汪婭琴,郭小蘭,李培培,王德爐
(貴州大學 林學院,貴州 貴陽 550025)
土壤水分為土壤的重要組成部分之一,在植物生長、發育及分布方面有著關鍵作用。隨著全球變暖干熱化,土壤中可利用的水分減少、環境條件惡化等一系列因素,引發了植物生長不良、莖葉枯萎、果實減產等問題[1-2],干旱已成為限制植物生長發育和生存空間的重要逆境因子之一[3]。干旱脅迫下,植物細胞失水,在形態、生理等方面發生重大變化以適應干旱[4-5]。在長期的自然選擇和協同進化下,植物通過對形態和生理特征的調節形成了復雜多樣的抗旱機制和策略,主要表現為系統抗旱和細胞抗旱[6-7]。其中,系統抗旱指植物為了適應生長環境,通過改變生長發育、形態結構等方式來降低失水傷害,如菖蒲通過卷曲葉片來減少葉面積,從而減少地上部分的水分蒸騰[8];細胞抗旱主要是通過滲透調節物質的積累、抗氧化防御系統的增強、相關蛋白的誘導形成以及激素調節等綜合作用對干旱脅迫作出響應,如紅花巖黃芪過積累可溶性糖可提高細胞的滲透調節能力,增強細胞的親水性,以抵御干旱[9]。不同物種,甚至同一物種的不同品種,受脅迫程度和脅迫時長的影響,其對干旱脅迫的反應呈現出不同的階段性特點,其耐旱響應機制均存在差異[10]。因此,開展不同品種的抗旱性試驗,分析其對不同程度干旱脅迫的響應,探討植物適應干旱的能力和對策及選育抗旱性較強的品種,對于完善抗旱減災、高產穩產栽培技術有著重要的實踐意義。
兔眼藍莓Vaccinium ashei屬杜鵑花科Ericaceae越橘屬Vaccinium多年生灌木型果樹植物,其果實富含花青素等抗氧化活性物質,具有保護視力、抗腫瘤、治療心血管疾病等藥用價值[11-12]。藍莓屬于無根毛、淺根系植物,易受干旱脅迫[13-14]。近年來,國內關于不同品種藍莓干旱逆境生理的相關研究已有較多報道,多集中于北高從藍莓[15]、南高從藍莓[16-17]和矮叢藍莓[18],兔眼藍莓往往僅涉及單一品種[19]。韋繼光等[20]和陳雪妮等[21]均對干旱和水澇脅迫下兔眼藍莓和南高從藍莓的光合特性進行了研究;Samuel 等[22]研究了不同土壤含水量條件下兔眼藍莓‘梯芙藍’的果實產量和品質。目前,關于兔眼藍莓的研究多集中于花青素[23]、組培技術[24]、果實品質[25]、引種試驗[26]等方面,關于不同兔眼藍莓品種的抗旱性評價鮮見報道。本研究中選取南方分布較廣的4 個兔眼藍莓主栽品種為研究對象,在人工控水模擬干旱脅迫條件下測定葉片生理指標的變化,并對4 個兔眼藍莓品種的抗旱性進行綜合評價,從生理特性角度探討不同兔眼藍莓品種對持續干旱脅迫的適應對策和能力,研究其抗旱響應機制,以期為兔眼藍莓耐旱品種的選育、栽培管理提供參考。
在貴州省黔東南州麻江縣杏山鎮藍莓種植園(107°28′~107°44′E,26°25′~26°34′N),以5年生‘圓藍’‘燦爛’‘巴爾德溫’和‘S13’4個兔眼藍莓品種為研究對象,選取生長狀況較為一致且無病蟲害的藍莓植株進行試驗。
2014年7月上旬—8月上旬,采用盆栽自然干旱法進行人工模擬持續干旱脅迫試驗。試驗前對藍莓植株充分灌水,使土壤含水量基本達到飽和,之后不再澆水,使其自然蒸發失水,放置遮雨棚并保持通風,進行常規管理,每品種設3 個重復,每個重復5 株。在自然干旱0、10、20、30、40 和50 d 時的8:00 左右,采集藍莓植株上部成熟功能葉片,放置液氮中帶回實驗室進行指標測定,同時采集土樣進行含水量測定,采樣后的植株不再進行采樣。
1.3.1 葉片水分飽和虧
將藍莓葉片用蒸餾水清洗干凈并擦干后,稱量其鮮質量(mf),將葉片浸入水中直至質量不再增加,即得樣品飽和鮮質量(ms),于105 ℃烘箱中烘干至恒質量后稱量其干質量(md),計算葉片的水分飽和虧(Ds)。

