水分胁迫对辣椒幼苗生长发育的影响

侯 杰 徐珊珊 刘红霞 拉巴普赤 郑德春

（吉林市农业科学院，吉林 吉林 132101）

0 引言

辣椒（Capsicum annuumLinn.）系茄科辣椒属、能结辣味或甜味浆果、一年生或多年生草本植物，别名番椒、海椒、秦椒、辣茄等，在我国各地普遍栽培。据统计，我国辣椒年种植面积仅次于大白菜，居第二位，是我国产值最大的蔬菜作物，在保证蔬菜周年均衡供应中发挥重要作用［1］。辣椒根系分布浅，根系细且弱，呈木栓化状态，极易受水分胁迫影响［2-3］。水分胁迫会影响植物的生长发育，导致植株水分代谢失调、物质代谢紊乱、光合作用和呼吸作用等受到严重影响，还会导致其产量与品质下降［4-5］。因此，笔者对辣椒幼苗进行水分胁迫处理，研究土壤相对含水量对辣椒幼苗形态指标及生理指标的影响，以期为辣椒栽培及抗旱育种研究提供更多的理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为宇椒2号特大甜椒，种子由吉林市农业科学院提供。

1.2 试验方法

试验于吉林市农业科学院日光温室中进行，辣椒种子处理后播种，待其长至5叶1心时，挑选长势整齐一致的辣椒幼苗定植于直径15 cm、高20 cm的塑料盆中，育苗基质为壤土、草炭、蛭石按体积比2∶1∶1配制而成；辣椒定植缓苗7 d后，开始对植株进行水分胁迫处理，根据土壤相对含水量设5个处理，分别为CK（80%）、T1（70%）、T2（60%）、T3（50%）、T4（40%），每个处理3次重复，每个重复10株。

采用盆栽称重法测定土壤相对含水量，土壤相对含水量计算公式为

式（1）（2）中：W1表示盆质量，W2表示土壤鲜质量，W3表示土壤干质量，CS表示土壤含水量，RWC表示土壤相对含水量，A表示田间持水量。

1.3 测量指标及方法

1.3.1 形态指标。分别在水分胁迫处理第10天、第20天、第30天进行辣椒幼苗形态指标（株高、茎直径）的测定。每个处理随机选取5株，植株的株高、茎直径分别用直尺、游标卡尺进行测量。

1.3.2 生理指标。在水分胁迫处理第30天进行辣椒幼苗生理指标（可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、叶绿素含量、丙二醛含量）的测定。每个处理随机选取5株，可溶性糖含量采用蒽酮法测定［6］，游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮显色法测定［7］，叶绿素含量采用乙醇-丙酮浸提法测定［8］，丙二醛含量采用丙酮法测定［8］，可溶性蛋白含量由考马斯亮蓝G-250染色法测定［8］，POD酶活性采用愈创木酚法测定［8］。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel和DPS软件进行数据处理和统计分析。

2 试验结果与分析

2.1 水分胁迫对辣椒幼苗形态指标的影响

2.1.1 水分胁迫对辣椒幼苗株高的影响。由图1可知，随着水分胁迫时间的延长，辣椒幼苗的株高也逐渐增加，但土壤相对含水量越小，辣椒幼苗株高的增长幅度就越小。水分胁迫处理第30天时，对照（CK）处理下辣椒幼苗株高最高，为48 cm；T4处理下辣椒幼苗株高最低，为24 cm。试验结果表明，水分胁迫影响辣椒幼苗的生长，抑制辣椒幼苗株高的增加。

图1 水分胁迫对辣椒幼苗株高的影响

2.1.2 水分胁迫对辣椒幼苗茎直径的影响。由表1可知，随着水分胁迫处理天数的延长，除T3处理外，辣椒幼苗的茎直径随之增加。在水分胁迫处理第30天时，对照（CK）处理下，辣椒幼苗茎直径最大，为0.440 cm；T4处理下，辣椒幼苗茎直径最小，为0.209 cm。试验结果表明，水分胁迫抑制辣椒幼苗茎直径的增长。

表1 水分胁迫对辣椒幼苗茎直径的影响 cm

2.2 水分胁迫对辣椒幼苗生理指标的影响

2.2.1 水分胁迫对辣椒幼苗可溶性糖含量的影响。由图2可知，随着水分胁迫程度的加剧，辣椒幼苗可溶性糖含量呈上升趋势。在5个处理水平下，对照（CK）处理下辣椒幼苗可溶性糖含量最低，为10.6 mg/g FW；T4（土壤相对含水量40%）处理下辣椒幼苗可溶性糖含量最高，为19.0 mg/g FW，是对照（CK）的1.792倍。说明水分胁迫处理下，可溶性糖含量的积累对辣椒幼苗来说是一种有效的保护剂，增加可溶性糖含量可提高辣椒幼苗对水分胁迫环境的适应性。

