水分脅迫對大豆?jié)B透調節(jié)物質含量的影響

董 娜，李 爽，馬澤眾，王文佳，馬玉玲，劉麗君，董守坤

（東北農業(yè)大學 農學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

水分脅迫對大豆?jié)B透調節(jié)物質含量的影響

董 娜，李 爽，馬澤眾，王文佳，馬玉玲，劉麗君，董守坤

（東北農業(yè)大學 農學院，黑龍江 哈爾濱 150030）

本試驗以春大豆黑農57、改良168和綏農26大豆品種為材料，采用盆栽方法，在大豆苗期（V3）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）和鼓粒期（R5）進行不同程度的干旱處理，測定了大豆葉片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量。試驗結果表明，葉片脯氨酸含量隨干旱程度增加呈升高趨勢，重度干旱處理顯著大于中度干旱處理，中度干旱處理顯著大于正常水分處理，不同時期表現一致；隨干旱程度增加大豆葉片可溶性糖含量在苗期（V3）呈先增加后減小的趨勢，盛花期（R2）、盛莢期（R4）呈增加趨勢，鼓粒期（R5）呈減小的趨勢；可溶性蛋白含量隨干旱程度增加呈降低趨勢，重度干旱處理顯著低于中度干旱，中度干旱處理顯著低于正常水分處理，不同時期表現一致。正常水分和中度干旱條件下，大豆葉片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量品種間相差不大；重度干旱條件下，脯氨酸含量大小順序依次為綏農26＞改良168＞黑農57，達到差異顯著水平，品種間可溶性糖和可溶性蛋白含量沒有明顯差異。

大豆；干旱脅迫；脯氨酸；可溶性糖；可溶性蛋白

植物組織水分含量占組織鮮重的70%~90%，是植物體的主要構成成分，并直接參與原生質組成、重要生理生化代謝和基本生理過程，從而影響著作物的產量和品質。干旱對于大豆的影響是多方面的，是一個及其復雜的過程，不僅會引起大豆的生長發(fā)育，同時還會影響大豆生理生化代謝，最終導致大豆減產，降低大豆的品質。干旱條件下，植物細胞滲透調節(jié)物質的主動積累是增強其調節(jié)能力的關鍵。我國大部分地區(qū)農業(yè)生產中比較普遍存在的現象是受季節(jié)性干旱的影響嚴重，是農作物生產中的主要非生物限制因素之一，植物對逆境脅迫的敏感性因植物類型、品種、生育期不同而有比較大的差異。

干旱對糧食減產的影響位于各種自然災害造成的損失之首。大豆在我國種植廣泛，主要產區(qū)為黑龍江省。而黑龍江省發(fā)生春旱的頻率較高，夏秋季干旱也時有發(fā)生，春季、夏季連續(xù)干旱逐漸增多，使大豆的各個生長階段均有遭受干旱的可能，對大豆產量影響很大。

本試驗以不同基因型大豆黑農57、改良168和綏農26為研究對象，采用盆栽方法，研究了不同生育時期干旱對春大豆脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響，以期為進一步研究春大豆抗旱的生理機制奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗采用大豆品種為黑農57、改良168和綏農26。

1.2 試驗設計

本試驗在東北農業(yè)大學校內自制的玻璃防雨棚中進行，采用盆栽法，材料為塑膠桶（25厘米×30厘米），桶中裝土11公斤，保苗3株，每個處理4次重復。采用稱重法控制水分分別達到三個等級：（1）正常水分處理（CK），土壤相對含水量為70%～75%。（2）中度干旱脅迫處理，土壤相對含水量50%～55%。（3）重度干旱脅迫處理，土壤相對含水量為30%～35%。

當大豆植株分別生長至苗期（V3）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）、鼓粒期（R5）對其進行干旱控水處理，當土壤含水量達到設定標準后，繼續(xù)保持4天后取樣（8：00～9：00）。植株自子葉痕處取下，放入自制的保溫箱中，帶回實驗室將葉片貯存于-80℃超低溫冰箱中。

1.3 測定項目與方法

脯氨酸含量的測定應用酸性茚三酮法，可溶性糖的測定應用蒽酮法，可溶性蛋白的測定應用考馬斯亮藍染色法。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對葉片脯氨酸含量的影響

作為植物滲透調節(jié)物質之一的脯氨酸，在干旱條件下起滲透調節(jié)作用，能夠增加植物組織的抗脫水能力，同時，其偶極性也使植物質膜蛋白結構保持完整性，增強膜的柔性。在不同生育時期進行干旱處理，大豆葉片脯氨酸含量隨干旱程度的增加而升高，重度干旱處理＞中度干旱處理＞正常水分，不同時期表現一致（見表1）。在正常水分處理下，脯氨酸含量在苗期（V3）黑農57顯著低于改良168，其他時期各品種間差異不顯著；在中度干旱脅迫下，脯氨酸含量在鼓粒期（R5）黑農57顯著低于綏農26，其他時期各品種間差異不顯著；在重度干旱條件下，在苗期（V3）黑農57和改良168兩個大豆品種脯氨酸含量均顯著低于綏農26，且黑農57和改良168之間沒有顯著差異，在盛花期（R2）、盛莢期（R4）和鼓粒期（R5），不同基因型大豆葉片脯氨酸含量，綏農26顯著高于改良168，改良168顯著高于黑農57。與正常水分條件下比較，不同基因型的三個品種，中度干旱條件下脯氨酸含量都在鼓粒期（R5）增加幅度最大，重度干旱條件下在盛花期（R2）增加幅度最大。

