濕害脅迫對不結(jié)球白菜生長及生理的影響

況媛媛， 徐 海， 陳龍正， 宋 波， 張 慧， 楊靖華， 袁希漢

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，江蘇 南京 210095;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，江蘇 南京 210014)

不結(jié)球白菜(Brassica campestrisL.ssp.chinensisMakino)又名小白菜、青菜、油菜等，是我國長江中下游及其以南地區(qū)一種四季栽培的蔬菜［1-2］，近年來在我國北方省市也有較大面積的引種栽培和推廣［3］。長江中下游春夏季栽培中的多雨、高濕等濕害脅迫常常影響不結(jié)球白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，因此研究濕害對不結(jié)球白菜生長的影響，對不結(jié)球白菜抗?jié)窈γ{迫育種具有重要意義。

目前關(guān)于蔬菜作物濕害研究主要集中在油菜和菜心等作物上，有研究結(jié)果表明濕害是引起冬油菜產(chǎn)量降低的重要因素之一，它顯著減少作物根際氧氣供給，改變植物礦質(zhì)營養(yǎng)關(guān)系并引起土壤中有毒物質(zhì)增加，從而影響作物的生長［4］;濕害能夠使菜心生長發(fā)育受阻、產(chǎn)量下降和品質(zhì)變差［5］。

關(guān)于濕害對不結(jié)球白菜生長發(fā)育的影響研究較少，張永吉［6］的研究建立了不結(jié)球白菜耐濕性鑒定分級標(biāo)準(zhǔn)，為不結(jié)球白菜耐濕性研究奠定了基礎(chǔ)。然而，濕害對不結(jié)球白菜生長發(fā)育的影響，尤其是對生理生化指標(biāo)的影響目前鮮有報道。濕害多發(fā)于夏季雨后，土壤濕度達(dá)到100%，水分蒸發(fā)造成空氣濕度達(dá)到飽和而產(chǎn)生濕害，本研究擬通過人工調(diào)控土壤和空氣濕度，模擬夏季高濕條件，探明濕害脅迫對不結(jié)球白菜生長的影響，以期為不結(jié)球白菜耐濕育種和生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用在生產(chǎn)上廣泛栽培的、對濕害脅迫響應(yīng)有差異的6個不結(jié)球白菜品種作為試驗材料，分別是:龍池矮腳黃、矮腳蘇州青、菊花心、高華青、黑油筒和T6青梗菜，其中龍池矮腳黃來自江蘇省六合區(qū)，菊花心來自安徽省五河縣，其他四個品種均來自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所。

1.2 試驗設(shè)計與測定方法

試驗于2012年～2013年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所試驗基地進(jìn)行。穴盤育苗，在幼苗長至三葉一心時選取長勢整齊一致的植株洗凈，移栽到裝有霍格蘭營養(yǎng)液的通氣栽培箱(長×寬×高=29 cm×19 cm×9 cm)內(nèi)，每1箱12株，置于人工氣候箱內(nèi)，設(shè)定光周期12 h/12 h(白天/夜晚)，白天光照度為12 000 lx，溫度分別設(shè)定為35℃/25℃(白天/夜晚)。

高濕處理(S):植株約6片葉時，培養(yǎng)箱停止通氣，并將人工氣候箱的濕度調(diào)到100%。對照(CK):培養(yǎng)箱繼續(xù)通氣，人工氣候箱空氣濕度為60%。

每個品種均選取大小一致的幼苗12株，3次重復(fù)。在不結(jié)球白菜濕害脅迫處理后每隔3 d取功能葉(倒四葉)測定形態(tài)指標(biāo)(鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、株高相對增長量、根長、葉寬及葉長)和生理指標(biāo)(葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛、脯氨酸、相對含水量)。

形態(tài)指標(biāo)測定:每份材料選取長勢一致的植株，用自來水輕輕沖洗根部，晾干后稱取鮮質(zhì)量并測量葉長、葉寬、根長，選取直立生長植株測量株高，然后將材料置于烘箱內(nèi)，烘干后稱干質(zhì)量。

生理指標(biāo)測定參照王學(xué)奎的方法［7］。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕害脅迫對不結(jié)球白菜生長的影響

濕害脅迫處理后，不結(jié)球白菜生長受到嚴(yán)重抑制，其鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、株高相對增長量、根長、葉長及葉寬均與對照有較明顯的差異。

