番茄不同品種耐酸雨脅迫能力的比較研究

陳文勝 徐冰瑩 出佳范 呂再輝 黃曉松 邱棟梁

摘 要 采用‘富丹、‘倍盈、‘格林娜3個番茄品種為材料，研究不同pH（3.0、3.5）的模擬酸雨及pH 5.6（CK）對番茄葉片和花序生長、過氧化物歧化酶（SOD）活性、可溶性蛋白含量、丙二醛（MDA）含量及細胞膜相對透性的影響。結果表明：pH越低造成的傷害越明顯，3個番茄品種葉片和花序的可見傷害大小依次為‘倍盈>‘富丹>‘格林娜；在pH 3.5及pH 3.0的酸雨處理后，3個番茄品種葉片的SOD活性相對升高的幅度大小依次為‘格林娜>‘富丹>‘倍盈，可溶性蛋白含量‘格林娜和‘富丹>‘倍盈、下降的相對幅度大小依次為‘倍盈>‘格林娜>‘富丹，MDA含量水平‘富丹>‘倍盈>‘格林娜，升高的相對幅度大小依次為‘倍盈>‘富丹>‘格林娜，細胞膜相對透性的影響大小依次為‘倍盈>‘富丹>‘格林娜。以上綜合說明，‘格林娜品種耐酸雨脅迫能力最強，‘富丹品種居中，而‘倍盈品種最弱。

關鍵詞 番茄；酸雨脅迫；可溶性蛋白；SOD；MDA；細胞膜相對透性

中圖分類號 S641.2 文獻標識碼 A

Abstract Three tomato cultivars ‘Fudan， ‘Brothin and ‘Gelinawere used to study the resistance to simulated acid rain （SiAR） with pH 3.0 and pH 3.5. The results showed that the injury became more serious as the pH value de-creased.The injury symptom of the leaf and inflorescence of the three cultivars ranked as ‘Brothin> ‘Fudan > ‘Geli-na.The increasing extent of superoxide dismutase （SOD） activity ranked as ‘Gelina > ‘Fudan > ‘Brothin， while that of both malondialdehyde （MDA） contents and cell membrane permeability ranked as ‘Brothin> ‘Fudan > ‘Gelina. The decreasing of soluble protein content ranked as ‘Brothin> ‘Fudan > ‘Gelina. Among the cultivars， the resistance of ‘Gelina to SiAR was the strongest， followed by ‘Fudan and ‘Brothin.

Keywords tomato； acid rain stress； soluble protein； SOD； MDA； plasma membrane permeability

DOI 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.09.010

一般認為酸雨是pH<5.6的降水，但宏觀上酸雨真正的理解是酸沉降，可分為“干沉降”和“濕沉降”2種[1]。目前酸沉降是世界最嚴重的環境問題之一[2]，中國繼歐美之后已經成為全球第三大酸沉降區[3]。酸雨可淋溶土壤，引起土壤中鹽基離子K+、Ca2+、Mg2+及重金屬Zn、Cu等的大量淋失，水溶性有機質溶出[4]，酸雨還可釋放出活化土壤的某些毒性元素[5]，間接影響植物正常生長。酸雨還直接作用于植物，破壞植物形態結構、損傷植物細胞膜、抑制植物代謝功能[6]。

番茄具有豐富的營養價值，深受人們的喜愛，是我國各地普遍栽培的蔬菜作物，也屬全球產量最高的30種農作物之一[7]。

國內外已有關于酸雨影響番茄的研究報道。張林波等[8]研究了不同作物對酸沉降的敏感性，番茄屬于敏感作物；Debnath等[9]研究了酸雨對番茄光合作用、非酶性抗氧化物質的影響；陳文勝等[10]研究了酸雨脅迫對‘倍盈番茄葉片細胞膜透性的影響，但番茄品種間對酸雨脅迫抗性差異的研究未見報道。本研究主要通過人工模擬酸雨處理‘富丹、‘倍盈、‘格林娜3個番茄品種的植株，研究酸雨脅迫下3個番茄品種葉片超氧化物歧化酶（SOD）、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）及細胞膜透性等生理指標的影響情況，分析番茄不同品種耐酸雨的能力，從而為番茄栽培提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗材料‘富丹、‘倍盈、‘格林娜3個番茄品種由福建省農業科學研究院作物研究所提供。3個番茄品種的播種育苗及田間管理詳見陳文勝等[10]的方法。

