干旱脅迫對不同玉米品種幼苗生理特性的影響

謝美華　羅中澤　李霖　等

摘要：以玉米品種天紫23號、黃天脆1號、白甜糯1號、早鮮黃甜脆1號幼苗為材料，研究干旱脅迫（停止澆水）、干旱脅迫時間（1、2、3、4、5 d）、干旱脅迫5 d后恢復7 d正常灌溉3個處理下葉片中脯氨酸含量、丙二醛含量的變化。結果表明：干旱脅迫下，與常規水分管理對照相比，4個玉米品種幼苗葉片中脯氨酸含量均隨著脅迫時間的延長而增加；干旱脅迫解除后，恢復7 d正常灌溉，4個玉米品種幼苗葉片脯氨酸含量均降低，但還是略高于對照。干旱脅迫下，與對照相比，4個玉米品種幼苗葉片中MDA含量均隨著脅迫時間的延長而增加；干旱脅迫解除后，恢復7 d正常灌溉，4個玉米品種幼苗葉片中MDA含量均降低，但還是略高于對照。

關鍵詞：玉米；干旱脅迫；脯氨酸；丙二醛；耐旱玉米；育種依據

中圖分類號：S513.01；Q945.78 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0058-03

收稿日期：2013-12-14

基金項目：國家自然科學基金 （編號：31300370）；云南省應用基礎研究計劃（編號：2011FZ186）；云南省應用基礎研究計劃青年項目（編號：2012FD049）；云南省重點建設學科；楚雄師范學院重點建設學科基金 （編號：05YJJSXK03）；云南省高校科技創新團隊支持計劃 （編號：IRTSTYN）；楚雄師范學院科學研究基金（編號：10YJYB02）；楚雄師范學院大學生創新創業訓練計劃 （編號：2013cxcy04）。

作者簡介：謝美華（1981—），女，云南楚雄人，碩士，實驗師，主要從事植物病理學與微生物研究。E-mail：xiemeihua@cxtc.edu.cn。

通信作者：楊海艷，博士，高級實驗師，主要從事植物病理學與微生物研究。E-mail：haiyanyang@cxtc.edu.cn。干旱與水資源短缺已成為制約世界農業及社會發展的主要因素。在我國，灌溉用水占水資源用量的80%左右，農業灌溉水有效利用率只有30%～40%，遠低于發達國家[1]。干旱影響作物的光合作用、呼吸作用、營養運輸等各種生理過程[2-3]。自然條件下，當植物受到干旱脅迫時，其遺傳特性難以得到正常發揮，植物能夠自動調節體內代謝以適應惡劣環境從而減少或避免系統受到傷害[4-8]。滲透調節是植物抵御干旱脅迫及淹水脅迫的一種方式。水分脅迫下，植物體內積累各種有機物、無機物，提高細胞液濃度，降低其滲透勢，保持一定的壓力勢，使植物保持體內水分，以適應水分脅迫。植物滲透調節主要通過脯氨酸、甜菜堿等親和性溶質的積累來實現。此外，鈣離子、水分通道的變化能夠調節離子、水分進出細胞，也是滲透調節的重要方面[9-10]。正常情況下，植物葉片中游離脯氨酸含量較少。干旱脅迫下，脯氨酸含量可成倍增加。當植物遭受滲透脅迫時，植物體內的脯氨酸大量積累，因此植物體內脯氨酸含量在一定程度上反映了植物體內的水分狀況，可作為植物缺水的參考指標[11-13]。丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的主要產物之一，植物在逆境下遭受傷害與活性氧誘發的質膜過氧化物作用密切相關。質膜相對透性、MDA含量反映脂膜過氧化受破壞的程度。玉米是云南省主栽的糧食作物之一，近幾年來，云南省旱災頻繁，玉米種植期間時常遭遇嚴重干旱，導致玉米品質、產量大幅降低。當前，選擇抗旱作物是解決干旱地區糧食減產的有效措施，也是當前干旱研究的熱點。本研究探討了干旱脅迫及干旱脅迫解除后不同玉米品種葉片中脯氨酸、丙二醛含量的變化規律，旨在為選育耐旱玉米品種提供依據。

1材料與方法

1.1材料

天紫23號、白甜糥1號、黃甜脆1號、早鮮黃甜脆1號均購自楚雄彝族自治州種子公司。

1.2方法

1.2.1播種取營養富集的腐土與表層土，粉碎混勻后裝入直徑為30 cm，高25 cm的塑料盆中，每盆裝入2 kg土壤。種子于30 ℃下浸泡24 h后播種，直至葉片長至10 cm左右。

1.2.2試驗設計試驗設干旱脅迫（停止澆水）、干旱脅迫時間（1、2、3、4、5 d）、干旱脅迫5 d后恢復7 d 正常灌溉3個處理。每處理重復3次，每次重復取3株植株。取樣當天設置相應的對照進行常規水分管理。 選用玉米第3張葉片進行測定，每日08：30—09：00取樣。采用酸性茚三酮法測定脯氨酸含量，采用硫代巴比妥酸法[11]測定MDA含量。

1.3數據處理

采用SPSS Statistics 16.0軟件進行生物學統計分析。

2結果與分析

2.1葉片脯氨酸含量的變化

由圖1至圖4可知，干旱脅迫下，與對照相比，4個玉米品種幼苗葉片中脯氨酸含量均隨著干旱脅迫時間的增加而增加。天紫23號干旱脅迫5 d脯氨酸含量平均增加率為28%，黃甜脆1號為30%，白甜糯1號為28%，早鮮黃甜脆1號為27%。干旱脅迫解除后，恢復7 d正常灌溉，4個玉米品種幼苗葉片脯氨酸含量均降低，但還是略高于對照。方差分析表明，4個玉米品種幼苗中，恢復程度最差的是黃甜脆1號，與天紫23號、白甜糯1號、早鮮黃甜脆1號均差異顯著。

2.2葉片MDA含量變化

由圖5至圖8可知，干旱脅迫下，與對照相比，4個玉米品種幼苗葉片中MDA含量均隨著脅迫時間的增加而增加。干旱脅迫解除后，恢復7 d正常灌溉，4個玉米品種幼苗葉片中MDA含量均降低，但還是略高于對照。方差分析結果表明，4個玉米品種幼苗中，恢復程度最差的是白甜糯1號，與天紫23號、黃甜脆1號、早鮮黃甜脆1號均差異顯著。

3結論與討論

3.1干旱脅迫對葉片脯氨酸含量的影響

滲透調節是植物適應干旱脅迫的重要機制，脯氨酸是水溶性很大的氨基酸小分子滲透調節物質，其含量的變化是植物受到逆境脅迫的信號之一，在植物的滲透調節中起著重要的作用[14-15]。當植物遭受滲透脅迫，造成生理性缺水時，植物體內的脯氨酸大量積累，因此植物體內脯氨酸含量在一定程度上反映了植物體內的水分狀況，可作為植物缺水的生理指標。本試驗表明，4個玉米品種幼苗受到干旱脅迫后，葉片中的脯氨酸含量均隨著脅迫時間的增加而增加，這與前人研究結果[16-17]一致。干旱脅迫解除恢復正常灌溉7 d后，4個玉米品種幼苗葉片脯氨酸含量均下降，但沒完全恢復到正常灌溉水平。4個玉米品種幼苗中，恢復程度最差的是黃甜脆1號，與天紫23號、白甜糯1號、早鮮黃甜脆1號均差異顯著。推測恢復能力強弱與玉米受到傷害程度有關，受到的傷害越嚴重，恢復程度越低。