2.1.1 濕害脅迫對不結(jié)球白菜鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的影響 由表1可以看出，濕害脅迫條件下，試驗品種的鮮質(zhì)量均顯著低于對照，龍池矮腳黃、菊花心、高華青、黑油筒的鮮質(zhì)量與對照鮮質(zhì)量的差異達(dá)到極顯著，其中高華青鮮質(zhì)量下降了32.32 g，較對照差異最大，矮腳蘇州青的鮮質(zhì)量下降了8.55 g，與對照差異最小，但也達(dá)到顯著水平。濕害脅迫條件下，高華青與黑油筒的干質(zhì)量極顯著低于對照，龍池矮腳黃與菊花心的干質(zhì)量顯著低于對照，矮腳蘇州青和T6青梗菜的干質(zhì)量與對照差異不顯著。

2.1.2 濕害脅迫對不結(jié)球白菜株高相對增長量的影響 由表1可以看出，濕害脅迫條件下，菊花心的株高相對增長量較對照減少23.2%，差異達(dá)到了極顯著水平，而龍池矮腳黃、矮腳蘇州青、高華青、黑油筒和T6青梗菜的株高相對增長量較對照差異不顯著，由此可見，菊花心濕害處理后長勢下降的最快，說明菊花心對濕害脅迫的緩沖能力較差，生長受抑制并影響植株形態(tài)。

2.1.3 濕害脅迫對不結(jié)球白菜根長的影響 由表1可以看出，濕害脅迫條件下，龍池矮腳黃根長較對照的根長短4.28 cm、矮腳蘇州青短5.75 cm、菊花心短2.60 cm、高華青短9.70 cm、黑油筒短7.85 cm、T6青梗菜根短9.62 cm，并且差異均達(dá)到極顯著水平，說明濕害脅迫直接影響不結(jié)球白菜根系的生長與發(fā)育，對植株根系造成嚴(yán)重影響，因此會抑制根系干物質(zhì)積累和水分吸收。

2.1.4 濕害脅迫對不結(jié)球白菜葉長和葉寬的影響

由表1可以看出，濕害脅迫處理后，試驗品種的葉長均顯著小于對照;除龍池矮腳黃之外，其他5個品種的葉寬也均極顯著小于對照。這說明濕害脅迫對各試驗品種的葉片大小的影響是一致的，濕害脅迫導(dǎo)致植株葉片萎蔫，葉片縮小。

表1 濕害脅迫對不結(jié)球白菜生長的影響Table 1 Effects of waterlogging treatment on the growth of non-heading Chinese cabbage

2.2 濕害脅迫對不結(jié)球白菜生理的影響

2.2.1 濕害脅迫對不結(jié)球白菜葉綠素含量的影響 由表2可以看出，在濕害脅迫條件下，菊花心葉綠素含量較對照低8.267 49 mg/L，差異達(dá)到極顯著水平，其他5個品種的處理與對照間差異不顯著。

2.2.2 濕害脅迫對不結(jié)球白菜蛋白質(zhì)含量的影響由表2可以看出，濕害脅迫條件下，龍池矮腳黃、矮腳蘇州青、高華青和T6青梗菜蛋白質(zhì)含量與對照蛋白質(zhì)含量相比差異均不顯著，菊花心濕害脅迫條件下蛋白質(zhì)含量較對照低14.8 mg/g，并且差異達(dá)到顯著水平;黑油筒濕害脅迫處理的蛋白質(zhì)含量較對照高14.4 mg/g，差異也達(dá)到顯著水平。蛋白質(zhì)含量與植物抗逆性相關(guān)，前人研究結(jié)果表明，逆境情況下植物蛋白質(zhì)含量會升高以抵抗逆境，說明菊花心對濕害脅迫的耐受性較差，黑油筒則有較好的耐濕性。

2.2.3 濕害脅迫對不結(jié)球白菜可溶性糖含量的影響 由表2可以看出，濕害脅迫條件下，黑油筒、龍池矮腳黃、矮腳蘇州青和T6青梗菜可溶性糖與對照相比差異均未達(dá)顯著水平;菊花心的可溶性糖含量低于對照0.253 164個百分點，高華青低于對照0.210 970個百分點，差異均達(dá)到顯著水平。可溶性糖在植物體內(nèi)是主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在逆境下，植物通過提高液泡中可溶性糖濃度，降低滲透勢，提高植物細(xì)胞抵御逆境的能力，由此說明，菊花心與高華青抵御濕害脅迫的能力相對較差。

2.2.4 濕害脅迫對不結(jié)球白菜脯氨酸含量的影響濕害脅迫條件下，龍池矮腳黃、矮腳蘇州青、黑油筒和T6青梗菜的脯氨酸含量與對照相比均無顯著差異，菊花心的脯氨酸含量極顯著低于對照，高華青脯氨酸含量顯著低于對照(表2)。脯氨酸含量與植物的抗逆性緊密相關(guān)，當(dāng)遇到脅迫時，脯氨酸的合成迅速響應(yīng)并形成短期積累，脯氨酸的積累可以增加植物對滲透脅迫的耐性，菊花心與高華青脯氨酸積累減少，說明菊花心與高華青對濕害脅迫的生理響應(yīng)表現(xiàn)較差。

