水澇脅迫對豫楸1號4種砧木嫁接苗保護酶系統的影響

曹 玲，王 鑫，王新建

(河南林業職業學院，河南 洛陽 471002)

1 引言

楸樹(CatalpabungeiC．A．Mey.)是我國的優良鄉土樹種、優質珍貴用材樹種和著名園林觀賞樹種[1]。豫楸1號是河南省林業科學研究院2002年選育出的新品種，它具有珍貴優質用材、園林綠化和速生三大特性。該品種樹皮光滑不開裂，葉片顏色翠綠，輪伐期短(由以前的50年左右縮短到現在的15～20年)。由于梓樹結實量大，播種苗成活率高，豫楸1號目前主要通過梓樹作為砧木進行嫁接繁殖和推廣應用。但梓砧在生產中出現“小腳”現象，并且極易感染根瘤線蟲，防治相當困難，這些弊端嚴重影響了豫楸1號的推廣速度，制約著這一優良品種的進一步發展[2]。

植物在生長過程中，由于其生存環境的改變，通常會面臨干旱、鹽堿、高溫等逆境脅迫[3,4]。其中水分影響著植物形態、生理生化代謝及地理分布范圍，是植物最容易受到的脅迫之一[5～7]。本試驗以4種砧木(金絲楸、灰楸、豫楸1號、梓樹)嫁接的豫楸1號幼苗為研究對象，采用盆栽水澇法進行試驗，研究了水分脅迫下不同砧木嫁接苗保護酶系統的變化，為適地適樹和合理供水提供參考依據和實踐指導。

2 材料與方法

2.1 試驗地點

試驗在河南省林業科學研究院試驗林場遮雨棚內進行。該地區屬于暖溫帶豫東平原溫和半濕潤、春季多旱、夏冬旱澇交錯區。年平均氣溫14.2 ℃，極端最低氣溫-17.9 ℃，極端最高氣溫42.3 ℃，年降雨量651 mm，年平均相對濕度66%，年蒸發量1853 mm，年日照時數2301 h，無霜期214 d，穩定超過10 ℃的年積溫4700 ℃ 。

2.2 試驗材料

砧木材料為金絲楸C.bungeiC.A.Mey(砧1)，灰楸C.fargesiiBur.(砧2)，豫楸1號自砧Catalpabungeicl.‘Yu-1’ (砧3)和梓樹C. ovata Don(砧4) 1年生苗，地徑0.8～1.0 cm，生長健壯，無病蟲害。

2.3 試驗設計

2005年12月20日將苗木定植到盆中。盆上口直徑40 cm，下底直徑28 cm，盆高20 cm，每盆定植苗木1株，定干高度20 cm。盆內營養土為腐熟雞糞、壤土、細沙(體積比1∶1∶1)混合而成，每盆重15 kg。2006年3月15日用豫楸1號1年生接芽進行帶木質部芽接，整個嫁接操作由同一技術人員完成，嫁接高度在15～18 cm之間。

于2006年7月13日開始水淹處理，淹水試驗在自然條件下進行，日平均溫度25～30 ℃，保持水層3～5 cm左右。從第0 d開始，每5 d試驗1次，第30 d結束。按照隨機區組試驗設計，6盆小區，3次重復，每種砧木嫁接的豫楸1號苗設立對照12盆，對照正常澆水。

2.4 取樣方法

每次對各處理按不同方向采取中上部成熟葉片8～10片，去除葉柄后取樣袋封存編號，置入冰桶中帶回實驗室，立即用剪刀剪碎，混合均勻后置入冰箱中備用。

2.5 測定方法

稱取葉片鮮重0.5 g于預冷的研缽中，加少量石英砂和5 mL 0.05 mol/L磷酸緩沖液(pH值7.0)在冰浴上研磨成漿，將提取液于4 ℃下10000 r/min離心20 min，上清液轉入試管中，于冰箱保存備用。超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定采用氮藍四唑(NBT)光還原法[8]；過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創木酚法[9]；過氧化氫酶(CAT)活性測定采用H2O2法[10]。

2.6 數據分析

利用Excel軟件作圖，利用SPSS統計軟件進行方差分析和多重比較。

3 結果與分析

3.1 水澇脅迫對豫楸1號4種砧木嫁接苗SOD酶活性的影響

由圖1可知， 隨著水澇脅迫時間的延長，4種嫁接苗的SOD酶活性呈現先升后降的趨勢。水澇脅迫前5 d，4種嫁接苗的SOD酶活性增加緩慢，從第10 d開始，SOD酶活性開始急劇增加，其中1號和2號嫁接苗在第25 d達到最高峰，3號和4號峰值出現在第20 d。在高峰時期，1號、2號、3號和4號的SOD酶活性分別較起始時提高188.30%、259.10%、194.65%和239.51%。在水澇脅迫的后期，4種嫁接苗的SOD酶活性均呈現下降趨勢，其中2號的SOD酶活性最大。就SOD酶活性在水澇全程的平均值來看，2號的SOD酶活性最強，達到39.43，較對照增加了158.75%，而 1號、3號和4號，分別較對照增加89.63%、73.01%和139.17%。由此可知，2號清除氧自由基能力最佳，即抵抗水澇脅迫能力最強，其次為4號、1號、3號，且差異極其顯著(p<0.01)，進一步說明2號具有較強的抗澇性。

