PEG模拟的水分胁迫条件下2种辣椒相关生理指标的变化

吕书仪 胡 薇

（福建师范大学生命科学学院 福建福州 350108）

辣椒（Capsicum annuumL.）属于浅根性的植物，抵御水分胁迫的能力相对较弱，较严重的水分胁迫易对辣椒的形态及生理机制造成重大损害。我国南方因降水时空分布不均匀导致的季节性干旱已严重影响到许多地区辣椒栽培。有关水分胁迫对辣椒生理指标影响的研究已有报道［1］，其研究主要包括水分胁迫对叶片叶绿素、光合作用、叶片渗透调节作用的影响等，但采用PEG 模拟水分胁迫辣椒苗的研究报道较少。PEG 是一种理想的渗透调节剂，许多研究表明利用PEG 模拟植物干旱逆境是可行的，且与对土壤控水的效果相仿［2-3］。本实验采用PEG 模拟干旱胁迫辣椒幼苗，检测辣椒体内若干生理指标，研究干旱胁迫对2种辣椒苗的影响，以期为辣椒抗旱育种和栽培提供可行的理论依据。

1 材料与方法

1.1 植物材料 选取长势一致、20 d 苗龄的博辣6 号和甜杂1 号辣椒苗作为实验材料。

1.2 辣椒苗无土培养及PEG 处理 按邹琦［4］的完全培养液方法在室外正常光下培养辣椒苗。培养期间注意通气，适当补充水分，定期更换培养液，共培养3 周。

取长势相同的2 种辣椒苗，分别用5 个浓度的PEG 进行处理。这5 个浓度（W／V）分别为：0 g／L（0%）、50 g／L（5%）、100 g／L（10%）、150 g／L（15%）和200 g／L（20%）。每个浓度处理3 罐，每罐2 株。各浓度处理24 h 后，对地上部和地下部进行打包收集，用以测定生理生化指标。

1.3 生理指标测定方法

1.3.1 形态观察 对不同PEG 浓度处理情况下2 种辣椒苗的形态进行观察，包括幼苗形态变化、株高、根长的变化及根系的氧化程度。

1.3.2 光合速率的测定 利用红外CO2气体分析法，通过CIRAS-2 光合作用测定系统，测定每个处理的辣椒苗叶片的蒸腾速率E、气孔导度Gs及净光合速率Pn。

1.3.3 根系活力的测定 由于TTC 还原可生成红色、不溶于水、稳定的氧化还原酶氢受体TTF，所以TTC 的还原量可表示脱氢酶活力作为根系活力的指标。利用该原理，分别取每个处理的辣椒苗新鲜根尖长约1 cm，混合均匀称取0.3 g，通过TTC 法［2］测定2 种辣椒苗的根系活性。

1.3.4 叶片水势的测定 将每个处理的叶片剪碎后装入样品盒（以放满2／3 为标准），放入4℃冰箱中平衡10 min，取出于HR-33T 型露点微伏压计测相应处理叶片水势。

1.3.5 脯氨酸含量的测定 用磺基水杨酸提取植物样品时，脯氨酸将游离其中，酸性茚三酮加热处理，使溶液即呈红色，再用甲苯处理，色素全部转移至甲苯中，色素的深浅即表示脯氨酸含量的高低。根据磺基水杨酸法测定脯氨酸含量（μg／g）。

1.4 数据处理 对博辣6 号和甜杂1 号的光合速率、根系活力、叶片水势、脯氨酸含量等各项生理指标进行数据统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 辣椒苗期形态观察 图1展示了不同PEG浓度处理下辣椒幼苗的形态及根部颜色变化。从图1左（见封四）幼苗外部形态上看，随着PEG 处理浓度增加，2 种辣椒幼苗均渐渐地出现了萎蔫现象。图1右（见封四）和表1结果显示，2 种辣椒的根长，随着PEG 处理浓度增加，出现降低的现象且存在差异，同时，2 种辣椒的根系均发生了褐变，且颜色随着PEG 浓度增大而加深，博辣6 号的褐变程度更深。

表1 不同PEG 浓度处理对辣椒株高和根长的影响

2.2 光合速率的测定 由表2可知，博辣6 号的蒸腾速率、气孔导度和净光合作用都随PEG 浓度的增加而降低，甜杂1 号则是先下降后上升的趋势。2 种辣椒对比而言，不同PEG 浓度处理下，博辣6 号的净光合速率均大于甜杂1 号，而博辣6号的蒸腾速率、气孔导度只有在较低浓度的PEG下才大于甜杂1 号。