1.3.2 葉片內含物
采用黃嘌呤氧化酶還原氮藍四唑(NBT)法測定超氧化物歧化酶(SOD)活性。將葉片去掉葉脈,取5 g 葉片置于研缽中,加磷酸緩沖液在冰浴下研磨成漿,在10 500 r/min 條件下離心20 min。 在54 mL 14.5 mmol/L 的DL-甲硫氨酸溶液中分別加入乙二胺四乙酸、NBT、核黃素溶液各2 mL,混勻,為反應混合液。取3 mL 反應混合液于試管中,加入上清液,置于光照培養箱中準確照光 10 min 后,迅速在560 nm 波長下測定吸光值,以1 mL 反應體系中每g 葉片50%光化還原抑制率時的活性定義為1 個酶活單位。
采用酸性茚三酮結合法測定脯氨酸(Pro)含量。取0.5 g 葉片置于研缽,加5 mL 磺基水楊酸研磨成漿,沸水浴10 min,冷卻后在3 000 r/min條件下離心10 min,取上清液加入2 mL 蒸餾水、2 mL 冰乙酸和4 mL 25 g/L 酸性茚三酮試劑,混勻后在520 nm 波長下測定吸光值,計算脯氨酸含量。
采用丙酮浸提法測定葉綠素含量。將0.1 g 葉片剪成小段,放入試管中,加入80%丙酮溶液浸提過夜,過濾后分別在645、663 和652 nm 波長下測定吸光值,以80%丙酮為空白對照,計算葉片葉綠素總含量。
采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定丙二醛(MDA)含量。將葉片剪成小段后放入冰浴的研缽中,加石英砂和磷酸緩沖液研磨成漿,在提取液中加入0.5%硫代巴比妥酸,搖勻煮沸,冷卻后在3 000 r/min 條件下離心15 min,取上清液在450、533 和600 nm 波長條件下測定吸光值,計算MDA 含量。
采用考馬斯亮藍G-250 染色法測定可溶性蛋白含量。將葉片置于研缽,加石英砂和蒸餾水研磨成漿,定容至10 mL 后,在5 000 r/min 條件下離心10 min,取0.1 mL 上清液加0.9 mL 蒸餾水和5 mL 考馬斯亮藍G-250 混勻,靜置2 min 后在620 nm 波長下測定吸光值,計算可溶性蛋白含量。
采用蒽酮與糖結合比色法測定可溶性糖含 量[27]。將葉片置于試管,加入乙醇,于80 ℃水浴 30 min,冷卻后在3 500 r/min 條件下離心10 min, 取上清液加入乙醇反復浸提。取2 mL 上清液在沸水浴蒸干,加蒸餾水攪拌,取上清液加二硝基水楊酸試劑,沸水浴5 min 后用流水冷卻,在540 nm 波長下測定吸光值,計算可溶性糖含量。
1.3.3 土壤相對含水量
采用烘干法測定土壤樣品的含水量(Cw),計算土壤相對含水量(Crw)。

