沙塵脅迫對庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白和葉綠素含量的影響

阿麗騰?吐爾孫哈力 巴特爾?巴克 何方 趙海珍 艾克來木?艾合買提

摘要：沙塵脅迫是影響南疆農作物產量的主要因素之一，葉綠素和可溶性蛋白含量是農作物估產和農情監測方面的重要指標，本試驗選取4年生庫爾勒香梨為材料，對其葉片進行輕度沙塵覆蓋（2 mg/cm2）和重度沙塵覆蓋（9 mg/cm2）處理，以無沙塵覆蓋為對照，并分別在處理后的第7、14、28 d和42 d測定葉片可溶性蛋白和葉綠素含量，探討沙塵脅迫對庫爾勒香梨生理指標的影響以及庫爾勒香梨對沙塵脅迫的響應。結果表明：庫爾勒香梨葉片在輕度和重度沙塵覆蓋條件下，隨著處理天數的延長可溶性蛋白和葉綠素含量上升；在處理時間相同的條件下，重度比輕度沙塵覆蓋條件下的葉片可溶性蛋白和葉綠素含量上升快；而Chla/Chlb值下降，且相同處理時間下重度比輕度沙塵覆蓋條件下的葉片葉綠素a/b值下降快，表明沙塵脅迫越重對香梨葉片可溶性蛋白、葉綠素含量和葉綠素a/b值影響越大。庫爾勒香梨長時間受到沙塵脅迫后，通過提高自身的抗沙能力去適應沙塵環境。

關鍵詞：沙塵脅迫；庫爾勒香梨；葉片；可溶性蛋白；葉綠素

中圖分類號：S661.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）09-0069-04

AbstractDust stress is one of the main factors influencing the crop yields in Southern Xinjiang. The contents of chlorophyll and soluble protein were important indexes for crop yield estimation and agricultural condition monitoring. In order to explore the changing mechanism of soluble protein and chlorophyll contents in the Korla fragrant pear leaves under long-term dust stress， the leaves of 4-year-old Korla fragrant pear were selected and covered with 2 mg/cm2（mild） and 9 mg/cm2 （severe） dust for 7， 14， 28 and 42 days respectively with no dust cover as contrast. The soluble protein and chlorophyll contents in the leaves were determined. The results showed that under the treatments of mild and severe dust coverage， the soluble protein and chlorophyll contents were on the rise with the extension of treating days. As the processed time was same， the soluble protein and chlorophyll contents under severe dust coverage rose faster than those under the mild dust coverage； the Chla/Chlb value decreased， and it decreased faster under the severe dust coverage. It was showed that the severe the dust coverage was， the larger the soluble protein and chlorophyll contents and Chla/Chlb value were affected. The Korla fragrant pear could adapt to the sand and dust environment through increasing its resistance to dust after sufferring dust stress for a long time.

KeywordsDust stress； Korla pear； Leaves； Soluble protein； Chlorophyll

庫爾勒市位于塔克拉瑪干沙漠附近，屬于新疆沙塵天氣多發地區[1，2]。沙塵天氣對當地的空氣質量和農作物產量產生了巨大的影響[3]。沙塵可通過遮陰作用減弱太陽光，影響植物的呼吸和光合作用[4]，降低果樹的坐果率[5]。因此，探討沙塵對植物的危害，尋求減災方法，成為了研究重點。目前很多研究結果發現，沙塵能降低果樹葉綠素和可溶性蛋白含量。Sharifi等研究表明，蒙塵覆蓋導致莫哈韋沙漠灌木（Mojave Desert shrubs）葉片溫度升高，葉片細胞受到損傷，葉綠素含量降低[6]。吳春燕等研究表明，葉面粉塵對植物生理代謝有負面影響，如降低葉綠素a、b及總葉綠素含量等[7]。趙海珍等研究發現沙塵可引起香梨葉片物理和化學傷害[8]；而帕提古力等的研究結果顯示沙塵脅迫不僅影響阿月渾子葉片的SOD和CAT活性，而且降低了可溶性蛋白含量[9]。