表2 不同PEG 浓度处理对辣椒光合参数的影响

2.3 根系活力的测定 由图2可知，2 种辣椒的根系活力指标TTF 还原量均随PEG 浓度增大而先增大后减小。当PEG 浓度为50 g／L 和100 g／L时，博辣6 号和甜杂1 号根系活力较强，与其他处理存在显著差异。从2 个品种来看，甜杂1 号整体根系活力大于博辣6 号。

图2 辣椒苗在不同PEG 处理下TTF 还原强度比较

2.4 叶片水势的测定 从图3可知，博辣6 号在不同PEG 浓度处理下水势随着浓度增加而降低，而甜杂1 号则在100 g／L 处理时水势上升之后又迅速下降。2 种辣椒相比较，甜杂1 号在不同PEG浓度处理下水势整体上低于博辣6 号。

图3 不同PEG 处理对辣椒叶片水势的影响

2.5 脯氨酸含量的测定 由图4可知，2 种辣椒的脯氨酸含量整体随PEG 浓度增加而升高。博辣6 号和甜杂1 号的脯氨酸含量分别在PEG 浓度为150 g／L 和200 g／L 处理下明显增大。2 种辣椒相比较，博辣6 号脯氨酸含量均大于甜杂1 号。

图4 不同PEG 处理对辣椒脯氨酸含量的影响

3 讨论

根系是植株吸收水分的重要器官，干旱胁迫下同化产物优先分配给根系，有利于保障干旱胁迫下根系生长，且抗旱性强的品种根系长度和侧根数大于不抗旱品种［5-6］。本实验PEG 模拟干旱时间不长，从形态观察、株高和根长的统计可知，根系所受影响比地上部大。

通过博辣6 号和甜杂1 号的根系活力指标TTF 还原量的变化情况，分析可能是适应性调节作用使根系活力增加，从而更好吸收水分，但PEG浓度过高将使根系受损，根系活力明显下降。从根系活力的显著差异分析及其根系的氧化变色可得出，高于PEG 150 g／L 处理下的甜杂1 号和博辣6 号根系受损严重，甜杂1 号根系活力下降明显，而博辣6 号无明显差异，可见博辣6 号的抗旱性强于甜杂1 号。

光合作用是植物体内重要的代谢过程，其强弱对植物生长发育及抗逆性都有重要的影响，因而光合作用可作为判断植物生长和抗逆性强弱的指标［7］。博辣6 号和甜杂1 号的净光合速率均呈下降趋势，说明二者光合作用都受到影响。在干旱胁迫下，2 种辣椒苗的蒸腾速率、气孔导度降低，说明其通过调节蒸腾速率和气孔导度以减少水分亏缺对自身造成的影响。博辣6 号的蒸腾速率和气孔导度下降的幅度均大于甜杂1 号，推出博辣6号对抗干旱胁迫反应机制更强。

对于植物而言，要保持其活跃的生长状态，必须能根据外界条件对植物施加的压力而作出反应［8］。植物水势的增高或者降低，就是植物的重要反应之一。从本研究结果看，随着干旱胁迫强度的增强，2 种辣椒苗的叶片水势均表现出下降趋势，这与大多研究结果基本一致［9-11］。在干旱胁迫条件下，植物能通过降低其叶片水势调节其体内的水势梯度从而增加其吸水能力［12］。Atklnson 等［13］研究发现，叶片水势的下降与蒸腾速率和气孔导度GS 下降相关联，也与本实验结果相符，这也表明叶片水势与环境水分状况之间存在紧密的关系。博辣6 号的叶片水势基本高于甜杂1 号，尤其在干旱胁迫强度大时高得多，表明了博辣6 号的抗旱能力强于甜杂1 号。

干旱胁迫下脯氨酸的大量积累被认为是一种保护性反应，有利于细胞维持水分，能调节渗透压，稳定生物大分子结构，降低细胞酸性，提供合成蛋白质的碳源和氮源以解除毒氨提供代谢能源［14］。测定脯氨酸的含量便可作为辣椒抗旱性鉴定的直接生理指标，抗旱性越强的品种脯氨酸含量增幅越大。本研究博辣6 号的脯氨酸含量在PEG 150 g／L 时显著升高，甜杂1 号则在PEG 200 g／L 时才明显增加，且博辣6 号的脯氨酸含量增长幅度大于甜杂1 号，由此推出博辣6 号的抗旱性比甜杂1 号强。

从2 种辣椒的整体形态变化、株高根长、根系氧化程度、根系活力、光合速率、叶片水势、脯氨酸含量的变化等生理指标结果综合分析可看出，博辣6 号的抗旱性强于甜杂1 号。在其他抗逆性方面研究较少，今后应加强研究，为辣椒的栽培产业提供理论依据。