淹水脅迫對小白菜幼苗地上部生長和生理特性的影響

朱進 彭玉全 沈若妍 李文靜 周國林 黃興學

摘要：采用雙因素隨機區組設計研究了淹水脅迫對小白菜（Brassicacampestris ssp.chinensis L.）幼苗地上部生長和生理特性的影響。結果表明，淹水10、15 d時，4個小白菜品種的地上部鮮重和干重都顯著低于對照，說明淹水脅迫抑制了小白菜地上部的生長，但4個小白菜品種在淹水15 d時都沒有死亡，說明4個小白菜品種都比較耐淹。淹水5、10和15 d時，4個小白菜品種的葉綠素含量都顯著低于對照，丙二醛含量都顯著高于對照，說明在淹水脅迫下，小白菜的光合作用被抑制，受到了較高程度的傷害。在淹水10和15 d，4個小白菜品種的SOD、POD、CAT、PPO、APX活性和可溶性糖、可溶性蛋白質、脯氨酸含量都顯著高于對照，說明4個小白菜品種一方面通過提高抗氧化酶活性來抵抗淹水脅迫，另一方面通過增加滲透調節物質含量來適應淹水脅迫。恢復5 d后，4個小白菜品種的CAT活性、丙二醛和脯氨酸含量都比淹水15 d時顯著降低，說明小白菜的生理狀態有所恢復。

關鍵詞：淹水脅迫;小白菜（Brassicacampestris ssp.chinensis L.）幼苗;生長發育;生理特性

中圖分類號：S634.3? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）23-0063-09

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.23.016? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of flooding stress on growth and physiological

characteristics of Chinese cabbage seedlings

ZHU Jin1，PENG Yu-quan1，SHEN Ruo-yan1，LI Wen-jing1，ZHOU Guo-lin2，HUANG Xing-xue2

（1.Engineering Research Center of Ecology and Agricultural Use of Wetland，Ministry of Education/College of Horticulture and Gardening，Yangtze University，Jingzhou 434025，Hubei，China;2.Vegetable Research Institute of Wuhan Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430065，China）

Abstract： The effects of flooding stress on aboveground growth and physiological characteristics of Chinese cabbage （Brassicacampestris ssp.chinensis L.） seedlings were studied by using a two-factor randomized block design. The results showed that the above ground fresh weight and dry weight of four Chinese cabbage varieties were significantly lower than the control at 10 and 15 days after waterlogging， indicating that the above ground growth of Chinese cabbage was inhibited by waterlogging stress. However， the four Chinese cabbage varieties did not die after 15 days of flooding， indicating that the four Chinese cabbage varieties were relatively resistant to flooding. At 5 days， 10 days and 15 days after waterlogging， the chlorophyll content of the four Chinese cabbage varieties were significantly lower than that of the control， and the malondialdehyde content was significantly higher than that of the control， indicating that the photosynthesis of Chinese cabbage was inhibited under waterlogging stress and was damaged to a higher degree. Meanwhile， the activity of SOD， POD， CAT， PPO， APX and the content of soluble sugar， soluble protein and proline of the four Chinese cabbage varieties were significantly higher than that of the control group at 10 and 15 days after waterlogging， indicating that the four Chinese cabbage varieties could resist waterlogging stress by improving the activity of antioxidant enzymes on the one hand， and adapt to waterlogging stress by increasing the content of osmotic regulatory substances on the other hand. After 5 days of recovery， the CAT activity， MDA and proline contents of the 4 Chinese cabbage varieties were significantly lower than that after 15 days of flooding， indicating that the physiological state of Chinese cabbage was restored to some extent.

