铝胁迫对白苦瓜幼苗光合特性和丙二醛含量的影响

孟长军

摘要：为明确铝胁迫下白苦瓜幼苗光合特性和丙二醛含量的变化规律，本研究以自来水为对照（CK），分别用50 mg/L（T1）、300 mg/L（T2）、500 mg/L（T3）、800 mg/L（T4）的AlCl3溶液对白苦瓜幼苗进行处理，20 d后测定白苦瓜幼苗光合指标和丙二醛含量。结果表明：白苦瓜幼苗叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度在T1处理下未发生显著抑制，但随处理浓度的增大光合指标均呈现下降趋势，其中T4处理显著低于CK。随处理浓度的增大，白苦瓜幼苗的膜脂过氧化程度逐渐增强，丙二醛含量显著升高。T2、T3、T4处理的白苦瓜幼苗光合作用既受到气孔因素制约，也受到非气孔因素制约。

关键词：铝胁迫；白苦瓜；光合特性；丙二醛

中图分类号：S642.501文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）05-0064-04

Abstract In order to study the effects of aluminum stress on photosynthetic characteristics and MDA content of white balsam pear seedlings， with clear water treatment as control （CK）， 50， 300， 500 and 800 mg/L AlCl3 solutions were designed to determine the photosynthetic characters and MDA content after treated for 20 days. The results showed that 50 mg/L AlCl3 had no significant inhibit effect on the net photosynthetic rate （Pn）， transpiration rate， stomatal conductance and intercelluar CO2 concentration of white balsam pear seedling leaves after 20-day stress. With the increase of the concentration of aluminum， the inhibition effect on photosynthetic characteristics of white balsam pear seedlings gradually became stronger， and all the photosynthetic characters showed decreasing trends. Under the stress of 800 mg/L AlCl3， they were significantly inhibited compared with CK. With the increase of aluminum concentration， the degree of membrane lipid peroxidation increased gradually， and the content of MDA increased significantly. Under the stress of 300， 500 or 800 mg/L AlCl3， the photosynthesis of white balsam pear was restricted by stomatal factors as well as non stomatal factors.

Keywords Aluminum stress； White balsam pear； Net photosynthetic rate； Malondialdehyde（MDA）

白苦瓜為葫芦科苦瓜属植物，其色白如玉、外观精美。食用时苦味较淡，具有清热去火的功效[1] 。白苦瓜作为一种新特蔬菜，种植面积逐年扩大。

铝在土壤中含量较为丰富，难溶性铝在土壤强酸条件下会变成可溶性铝离子，对植物产生伤害[2] 。中国酸性土壤总面积约占全国耕地面积21%，随酸雨频繁发生，土壤酸化问题加剧，土壤中铝活化变得更为普遍，对农作物生长带来许多负面影响[3，4]。白苦瓜在酸性土壤中，特别是在南方诸省的红壤中种植，会遇到土壤铝活化的问题。

光合作用是植物最基本最重要的生理生化过程。植物生物学产量中90%～95%的物质是由光合作用产生[5] 。基于光合作用的重要性和酸性土壤中铝毒害的常见性，前人曾对铝毒害和光合作用的关系进行研究[6，7]，但就铝胁迫对稀特蔬菜白苦瓜光合特性影响的研究未曾展开。为此，本试验设置不同浓度铝胁迫，研究其对白苦瓜幼苗光合特性和丙二醛含量的影响，以期揭示铝胁迫下白苦瓜光合作用的变化机理并为白苦瓜在酸性土壤中的抗铝栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试白苦瓜品种为“纯丰”。

1.2 试验设计

选取大小一致的白苦瓜种子，于50℃温汤浸种20 min后播种于营养钵中，待白苦瓜幼苗长到两叶一心时进行处理。AlCl3胁迫处理浓度分别为50 mg/L（T1）、300 mg/L（T2）、500 mg/L（T3）、800 mg/L（T4），以自来水处理为对照（CK）， 每隔3天定时定量浇灌幼苗一次。每处理重复3次，每重复处理15株幼苗。

1.3 测定指标及方法

每处理20 d后任选5株测定幼苗叶片光合指标和丙二醛含量。具体测定方法如下：于晴天上午9∶00—11∶00之间，选取第2片叶用 LI-6400 便携式光合仪测定净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间 CO2 浓度；使用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量[8]。

1.4 数据分析

采用Origin 7.5 制图和SPSS 19.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 铝胁迫对白苦瓜幼苗叶片净光合速率的影响