图2 水分胁迫对辣椒幼苗可溶性糖含量的影响

2.2.2 水分胁迫对辣椒幼苗游离脯氨酸含量的影响。脯氨酸既是植物受到水分胁迫时的一种保护物质，也能用来鉴别植物受到水分胁迫的影响程度。由图3可知，土壤相对含水量越小，辣椒幼苗中游离脯氨酸含量越高。5个处理水平下，对照（CK）处理下辣椒幼苗游离脯氨酸含量最低，为0.79 mg/g FW；T4（土壤相对含水量40%）处理下辣椒幼苗游离脯氨酸含量最高，为1.69 mg/g FW。这说明植株遭受水分胁迫时，脯氨酸的积累可提高辣椒幼苗对水分胁迫环境的适应性。植物体中的游离脯氨酸含量与其抗旱性有一定的相关性，游离脯氨酸含量增加有利于增强植株抗旱性。

图3 水分胁迫对辣椒幼苗游离脯氨酸含量的影响

2.2.3 水分胁迫对辣椒幼苗叶绿素含量的影响。叶绿素在植物光合作用中具有重要的作用，其含量与植物的光合强度联系密切。由图4可知，随着水分胁迫程度的加剧，辣椒幼苗叶片内叶绿素含量越来越少。T1（土壤相对含水量70%）处理下，辣椒幼苗叶片中的叶绿素含量与对照（CK）相比差异较小；T4（土壤相对含水量40%）处理下，辣椒幼苗叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量与对照（CK）相比差异较大，叶绿素a和叶绿素b含量分别下降了52.95%、54.38%。这表明水分胁迫降低了辣椒幼苗叶片中的叶绿素含量，从而影响植株的光合作用，阻碍辣椒幼苗生长。

图4 水分胁迫对辣椒幼苗叶绿素含量的影响

2.2.4 水分胁迫对辣椒幼苗丙二醛含量的影响。植物组织在逆境胁迫下会受到不同程度的破坏，丙二醛含量会逐渐上升，可通过测定植物丙二醛含量判断植物抗性的强弱。由图5可知，随着水分胁迫程度的加剧，辣椒幼苗中丙二醛含量不断增加。对照（CK）处理下辣椒幼苗丙二醛含量最低，为40 μmol/g；T4（土壤相对含水量40%）处理下辣椒幼苗丙二醛含量最高，为109 μmol/g。试验结果表明，水分胁迫会导致辣椒幼苗丙二醛含量增加。

图5 水分胁迫对辣椒幼苗丙二醛含量的影响

2.2.5 水分胁迫对辣椒幼苗可溶性蛋白含量的影响。由图6可知，随着水分胁迫程度的加剧，辣椒幼苗可溶性蛋白含量呈上升趋势。在5个处理水平下，对照（CK）处理下辣椒幼苗可溶性蛋白含量最低，为49.3 mg/g；T4（土壤相对含水量40%）处理下辣椒幼苗可溶性蛋白含量最高，为92.4 mg/g，是对照（CK）的1.874倍。这说明辣椒幼苗遭受水分胁迫时，可溶性蛋白含量的增加可提高辣椒幼苗对水分胁迫环境的适应性。

图6 水分胁迫对辣椒幼苗可溶性蛋白含量的影响

2.2.6 水分胁迫对辣椒幼苗POD酶活性的影响。由图7可知，随着水分胁迫程度的加剧，辣椒幼苗的POD酶活性呈上升趋势。在5个处理水平下，对照（CK）处理下辣椒幼苗POD酶活性最低，为56.52 U/g；T4（土壤相对含水量40%）处理下辣椒幼苗POD酶活性最高，为102.78 U/g，是对照（CK）的1.818倍。这说明水分胁迫会导致辣椒幼苗POD酶活性上升。

图7 水分胁迫对辣椒幼苗POD酶活性的影响

3 结论与讨论

在逆境条件下，植物体内可溶性糖含量、游离脯氨酸含量的增加及POD酶活性的增强可减小植物细胞渗透势，以保证植物体内所需水分能够正常维持，从而提高植物的抗逆性［9-11］。揭雨成等［12］研究发现，逆境条件下脯氨酸含量的增加可以使细胞持水性增加，防止细胞脱水，从而提高植物抗旱。Dhinds a等［13］研究发现，在逆境条件下，植物会产生保护酶系统，使POD酶活性增强，从而抵抗水分胁迫带来的伤害。此试验结果表明，随着土壤相对含水量的减少，辣椒幼苗的株高、茎直径的增长量均呈下降趋势，叶绿素含量也明显降低，而可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性蛋白含量及POD酶活性则逐渐增加。这与大多数研究结果一致［14-19］。总体来说，水分胁迫抑制了辣椒幼苗的生长发育，使辣椒幼苗的生理指标值发生了明显的改变。