3.2 水澇脅迫對豫楸1號4種砧木嫁接苗POD酶活性的影響

從圖2可以看出，在對照條件下，4種嫁接苗的POD酶活性變化不大，而在水澇脅迫下，隨著脅迫時間的延長POD酶活性呈現先升后降的趨勢。在水澇脅迫前5 d，4種嫁接苗的POD酶活性增加不明顯。但隨著脅迫時間的延長，4種嫁接苗的POD酶活性迅速增加，1號、2號、3號POD酶活性在第15 d到達峰值后開始下降，2號的峰值最大達到了4.44 U/(g·min)，1號的峰值為3.69 U/(g·min)。4號在第20 d到達峰值后開始下降，4號的峰值最大達到了3.99 U/(g·min)。達到峰值時， 1號、2號、3號和4號苗木的POD酶活性分別較對照增加了3.26、4.05、4.00和3.57。由此可知，在水澇脅迫過程中，2號耐水澇能力最強。

圖2 水澇脅迫對豫楸1號4種砧木嫁接苗POD酶活性的影響

3.3 水澇脅迫對豫楸1號4種砧木嫁接苗CAT酶活性的影響

由圖3可知，水澇脅迫的前15 d內， 2號、3號、4號嫁接苗體內的CAT酶活性迅速上升，其中4號的CAT酶活性從起始的18.25上升至51.05，增加了32.80，2號、3號嫁接苗的CAT酶活性分別增加了26.88、29.67，第15d后又開始急劇降低，至末期，4號下降到27.23，比對照高出9.30，2號、3號的CAT酶活性分別超出對照4.11和4.46。1號CAT酶活性的高峰時間出現的較其它3種嫁接苗晚5 d，最高點較起始值和對照分別上升118.29%、116.14%，此后開始降低。

在整個水澇脅迫過程中，1號、2號、3號和4號的CAT酶活性平均值分別為35.18、34.22、34.90和39.19，與起始值相比增加幅度依次為72.81%、111.39%、82.23%、114.75%，與各自對照相比較，分別上升0.83倍、0.92倍、0.80倍和0.92倍。對于4號的CAT酶活性來說，不但平均值較其它3種嫁接苗高，而且上升幅度也最大。由此可以推測，4號的CAT酶活性高，其清除活性氧，減輕傷害能力最大，即其抵抗水澇脅迫的能力最強，其次為2號。

4 結論與討論

水澇脅迫使植物處于周期或長期的厭氧或缺氧狀態，限制植物的需氧呼吸和維持生命活動所需的能量產生，從而對植物的水分代謝、光合作用、細胞膜系

圖3 水澇脅迫對豫楸1號4種砧木嫁接苗CAT酶活性的影響

統、抗氧化系統等造成傷害[11]。水澇脅迫可以使植物細胞內的活性氧含量升高，當活性氧積累過量時，會對細胞膜及許多生物大分子產生破壞作用，如：加強酶蛋白的降解，促進膜質過氧化反應的產生，促進脫落酸的產生，改變酶的活性，進而引發植物衰老、萎蔫[12]。抗氧化酶能夠清除植物體內的活性氧自由基，防止細胞膜脂過氧化，對植物形成有效保護，大量研究[13～16]顯示，水澇脅迫下，植物的抗氧化酶系統能產生及時的響應，能夠增強植物的耐澇能力，從而減輕傷害。SOD、CAT和POD是植物組織防御系統中的重要保護酶，可以消除細胞內的活性氧對細胞膜的傷害，減少膜質過氧化，穩定細胞膜的透性。當植物受到脅迫時，SOD作為植物抗氧化酶系統的第一道防線，其主要功能是清除細胞中多余的超氧陰離子[17]。SOD將活性氧自由基轉化為H2O2，CAT和POD又催化H2O2生成無害的水和氧氣[18]。水澇脅迫導致細胞代謝紊亂，使植物體內的活性氧積累，植物將主動調動抗氧化酶SOD、CAT、POD等來清除體內的活性氧，以保護細胞膜不受活性氧的攻擊。

本試驗研究結果表明，隨著水澇脅迫時間的延長，SOD、CAT和POD活性呈現先升高后降低的趨勢。在水澇脅迫前10 d，2號和4號的SOD酶活性急劇上升，其他砧木嫁接苗的SOD酶活性上升緩慢；4種砧木嫁接苗的POD酶活性在脅迫前5 d增加比較緩慢，5 d后開始迅速增加；CAT酶活性在前5 d快速上升，5 d后上升緩慢，后期呈下降趨勢。2號的SOD酶活性和POD酶活性較其他2種上升的幅度較大，且差異顯著，4號的CAT酶活性高，其次是2號。SOD和POD共同作用將活性氧分解轉化為對細胞沒有損傷的水和氧氣，保護細胞膜，抑制膜質過氧化的發生[19]。在酶系統中，SOD更敏感，清除活性氧作用更大。Bowler等[20]也認為在各種清除系統中，SOD酶處于第一道防線。綜上所述，灰楸砧苗和梓樹砧苗的抗水澇能力較強。