庫爾勒香梨（Pyrus brestschneideri Rehd）是南疆主栽果樹之一[10]，因其果實大小適中，香味濃郁，皮薄肉脆，清甜爽口，細嫩多汁，維生素C含量豐富且耐貯藏等特點[11]，遠銷歐美、東南亞等地區，已經成為當地重要的經濟收入來源。但是庫爾勒地區沙塵天氣的頻繁發生，極大影響了香梨的產量和品質。研究沙塵脅迫對庫爾勒香梨生理指標的影響，對于指導香梨的安全生產具有重要意義。葉綠素和可溶性蛋白含量是農作物估產和農情監測方面的重要指標，因此，本研究以庫爾勒香梨為材料，用長時間人工沙塵覆蓋試驗方法，探討了沙塵脅迫對庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白和葉綠素含量的影響以及庫爾勒香梨對沙塵脅迫的響應，以期為干旱區沙塵環境中植物生理機制的研究及安全生產提供參考。

1材料與方法

1.1研究區概況

本研究野外試驗和葉片采樣工作在阿克蘇地區溫宿縣佳木試驗站完成，葉片生理指標的測定和分析在新疆農業大學生物實驗室進行。阿克蘇地區溫宿縣佳木試驗站（80°32′E，41°15′N）地處大陸性干旱荒漠氣候區，降水量少，多大風降溫天氣，土壤主要為沙壤土。

1.2試驗材料

供試果樹為生長狀況良好的4年生庫爾勒香梨樹（樹高3.2 m，株行距6 m×4 m）。選取植株中上層同等葉齡、大小一致、受光充足、無病蟲害的成熟功能葉片進行人工覆沙處理。所用沙塵來自于庫爾勒市郊區。

1.3試驗設計與處理方法

人工沙塵覆蓋試驗設計：以無沙塵覆蓋葉片為對照，分別設計輕度沙塵覆蓋（2 mg/cm2）和重度沙塵覆蓋（9 mg/cm2）7、14、28、42 d的處理。每處理10片葉，共100片葉。

具體覆塵方法：根據輕度和重度覆塵量把所需的沙塵準備好（沙塵覆蓋量根據何芳等[12]的方法確定，然后用水打濕標注好的葉片，把準備好的沙塵平均覆蓋到葉片表面上，每次刮風或下雨后立即檢查葉片上的沙塵覆蓋狀況，如果出現沙塵脫落，根據所需量重新覆蓋。對照在一般情況下一周用清水清洗一次，在發生沙塵天氣的情況下及時清洗。每個處理結束后把葉片從果樹上剪下來，做好標記帶到實驗室測定可溶性蛋白和葉綠素含量。

可溶性蛋白和葉綠素含量均采用分光光度法[13]測定。

1.4數據處理

數據采用SPSS 20軟件進行統計分析，采用Microsoft Excel 2003作圖。

2結果與分析

2.1沙塵脅迫對庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白含量的影響

由圖1可知，輕度沙塵覆蓋條件下，葉片可溶性蛋白含量隨著處理時間的延長呈上升趨勢，其中處理14 d和28 d的可溶性蛋白含量差異不顯著，但均顯著高于處理7 d的含量，處理42 d時可溶性蛋白含量顯著高于其它處理。重度沙塵覆蓋條件下，隨著處理時間的延長，葉片可溶性蛋白含量也呈上升趨勢，處理7 d和14 d時差異不顯著，但顯著低于處理28 d和42 d時含量。以上結果表明，沙塵覆蓋脅迫時間越長，葉片可溶性蛋白含量越高。

相同沙塵覆蓋天數下，重度沙塵覆蓋處理的葉片可溶性蛋白含量明顯高于輕度沙塵覆蓋。處理第7 d，輕度沙塵覆蓋的葉片可溶性蛋白含量比對照減少0.037 mg/gFW，降低8%，差異不顯著，而重度沙塵覆蓋的葉片可溶性蛋白含量顯著上升，比對照增加0.169 mg/gFW，提高26%。處理第14 d，輕度和重度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量差異不顯著，但均顯著高于對照。處理第28 d，重度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量顯著高于輕度沙塵覆蓋的，并且均顯著高于對照。到第42 d時，輕度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量顯著上升，而重度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量增長不顯著。以上結果表明，重度沙塵覆蓋對香梨葉片可溶性蛋白含量影響較大。

