不同砧穗组合脐橙幼苗酸胁迫下酶活性比较研究

吕树萍，米兰芳,2*，汪爱云，王学雄，钟八莲,2

（1 赣南师范大学生命科学学院，江西赣州 341000；2 赣南师范大学/国家脐橙工程技术研究中心）

赣南地区土壤主要为红壤，土质偏酸，肥力较低，化肥的多施与滥施加剧了土壤的酸化、板结、贫瘠，严重制约了脐橙的生长和发育并严重影响脐橙的产量与质量。王一鸣等试验显示土壤酸化程度越严重，叶片的SOD 和CAT 活性越高；又有相关研究表明，在极端环境下植物容易发生氧化应激反应，SOD、POD 和CAT活性会相应升高，因此，SOD、POD 和CAT 活性可作为植物耐酸性的依据。

20 世纪90 年代，不同脐橙品种引入赣南，经过田间种植及生态适应性调查，筛选了一些品种如纽荷尔脐橙、华盛顿脐橙、福罗斯特脐橙和费雪尔脐橙等种植推广。至今，种植面积最大的主要是纽荷尔脐橙，同时还保留了一些其他品种的优良植株。本研究选取以枳壳、枳橙作为砧木的华盛顿脐橙脐橙、福罗斯特脐橙、费雪尔脐橙及纽荷尔脐橙做试材，研究不同砧穗组合对低pH 值的适应性，旨在为赣南地区筛选适应性强的优良脐橙品种，为赣南脐橙抗逆性品种选育提供理论依据，同时也有利于脐橙产业的发展。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

1.1.1 试验地点。试验园设在江西赣州赣南师范大学种质资源圃，该地属中亚热带季风气候，年平均气温18.1～19.7℃，年平均极端低温-2.1～-4.9℃，≥10℃的平均活动积温为5617.7～6342.5℃，年平均降雨量1431.1～1743.9mm，年相对湿度76%～83%，无霜期273～307d。

1.1.2 供试脐橙品种。供试柑桔脐橙品种分别为3 年生无病毒苗，苗木栽种于种质资源圃网室内直径40cm的控根容器中，开展本实验前所有苗木的管理条件一致，苗木生长状态稳定、良好。其具体品种如表1。

表1 供试脐橙品种

1.2 土壤酸化处理方法

每个砧穗组合选择长势基本一致，生长健壮，无明显病虫害缺素黄叶的幼苗15 株，每3 株为1 个处理，分别加入等量的不同pH 值磷酸缓冲液，对其进行酸适应20 天，设定的pH 值分别是2.5、3.5、4.5、5.5、6.5（采用S-3C 型精密酸度计进行缓冲液pH 值调节及测定）；对照组设定pH 为6.5（柑桔生长与发育的最适pH 值）。之后再进行酸害处理，每次处理前，先用缓冲液冲洗基质1 次，再加入等量的不同pH 值的霍格兰式营养液，直至育苗盘底部流出的营养液pH 值达到设计要求为止，以后每3d 浇灌1 次不同pH 值的营养液，其余时间视水分情况补充水分。

1.3 试验方法

1.3.1 酶活性指标的测定。参照《植物生理生化实验原理和技术》一书（王学奎主编）的方法。

1.3.2 模糊综合评价方法。根据模糊评判原理，将不同土壤pH 条件下的生理指标，按照最大-最小法进行数据标准化，得到评判模糊矩阵A；再根据3 种酶活性对于柑桔抗性的影响大小，并参考多篇文献，分别给3种酶活性赋予权重值，建立二级评价模型，确立评价关系，得到权重矩阵B，通过矩阵运算，D=A×B，得到各级评判结果。

1.3.3 数据统计分析。数据采用MS Excel 2010 和DPS 15.10 软件处理。

2 结果与分析

2.1 不同酸化土壤中砧穗组合叶片SOD 活性

随着pH 的降低，不同砧穗组合的变化不一，其中华盛顿脐橙（枳壳）、费雪尔脐橙（枳壳）和福罗斯特脐橙（枳壳）SOD 活性均保持较高值，表明这3 种砧穗组合在酸性土壤中抗逆性较强，在pH 为2.5 时，即强酸环境下，华盛顿脐橙（枳壳）SOD活性最高，为527.96U/g，而费雪尔脐橙（枳橙）SOD 活性最低，但各处理间差异并不显著，当pH为3.5 时，华盛顿脐橙（枳壳）SOD 活性显著高于其余品种，为530.37U/g，纽荷尔脐橙（枳壳）SOD 活性最低，为516.53U/g，不同酸度土壤中，除纽荷尔脐橙外，其余以枳壳为砧木的脐橙SOD 酶活性基本上高于以枳橙为砧木的脐橙。

2.2 不同酸化土壤中砧穗组合叶片POD 活性

在强酸逆境条件下，福罗斯特脐橙（枳橙）以及费雪尔脐橙（枳壳）均具有较高的过氧化物酶活 性（POD）活性，而华盛顿脐橙、福罗斯特脐橙、费雪尔脐橙（枳壳）和纽荷尔脐橙（枳壳）随pH 降低POD 活性也有一定程度升高，由此说明6 种品种在酸性土壤中抗逆性较高，如pH 为2.5时，福罗斯特脐橙（枳橙）、费雪尔脐橙（枳壳）的POD活性分别为15968.89U/g·min、16982.22 U/g·min，当pH为3.5 时，福罗斯特脐橙（枳橙）、费雪尔脐橙（枳橙）和纽荷尔脐橙（枳橙）POD 活性分别为15248.89U/g·min、15817.78 U/g·min 和18097.78 U/g·min，值得注意的是，pH 为6.5 时，即适宜脐橙生长的酸度时，费雪尔脐橙（枳橙）和纽荷尔脐橙（枳橙）仍具有较高POD 活性。

