不同田菁品種幼苗對干旱脅迫的生理響應

汪琪+周俊+徐洋+何濤+姚曹+鄒長明

摘 要：為了確定干旱條件下田菁的抗旱能力及其生理機制，該研究于2016年在安徽鳳陽以田選10號、鹽菁膠1號、鹽菁膠3號、田菁3號為材料進行盆栽試驗，調查了干旱處理前后不同田菁品種幼苗的植株形態變化，測定植株樣品中的可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、丙二醛含量和過氧化氫酶活性等生理指標，比較不同田菁品種的抗旱指數。結果表明，干旱處理后植株株高和鮮質量顯著降低8%～20%，體內生理指標則顯著增加15%～143%。通過比較不同品種的抗旱指數，得出田選10號和鹽菁膠1號抗旱能力較強，而另外2個品種的抗旱能力較弱。抗旱力強的品種在干旱處理后可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、過氧化氫酶活性增加更多，而抗旱力弱的品種丙二醛含量更高。

關鍵詞：田菁；干旱脅迫；抗旱指數；生理指標

中圖分類號 S142 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）08-0016-03

田菁（Sesbania cannabina Pers）是一種生長速度快、鮮草產量高、根系與根瘤發達、固氮能力強的豆科作物。田菁的用途很廣，其秸稈可造紙，莖皮能制麻，籽粒可提取田菁膠，枝葉可作家畜飼料[1]。田菁因原產于低洼潮濕地區而具有很強的抗澇性，又因為苗期扎根較深而具有較強的耐旱能力，還具有抗鹽堿的特點，既可作為改良鹽堿地的先鋒作物，也可作為培肥荒地的綠肥作物[1-2]。近年來，國內在田菁品種篩選方面已經有一些研究[3]，對田菁抗鹽性能的研究較多，而在其抗旱能力方面研究很少[4-5]。為研究田菁的抗旱機理，篩選抗旱良種，筆者在前幾年田間觀察的基礎上，于2016年在安徽科技學院進行了盆栽試驗，分析了干旱脅迫下田菁幼苗形態變化和生理指標變化，為田菁品種篩選提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料 采用國家種質資源庫提供的種子，4個田菁品種分別為：田選10號，鹽菁膠1號，鹽菁膠3號，田菁3號。

1.2 方法 每個品種6盆，裝沙土1kg，每盆均勻播種15粒，置于光照培養箱（20℃）中萌發，待種子萌發后定苗6株，將光照培養箱溫度調為26℃，每天澆適量水，使植物健康生長。培養30d后，植株長到3葉期時取3盆進行干旱處理，另三盆正常澆水用作對照，7d后測植株形態和生理指標。測定指標有株高、莖粗、地上部和地下部鮮質量、可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、丙二醛含量、過氧化氫酶活性。

1.3 統計分析

1.3.1 植株樣品生理指標測定方法 可溶性糖用沸水提取，蒽酮比色法測定；游離脯氨酸用3%磺基水楊酸提取，茚三酮比色法測定；丙二醛用5%三氯乙酸提取，硫代巴比妥酸比色法測定；過氧化氫酶活性用磷酸緩沖液提取，高錳酸鉀滴定法測定[6]。

1.3.2 抗旱指數計算方法[7]株高指數=干旱處理株高/對照株高；鮮質量指數、可溶性糖指數、脯氨酸指數、過氧化氫酶指數類似；丙二醛指數=干旱處理丙二醛含量/對照丙二醛含量；總抗旱指數=各指數的總和。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫下不同田菁品種的植株形態變化 干旱對田菁的營養生長有顯著影響，可使植株形態發生不同程度的變化。表1顯示，干旱脅迫可使田菁株高顯著降低8%～13%；地上部、地下部和整株鮮質量顯著降低11%～22%；干旱處理的田菁莖粗有降低趨勢但與對照差異不顯著；干旱脅迫下不同品種的根冠比有不同的趨勢，田選10號和鹽菁膠1號根冠比略有增加而其他品種有減少趨勢。

