干旱脅迫處理下文冠果苗期生理生化變化研究

李藝鋒

(遼寧省國營朝陽縣朝陽林場，遼寧 朝陽 122000)

1 引言

遼西地區(qū)氣候干旱，土壤瘠薄，土壤沙化現(xiàn)象明顯，因此為了改善當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)沙侵蝕現(xiàn)狀，近些年人工造林中積極推廣抗旱耐瘠薄能力強(qiáng)的油松、文冠果等樹種[1]。文冠果，為無患子科文冠果屬落葉類喬木或者灌木，是我國一類重要的經(jīng)濟(jì)樹種之一，目前在我國被列入能源植物目錄中[1]。文冠果在我國的天然分布區(qū)域主要在北方，適應(yīng)能力強(qiáng)，抗旱、抗寒、耐鹽堿。近年來，在國家積極發(fā)展能源林的背景下，文冠果的經(jīng)濟(jì)及生態(tài)價值越來越受到人們的關(guān)注，學(xué)者們也加大了對文冠果的研究。苗期在種子植物生活史中處于比較脆弱的階段，因此有關(guān)耐旱性植物進(jìn)行耐旱能力評價時的試材一般選擇在苗期，在干旱條件下，植物體內(nèi)可誘導(dǎo)產(chǎn)生一些傷害植物膜的活性氧自由基，植物體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)可以對這些活性氧自由基起到清除的效果，POD、CAT、SOD即為此抗性系統(tǒng)中保護(hù)酶系統(tǒng)的幾種關(guān)鍵性的酶[2]。為了研究干旱脅迫處理下文冠果苗期生理生化變化情況，特選擇了幾種不同的干旱脅迫程度處理，以POD、CAT、SOD 3種酶為指標(biāo)進(jìn)行分析，旨在進(jìn)一步了解文冠果在干旱脅迫下的耐旱潛能、進(jìn)而為其在干旱地區(qū)的大面積推廣提供理論借鑒。

2 材料與方法

2.1 試驗地情況

試驗地安排在建平縣某育苗基地內(nèi)進(jìn)行，為干旱地區(qū)山地丘陵區(qū)，北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候干旱，雨熱同季，年均溫7.2 ℃左右，年均日照時數(shù)約2910 h，年均降水量約410 mm，時空分布均勻，時間上主要集中在7～9月份。

2.2 試驗材料

試驗用的材料選擇文冠果1年生盆栽幼苗，來自于育苗基地(2017年秋季選擇從健壯的母樹上采集種子，之后低溫沙藏處理；2018年3月進(jìn)行播種育苗，2019年5月從育苗基地上選擇沒有分枝、長勢健壯、規(guī)格基本一致的幼苗作為試驗材料，要求幼苗單株之間鮮重差異在0.06 g以內(nèi))。此外，試驗所用的種植容器為上下口徑分別為20 cm、15 cm，高18 cm的花盆。

2.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)4個不同程度的干旱脅迫處理，分別為土壤含水量在5%～7%、9%～11%、13%～15%，以含水量21%左右作為正常的土壤對照(簡稱CK)。每個干旱脅迫處理安排重復(fù)3次，每個重復(fù)安排20盆文冠果苗，每盆栽植一年生文冠果幼苗1株[2，3]。

2.4 試驗方法

選擇長勢均勻一致的一年生文冠果幼苗栽植到花盆中，基質(zhì)來源于苗圃，每個盆內(nèi)裝入的土壤干重在1.8 kg左右。文冠果栽植后，根據(jù)稱重的方法逐漸澆水，控制各處理的土壤含水量達(dá)到田間持水量的飽和狀態(tài)(含水量37%～38%)，培養(yǎng)3周后即可按照試驗設(shè)計的要求開始干旱脅迫處理。通過自然蒸發(fā)的方法將各處理花盆內(nèi)土壤的含水量降低到試驗設(shè)計的要求，每日補(bǔ)水2次，維持各處理土壤含水量穩(wěn)定保持在試驗設(shè)計的水平[4]。脅迫處理期間，晴天可讓文冠果盆栽苗接受自然光照，陰雨天轉(zhuǎn)移到室內(nèi)[5～6]。