Key words：waterlogging stress; Chinese cabbage （Brassicacampestris ssp.chinensis L.） seedling; growth; physiological characteristics

近年來，湖北省強降雨較多，澇害嚴重[1]。淹水脅迫不僅抑制植物生長，還會使植物體內代謝紊亂[2-7]。同時，植物會通過生理調節來抵抗淹水脅迫，但不同的植物對淹水脅迫的生理響應機制不同。有些植物會通過提高超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）和過氧化氫酶（Catalase，CAT）等抗氧化酶活性來抵抗淹水脅迫，比如青岡櫟和北美鵝掌楸[8，9]。有些植物會通過增加可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等滲透調節物質含量來適應淹水脅迫，比如火龍果和陸地棉[10，11]。

小白菜（Brassicacampestris ssp.chinensis L.）是武漢市城郊栽培面積較廣的一種速生葉菜，營養豐富，質地柔嫩，味清香。但小白菜是否耐澇，以及小白菜對淹水脅迫的生理響應機制目前相關研究較少[12，13]。因此，本試驗以4個小白菜品種為材料，研究淹水脅迫對小白菜幼苗地上部生長和生理特性的影響，以篩選耐澇品種，并為小白菜對淹水脅迫的生理響應機制提供理論依據。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

矮腳黃和黑葉四月慢由南京綠領種業有限公司提供，上海青由荊州市晶華種業科技有限公司提供，白桿特矮青由武漢市武昌區創源種子商行提供。

1.2? 試驗設計和方法

試驗于2018年10—12月在長江大學玻璃溫室和園藝植物生理實驗室進行，試驗采用雙因素隨機區組設計，淹水處理0、5、10、15 d和恢復5 d，以不淹水為對照;共10個處理，重復3次。

將小白菜種子曬種4 h，然后用50 ℃水消毒15 min，25 ℃水浸種6 h，置于25 ℃的恒溫箱中催芽，并每天清洗種子。發芽后，將小白菜種子播種于50孔穴盤中。待小白菜幼苗長到四葉一心時，進行淹水處理（水面與穴盤表面平齊），以不淹水為對照（正常管理）。在淹水后0、5、10、15 d和恢復5 d后隨機采樣測定形態和生理指標。

1.3? 指標測定

將小白菜地上部沖洗干凈后，用電子天平測定鮮重，然后置于105 ℃烘箱中殺青15 min，72 ℃烘干72 h后測定干重。葉綠素、丙二醛、SOD、POD、CAT、多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO）、可溶性糖、可溶性蛋白質和脯氨酸的測定參照王學奎等[14]的方法。抗壞血酸過氧化物酶（Ascorbate Peroxidase，APX）的測定都參照張艷嫣[15]的方法。

1.4? 數據分析處理

試驗數據采用SAS 9.1軟件進行統計分析，差異顯著比較采用鄧肯式新復極差法。圖表使用Excel

2016軟件繪制。

2? 結果與分析

2.1? 淹水脅迫對小白菜幼苗地上部生長的影響

2.1.1? 淹水脅迫對小白菜幼苗地上部鮮重的影響? 由表1可知，淹水10、15 d時，4個小白菜品種的地上部鮮重都顯著低于對照，說明淹水脅迫抑制了小白菜地上部的生長。恢復5 d時，4個小白菜品種的地上部鮮重也顯著低于對照，可能是因為恢復時間過短。淹水0 d到恢復5 d，4個小白菜品種的地上部鮮重都逐漸增加，與對照變化趨勢一致。

2.1.2? 淹水脅迫對小白菜幼苗地上部干重的影響? 由表2可知，淹水10、15 d時，4個小白菜品種的地上部干重都顯著低于對照。恢復5 d時，4個小白菜品種的地上部干重也顯著低于對照。淹水0 d到恢復5 d，4個小白菜品種的地上部干重都逐漸增加，與對照變化趨勢一致，這與小白菜地上部鮮重的結果一致。

2.2? 淹水脅迫對小白菜幼苗葉綠素含量的影響

由圖1可知，淹水5 d到恢復5 d，4個小白菜品種的葉綠素含量都顯著低于對照。淹水0 d到淹水15 d，4個小白菜品種的葉綠素含量都顯著降低。恢復5 d時，與淹水15 d相比，除黑葉四月慢的葉綠素含量顯著降低，其他3個品種的葉綠素含量都顯著升高。

