油棕新品種對干旱脅迫的生理響應(yīng)及其抗旱性評價

曹建華++李曉波++陶忠良++陳俊明++謝貴水

摘 要 在不同程度的人工干旱脅迫下，測定10個油棕品種的葉綠素、游離脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛含量、相對電導(dǎo)率、SOD與POD酶活性等，并利用SAS8.1統(tǒng)計(jì)主成分分析法，對10個油棕品種的抗旱能力進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明：（1）在干旱脅迫初期（0～5 d），油棕各生理指標(biāo)向著有利于適應(yīng)抗旱的方向變化；隨著干旱時間的延長（5～30 d）和脅迫程度的加?。╰rt1～trt3），各指標(biāo)反映出油棕植株受害；當(dāng)脅迫達(dá)50 d時，各生理指標(biāo)幾乎都向著抗旱有利的方向轉(zhuǎn)變，表明油棕對干旱有較強(qiáng)的耐受性；（2）主成分分析表明，葉綠素含量、相對電導(dǎo)率、可溶性糖含量和SOD酶活性是反映油棕干旱脅迫的最重要的生理指標(biāo)，可作為油棕品種抗旱性評價的依據(jù)；（3）10個油棕品種的綜合抗旱力排序?yàn)椋篟YL34>RYL39>RYL38>RYL32>RYL37>RYL31>RYL36>RYL40>RYL33>RYL35。

關(guān)鍵詞 油棕 ；干旱脅迫 ；生理響應(yīng) ；抗旱力評價

分類號 S564+.6

干旱是危害人類生產(chǎn)的極大自然災(zāi)害之一，也是限制作物產(chǎn)量、影響植物成活與生長最重要的環(huán)境因子[1-4]。干旱脅迫條件下，植物體內(nèi)會產(chǎn)生一系列生理和生化變化來適應(yīng)干旱脅迫生境。許多研究表明，植物體內(nèi)相對含水量、相對電導(dǎo)率、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖含量以及SOD、CAT和POD活性等與植物的抗旱力具有相關(guān)性[5-16]。

水分是發(fā)展油棕產(chǎn)業(yè)比較重要的影響因子之一。油棕（Elaeis guineensis Jacg）起源于熱帶非洲，喜溫暖濕潤環(huán)境，在年降雨量≥1 800 mm的地區(qū)，油棕生長良好。年降雨量在1 300～1 700 mm且雨水分布不均勻、有明顯旱季的地區(qū)，對油棕生長有明顯的影響[17]。中國熱帶北緣地區(qū)存在較為明顯的季節(jié)性干旱，這成為制約中國油棕產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。因此，篩選抗旱品種是發(fā)展中國油棕產(chǎn)業(yè)的重要途徑之一。迄今為止，國內(nèi)對油棕在干旱脅迫方面的研究還很少，僅有孫程旭等[18]報道干旱對油棕生理生化的影響，但關(guān)于油棕品種的抗旱性評價還鮮有報道。開展油棕品種抗旱性研究，了解油棕新種質(zhì)的抗旱特性及適應(yīng)性，將為油棕品種的抗旱性鑒定和評價提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇苗齡8個月、平均抽葉7～8片、長勢健壯、無病蟲害的油棕品種RYL31～RYL40袋苗作為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

利用人工防雨棚（透光）進(jìn)行干旱脅迫處理。從10個油棕品種中分別選擇30株油棕幼苗置于人工防雨棚中，設(shè)置4種人工干旱脅迫處理。Trt1：袋土含水量在25%～30%；Trt2：袋土含水量15%～20%；Trt3：袋土含水量在5%～10%；Trt4：袋土含水量在1%～5%。對照（CK）為常規(guī)澆水，土壤含水量在45%以上。每一處理10株、重復(fù)3次。各處理分別在脅迫5、15、30、50 d采樣。

1.2.2 抗旱生理指標(biāo)測定方法

葉綠素含量測定參照張憲政[19]的方法，可溶性糖、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、游離脯氨酸含量測定參照李合生[20]的方法，葉片質(zhì)膜透性測定參照湯章城[21]的方法。

1.2.3 抗旱能力綜合評價方法

為綜合評價不同油棕品種的抗旱能力大小，采用SAS8.1軟件系統(tǒng)對各項(xiàng)指標(biāo)測定結(jié)果進(jìn)行主成分分析，以確定10個油棕新品種的抗旱性[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對油棕生理生化指標(biāo)的影響

2.1.1 脅迫時間對油棕生理生化指標(biāo)的影響

由表1可知，在一定的干旱脅迫時間內(nèi)，油棕葉片內(nèi)的葉綠素、丙二醛、可溶性糖含量和相對電導(dǎo)率都呈增加趨勢，而脯氨酸、可溶性蛋白含量和SOD、POD酶活性呈下降趨勢，表明油棕對干旱產(chǎn)生了適應(yīng)性保護(hù)反應(yīng)。當(dāng)脅迫時間增加到一定程度時，丙二醛、可溶性糖含量和相對電導(dǎo)率又呈下降趨勢，而脯氨酸、可溶性蛋白含量和POD酶活性又呈上升趨勢，此時油棕可能受到了傷害，表明其對干旱脅迫的耐受性有一定的限度。

