PEG脅迫對六堡茶生理指標的影響

聶永雄 ，覃永業 ，唐世斌 ，程委杰 ，黃欣宇 ，羅煉平 ，張文洪

（1.廣西大學林學院，廣西南寧530004；2.蒼梧縣國有天洪嶺林場，廣西蒼梧543005）

我國是茶樹的發源地，也是最早利用茶葉的國家。我國有紅、綠、黃、黑、白、青六大類茶，六堡茶屬黑茶，是優質的歷史名茶，它以特殊的檳榔香氣和“紅、濃、陳、醇”4個品性著稱，茶葉色澤黑褐，湯色呈紅色，濃郁而明亮，滋味甘甜、爽口，香氣醇厚[1]。茶樹作為多年生的經濟作物，與其他植物一樣，常常會受到外界環境的脅迫，使茶葉生長受阻，造成產量、品質下降，嚴重時會使茶樹受害致死[2]。其中，干旱是茶樹最容易遭受的逆境脅迫，是影響茶樹生長、產量和質量最重要的限制因素之一[3]。干旱會影響植物細胞分子的運動，造成水分缺失，影響植物體內酶的活性，降低植物的光合作用[3-4]。

查閱相關文獻表明，近3 a采用PEG模擬干旱脅迫對植物生理方面的研究主要集中于糧食作物與蔬菜瓜果類（如玉米[5]、小黑麥[6]、西瓜[7]、冬瓜[8]、黃秋葵[9]等）及部分喬木植物（如峨眉含笑[10]、梔子[11]、水杉[12]）等方面；僅在2016年及以前有干旱脅迫對茶樹抗性生理指標影響等的研究[13-19]，但沒有關于六堡茶的研究報道。

隨著人們生活水平的提高和對六堡茶保健功能的認識，六堡茶在國內外市場上熱銷，為梧州六堡茶產業的發展帶來了巨大的機遇[1]。為促進六堡茶產業的發展，選育優良抗旱品種，本研究以廣西蒼梧六堡茶為對象，探究在不同濃度的PEG脅迫下其相關生理指標的變化情況，了解其對干旱的適應機制，以期為選育六堡茶優良種苗提供科學參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為六堡茶六堡群體種扦插苗（扦插苗株高在30 cm左右、地徑（扦插苗接近地面部分的直徑）為3.5～4.5 mm且大小適中、長勢較好、無病蟲害），由廣西蒼梧縣國有天洪嶺林場提供。

1.2 試驗方法

將六堡茶扦插苗用清水洗凈根部并適當修剪，移入裝有1/2 Hoagland營養液的桶中進行無土栽培；適應7 d后，以1/2 Hoagland營養液為培養基質，分別加入 4個濃度（0（CK）、0.5%、1.0%、1.5%）的PEG-6000，每個濃度20株。將洗凈的六堡茶苗移入試驗培養液中，放在大棚里培養20 d，每日觀察一次，每3 d換一次培養液。

1.3 測定項目及方法

采取經試驗培養的六堡茶苗新鮮葉片測定其7項生理指標：MDA（丙二醛）、POD（過氧化物酶）、CAT（過氧化氫酶）、SOD（超氧化物歧化酶）、葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白。利用南京建成科技有限公司的相應試劑盒對MDA、POD、CAT、SOD進行提取及含量（活性）測定；采用乙醇∶丙酮（V/V）＝1∶1浸提法測定葉綠素含量；采用蒽酮法測定可溶性糖含量[20]；采用考馬斯亮藍G-250染色法測定可溶性蛋白含量[21]。每個指標測定3次。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010軟件進行數據統計和圖表繪制，采用SPSS 21.0軟件進行單因素方差分析（ANOVA）和多重比較（用LSD法）。

2 結果與分析

2.1 PEG脅迫對六堡茶葉片中MDA含量的影響

由圖1可知，在PEG脅迫下，隨著PEG濃度的增加六堡茶葉片中MDA含量呈現持續上升的趨勢，與CK相比，0.5%、1.0%和1.5%濃度處理分別上升了2.5%、5.0%和9.0%；在濃度為1.5%時，MDA含量達到最大值7.495 6 nmol/mg。方差分析表明，各處理濃度間MDA含量均達到極顯著水平（P＜0.01）。