表2 不同pH 条件下脐橙砧穗组合SOD 活性比较（U/g）

2.3 不同酸化土壤中砧穗组合叶片CAT 活性

由表4 可知，福罗斯特脐橙、费雪尔脐橙、纽荷尔脐橙（枳壳）在强酸逆境下均具有较高的过氧化氢酶（CAT）活性，如在pH 为2.5 时，分别以枳壳、枳橙为砧木的以上品种中，较大CAT 活性分别为1666.67U/g·min、1742.22U/g·min、2328.89U/g·min、1537.78 U/g·min、1826.67U/g·min。其中，华盛顿脐橙（枳橙）、纽荷尔脐橙从强酸pH 2.5 到脐橙最适生长pH 6.5 均具有较高CAT 活性，其在pH 为6.5 时，对应CAT 活性分别为1853.33U/g·min、2044.44U/g·min 和1977.78U/g·min。

2.4 不同砧穗组合抗逆性综合评价

5 种土壤PH 对脐橙幼苗的SOD、POD、CAT 等指标的影响存在差异，依据单一的指标难以选择合适的砧穗组合，需要综合评价各项指标。通过查阅文献可知各种生理指标对于柑桔抗性的影响有差异，其重要性也不同，通过赋权法给不同条件下的生理指标赋予权重值（表5），再采用模糊评价法综合评价5 种土壤PH值对于8 种砧穗组合的影响，确定适合的砧穗组合。基本确定了在不同土壤pH 条件下，最适合的砧穗组合。

表5 3 种酶活性的权重值

分析不同砧穗组合植株在不同土壤pH 下SOD、POD、CAT 等指标，按最大-最小法先将原始数据作标准化处理，结果如表6 所示。

表6 各指标的标准化处理

其次依据赋予各指标的权重系数进行模糊综合评判，按综合评判值最大原则将最终评判结果绘制成图1，其中评判值越大，说明该砧穗组合株的抗性就越好。

图1 不同土壤pH 值砧穗组合适宜性综合评判图

根据图形的分配特点，结合结果评判值差异分布确定等级划分的阈值，将各砧穗组合株的适宜性划分为3 个等级：华盛顿脐橙（枳壳）综合评判值＞0.4，即适应性较好的砧穗组合；福罗斯特脐橙（枳橙）、费雪尔脐橙（枳橙）、纽荷尔脐橙（枳橙/枳壳）综合评判值为0.3～0.4，即适应性一般的砧穗组合；华盛顿脐橙（枳橙）、福罗斯特脐橙（枳壳）、费雪尔脐橙（枳壳）综合评判值＜0.3，则为适应性较差的砧穗组合。所以，综合得出，在不同土壤pH 条件下，适应性比较好的砧穗组合有华盛顿脐橙（枳壳）、福罗斯特脐橙（枳橙）、费雪尔脐橙（枳橙）、纽荷尔脐橙（枳橙/枳壳）。

3 讨论

超过氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）是植物在逆境中起到对活性氧进行清除作用的保护性酶，当植物受到强酸、重金属等逆境影响时，这3 种酶将会起到相应的应激反应来维持活性氧平衡。王一鸣等试验显示土壤酸化程度越严重，叶片的SOD 和CAT 活性越高；因此，SOD、POD、CAT 酶活性可以作为植物抗逆的一个重要指标[3]。

本试验中，设置了5 种pH 的土壤以研究酸胁迫对不同砧穗组合脐橙幼苗的SOD、POD、CAT 活性的影响。研究发现，随着pH 的降低（由6.5 到2.5），华盛顿脐橙（枳壳）、福罗斯特脐橙（枳壳）、费雪尔脐橙（枳壳）的SOD 活性均保持较高值且变化不大；费雪尔脐橙（枳橙）、纽荷尔脐橙（枳橙）POD 活性均保持较高值；福罗斯特脐橙（枳橙）、纽荷尔脐橙（枳壳/枳橙）。这验证了黄翼等的研究，不同柑桔品种3 种保护性酶差异较大，研究柑桔品种的适应性应结合3 种酶的协同关系[9]。

在筛选适宜的砧穗组合时，要综合考虑各种条件，而不能从单一因素进行评价，本研究采用模糊评价法综合评价了8 种砧穗组合在不同土壤肥力和PH 下的适应性，其综合性状得分由高到低排序为：华盛顿脐橙（枳壳）、费雪尔脐橙（枳橙）、纽荷尔脐橙（枳橙）、纽荷尔脐橙（枳壳）、福罗斯特脐橙（枳橙）、费雪尔脐橙（枳壳）、福罗斯特脐橙（枳壳）、华盛顿脐橙（枳橙）。

4 结论

不同砧穗组合对于不同的逆境的反应是不同的，本研究通过模糊综合评价法得出华盛顿脐橙（枳壳）对于土壤酸性的适应范围最广，费雪尔脐橙（枳橙）、纽荷尔脐橙（枳橙/枳壳）、福罗斯特脐橙（枳橙）、对于土壤酸性的适应范围一般，这5 种砧穗组合可以作为赣南地区的优良品种进行推广；这也为赣南地区筛选适应性广的砧穗组合提供了一定的理论依据和方法。