1.2 方法

1.2.1 酸雨配制及處理 福建地區主要的是硫酸型酸雨，按閩南天然酸雨中硫酸根離子和硝酸根離子摩爾比（SO42–/NO3–=5：1）[11]，配制模擬酸雨。具體步驟：先用蒸餾水按照比例稀釋濃硫酸和濃硝酸，計算出能夠得到SO42–/NO3–=5：1的溶液體積，混合均勻后，用pHSH-4型酸度計將模擬酸雨調節至pH 3.0、pH 3.5、pH 5.6共3種不同酸度的模擬酸雨。

待設施大棚內番茄幼苗株高長至40～50 cm時，選擇生長高度較為一致的植株，每個品種設pH 3.0、pH 3.5及pH 5.6（CK）3個處理，分為3個區域進行，每個處理設3組重復。酸雨處理詳見陳文勝等[10]的方法。酸雨噴布22 d時，番茄植株進入了初花期，pH為3.0處理的植株出現葉片皺縮、黃化、焦枯等明顯的危害癥狀則停止了酸雨噴布，同時進行取樣測定。以上取樣均先取植株上第一花序下的第1～2張葉片，樣品取樣后馬上采用液氮速凍，然后立即放入–80 ℃的冰箱中保存備用。

番茄葉片受到酸雨脅迫后葉片的發生了生理生化反應，加劇了膜質氧化作用，從而使MDA含量上升。MDA作為膜質過氧化反應重要生成物之一，該含量多少能夠反映出植株受到脅迫時的脅迫水平[16]。細胞質膜隨著外界環境脅迫的改變而改變。外界脅迫程度增大時會促使細胞質膜增大，從而引起質膜組織損壞，透性增大[17]。從3個番茄品種葉片的MDA含量和細胞膜的相對透性升高的相對幅度大小可以說明，受酸害上‘格林娜品種最小，‘富丹品種居中，而‘倍盈品種最大。

植物體內MDA、SOD、細胞質相對膜透性均是衡量植物抗逆性的重要因素。SOD催化O2–形成H2O2。而自由基O2–在植物正常生理代謝和受到逆境脅迫時都會產生，酸雨脅迫導致番茄葉片的SOD含量顯著性上升。植株體內機體在處理初期形成大批SOD來消除O2–，隨著植株體內重要的活性氧清除酶活性的降低，產生的OH–、O2–、和H2O2等自由基增多并大量積累，膜質過氧化被自由基引導開始反應，再次破壞膜的生理功能，導致MDA含量變化明顯[18]。細胞膜的完整性對于植株正常生長和維持膜內外酸堿平衡有重大影響。膜的生理功能的大批破壞，導致質膜透性升高，促使植物葉片與花序形態嚴重受損。SOD和MDA含量是植物在逆境脅迫下遭受傷害所體現出來的，可溶性蛋白對細胞膜起著保護作用，可以從側面反映植物總代謝含量。所以MDA含量、SOD活性、質膜相對透性及可溶性蛋白含量都可說明膜質過氧化作用的程度。

以上綜合說明，在耐酸雨脅迫能力上，‘格林娜品種最強，‘富丹品種居中，而‘倍盈品種最弱。這一結論與3個番茄品種葉片與花序可見傷害的結果相一致，特別是‘倍盈品種在耐酸雨脅迫能力上表現比‘格林娜與‘富丹2個品種尤為敏感。

我國酸雨主要分布地區在沿海地區和長江以南（如重慶、四川、浙江、福建、江蘇、廣西等省區），占我國國土面積的30%[19]。因此，在番茄栽培時應根據當地的環境條件、栽培季節、栽培設施條件等靈活選擇合適的品種，尤其是在酸雨較為嚴重的地區，番茄露地栽培時，應選擇與‘格林娜品種相似的抗酸雨脅迫強的品種；對酸雨脅迫能力較差的品種，如‘倍盈品種，在栽培上應盡量避免露地栽培而選擇保護地栽培，以免造成不必要的損失。

參考文獻

[1] 李曉麗， 田坤云. 淺談酸雨的危害與防治[J]. 才智， 2011（21）： 316-324.

