PEG模擬的水分脅迫條件下2種辣椒相關生理指標的變化

呂書儀 胡 薇

（福建師范大學生命科學學院 福建福州 350108）

辣椒（Capsicum annuumL.）屬于淺根性的植物，抵御水分脅迫的能力相對較弱，較嚴重的水分脅迫易對辣椒的形態及生理機制造成重大損害。我國南方因降水時空分布不均勻導致的季節性干旱已嚴重影響到許多地區辣椒栽培。有關水分脅迫對辣椒生理指標影響的研究已有報道［1］，其研究主要包括水分脅迫對葉片葉綠素、光合作用、葉片滲透調節作用的影響等，但采用PEG 模擬水分脅迫辣椒苗的研究報道較少。PEG 是一種理想的滲透調節劑，許多研究表明利用PEG 模擬植物干旱逆境是可行的，且與對土壤控水的效果相仿［2-3］。本實驗采用PEG 模擬干旱脅迫辣椒幼苗，檢測辣椒體內若干生理指標，研究干旱脅迫對2種辣椒苗的影響，以期為辣椒抗旱育種和栽培提供可行的理論依據。

1 材料與方法

1.1 植物材料 選取長勢一致、20 d 苗齡的博辣6 號和甜雜1 號辣椒苗作為實驗材料。

1.2 辣椒苗無土培養及PEG 處理 按鄒琦［4］的完全培養液方法在室外正常光下培養辣椒苗。培養期間注意通氣，適當補充水分，定期更換培養液，共培養3 周。

取長勢相同的2 種辣椒苗，分別用5 個濃度的PEG 進行處理。這5 個濃度（W／V）分別為：0 g／L（0%）、50 g／L（5%）、100 g／L（10%）、150 g／L（15%）和200 g／L（20%）。每個濃度處理3 罐，每罐2 株。各濃度處理24 h 后，對地上部和地下部進行打包收集，用以測定生理生化指標。

1.3 生理指標測定方法

1.3.1 形態觀察 對不同PEG 濃度處理情況下2 種辣椒苗的形態進行觀察，包括幼苗形態變化、株高、根長的變化及根系的氧化程度。

1.3.2 光合速率的測定 利用紅外CO2氣體分析法，通過CIRAS-2 光合作用測定系統，測定每個處理的辣椒苗葉片的蒸騰速率E、氣孔導度Gs及凈光合速率Pn。

1.3.3 根系活力的測定 由于TTC 還原可生成紅色、不溶于水、穩定的氧化還原酶氫受體TTF，所以TTC 的還原量可表示脫氫酶活力作為根系活力的指標。利用該原理，分別取每個處理的辣椒苗新鮮根尖長約1 cm，混合均勻稱取0.3 g，通過TTC 法［2］測定2 種辣椒苗的根系活性。

1.3.4 葉片水勢的測定 將每個處理的葉片剪碎后裝入樣品盒（以放滿2／3 為標準），放入4℃冰箱中平衡10 min，取出于HR-33T 型露點微伏壓計測相應處理葉片水勢。

1.3.5 脯氨酸含量的測定 用磺基水楊酸提取植物樣品時，脯氨酸將游離其中，酸性茚三酮加熱處理，使溶液即呈紅色，再用甲苯處理，色素全部轉移至甲苯中，色素的深淺即表示脯氨酸含量的高低。根據磺基水楊酸法測定脯氨酸含量（μg／g）。

1.4 數據處理 對博辣6 號和甜雜1 號的光合速率、根系活力、葉片水勢、脯氨酸含量等各項生理指標進行數據統計和方差分析。

2 結果與分析

2.1 辣椒苗期形態觀察 圖1展示了不同PEG濃度處理下辣椒幼苗的形態及根部顏色變化。從圖1左（見封四）幼苗外部形態上看，隨著PEG 處理濃度增加，2 種辣椒幼苗均漸漸地出現了萎蔫現象。圖1右（見封四）和表1結果顯示，2 種辣椒的根長，隨著PEG 處理濃度增加，出現降低的現象且存在差異，同時，2 種辣椒的根系均發生了褐變，且顏色隨著PEG 濃度增大而加深，博辣6 號的褐變程度更深。

表1 不同PEG 濃度處理對辣椒株高和根長的影響

2.2 光合速率的測定 由表2可知，博辣6 號的蒸騰速率、氣孔導度和凈光合作用都隨PEG 濃度的增加而降低，甜雜1 號則是先下降后上升的趨勢。2 種辣椒對比而言，不同PEG 濃度處理下，博辣6 號的凈光合速率均大于甜雜1 號，而博辣6號的蒸騰速率、氣孔導度只有在較低濃度的PEG下才大于甜雜1 號。