2.2 干旱脅迫對葉片可溶性糖含量的影響

可溶性糖作為作物的主要滲透調節(jié)劑之一，也是作物碳架和能量的主要來源，在穩(wěn)定細胞膜和原生質膠體方面也起著重要的作用。大豆葉片可溶性糖含量在苗期（V3）表現為中度干旱顯著高于重度干旱，重度干旱顯著高于正常水分處理；在盛花期（R2）和盛莢期（R4）大豆葉片可溶性糖含量重度干旱處理顯著高于中度干旱處理，中度干旱處理顯著高于正常水分處理；在鼓粒期（R5）表現為正常水分處理顯著高于中度干旱處理，中度干旱處理顯著高于重度干旱處理。在水分脅迫下，苗期（V3）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）和鼓粒期（R5）的各品種間可溶性糖含量差異不大（見表2）。大豆葉片可溶性糖含量在盛花期（R2）和盛莢期（R4）隨干旱程度增加而增大，重度脅迫下可溶性糖含量顯著高于正常水分和中度干旱脅迫，隨干旱程度增大，苗期葉片可溶性糖表現為先升高后降低趨勢，而鼓粒期則表現為逐漸降低趨勢。

2.3 干旱脅迫對葉片可溶性蛋白含量的影響

表1 不同水分梯度下脯氨酸含量 單位：微克/克

隨著干旱程度增加，植物組織通過可溶性物質的主動積累來降低滲透勢，進行滲透調節(jié)。隨著干旱程度增加，不同基因型大豆可溶性蛋白含量降低，正常水分條件下顯著高于中度干旱，中度干旱顯著高于重度干旱，不同時期表現一致（見表3）。在正常水分處理下，可溶性蛋白含量在苗期（V3）改良168顯著高于綏農26，在鼓粒期（R5）黑農57和改良168均顯著高于綏農26，在盛花期（R2）和盛莢期（R4）各品種間差異不顯著；在中度干旱脅迫下，大豆葉片可溶性蛋白含量在苗期（V3）黑農57顯著高于改良168和綏農26，在盛花期（R2）改良168顯著高于綏農26，在盛莢期（R4）綏農26顯著低于黑農57和改良168，在鼓粒期（R5）綏農26顯著低于黑農57；在重度干旱處理條件下，大豆葉片可溶性蛋白含量在苗期（V3）改良168和綏農26顯著低于黑農57，在盛花期（R2）、盛莢期（R4）和鼓粒期（R5）各基因型之間差異不大。各時期重度干旱脅迫下綏農26含量均為最低。

表2 不同水分梯度下可溶性糖含量 單位：毫克/克

表3 不同水分梯度下可溶性蛋白含量 單位：毫克/克

3 討論

可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等物質對作物的滲透調節(jié)適應能力起著關鍵的作用。研究表明參與滲透調節(jié)物質在植物受到水分脅迫時參與調節(jié)過程，而且對于維持干旱脅迫下作物正常的生理過程有重要意義，其作用主要為：可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等物質能夠減小植物細胞水勢和穩(wěn)定膨壓，保持細胞健康生長以及緩解衰老；通過提高光合速率、維持氣孔導性、促進光能捕獲等提高植物干旱脅迫下的光合作用。當前，關于植物脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白對干旱脅迫的反應的報道觀點存在差異。王啟明等對栽培大豆研究和張美云等對野生大豆的研究報道為，干旱使大豆葉片的脯氨酸和可溶性糖均呈升高。本試驗脯氨酸研究結果與其一致，而可溶性糖含量在苗期和鼓粒期對干旱脅迫的反應與其研究結果不同，這可能是由于品種和環(huán)境之間的差異所致。張顯強等研究表明，干旱使鱗葉蘚可溶性糖含量提高，而對脯氨酸沒有影響，王靜等研究表明，干旱條件下玉米可溶性糖以及脯氨酸含量都變大。

本試驗在大豆上的研究結果與其不同，原因可能為不同作物對水分脅迫的反應不同，具體原因有待于進一步驗證。周磊等采用PEG模擬干旱的方法研究認為大豆葉片可溶性蛋白隨干旱脅迫程度增加呈現先上升后降低的趨勢，本實驗研究結果為隨著干旱程度的增加可溶性蛋白呈下降的趨勢，與其研究結果不同，可能是品種和處理方式不同。

4 結論

葉片脯氨酸含量隨干旱程度增加呈升高趨勢，重度干旱處理顯著大于中度干旱處理，中度干旱處理顯著大于正常水分處理，不同時期表現一致；隨干旱程度增加大豆葉片可溶性糖含量在苗期（V3）呈先增加后減小的趨勢，盛花期（R2）、盛莢期（R4）呈增加趨勢，鼓粒期（R5）呈減小的趨勢；可溶性蛋白含量隨干旱程度增加呈降低趨勢，重度干旱處理顯著低于中度干旱，中度干旱處理顯著低于正常水分處理，不同時期表現一致。正常水分和中度干旱條件下，大豆葉片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量品種間相差不大；重度干旱條件下，脯氨酸含量大小順序依次為綏農26＞改良168＞黑農57，達到差異顯著水平，品種間可溶性糖和可溶性蛋白含量沒有明顯差異。

黑龍江省大豆產業(yè)技術協(xié)同創(chuàng)新體系項目；東北農業(yè)大學大學生SIPT計劃項目（201710224172）。

董娜（1996-），本科生，研究方向：大豆栽培生理。E-mail:2244943251@qq.com。

董守坤（1978-），男，副研究員，碩士生導師，研究方向:大豆栽培生理及保護性耕作。E-mail:shoukundong@163.com。