貴州省兩個藍莓品種組培苗和扦插苗干旱脅迫響應

周 熒，王 頔，聶 飛*

（1.貴州省生物研究所，貴州貴陽 550009；2.湄潭縣林業(yè)局，貴州遵義 564100）

藍莓為叢生灌木，生產(chǎn)上一般采用組培和扦插2 種繁殖方式。藍莓為淺根系植株，無主根，根系纖細無根毛［1］。藍莓喜酸性疏松土壤，因此選擇抗旱性強的品種對藍莓苗木在不同生態(tài)區(qū)適應性極其重要。

貴州藍莓種植地多為山地，喀斯特地貌，小氣候類型多，主要土壤類型為黃壤、紅壤、黃棕壤、棕壤、石灰土和水稻土這幾大類，土壤保水能力差，土壤暫時性干旱頻繁發(fā)生［2-3］。干旱脅迫是植物常見的逆境脅迫之一，不僅制約植物的生長發(fā)育，并且對植物的結(jié)構產(chǎn)生影響［4］。植物對干旱脅迫的響應過程和受脅迫程度與植物自身的抗性相關，植物會從表型、生理功能、分子結(jié)構、生化代謝、形態(tài)適應、生長發(fā)育、生物量及產(chǎn)量等多種形式表現(xiàn)［5-7］。因此，從植物生理學及形態(tài)特征出發(fā)，是開展干旱脅迫下植物生理生化反應及葉片解剖結(jié)構的系統(tǒng)研究的重要方法。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗材料為貴州瑞藍果業(yè)有限公司麻江縣種苗繁育基地“萊克西”和“燦爛”2 個藍莓品種的移栽后1.5年生組培和扦插容器苗。“燦爛”組培苗用CLZ 表示，“燦爛”扦插苗用CLQ 表示，“萊克西”組培苗用LKXZ 表示，“萊克西”扦插苗用LKXQ 表示。

1.2 試驗方法

1.2.1 干旱脅迫

2017 年8 月，選擇生長健壯、枝葉均勻移栽后1.5年生幼苗進行水分脅迫處理，脅迫方式為土壤干旱漸進脅迫。每個藍莓品種各選擇長勢較一致的移栽幼苗25 株進行脅迫處理。先對試驗容器苗進行充分澆水3 d 后停止?jié)菜蛊溥M行自然干旱，分別于停止?jié)菜蟮? d、第14 d、第21 d、第28 d 隨機選取植株功能葉片，測定葉片相對含水量、葉片相對電導率、葉綠素含量、丙二醛（MDA）含量、脯氨酸（Pro）含量，每次采樣時對土壤進行含水量的測定，每個指標測定3 次重復。

1.2.2 葉片切片制作

在脅迫第7 d 和第28 d 分別選取“燦爛”“萊克西”2個藍莓品種組培和扦插的1.5 年生苗作為試驗材料，分別將采集的大小一致無病蟲害、無機械損傷的葉片跨中脈截取0.5 cm×0.5 cm 作為材料，用FAA 固定液固定24 h以上，梯度酒精和二甲苯進行脫水和透明，進行常規(guī)石蠟切片制作，切片厚度8～10 μm，番紅-固綠染色，樹脂膠封片，Nikon eclipse-e200 顯微鏡下觀察、隨機選取30 個視野進行拍照測定。

1.3 指標測定

1）土壤含水量。采用土壤烘干法測定土壤含水量。

2）葉片相對電導率測定。參考陳文榮等的改進方法采用佑科DDS-307A 型電導率儀測定［8］，將待測葉片擦洗干凈，每個樣品稱取0.1 g 放入用20 mL 去離子水，用注射器抽真空，搖床振蕩3 h，靜置1 h，測定初電導率及所用去離子水的電導空白，沸水浴15 min 殺死組織細胞，靜置1 h，測終電導率。相對電導率的計算公式為（1）：

3）葉片相對含水量。取鮮葉稱鮮葉質(zhì)量，在蒸餾水中用注射器抽取真空，浸泡24 h 后稱其飽和鮮樣質(zhì)量，之后在100～105 ℃下烘干，稱其干樣質(zhì)量。相對含水量的計算公式為（2）：

4）葉綠素、丙二醛（MDA）及游離脯氨酸（Pro）含量。葉綠素含量采用丙酮乙醇1 ∶1 浸泡提取比色，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法，游離脯氨酸（Pro）采用酸性茚三酮法［9］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2013 進行錄入，采用spss 18.0 進行數(shù)據(jù)的處理，多重比較分析，單因素方差分析、隸屬函數(shù)平均值法綜合評價苗木抗旱性。

隸屬函數(shù)平均值法中，若為正相關，則：

若為負相關，則：

式中：i表示某個品種；j表示某項指標；Uij表示i種類j指標的抗旱隸屬函數(shù)值；Xij表示i種類j指標的測定值；Xjmin表示所有種類j指標的最小值；Xjmax表示所有種類j指標的最大值。