2.2 PEG脅迫對六堡茶葉片中POD活性的影響

從圖2可以看出，在PEG脅迫下，隨著PEG濃度的增加六堡茶葉片中POD活性呈先上升后下降的趨勢，與CK相比，0.5%、1.0%和1.5%濃度處理依次升高了118.5%、219.5%和110.0%；在濃度為1.0%時，POD活性達到最大值3.739 0 U/mg；在濃度為1.5%時，POD活性下降的幅度較大，低于濃度為0.5%時的活性。方差分析表明，各濃度處理間的POD活性，除濃度0.5%和1.5%之間差異不顯著外，其余濃度間差異均達極顯著水平（P＜0.01）。

2.3 PEG脅迫對六堡茶葉片中CAT活性的影響

從圖3可以看出，在PEG脅迫下，隨著PEG濃度的增加六堡茶葉片中CAT活性呈先上升后下降的趨勢，各濃度處理均顯著高于CK，與CK相比，0.5%、1.0%和1.5%濃度處理分別升高了121.6%、266.1%和80.7%；當濃度為1.0%時，CAT活性達到最大值1.074 0 U/mg；當濃度為1.5%時，CAT活性下降的幅度較大，并低于濃度為0.5%時的活性，但高于CK。方差分析表明，各處理濃度間CAT活性差異均達到極顯著水平（P＜0.01）。

2.4 PEG脅迫對六堡茶葉片中SOD活性的影響

從圖4可以看出，SOD活性的變化與POD、CAT活性的變化趨勢一致，在PEG脅迫下，也是隨著PEG濃度的增加葉片中SOD活性呈先上升后下降的趨勢，且上升幅度較大，與CK相比，0.5%、1.0%、1.5%濃度處理分別增加了134.1%、238.3%和82.0%；當濃度為1.0%時，SOD活性達到最大值5.831 9 U/mg；當濃度為1.5%時，SOD活性低于0.5%濃度處理，但高于CK。方差分析表明，各濃度處理之間SOD活性均存在極顯著差異（P＜0.01）。

2.5 PEG脅迫對六堡茶葉片中葉綠素含量的影響

葉綠素有葉綠素a和葉綠素b。從圖5可以看出，在PEG脅迫下，隨著PEG濃度的增加六堡茶葉片中葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a＋b的含量均呈先上升后下降的趨勢，且當濃度為1.0%時，均達到最大值，分別為 3.013 0、2.300 0、5.313 0 mg/g；與CK相比，各處理葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a＋b含量均在升高，其中，0.5%、1.0%和1.5%濃度處理的葉綠素a含量分別升高了18.2%、25.9%和18.7%，葉綠素b含量分別升高了5.1%、9.3%和0.1%，葉綠素a＋b含量分別升高了12.1%、18.1%和10.0%。方差分析表明，葉綠素a含量，除了0.5%濃度處理與1.5%濃度處理之間差異不顯著（P＞0.05）外，其余濃度之間均存在極顯著差異（P＜0.01）；葉綠素b含量，CK與1.5%濃度處理之間不存在顯著差異（P＞0.05），0.5%濃度處理和1.0%濃度處理之間存在顯著性差異（P＜0.05），其余濃度之間均存在極顯著差異（P＜0.01）；葉綠素a＋b含量，除了0.5%濃度處理與1.5%濃度處理之間差異顯著（P＜0.05）外，其余濃度之間均存在極顯著差異（P＜0.01）。

2.6 PEG脅迫對六堡茶葉片中可溶性糖含量的影響

從圖6可以看出，在PEG脅迫下，隨著PEG濃度的增加六堡茶葉片中可溶性糖含量呈現不斷上升的趨勢，當濃度為0.5%時，可溶性糖含量上升的幅度較大；與CK相比，0.5%、1.0%和1.5%濃度處理分別上升了90.0%、112.4%和130.5%；當濃度為1.5%時，可溶性糖含量達到最大值25.669 0 mg/g。方差分析表明，各濃度處理間可溶性糖含量都處于極顯著水平（P＜0.01）。