2.3? 淹水脅迫對小白菜幼苗MDA含量的影響

由圖2可知，淹水5 d到淹水15 d，除白桿特矮青外，4個小白菜品種的MDA含量都顯著高于對照。恢復5 d時，矮腳黃和白桿特矮青的MDA含量顯著高于對照。淹水0 d到淹水15 d，4個小白菜品種的MDA含量都顯著升高。恢復5 d后，4個小白菜品種的MDA含量都顯著降低。

2.4? 淹水脅迫對小白菜幼苗抗氧化酶活性的影響

2.4.1? 淹水脅迫對小白菜幼苗SOD活性的影響? 由圖3可知，淹水5、10和15 d時，4個小白菜品種的SOD活性都顯著高于對照。恢復5 d時，4個品種的SOD活性也都顯著高于對照。淹水0 d到淹水15 d，4個小白菜品種的SOD活性都顯著升高，恢復5 d后，除上海青的SOD活性顯著降低，其他3個品種的SOD活性都顯著升高。

2.4.2? 淹水脅迫對小白菜幼苗POD活性的影響? 由圖4可知，淹水5、10和15 d，恢復5 d時，4個小白菜品種的POD活性都顯著高于對照。淹水0 d到淹水15 d，矮腳黃和黑葉四月慢的POD活性先升高后降低，上海青的POD活性先升高后降低再升高，白桿特矮青的POD活性逐漸升高。恢復5 d后，除上海青的POD活性顯著降低，其他3個品種的POD活性都顯著升高。

2.4.3? 淹水脅迫對小白菜幼苗CAT活性的影響? 由圖5可知，淹水5 d時，矮腳黃和上海青的CAT活性都顯著高于對照。淹水10 d和淹水15 d時，4個小白菜品種的CAT活性都顯著高于對照。恢復5 d時，4個小白菜品種的CAT活性都顯著高于對照。淹水0～15 d，除白桿特矮青和上海青的CAT活性逐漸升高，其他2個小白菜品種的CAT活性都呈先升高后降低的趨勢;恢復5 d后，除矮腳黃CAT活性顯著升高外，其他3個小白菜品種的CAT活性都顯著降低。

2.4.4? 淹水脅迫對小白菜幼苗PPO活性的影響? 由圖6可知，淹水5 d時，除白桿特矮青外，其他3個品種的PPO活性都顯著高于對照;淹水10、15 d時，4個品種的PPO活性都顯著高于對照。淹水0～15 d，除白桿特矮青的PPO活性先下降后升高外，其他3個小白菜品種的PPO活性都逐漸升高。恢復5 d后，黑葉四月慢PPO活性顯著降低，上海青的PPO活性顯著升高。

2.4.5? 淹水脅迫對小白菜幼苗APX活性的影響? 由圖7可知，淹水5、10和15 d時，4個小白菜品種的APX活性都顯著高于對照。淹水0～15 d，除矮腳黃的APX活性逐漸升高，其他3個小白菜品種的APX活性先升高后降低，恢復5 d后，除上海青外，其他3個小白菜品種的APX活性都顯著降低。

2.5? 淹水脅迫對小白菜幼苗滲透調節物質含量的影響

2.5.1? 淹水脅迫對小白菜幼苗可溶性糖含量的影響? 由圖8可知，淹水5、10和15 d時，4個小白菜品種的可溶性糖含量都顯著高于對照。恢復5 d時，4個小白菜品種的可溶性糖含量都顯著高于對照。淹水0～15 d，4個小白菜品種的可溶性糖含量都呈先升高后降低再升高的趨勢。恢復5 d后，除矮腳黃外，其他3個小白菜品種的可溶性糖含量都顯著下降。