權重應用客觀賦權法進行計算：

其中Ij是一個無量綱數(shù)，表示某評價指標在干旱脅迫下的測定值相對于對照組的比值。Cj是第j個指標正常組的測定值。Sj是第j個指標在某個脅迫處理下所測定的平均值。

如果是負相關，則計算式為Ij=Sj/Cj。最后通過歸一化，計算出每個評價指標的權重：Wj=Ij/∑Ij。綜合評價值：D=∑(Uij×Wj)。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下土壤含水量的變化

不同干旱處理時間土壤含水量變化如圖1 所示。由圖1 可知（小寫字母代表顯著性p＜0.05，下同），不同脅迫時間土壤相對含水量差異顯著（p＜0.05）；處理第7 d，土壤含水量均值為84.72%±1.14%（正常生長），第28 d 的土壤含水量均值為24.78%±0.85%（重度干旱）。隨著干旱脅迫的天數(shù)增加，土壤含水量下降顯著，從第7 d 到第14 d 時下降最明顯，整體下降33.30%。

圖1 不同干旱處理時間土壤含水量變化

2.2 干旱脅迫下藍莓葉片葉綠素含量的變化

不同干旱時間葉綠素含量變化如圖2 所示。由圖2可知，隨著干旱脅迫增加，葉綠素含量逐漸降低。“萊克西”藍莓在第14 d 葉綠素含量下降明顯，扦插苗和組培苗比第7 d 分別下降了32.52%、51.14%；“萊克西”藍莓組培苗從第14 d 后變幅很小，“萊克西”藍莓扦插苗在干旱脅迫期間變幅最大，第28 d 葉綠素含量最小為（1.16±0.02）mg·g-1，比第7 d 下降了67.48%。“燦爛”藍莓在第21 d 明顯下降；“燦爛”藍莓組培苗在后期變化緩慢，“燦爛”藍莓扦插苗整體變化較明顯。

圖2 不同干旱時間葉綠素含量變化

2.3 干旱脅迫下藍莓葉片丙二醛含量的變化

不同干旱時間葉片丙二醛（MDA）含量變化如圖3所示，隨著干旱程度的增加，丙二醛含量呈增加趨勢。干旱前期，“萊克西”藍莓和“燦爛”藍莓中MDA 含量差異顯著（p＜0.05），“萊克西”藍莓中MDA 含量變幅較小，組培苗和扦插苗中MDA 含量的變幅分別僅為3.56%、7.78%；干旱后期，“燦爛”藍莓中MDA 含量的變幅明顯弱于“萊克西”藍莓，組培苗和扦插苗的變幅分別為11.32%、5.43%。在干旱脅迫時MDA 含量相差最大的是“燦爛”藍莓組培苗，為58.54 nmol·g-1，其次是“燦爛”藍莓扦插苗，變化為44.89 nmol·g-1，“萊克西”藍莓的扦插苗和組培苗變化差距不大，分別為42.07 nmol·g-1、42.88 nmol·g-1。

圖3 不同干旱時間葉片MDA 含量變化

2.4 干旱脅迫下脯氨酸含量變化

不同干旱時間葉片脯氨酸含量變化如圖4 所示。由圖4 可知，隨著干旱脅迫的增加，葉片脯氨酸含量逐漸增加，但增加幅度不一致。4 種類型的藍莓苗初始和結(jié)束時的脯氨酸含量差異明顯（p＜0.05），初始時脯氨酸含量“萊克西”藍莓扦插苗最大，其次是“燦爛”藍莓扦插苗，脅迫第28 d 時脯氨酸含量從大到小依次是“萊克西”藍莓扦插苗、“萊克西”藍莓組培苗、“燦爛”藍莓扦插苗、“燦爛”藍莓組培苗，且4 種幼苗脯氨酸差異顯著（p＜0.05）。“萊克西”藍莓扦插苗在第7 d 時含量最小，但是在第14 d 后脯氨酸含量均大于其他3 種幼苗，且第28 d 的含量是第7 d 的1.86 倍，說明“萊克西”藍莓扦插苗對干旱脅迫反應強烈。

圖4 不同干旱時間葉片脯氨酸含量變化

2.5 干旱脅迫下葉片相對含水量變化

不同干旱時間葉片相對含水量變化如圖5 所示，隨著水分脅迫程度的加強，藍莓葉片的相對含水量逐漸降低。脅迫初期葉片相對含水量最大的是“萊克西”藍莓組培苗，含量為82.80%，最小的是“燦爛”藍莓組培苗，含量為70.18%。脅迫第21 d 以前葉片相對含水量4 種幼苗均變化幅度較小，第28 d 時變化幅度較大，變化幅度最大的是“萊克西”藍莓扦插苗，最小的是“燦爛”藍莓扦插苗。