葉片可溶性蛋白含量的影響

2.2沙塵脅迫對庫爾勒香梨葉片總葉綠素含量的影響

表1顯示，輕度和重度沙塵脅迫條件下，隨著處理時間的延長，庫爾勒香梨葉片的葉綠素含量均呈上升趨勢，且差異達極顯著水平。與對照相比，輕度沙塵脅迫處理7 d時的葉綠素含量顯著降低，重度沙塵脅迫下降差異達極顯著水平。相同處理時間下重度沙塵覆蓋葉片的葉綠素含量上升速度比輕度沙塵覆蓋的快。處理第14 d，重度沙塵覆蓋葉片的葉綠素含量比對照增加0.20 mg/gFW，提高11%；第42 d，輕度和重度沙塵覆蓋的葉綠素含量分別比對照增加0.22、0.38 mg/gFW，分別提高12%、19%。表明，重度脅迫較輕度脅迫對庫爾勒香梨葉片葉綠素含量的影響大。

2.3沙塵脅迫對庫爾勒香梨葉綠素a/b的影響

表2顯示，輕度沙塵脅迫處理7、14、28、42 d的庫爾勒香梨葉片葉綠素a/b值均與對照差異極顯著。而重度沙塵脅迫處理7、14、28 d的葉綠素a/b值與對照差異極顯著。

葉綠素a/b值隨著處理天數的延長呈先升高后下降的趨勢，且相同處理時間下重度沙塵覆蓋的下降速度比輕度沙塵覆蓋的快；至處理第42 d，輕度和重度沙塵覆蓋葉片的葉綠素a/b值分別比對照下降11%和20%，說明重度沙塵覆蓋對香梨葉片葉綠素a/b值影響較大。

CK4.31±0.09cC4.31±0.09cC74.46±0.02bB3.84±0.01bB144.76±0.02aA4.34±0.02aA284.43±0.01bB2.68±0.02dD423.89±0.01dD3.60±0.01cC

3討論

隨著沙塵脅迫時間的延長，輕度沙塵覆蓋葉片的可溶性蛋白含量先降低后升高，這可能與沙塵脅迫初期葉片還沒適應外界環境變化，體內蛋白質降解有關；但之后由于植物葉片對沙塵脅迫環境逐步適應，誘導產生新的蛋白[14-16]，增加了可溶性蛋白含量，從而有利于提高庫爾勒香梨樹的抗沙性。重度沙塵覆蓋條件下，庫爾勒香梨葉片可溶性蛋白含量隨著脅迫時間的延長呈現不斷升高的趨勢，可能是沙塵脅迫越嚴重誘導產生的新蛋白越多，從而更有利于提高庫爾勒香梨樹抗沙性[15]。本研究結果與宋曉玲[17]的研究結果相似。

輕度和重度沙塵脅迫條件下，隨著處理天數的延長，庫爾勒香梨葉片葉綠素含量均呈上升趨勢，而葉綠素a/b值隨著處理天數的延長呈先升高后下降的趨勢，長時間沙塵脅迫阻礙葉片與外界的氣體交換，導致了一定程度的“遮陰現象”。葉綠素是與光合作用密切相關的指標，其含量的升高，對提高光合速率有一定的貢獻[14-16]。葉綠素a和b是光合作用的主要色素，葉綠素a的功能是將匯聚的光能轉變為化學能進行光化學反應，葉綠素b的功能主要是收集光能。有關研究表明，遮陰可使單位面積葉綠素含量增加[17]，葉綠素a/b值下降，這不僅有利于葉片對光能的捕獲和吸收，而且有利于對弱光的利用[18]，這與沙塵脅迫下庫爾勒香梨葉片葉綠素含量變化相似，說明植物對不同逆境的適應可能存在共同的生理基礎[19]。

4結論

4.1庫爾勒香梨葉片輕度和重度沙塵覆蓋條件下，隨著處理天數的延長，葉片可溶性蛋白和葉綠素含量均上升，而葉綠素a/b值先上升后下降。

4.2在相同處理時間下，重度沙塵覆蓋處理的葉片可溶性蛋白含量和葉綠素含量比輕度沙塵覆蓋處理的上升快，而葉綠素a/b值較輕度沙塵覆蓋的下降快，表明沙塵脅迫越重，對香梨葉片可溶性蛋白含量和葉綠素含量及葉綠素a/b值影響越大。參考文獻：

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