2.5.2? 淹水脅迫對小白菜幼苗可溶性蛋白質含量的影響? 由圖9可知，淹水5 d時，黑葉四月慢和白桿特矮青的可溶性蛋白質含量都顯著低于對照。淹水10、15 d時，4個品種小白菜的可溶性蛋白質含量都顯著高于對照。恢復5 d時，4個品種小白菜的可溶性蛋白質含量都顯著高于對照。淹水0～15 d，除黑葉四月慢可溶性蛋白質含量先升高后降低再升高外，其他3個品種小白菜的可溶性蛋白質含量都逐漸升高。恢復5 d后，除白桿特矮青外，其他3個品種小白菜的可溶性蛋白質含量都顯著下降。

2.5.3? 淹水脅迫對小白菜幼苗脯氨酸含量的影響? 由圖10可知，淹水5、10、15 d和恢復5 d時，4個小白菜品種的脯氨酸含量都顯著高于對照。淹水0～15 d，除白桿特矮青的脯氨酸含量先升高后降低外，其他3個小白菜品種的脯氨酸含量都逐漸升高。恢復5 d后，4個小白菜品種的脯氨酸含量都顯著下降。

3? 討論

3.1? 淹水脅迫對小白菜幼苗生長的影響

鮮重和干重是衡量植物生長狀況的重要指標。在本試驗中，淹水10、15 d時，4個小白菜品種的地上部鮮重和干重都顯著低于對照。說明淹水脅迫抑制了小白菜幼苗的生長，這與郭欣欣等[13]的研究結果一致。但在淹水15 d時，4個小白菜品種幼苗都沒有死亡，說明4個小白菜品種都比較耐淹，這與郭欣欣等[13]的研究結果不同，可能是試驗所用品種、淹水深度和淹水時間等不同造成的。

3.2? 淹水脅迫對小白菜幼苗生理特性的影響

葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，而丙二醛是植物重要的逆境傷害指標之一。在本試驗中，淹水5、10和15 d時，4個小白菜品種的葉綠素含量都顯著低于對照，丙二醛含量都顯著高于對照。說明淹水脅迫抑制了小白菜的光合作用，使小白菜受到了較高的逆境傷害。

在淹水脅迫下，有些植物會提高抗氧化酶活性來抵抗淹水脅迫。SOD、POD、CAT、PPO和APX都是植物體內重要的抗氧化酶。SOD可以把有害的超氧自由基轉化為H2O2，H2O2被CAT、POD和APX分解產生O2，而PPO可以利用O2將多酚氧化成醌。在本試驗中，淹水10和15 d，4個小白菜品種的SOD、POD、CAT、PPO和APX活性都顯著高于對照。說明4個小白菜品種通過提高SOD、POD、CAT、PPO和APX活性來清除活性氧抵抗淹水脅迫，這與北美鵝掌楸提高抗氧化酶抵抗淹水脅迫的結果相同[9]。

在淹水脅迫下，有些植物還會增加滲透調節物質來適應淹水脅迫。可溶性糖、可溶性蛋白質和脯氨酸是重要的滲透調節物質。植物會通過增加其含量來維持葉片細胞滲透勢的平衡，穩定細胞內生物大分子活性的構象，提高自身對淹水脅迫的適應性。在本試驗中，淹水10和15 d，4個小白菜品種的可溶性糖、可溶性蛋白質和脯氨酸含量都顯著高于對照。說明4個小白菜品種是通過增加可溶性糖、可溶性蛋白質和脯氨酸的含量來進行滲透調節的，這與火龍果增加滲透調節物質適應淹水脅迫的結果一致[10]。恢復5 d時，4個小白菜品種的CAT活性、丙二醛和脯氨酸含量都比淹水15 d時顯著降低，說明小白菜生理狀態有所恢復，但未完全恢復至對照水平，可能是恢復時間過短造成的。

綜上所述，4個小白菜品種都比較耐淹。淹水脅迫抑制了小白菜地上部的生長，抑制了小白菜的光合作用，使小白菜受到了較高的逆境傷害。但4個小白菜品種一方面通過提高抗氧化酶活性來抵抗淹水脅迫，另一方面通過增加滲透調節物質含量來適應淹水脅迫。恢復5 d后，4個小白菜品種的生理特性都有所恢復。

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