2.2 干旱脅迫下不同田菁品種的生理指標變化 當植物處于逆境，如干旱、漬水、高溫、低溫、鹽堿以及病蟲害等，其體內的生理活性物質會產生一些變化，以適應或抵抗不利的環境，逆境也會破壞部分細胞組織而釋放出一些化學物質或產生某些次生代謝物質。表2表明，干旱脅迫下，供試田菁的可溶性糖含量比對照顯著增加了14%～37%，游離脯氨酸含量顯著增加了82%～142%，丙二醛含量顯著增加了27%～100%，過氧化氫酶活性顯著增加了49%～143%。

2.3 不同田菁品種的抗旱指數比較 根據表1和表2的數據，計算各品種的抗旱指數，得表3。表3顯示，供試田菁品種的抗旱指數從高到低的排序是：田選10號>鹽菁膠1號>鹽菁膠3號>田菁3號，其中田選10號與鹽菁膠1號為第一等級，鹽菁膠3號和田菁3號為第二等級，第一等級抗旱能力較強，第二等級抗旱能力較弱，等級內品種間差異不顯著。這個結果與田間觀察調查結果一致。

3 討論與結論

在干旱條件下，田菁植株在生長變慢的同時，體內多種生理活性物質也發生了顯著的變化，其變化程度與植物的抗旱能力密切相關[7-8]。在干旱環境下植物會主動積累一些可溶性糖和脯氨酸以調節滲透壓，防止水分丟失，維持體內水分平衡，同時，這些物質還可以在復水后為植物重新恢復生長提供能量，因而抗旱力強的品種如田選10號與鹽菁膠1號在干旱處理后可溶性糖和游離脯氨酸含量比其他品種積累得更多。本實驗中，干旱處理后植株的脯氨酸含量變化比可溶性糖含量變化更大，說明脯氨酸是田菁更為重要的抗旱生理指標。

丙二醛是膜脂過氧化的次生代謝產物。干旱條件下，植物細胞內的膜脂發生過氧化作用而導致丙二醛不同程度的積累，因而丙二醛含量是膜脂過氧化程度的重要指標。本實驗中，鹽菁膠3號和田菁3號在干旱處理后丙二醛含量增加更多，這是其抗旱能力較弱的重要表現。

為降低膜脂過氧化作用，植物需要大量過氧化氫酶，以分解過氧化氫防止其破壞生物膜，因而過氧化氫酶活性也是表征植物抗旱能力強弱的重要指標。本實驗中，田選10號與鹽菁膠1號在干旱處理后過氧化氫酶活性增強更多，說明其抗旱能力更強。

總抗旱指數是植物抗旱能力的綜合量化指標，根據該指數可得出：抗旱能力最強的是田選10號與鹽菁膠1號，值得推廣。

參考文獻

[1]焦斌.中國綠肥[M].北京：農業出版社，1986.

[2]馬文，孔德平.田菁生物學特性及栽培技術[J].現代農村科技，2009（15）：12.

[3]張曉紅，鄒長明，王允青，等.適宜在安徽推廣種植的田菁品種的篩選與評價[J].湖南農業大學學報，2015，41（2）：190-195.

[4]張立賓，郭新霞，常尚連.田菁的耐鹽能力及其對濱海鹽漬土的改良效果[J].江蘇農業科學，2012，40（2）：310-312.

[5]劉兆普，沈其榮，鄧力群，等.濱海鹽土水、旱生境下田菁生長及其對鹽土肥力的影響[J].土壤學報，1999，32（2）：267-275.

[6]王學奎.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2006：167-281.

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[8]周瑞蓮，王剛.水分脅迫下豌豆保護酶活力變化及脯氨酸積累在其抗旱中的作用[J].草業學報，1997，6（4）：39-43.

[9]裴宗平，余莉琳，汪云甲，等.4種干旱區生態修復植物的苗期抗旱性研究[J].干旱區資源與環境，2014，28（3）：204-208.

（責編：張宏民）