表2 不同PEG 濃度處理對辣椒光合參數的影響

2.3 根系活力的測定 由圖2可知，2 種辣椒的根系活力指標TTF 還原量均隨PEG 濃度增大而先增大后減小。當PEG 濃度為50 g／L 和100 g／L時，博辣6 號和甜雜1 號根系活力較強，與其他處理存在顯著差異。從2 個品種來看，甜雜1 號整體根系活力大于博辣6 號。

圖2 辣椒苗在不同PEG 處理下TTF 還原強度比較

2.4 葉片水勢的測定 從圖3可知，博辣6 號在不同PEG 濃度處理下水勢隨著濃度增加而降低，而甜雜1 號則在100 g／L 處理時水勢上升之后又迅速下降。2 種辣椒相比較，甜雜1 號在不同PEG濃度處理下水勢整體上低于博辣6 號。

圖3 不同PEG 處理對辣椒葉片水勢的影響

2.5 脯氨酸含量的測定 由圖4可知，2 種辣椒的脯氨酸含量整體隨PEG 濃度增加而升高。博辣6 號和甜雜1 號的脯氨酸含量分別在PEG 濃度為150 g／L 和200 g／L 處理下明顯增大。2 種辣椒相比較，博辣6 號脯氨酸含量均大于甜雜1 號。

圖4 不同PEG 處理對辣椒脯氨酸含量的影響

3 討論

根系是植株吸收水分的重要器官，干旱脅迫下同化產物優先分配給根系，有利于保障干旱脅迫下根系生長，且抗旱性強的品種根系長度和側根數大于不抗旱品種［5-6］。本實驗PEG 模擬干旱時間不長，從形態觀察、株高和根長的統計可知，根系所受影響比地上部大。

通過博辣6 號和甜雜1 號的根系活力指標TTF 還原量的變化情況，分析可能是適應性調節作用使根系活力增加，從而更好吸收水分，但PEG濃度過高將使根系受損，根系活力明顯下降。從根系活力的顯著差異分析及其根系的氧化變色可得出，高于PEG 150 g／L 處理下的甜雜1 號和博辣6 號根系受損嚴重，甜雜1 號根系活力下降明顯，而博辣6 號無明顯差異，可見博辣6 號的抗旱性強于甜雜1 號。

光合作用是植物體內重要的代謝過程，其強弱對植物生長發育及抗逆性都有重要的影響，因而光合作用可作為判斷植物生長和抗逆性強弱的指標［7］。博辣6 號和甜雜1 號的凈光合速率均呈下降趨勢，說明二者光合作用都受到影響。在干旱脅迫下，2 種辣椒苗的蒸騰速率、氣孔導度降低，說明其通過調節蒸騰速率和氣孔導度以減少水分虧缺對自身造成的影響。博辣6 號的蒸騰速率和氣孔導度下降的幅度均大于甜雜1 號，推出博辣6號對抗干旱脅迫反應機制更強。

對于植物而言，要保持其活躍的生長狀態，必須能根據外界條件對植物施加的壓力而作出反應［8］。植物水勢的增高或者降低，就是植物的重要反應之一。從本研究結果看，隨著干旱脅迫強度的增強，2 種辣椒苗的葉片水勢均表現出下降趨勢，這與大多研究結果基本一致［9-11］。在干旱脅迫條件下，植物能通過降低其葉片水勢調節其體內的水勢梯度從而增加其吸水能力［12］。Atklnson 等［13］研究發現，葉片水勢的下降與蒸騰速率和氣孔導度GS 下降相關聯，也與本實驗結果相符，這也表明葉片水勢與環境水分狀況之間存在緊密的關系。博辣6 號的葉片水勢基本高于甜雜1 號，尤其在干旱脅迫強度大時高得多，表明了博辣6 號的抗旱能力強于甜雜1 號。

干旱脅迫下脯氨酸的大量積累被認為是一種保護性反應，有利于細胞維持水分，能調節滲透壓，穩定生物大分子結構，降低細胞酸性，提供合成蛋白質的碳源和氮源以解除毒氨提供代謝能源［14］。測定脯氨酸的含量便可作為辣椒抗旱性鑒定的直接生理指標，抗旱性越強的品種脯氨酸含量增幅越大。本研究博辣6 號的脯氨酸含量在PEG 150 g／L 時顯著升高，甜雜1 號則在PEG 200 g／L 時才明顯增加，且博辣6 號的脯氨酸含量增長幅度大于甜雜1 號，由此推出博辣6 號的抗旱性比甜雜1 號強。

從2 種辣椒的整體形態變化、株高根長、根系氧化程度、根系活力、光合速率、葉片水勢、脯氨酸含量的變化等生理指標結果綜合分析可看出，博辣6 號的抗旱性強于甜雜1 號。在其他抗逆性方面研究較少，今后應加強研究，為辣椒的栽培產業提供理論依據。