由图1可知，T1处理的净光合速率最高，较CK增加4.01%，但差异不显著。随着铝胁迫浓度的增加，白苦瓜幼苗的净光合速率呈明显下降趋势。T2、T3、T4 处理的净光合速率显著低于CK，其中T4处理仅为CK的42.14%。

2.2 铝胁迫对白苦瓜幼苗叶片蒸腾速率的影响

由图2可知，T1处理的白苦瓜幼苗叶片蒸腾速率高于CK，但未达显著水平。随铝胁迫浓度的增加，蒸腾速率呈明显下降趋势，其中T3、T4处理显著低于CK， T4处理的蒸腾速率受抑制明显，仅为CK的46.22%。

2.3 铝胁迫对白苦瓜幼苗叶片气孔导度的影响

由图3可知，T1处理的白苦瓜幼苗叶片气孔导度略高于CK，但差异不显著。随铝胁迫浓度的增加，白苦瓜幼苗叶片气孔导度呈下降趋势，T2、T3、T4处理均显著低于CK。T3处理的气孔导度为CK的61.11%，T4处理为CK的49.50%。

2.4 铝胁迫对白苦瓜幼苗叶片胞间CO2濃度的影响

由图4可知，随着铝胁迫浓度的增加，各处理的白苦瓜幼苗叶片胞间CO2浓度均呈下降趋势，T1、T2处理下虽低于CK，但未达显著水平， T3、T4处理则显著低于CK，其中T4仅为对照的67.04%。

2.5 铝胁迫对白苦瓜幼苗叶片丙二醛含量的影响

由图5可知，随铝胁迫浓度的增加，白苦瓜幼苗叶片中MDA含量呈逐渐升高趋势。T1处理的白苦瓜幼苗叶片中丙二醛含量虽略高于CK，但差异并不显著，T2、T3、T4处理则显著高于CK。

3 讨论与结论

铝胁迫能够对植物多种生理生化过程造成影响，频繁的酸雨沉降所带来的铝活化使得这种影响进一步加剧 [4]。本试验发现， 50 mg/L的铝胁迫下白苦瓜幼苗叶片的光合指标与对照相比差异均不显著，说明此浓度对白苦瓜幼苗光合作用几乎没有影响。但随铝胁迫浓度增加，白苦瓜幼苗光合作用受抑制明显增大，尤其在800 mg/L的铝胁迫下，白苦瓜幼苗的光合作用受抑制最为显著，其净光合速率仅为对照的42.14%，与前人研究结果一致[9，10]。

白苦瓜幼苗叶片的气孔导度、蒸腾速率在50 mg/L铝胁迫下与对照差异不显著，表明此浓度下气孔并不是限制白苦瓜幼苗光合作用的因素。但在300、500、800 mg/L的铝胁迫下，白苦瓜幼苗的净光合速率与气孔导度均显著低于对照，表明在较高浓度胁迫下气孔已成为限制白苦瓜幼苗光合作用的重要因素，这和肖祥希等的研究结果一致[11]。铝胁迫下气孔导度发生变化，这可能是因为铝胁迫对气孔的保卫细胞发生了毒害，引起气孔阻力增大所致[3]；随着气孔导度的减小，保卫细胞间的CO2浓度也会降低，最终使得白苦瓜幼苗的光合作用受到了抑制。

铝胁迫会诱导植物产生过多的活性氧自由基，打破活性氧自由基的代谢平衡，引起膜脂过氧化破坏膜结构[12，13]。丙二醛是膜脂过氧化的产物[14]，直接反映白苦瓜幼苗的膜脂过氧化程度和膜脂受伤害程度。本研究中，50 mg/L的铝胁迫下白苦瓜幼苗叶片丙二醛含量和对照相比，差异并不显著，说明此浓度未对白苦瓜幼苗的膜脂造成显著的伤害。而在300、500、800 mg/L铝胁迫下，白苦瓜幼苗叶片中的MDA含量显著高于对照，这表明较高浓度的铝胁迫已对白苦瓜幼苗的膜脂造成显著伤害，细胞膜被破坏必然影响白苦瓜幼苗的光合作用。说明较高浓度铝胁迫下，非气孔因素亦是限制白苦瓜幼苗光合作用的重要因子。

本研究虽阐明铝胁迫下白苦瓜幼苗光合指标和丙二醛含量的变化规律，但还应对铝胁迫下白苦瓜光合作用的分子机制、光合电子传递、光合活性酶以及光能转化效率等方面进行研究，以进一步阐明铝胁迫对白苦瓜光合作用影响的机理，为白苦瓜的抗铝栽培提供更多的理论依据。

参 考 文 献：

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