不同月季品种抗旱生理研究

康 超，李博文，杨碧楠，明 凤

（上海师范大学 生命科学学院，上海 200233）

月季花（Rosa chinensis Jacq.）又称“月月红”，具有很高的观赏价值与经济价值，在花卉市场中占有重要地位[1]。月季花有极强适应性，随着几年来月季育种工作不断改进，越来越多优良品种的月季被引入市场。为了培育具有更高市场价值的优质品种，月季的抗逆性研究逐渐受到重视。月季作为一种耐旱性较差的植物[2]，在种植中其耐旱性一直是学者们广于研究的对象。植物幼苗与种子萌发水分在植物生长起到了至关重要的作用[3]，并且在月季的培养中，气温影响也是一个至关重要的因素。在长时间暴露于35 ℃的高温环境时，大多数月季品种会因为难以抵御高温而死亡[4]。贾晓丽[1]、朱红梅[5]等比较了“金凤凰”“热腊”“加里娃达”“艳丽”和“爱”等月季品系的抗旱性[1]。植物细胞在受到干旱胁迫时，细胞膜会出现一定程度的损伤，细胞膜透性的改变导致细胞内部的电解质流至细胞外，造成相对电导率的改变；细胞质膜发生过氧化作用并产生丙二醛（MDA）；植物细胞保护酶活性也会发生变化：超氧化物歧化酶（SOD）在植物受到干旱胁迫时活性增强，进而消除细胞内累积过多的自由基。过氧化物酶（POD）活性增强，会提高细胞质膜的过氧化程度，淀粉水解酶活性升高会加剧分解植物体内的储能物质，从而提高叶肉细胞中可溶性糖的含量[6]。因此通过测定植物细胞的各项生理指标可间接表明细胞质膜过氧化程度的强弱及受损程度，从而研究干旱胁迫对月季植株的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

选取3 种月季：“安吉拉”“韧月”和“仙境”，种植在上海师范大学生命科学学院植物种质资源中心基地。选取长势相同的幼嫩植株，同一植株上分别再选取2 段带有叶片的茎段，将其取下并在相同的光照等环境条件下进行水培培养。

1.2 干旱处理

本实验采用PEG 6000 为材料模拟干旱环境[7]。不同含量的PEG 6000 水溶液可为月季植株营造月季干旱的模拟环境，纯水、15%溶液、25%溶液和35%溶液。选取长势相近的离体茎段各60 株；处理培养时间6 h；叶片新鲜取样待用。

1.3 测定方法

参考潘伟彬等[8]的各项生理指标的测定方式与比较方式。采用电导仪法测定相对电导率；采用硫代巴比妥酸（TCA）法测定丙二醛（MDA）；采用蒽酮比色法测定可溶性糖[9]；NBT、DAB 染色法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性及过氧化物酶（POD）活性。实验结果在Excel 中进行整理后利用Prism 9 进行图标绘制并加以分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫下不同月季品种酶活性与细胞膜的损伤程度

2.1.1 干旱处理下POD 酶活性

3，3-二氨基联苯胺（DAB）与过氧化物酶（POD）结合后会形成棕褐色状斑点，从而标识出POD 的酶活性部位。从染色的结果来看，随着干旱程度的加剧，“韧月”“安吉拉”的POD 活性呈现先升高后下降的趋势，在“仙境”中POD 的活性在受干旱程度最大时最高（图1）；3种品系的月季在35% 的PEG 6000 处理6 h 后均出现不同程度的萎焉现象。其中“仙境”的叶片萎焉程度最严重。经过DAB 染色后，“仙境”中所呈现的有色沉淀物颜色最深，证明其POD 的酶活性最强。

2.1.2 干旱处理下不同月季品种的SOD 酶活性

超氧化物歧化酶（SOD）能清除植物体内的氧气从而抑制淡蓝四唑（NBT）光还原为甲腙。甲腙呈现为蓝色，因此，叶片中的沉淀物越多，着色越深则证明SOD的活性越弱，反之则越强。NBT 染色结果表明，“仙境”“韧月”的SOD 活性随着干旱程度的加剧而逐步升高，“安吉拉”的SOD 活性则呈现先上升后下降的趋势（图1）。在干旱程度上升时，离体茎段的相对电导率呈现先上升后下降的趋势。这种情况与罗爱华等[10]的研究中干旱条件下番茄的各项生理指标的变化趋势相符。