2.2.5 濕害脅迫對不結(jié)球白菜丙二醛濃度的影響 濕害脅迫條件下，試驗品種的丙二醛含量與對照的丙二醛含量差異均未達(dá)顯著水平(表2)。前人的研究結(jié)果表明，在植株遭遇逆境脅迫時，丙二醛含量會有所提高，且丙二醛的增加會使細(xì)胞膜遭到破壞，本試驗中6個品種在濕害脅迫條件下丙二醛含量較對照含量均無顯著差異，這可能與供試品種及處理方式有關(guān)。

2.2.6 濕害脅迫對不結(jié)球白菜相對含水量的影響 濕害脅迫條件下，菊花心的相對含水量比對照相對含水量高7.247 17%，差異達(dá)顯著水平，其他試驗品種的相對含水量與對照相比均無顯著差異(表2)。可能是由于菊花心葉片較薄并且葉片皺縮而使葉片接觸空氣中水分的葉表面積增大，而葉片含水量在高于正常含水量的情況下會影響葉片表面氣孔的開張，從而使植株的蒸騰作用、呼吸作用及光合作用受阻。

表2 濕害脅迫對不結(jié)球白菜生理指標(biāo)的影響Table 2 Effects of waterlogging treatment physiological indicators of non-heading Chinese cabbage

3 結(jié)論

水分過多對不結(jié)球白菜的正常生長是不利的。根部淹水，減少了根系對氧氣的利用，有氧呼吸被無氧呼吸所取代，在無氧呼吸下，根系活力迅速衰竭，對水分和有機(jī)物的吸收和利用下降，形成生理干旱甚至饑餓，從而使植株形態(tài)、生理和代謝過程發(fā)生變化［8］。空氣中水分過多，會對植株的葉片造成直接的影響，從而引起植株的蒸騰作用、呼吸作用及光合作用受阻。

在濕害脅迫條件下菊花心的株高相對增長量、葉綠素含量、蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量與對照相比顯著降低，相對含水量顯著增加，這可能與菊花心葉片較薄并且葉片表面較皺有關(guān);矮腳蘇州青鮮質(zhì)量和干質(zhì)量下降的最慢，表現(xiàn)穩(wěn)定，濕害脅迫后葉綠素含量、蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、丙二醛濃度、相對含水量與對照均無顯著性差異，可能是由于矮腳蘇州青葉片面積較其他品種的面積小并且葉片厚、多。黑油筒葉綠素含量濕害脅迫后還能保持較穩(wěn)定的狀態(tài)，可能跟黑油筒葉色較深、葉綠素含量高有關(guān)。濕害脅迫條件下黑油筒蛋白質(zhì)含量增加以抵抗逆境條件，說明黑油筒同樣有較強(qiáng)的抵抗?jié)窈γ{迫的能力。濕害脅迫下，菊花心的生長受抑制最明顯，生理響應(yīng)也表現(xiàn)最差，說明其對濕害脅迫的綜合耐受性最差;矮腳蘇州青和黑油筒則在形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)兩方面受濕害脅迫影響最小，說明其對濕害脅迫的綜合耐受性最好。

［1］ 袁希漢，蘇小俊，莊 勇.耐熱小白菜的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］.長江蔬菜，1999(7):1-4.

［2］ 張 慧，徐 海，況媛媛，等.不結(jié)球白菜抗根腫病基因的分子標(biāo)記［J］，江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2013，29(3):633-636.

［3］ 楊 華.不結(jié)球白菜的收集、保存與遺傳多樣性分析［D］.武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

［4］ 陳 潔，張學(xué)昆，諶 利，等.甘藍(lán)型油菜耐濕種質(zhì)資源的快速篩選［J］.中國油料作物學(xué)報，2006，28(2):138-143.

［5］ 曾小玲，方淑桂，陳文輝，等.不同基因型菜心耐濕性綜合評價［J］.熱帶作物學(xué)報，2010(4):572-576.

［6］ 張永吉.不結(jié)球白菜耐濕性鑒定及其生理機(jī)制研究［D］.南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

［7］ 王學(xué)奎.植物生理生化實驗原理和技術(shù)［M］.2版.北京:高等教育出版社，2006.

［8］ DREW M C.Oxygen deficiency and root metabolism:Injury and acclimation under hypoxia and anoxia［J］.Annu Rev Plant Physilo Plant Mol Biol，1997，48:223-250.