2.7 PEG脅迫對六堡茶葉片中可溶性蛋白含量的影響

從圖7可以看出，在PEG脅迫下，隨著PEG濃度的增加六堡茶葉片中可溶性蛋白含量呈現先上升后下降的趨勢，當濃度為0.5%時，可溶性蛋白含量達到最大值4.326 0 mg/g，比CK高68.7%；隨著PEG濃度的增加葉片中可溶性蛋白的含量在逐漸減少，當濃度為1.0%時，可溶性蛋白含量比CK高37.3%；當濃度為1.5%時，可溶性蛋白含量明顯低于CK，降幅為26.0%。方差分析表明，各濃度處理之間可溶性蛋白含量都達到了極顯著水平（P＜0.01）。

表1 PEG脅迫下六堡茶葉片7項生理指標的相關性分析

2.8 各生理指標的相關性分析

從表1可以看出，PEG脅迫下，葉片中葉綠素含量與POD活性、SOD活性呈顯著正相關（P＜0.05）；POD活性與CAT活性、SOD活性呈顯著正相關（P＜0.05）；CAT活性與SOD活性呈極顯著正相關（P＜0.01）。

3 結論與討論

由于干旱會影響植物的生長發育及代謝情況，因此，在PEG脅迫下，六堡茶的各項生理指標（MDA、POD、CAT、SOD、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白）都有明顯的變化。

MDA是脂質過氧化物的一種，它的增多會對植物細胞造成傷害。本研究中，隨著PEG濃度的增加，六堡茶葉片中的MDA含量一直在增加，但增長的幅度較小，表明六堡茶的細胞在干旱情況下會受到傷害，但被傷害的程度較輕，可見其抗旱能力較強。

植物處于干旱條件下時，其體內會產生自由基活性氧，自由基活性氧會對植物細胞進行破壞，導致植物受到損害，這時植物自身就會產生抗氧化保護酶，將有害的自由基活性氧進行清除，而植物體內主要有POD、CAT和SOD這3種抗氧化保護酶[12]。本研究中，隨著PEG濃度的增加，六堡茶葉片中這3種酶的變化趨勢是一致的，都是先升后降，這與楊華[16]的研究結果一致。可見，在一定范圍內，六堡茶自身能促使酶活性提高，具有一定的自我調節能力。但當干旱程度超過六堡茶的承受范圍時，其酶活性就會降低。POD、CAT和SOD在濃度為0.5%和1.0%時活性提高，表明在中低濃度（≤1.0%）情況下，六堡茶的抗旱能力有所增強[17]。各生理指標的相關性分析表明，六堡茶的POD活性與CAT活性、SOD活性呈顯著正相關（P＜0.05），且CAT活性與SOD活性呈極顯著正相關（P＜0.01），表明在干旱情況下，POD、CAT和SOD共同組成酶促防御系統，對多余的自由基活性氧進行清除，降低其活性氧的毒害[8]。

本研究結果表明，隨著干旱脅迫程度的增加，六堡茶的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a＋b含量都是呈先升后降的變化趨勢，原因可能是，其體內的超氧陰離子會對葉綠素產生過氧化作用，而在PEG中低濃度下，SOD活性的增加會清除超氧陰離子，再加上六堡茶自身會合成葉綠素，使其葉綠素含量增加；而當PEG脅迫濃度過高時，就會降解細胞內的色素，使得六堡茶的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a＋b 含量降低[16]。

在PEG脅迫下，植物對礦質元素吸收能力下降，其體內會積累一些滲透調節物質，提高細胞的保水能力，如可溶性糖、可溶性蛋白等[2]。本研究中，六堡茶處于干旱條件下時，可溶性糖含量一直在大量地積累，可溶性蛋白含量在PEG中低濃度下也有明顯增加，但在PEG高濃度脅迫下被抑制，表明六堡茶具有較強的抗旱能力，這與其他作物的抗旱研究有相似之處[19]。

綜上所述，在PEG中輕度脅迫（濃度不超過1.0%）下，六堡茶的各生理指標都表現出比對照組更高的活性，但隨著PEG濃度的加大（大于1.0%），其各項指標基本表現出下降趨勢，表明六堡茶在應對干旱逆境脅迫時，會有一定的自我調節能力，當超過其可承受的范圍時，六堡茶的生長就會受到影響。