圖5 不同干旱時間葉片相對含水量變化

2.6 干旱脅迫下葉片相對電導率變化

干旱程度的加劇會造成植物的膜傷害，質(zhì)膜透性增大，電導率值即可反映傷害程度，從而鑒定出植物的抗旱能力。隨著干旱時間的增加葉片相對電導率呈上升趨勢，如圖6 所示。脅迫初期，“燦爛”藍莓扦插苗和組培苗變幅明顯，第14 d 葉片相對電導率分別比第7 d 上升了1.97 倍和1.31 倍；在脅迫后期，“萊克西”藍莓扦插苗和組培苗相對電導率變化較明顯，第28 d 比第21 d上升了61%和87%。可見，4 種藍莓幼苗在不同脅迫時間受脅迫程度不一樣。

圖6 不同干旱時間葉片相對電導率變化

2.7 干旱脅迫下藍莓抗旱性評價

隸屬函數(shù)法是目前應用最廣的多指標評價方法［10-11］，通過對4 種苗木各項理化指標進行隸屬函數(shù)綜合評價，由表1 可知，抗旱性由強到弱的是“燦爛”藍莓組培苗、“萊克西”藍莓組培苗、“萊克西”藍莓扦插苗、“燦爛”藍莓扦插苗。

表1 兩種繁殖方式下兩個品種抗旱性綜合評價

2.8 干旱脅迫下藍莓葉片結(jié)構變化

對干旱脅迫下藍莓葉片進行石蠟切片比較，結(jié)果表明，“燦爛”藍莓和“萊克西”藍莓的組培苗的上表皮厚度值、柵欄組織厚度值、葉片厚度值、柵海比值均高于扦插苗，見表2。

表2 葉片結(jié)構指標

3 結(jié)論與討論

隨著干旱程度加深，不同繁殖方式下4 種藍莓幼苗葉綠素含量、葉片相對含水量不斷下降，丙二醛含量、脯氨酸含量、葉片相對電導率不斷增加。在干旱脅迫下，幼苗在生理上首先表現(xiàn)為葉片水分虧缺；在生化方面水分脅迫導致活性氧等自由基積累，引起膜脂過氧化，膜脂過氧化產(chǎn)物MDA 含量和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸含量增加，幼苗迅速啟動保護酶系統(tǒng)和積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)；在結(jié)構上由于水分虧缺引起細胞脫水，導致細胞膜損傷，質(zhì)膜相對透性增加［12-14］。本試驗結(jié)果表明，4 種苗木在干旱脅迫下，土壤含水量降低，導致植株根系吸水困難，植株組織水分虧缺，葉片相對含水量降低，“萊克西”藍莓扦插苗葉片相對含水量降低最明顯，“燦爛”藍莓組培苗的葉片相對含水量變化最小，葉片相對含水量變化小，說明“燦爛”藍莓組培苗在干旱脅迫下能通過維持組織含水量來抵御干旱。此外，葉綠素含量是植物對干旱脅迫響應敏感的指標，大量的研究結(jié)果表明，干旱脅迫通過抑制葉綠素合成，并加速其分解，導致葉綠素含量直線下降［12,15］。本試驗結(jié)果表明，干旱脅迫下葉綠素均顯著下降，但在脅迫后期，“燦爛”藍莓和“萊克西”藍莓的組培苗均變化不明顯，這種變化可能是植株在受到脅迫后引起膜脂過氧化產(chǎn)生MDA 和脯氨酸阻礙了葉綠素的合成。

植物器官的形態(tài)結(jié)構與植物生理功能密切相關，生理變化間接導致形態(tài)結(jié)構的變化，表皮是葉片結(jié)構的基礎，植物解剖結(jié)構中表皮越厚，其抗旱、隔熱、持水能力一般均較強，對于干旱逆境的抵抗力越強［16-17］。本試驗中“燦爛”藍莓和“萊克西”藍莓兩種苗木，均是扦插苗的上表皮厚度大于組培苗葉小而厚，柵欄組織發(fā)達，柵欄組織與海綿組織比值高，角質(zhì)層及上皮層厚，葉肉細胞小而排列緊密，氣孔下陷、表皮毛發(fā)達等都是抗旱性強的標志［18-21］。本試驗中，從葉片厚度來看，“燦爛”藍莓葉片厚度明顯厚于“萊克西”藍莓，一般認為葉片小而厚是植物抗旱的特征，細小的葉形可以減少水分蒸發(fā)的面積，葉片越厚，儲水能力越強［22］。隸屬函數(shù)的抗旱性綜合評價得出的結(jié)果與此一致，但在植物抗旱性綜合評價中不能用單一的指標進行評定，因為植物的抗旱性與植物本身的結(jié)構和外界環(huán)境有關，單一的指標評定很難反應客觀結(jié)果，可采用多種指標綜合評價［19］。