[2] 馮麗麗， 姚芳芳， 王希華， 等. 低硫氮比酸雨對亞熱帶典型樹種氣體交換和質膜的影響[J]. 生態學報， 2011， 31（7）： 1 911-1 917.

[3] Feng Z W. Impacts and control strategies of acid deposition on terrestrial ecosystems in China[J]. Endineering Science， 2009， 9（2）： 5-12.

[4] 徐華勤， 章家恩， 余家瑜， 等. 模擬酸雨對赤紅壤磷素及Ca2+、Al3+、Fe2+淋失特征的影響[J]. 植物營養與肥料學報， 2011， 17（5）： 1 172-1 178.

[5] 梁 駿， 鄭有飛， 李 璐， 等. 酸雨對土壤酸化和油菜中后期生長發育的影響[J]. 農業環境科學學報， 2008， 27（3）： 1 043-1 050.

[6] 牛建剛， 牛荻濤， 周浩爽. 酸雨的危害及其防治綜述[J]. 災害學， 2008， 23（4）： 110-116.

[7] 趙思峰. 加工番茄高產優質栽培技術[J]. 北京： 中國農業出版社， 2010.

[8] 張林波， 曹洪法， 沈英娃， 等. 蘇、浙、皖、閩、湘、鄂、贛7省酸沉降農業危害——酸沉降農業生態綜合危害分析[J]. 中國環境科學， 1998， 18（1）： 13-16.

[9] Debnath B， Irshad M， Mitra S， et al. Acid rain deposition modulates photosynthesis， enzymatic and non-enzymatic antioxidant activities in tomato[J]. International Journal of Environmental Research， 2018， 12（2）： 203-214.

[10] 陳文勝， 出佳范， 呂再輝， 等. 酸雨脅迫對番茄葉片細胞膜透性的影響[J]. 福建農業學報， 2017， 32（4）： 376-381.

[11] 湯大鋼， 王 瑋， 龐燕波. 福建南部地區NOx對酸雨的影響[J]. 環境科學研究， 1996， 9（5）： 38-40.

[12] 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： 190-191.

[13] 黃賢貴， 賴呈純， 王 琦， 等. 倍盈番茄在智能玻璃溫室不同栽培季節的適應性比較[J]. 蔬菜， 2016（2）： 10-12.

[14] 周秋菊， 彭劍濤， 趙大芹， 等. 不同抽薹特性白菜品種低溫誘導的抗氧化酶活性[J]. 貴州農業科學， 2014， 42（5）： 42-44.

[15] 袁遠爽， 胡 艷， 黎云祥， 等. 模擬酸雨對白簕幼苗生長和生理特性的影響[J]. 四川農業大學學報， 2014， 32（1）： 28-33.

[16] 李 燕， 薛 立， 吳 敏， 等. 鹽脅迫對星星草幼苗保護酶系統的影響[J]. 草地學報， 2001， 9（1）： 34-38.

[17] 陳輝蓉， 吳振斌， 賀 鋒， 等， 植物抗逆性研究進展[J]. 環境污染治理技術與設備， 2001， 2（3）： 7-13.

[18] 侯 麟， 尚 鶴， 鄧仕槐. 酸雨脅迫對白蘭花（Michelia alba DC.）抗氧化酶活性及丙二醛（MDA）含量的影響[J]. 四川環境， 2010， 29（6）： 11-15.

[19] 張偉勤. 酸雨的危害及其防治策略[J]. 工程與建設， 2012， 26（6）： 738-741.