为20%时，达到最大值239.7 U/g；铁把上升平稳，在PEG-6000浓度为15%时达到最大值，为116.2 U/g。粒粒甜SOD活性在PEG-6000浓度30%时开始下降，“铁把”在PEG浓度20%时开始下降。表明酶的活性受到了影响，粒粒甜SOD活性在干旱胁迫下更高，能够及时清除多余的活性氧，维持细胞结构不被破坏。

2.3 不同浓度PEG-6000对酸浆POD活性的影响

POD是植物体内的一种重要保护酶，主要用于清除过氧化氢的作用[12]，与植物的抗逆性能力紧密相连，其活性变化的幅度可以作为判断植物抗旱性的一个重要生理指标。由图3可知，酸浆两品种POD变化趋势基本一致，均表现为先上升后下降的变化趋势。在低浓度PEG-6000处理下，POD活力迅速提升，在浓度为15%时粒粒甜POD活性达到最大值，与对照相比，上升了2.92倍，差异极显著（P<0.01）。而铁把POD活性在PEG-6000浓度为10%时达到最大值，在30%浓度时，POD活性显著下降。说明酸浆在干旱胁迫下可通过POD的增加来削减活性氧对机体的破坏。但随着胁迫程度的加深，活性氧的积累超出了植物的承受范围，抑制了POD活力。在PEG-6000胁迫的各个浓度下，粒粒甜POD活性均高于铁把，尤其在高浓度下维持着较高的活力，推测粒粒甜具有更强的抵御活性氧伤害的能力。

2.4 不同浓度PEG-6000对酸浆叶片CAT活性的影响

CAT主要存在于植物的过氧化物体中，可将过氧化氢转化成无毒性的H2O和O2，增大植物的抗逆性。由图4可知，粒粒甜与铁把CAT活性随PEG-6000浓度的升高呈现先上升后降的趋势。在PEG-6000浓度为15%时，达到各自的最大值，与对照相比分别上升了50.3%和38.4%，差异显著（P<0.05）。

2.5 不同浓度PEG-6000对酸浆叶片Pro含量的影响

Pro作为一种重要的渗透调节物质，在干旱胁迫下，会在植物体内大量积累，维持原生质与环境的渗透平衡，减少干旱带来的损伤[13]。其含量的高低，被认为与植物对干旱胁迫的忍耐力有关[14]。由图5可知，酸浆两品种Pro含量均呈现先升高后降低的趋势，当PEG-6000浓度为5%时，粒粒甜与铁把Pro含量显著上升，可见，Pro对水分胁迫较敏感；PEG-6000浓度为20%时，Pro含量达到各自的最大值，粒粒甜Pro含量为150 μg/g、铁把Pro含量为122 μg/g，与对照组差异显著（P<0.05）；PEG-6000浓度为30%时，粒粒甜Pro含量呈下降趋势，但与15%、20%浓度下含量差异不显著，铁把Pro含量显著下降。表明在重度干旱胁迫下，粒粒甜比铁把积累了更多的Pro，细胞的保水能力更强。

2.6 不同浓度PEG-6000对酸浆叶片可溶性糖含量的影响

可溶性糖参与细胞的渗透调节作用，其含量可在一定程度上反映植株的耐旱能力[15]。图6显示，随着PEG-6000浓度的增加，酸浆两品种可溶性糖含量均呈先上升后下降的趋势。均在PEG-6000浓度为10%时酸浆两品种达到最大值，与对照差异显著（P<0.05）。随着PEG-6000浓度增加可溶性糖含量下降。铁把可溶性糖含量在PEG-6000浓度为5%时，含量增加明显。表明适度干旱能够促进酸浆可溶性糖的积累。

3 小结

随着PEG-6000浓度的上升，粒粒甜与铁把MDA含量持续上升，铁把MDA含量在PEG-6000浓度20%时增幅较粒粒甜明显；SOD、POD、CAT 3种酶活性先上升后下降。CAT与POD活性在PEG-6000浓度为10%时增幅明显，当PEG-6000浓度超过10%时，CAT活性总体迅速下降、POD活性继续上升；粒粒甜SOD活性在PEG-6000浓度为20%时显著上升，上升幅度高于CAT和POD。渗透调节物质Pro与可溶性糖的积累表现出先上升后下降的趋势，粒粒甜可溶性糖的积累高于铁把，Pro与可溶性糖的积累进程不同，可溶性糖含量在PEG-6000浓度为10%时最高，Pro含量在PEG浓度为20%时最高。对酸浆两品种在不同PEG-6000浓度下生理特性的研究显示，粒粒甜较铁把在高浓度PEG-6000处理下，积累的MDA更少，Pro、可溶性糖含量更高，3种酶的活性更强。粒粒甜对PEG-6000的耐受性好于铁把。

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