2.1.3 干旱处理下不同相对电导率的变化

将不同月季品种干旱处理后的月季叶片进行打孔取材后抽真空，测定此时的叶片浸液电导率为R1。之后将叶片与浸液一同置于沸水中煮30 min。待溶液温度下降到室温后，测定此时叶片浸液的电导率为R2。相对电导率的计算公式为R1/R2×100%。经过统计，经过浓度为25%的PEG 6000 溶液处理后，3 种月季的相对电导率均达到最高值。图2 中，“仙境”的相对电导率在3 种植株最高，达到42%。相对电导率的比值随着干旱程度的加剧呈现先上升后下降的趋势。

2.2 干旱胁迫下不同月季品种发生过氧化作用的程度

由于取样的不同与物种区别对实验存在互作关系，可溶性糖含量与丙二醛含量存在差异。因此参考了潘伟彬等[8]的比较方法，对同一品种处于不同干旱胁迫阶段的离体茎段的可溶性糖含量与丙二醛含量的变化幅度进行比较。

2.2.1 干旱胁迫下可溶性糖的变化幅度

在可溶性糖含量的比较中，“安吉拉”“韧月”和“仙境”的离体茎段在不同的干旱程度条件下均会出现上升的趋势。其中“仙境”的上升幅度最为明显，在0%至25%梯度之间其最大的上升高达63.6%。“韧月”中的可溶性糖含量在轻度干旱的条件下出现下降趋势，但随着干旱程度的加剧很快就转变为上升趋势。“安吉拉”的上升量幅度为3 者之中最小，最高上升幅度仅为48.8%（图3）。

图3 4 种PEG 浓度处理下月季“安吉拉”、月季“韧月”和月季“仙境”的可溶性糖含量的变化

2.2.2 干旱胁迫下丙二醛含量的变化幅度

细胞膜过氧化反应所造成的丙二醛积累能改变膜的渗透性从而引起电解液的外渗，导致电导率发生变化[11]。各离体茎段丙二醛含量的变化随着干旱程度的加深均表现出先上升后下降的趋势。其中“仙境”在35%的PEG 6000 处理下丙二醛含量发生急剧下降。浓度从5.48 μmol/L 下降至2.76 μmol/L，下降了原有水平的49.6%（图4）表明“仙境”对高度干旱胁迫下具有敏感的反应。“安吉拉”增幅较为平缓，最大增幅为43.3%。

图4 4 种PEG 浓度处理下月季“安吉拉”、月季“韧月”和月季“仙境”的丙二醛含量变化

3 结论

（1）植物的耐旱性强弱体现在其受到干旱胁迫时细胞膜的损坏程度。SOD 的活性强弱反应植物对于干旱胁迫下的应激反应，在小麦幼苗中SOD 的活性与耐旱性成正相关[12]。POD 的存在植物细胞内的一类氧化还原酶类，能够消除体内自由基的伤害。在水稻抗旱性的研究分析中运用POD 的变化幅度作为评判水稻耐旱的生理指标[13]。根据NBT 的染色结果分析“仙境”在受到高程度下的干旱胁迫时SOD 活性最弱，“安吉拉”的SOD 活性最强。在DAB 染色结果中“安吉拉”在干旱处理后POD酶的活性增强较快变化幅度最高，“仙境”的不同阶段的显色反应表现POD 的变幅不大。

（2）在外界的干旱胁迫影响下，因为细胞膜的通透性发生改变细胞内的电解质外渗造成相对电导率的改变。通过胞外离子的比值可间接反应细胞膜损伤的严重程度。在受到同等干旱胁迫的条件下“仙境”的相对电导率高于“安吉拉”与“韧月”细胞膜损伤最为严重，耐旱性较弱。

（3）干旱胁迫下植物淀粉会在淀粉水解酶的催化下还原为葡萄糖，通过测试可溶性糖的变化幅度可间接得到不同植物中酶活性的强弱。可溶性糖的变化幅度大小为：“仙境”大于“韧月”大于“安吉拉”。同时比较丙二醛含量的变化幅度来表示茎段在干旱胁迫下发生过氧化作用的强弱。丙二醛的变化幅度为：“仙境”大于“韧月”大于“安吉拉”。本实验结论最终经过4 项生理指标综合比较3 种月季的耐旱程度的强弱：月季“安吉拉”大于月季“韧月”大于月季“仙境”。

（4）在丙二醛含量的测试结果与DAB 染色结果的比较中可以发现，在35% PEG 6000 含量处理下的“仙境”丙二醛变化幅度与POD 酶活性均具有大幅度的变化，在“仙境”受到重度干旱胁迫的情况下丙二醛与POD可能存在协同作用，这一疑点在本实验中尚未探究透彻，其原理仍需进一步地研究。