2.1.2 脅迫強(qiáng)度對油棕生理生化指標(biāo)的影響

由表2可知，10個油棕品種對干旱脅迫的應(yīng)答反應(yīng)各有不同，表現(xiàn)在油棕體內(nèi)的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)的變化趨勢存在差異，表明各油棕品種的抗旱能力大小不同，這為油棕品種的鑒定和篩選提供了一定的參考依據(jù)。

2.2 油棕抗旱評價生理生化指標(biāo)篩選

主成分綜合評價具有全面性、可比性、合理性和可行性的優(yōu)點(diǎn)[23]，其評價結(jié)果較為準(zhǔn)確，可信度高。為了研究影響油棕抗旱性的主導(dǎo)因素，本研究采用多元統(tǒng)計(jì)分析中的主成分分析進(jìn)行綜合評價[22]。結(jié)果表明（表3），第一、二、三、四和五主成分的貢獻(xiàn)率達(dá)87.99%，其中第一主成分中葉綠素和相對電導(dǎo)率系數(shù)最大，第二主成分系數(shù)最大的是可溶性糖和SOD酶活性，第三主成分系數(shù)最大的是脯氨酸和丙二醛，第四主成分中可溶性蛋白和丙二醛系數(shù)最大。表明葉綠素含量和相對電導(dǎo)率是反映油棕抗旱能力大小最重要的指標(biāo)，其次是可溶性糖含量和SOD酶活性，再次為脯氨酸和丙二醛含量。

2.3 油棕新品種抗旱性綜合評價

根據(jù)生理指標(biāo)與抗旱性的關(guān)系，由主成分的特征向量可計(jì)算出每個油棕品種的主成分得分。本研究以選取的第一、第二、第三、第四和第五主成分及其方差貢獻(xiàn)率α1、α2、α3、α4和α5作為權(quán)數(shù)，構(gòu)建綜合評價模型如下。

F=0.328 7×Z1+0.248 4×Z2+0.194 9×Z3+0.108×Z4+0.075 4×Z5

式中，

Z1=0.542 105×X1-0.229 517×X2+0.413 427×X3-0.004 748×X4+0.056 312×X5+0.492 102X6+0.287 962×X7-0.392 736X8endprint

Z2=0.195 956×X1-0.104 415×X2-0.433 700×X3+0.621 526×X4-0.279 182×X5-0.310 715X6+0.564 679×X7+0.263 010X8

Z3=0.013 076×X1+0.613 432×X2+0.313 510×X3+0.193 506×X4+0.512 945×X5+0.217 299X6+0.102 886×X7+0.408 510X8

Z4=-0.094 081×X1-0.301 221×X2-0.590 654×X3+0.130 770×X4+0.661 288×X5+0.1417 71X6+0.249 373×X7-0.121 877X8

Z5=-0.022 662×X1-0.514 921×X2+0.326 755×X3-0.464 883×X4+0.215 511×X5-0.206 340X6+0.193 851×X7+0.533 721X8

將各油棕品種相關(guān)生理生化指標(biāo)測定值代入上述模型方程中，計(jì)算得出主成分的綜合得分（表4），得分越高的油棕品種其抗旱性越強(qiáng)。由表4可知，10個油棕品種的綜合抗旱性大小由高到低的順序依次為：RYL34>RYL39>RYL38>RYL32>RYL37>RYL31>RYL36>RYL40>RYL33>RYL35。

3 討論

干旱脅迫條件下，植物生理代謝迅速做出調(diào)整，以保證細(xì)胞的正常生理功能[24]，從而使植物免受或減輕干旱傷害。

植物的抗旱性是一個比較復(fù)雜的綜合性狀，它受多種因素影響，而各因素間又相互影響，且各因素所起的作用也不盡相同。對油棕抗旱性的評價，當(dāng)涉及多個品種、多個指標(biāo)時，因各指標(biāo)所表達(dá)的油棕抗旱性順序往往不一致，利用一般的簡單方法很難得出確切的結(jié)果。本研究運(yùn)用主成分分析對10個油棕新品種的8個干旱生理指標(biāo)進(jìn)行了綜合評定，主成分中各因子的負(fù)荷量大小說明，干旱脅迫下抗旱性強(qiáng)的油棕品種可維持較高的組織含水量，水分虧缺少，細(xì)胞膜傷害率低，對活性氧的清除能力強(qiáng)。葉片葉綠素含量、相對電導(dǎo)率、可溶性糖含量和SOD酶活性是反映油棕抗旱能力大小最重要的生理指標(biāo)，可作為油棕品種抗旱性評價的依據(jù)。

種質(zhì)RYL34抗旱能力最強(qiáng)，建議將其作為中國熱帶北緣地區(qū)主要的油棕試驗(yàn)試種品種，如果后期產(chǎn)量表現(xiàn)良好，則可作為中國引進(jìn)推廣品種加以利用；其次是種質(zhì)RYL39、RYL38、RYL32和 RYL37，可以在海南、云南景洪州及粵西南地區(qū)對其進(jìn)行試驗(yàn)試種，如果后期產(chǎn)量表現(xiàn)良好，則可作為區(qū)域性試驗(yàn)推廣品種加以利用；種質(zhì)RYL31、RYL36和RYL40抗旱能力一般，可以在海南東南部地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)試種，如果后期產(chǎn)量表現(xiàn)良好，則可作為在海南地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)推廣的品種并進(jìn)行小規(guī)模利用；種質(zhì)RYL33和RYL35抗旱能力最差，僅宜作為局部試驗(yàn)品種，其后期產(chǎn)量情況有待觀測。

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