2.5 調(diào)查內(nèi)容及方法

按照實驗設(shè)計的要求進(jìn)行干旱脅迫處理，每7 d對幼苗葉片的進(jìn)行POD、CAT、SOD 3種酶活性的測定，POD測定的方法為愈創(chuàng)木酚染色法[5]、SOD測定的方法為氮藍(lán)四唑染色法[6]、CAT測定的方法為紫外吸收法[7]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同干旱脅迫處理對文冠果葉片POD酶活性的影響

植物在干旱等逆境的條件下，體內(nèi)的活性氧自由基被清除的最為關(guān)鍵的一個酶即為POD，其發(fā)揮的作用就是將雙氧水轉(zhuǎn)為水、氧氣，降低對細(xì)胞膜的破壞。通過對不同程度干旱脅迫下文冠果葉片POD酶活性的測定，結(jié)果見表1。根據(jù)表1可知，在各種干旱脅迫處理下，POD的酶活性均隨著脅迫時間的延長而逐漸增加，而CK的POD酶活性變化趨勢更加平緩；剛開始進(jìn)行脅迫處理時，各處理的POD酶活性差異不明顯，脅迫處理后相同的時間，隨著脅迫程度的增加，POD酶活性表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，且脅迫程度越重、處理時間越長，POD酶活性越高；第14 d時，土壤含水量5%～7%、9%～11%、13%～15% 3種干旱脅迫處理的POD酶活分別比對照增加49.74%、194.25%、2.33%，差異極顯著，第21 d時分別比對照處理增加315.06%、256.91%、19.71%，第28 d時分別比對照處理增加385.75%、268.74%、78.55%，差異極顯著，由此可知，脅迫時間越長，POD酶活性較對照增加的趨勢越明顯，可以有效清除體內(nèi)的活性氧自由基、降低對細(xì)胞膜的破壞。

表1 各干旱脅迫處理下文冠果POD變化 U·g-1 FW·min

3.2 不同干旱脅迫處理對文冠果葉片SOD酶活性的影響

通過對不同程度干旱脅迫下文冠果葉片SOD酶活性的測定，結(jié)果見表2。根據(jù)表2可知，在各種干旱脅迫處理下，SOD酶活性的變化趨勢有所不同，土壤含水量5%～7%的干旱脅迫處理在第7 d時SOD酶活最低，之后隨著時間的延長表現(xiàn)出增加的趨勢，9%～11%處理在第7 d時SOD酶活性比第0 d時增加，第14 d比第7 d降低，之后開始逐漸增加，13%～15%處理的SOD酶活性在第14 d時達(dá)到最大，之后逐漸降低，CK各時段的SOD酶活性相對比較穩(wěn)定，變化趨勢平緩；隨著脅迫程度的增加、脅迫時間的延長，SOD酶活整體變化趨勢為增加，第28 d時，土壤含水量5%～7%、9%～11%、13%～15%的3種干旱脅迫處理的SOD酶活性分別比對照處理增加8.20%、2.20%、0.64%。

表2 各干旱脅迫處理下文冠果SOD變化 U·g-1 FW·min

3.3 不同干旱脅迫處理對文冠果葉片CAT酶活性的影響

通過對不同程度干旱脅迫下文冠果葉片CAT酶活性的測定，結(jié)果見表3。根據(jù)表3可知，隨著干旱脅迫時間的延長，各處理CAT的酶活性均表現(xiàn)出降低的趨勢，對照處理的CAT酶活性維持在較為穩(wěn)定的水平；隨著干旱脅迫程度的加重及時間的延長，CAT酶活降低的趨勢越明顯；第28 d時，土壤含水量5%～7%、9%～11%、13%～15%3種干旱脅迫處理的CAT酶活較對照處理分別降低了60.33%、40.86%、15.91%。由此可知，在干旱脅迫下，CAT酶的活性受到了不同程度的抑制。

表3 各干旱脅迫處理下文冠果CAT變化 U·g-1 FW·min

4 結(jié)語

在各種程度的干旱脅迫處理下，比較了文冠果苗期葉片中SOD、POD、CAT 3種酶活性的變化趨勢，結(jié)果表明:在較重的干旱脅迫處理下，隨著時間的延長，文冠果苗期葉片中的SOD、POD酶活整體上表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，CAT酶活表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，且干旱脅迫程度越大，此種趨勢更加的明顯，由此可知，文冠果幼苗期植株可以通過調(diào)節(jié)體內(nèi)SOD、POD、CAT 3種酶的活性，維持體內(nèi)自由基處于一個較低的水平，以降低干旱等逆境條件對植物造成的損傷，促進(jìn)植物的生長。