式中:Cfw表示田間持水量。
不同干旱持續時長處理下各藍莓品種根際土壤相對含水量見表1。

表1 持續干旱處理下各藍莓品種根際土壤的相對含水量Table 1 The relative soil water content of rhizosphere soil of each blueberry cultivar under continuous drought treatment %
采用隸屬函數和灰色關聯分析法對4 種兔眼藍莓的抗旱能力進行綜合評價[28],計算各指標與抗旱性的關聯度,值越大則關聯越密切。
若指標與抗旱性呈正相關,則

若指標與抗旱性呈負相關,則

式中:Xj為j指標的隸屬函數值,Xmin和Xmax分別代表同一指標下的最小和最大處理值。對該數值進行累加后再計算平均值。
使用量綱為1 的公式對數據進行標準化處理:將各指標的隸屬函數平均值作為參考數列X0,用水分飽和虧、SOD酶活性、MDA含量、脯氨酸含量、葉綠素含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量的平均值作為比較數列,分別記X1、X2…Xi…X7。

式中:Xi(k)表示i指標在第k個處理的原始值;Xi′(k)表示i指標在第k個處理的標準化值;Xi表示i指標的平均值,Si為i指標的標準差。
關聯系數計算公式:

式中:εi(k)表示i指標Xi在第k個處理對參考數列X0的關聯系數,X0(k)表示i指標的隸屬平均值。
根據關聯系數,計算各指標與不同品種抗旱性的關聯度:

式中:ri表示比較數列Xi和參考數列X0的關聯度。
所有數據使用Excel 2007 軟件初步整理分析后,使用SPSS 18.0 軟件進行差異顯著性檢驗,使用Excel 2007 和Origin 2018 軟件制圖。
持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的水分飽和虧如圖1 所示。由圖1 可見,隨著干旱脅迫時長的增加,4 個兔眼藍莓品種葉片的水分飽和虧呈顯著上升趨勢,均在干旱50 d 時,達到最大值。干旱10 d 時,4 個品種中,‘燦爛’葉片的水分飽和虧較干旱0 d 時無顯著增加(P>0.05),表明‘燦爛’受短期干旱的影響較小。在干旱持續20 d 時,4個品種葉片的水分飽和虧均顯著增加(P<0.05),‘圓藍’比干旱10 d 時增加了27.83%,增幅最大。干旱持續30 d 時,‘燦爛’葉片的水分飽和虧增幅最大,比干旱20 d 時增加了43.63%,表明在持續干旱30 d 時‘燦爛’葉片的水分虧缺嚴重。干旱持續40 d 時,4 個品種葉片的水分飽和虧均較前期階段顯著增加(P<0.05)。干旱持續50 d 時,4 個品種葉片的水分飽和虧均達到最大值,僅‘燦爛’葉片的水分飽和虧與干旱持續40 d 時無顯著差異,說明長期干旱時‘燦爛’會形成一定的自我調節保護機制來降低傷害。各品種葉片的水分飽和虧總增幅由大到小依次為‘圓藍’‘巴爾德溫’‘燦爛’‘S13’。

圖1 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片 的水分飽和虧Fig.1 Water saturation deficit of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的SOD 活性如圖2 所示。由圖2 可見,隨著干旱脅迫時長的增加,‘圓藍’葉片的SOD 活性呈先升、后降、再升的變化規律,其他品種葉片的SOD 活性呈現先升、后降的“?”形變化規律,但達到峰值的干旱時長不一致。干旱持續10 和20 d 時,4個品種葉片的SOD 活性較干旱0 d 時無顯著變化 (P>0.05),但‘圓藍’在干旱持續20 d 時,葉片SOD 活性比干旱持續10 d 時顯著提高了21.19%,表明4 個品種對短期干旱均具有一定的調節能力。干旱持續30 d 時,‘圓藍’‘燦爛’‘巴爾德溫’葉片的SOD 活性達到最大值,分別為206.19、214.43 和195.88 U/g;干旱持續40 d 時,‘S13’達到最大值162.96 U/g。這是因為干旱脅迫使葉片中活性氧不斷產生,對植株膜系統造成傷害,葉片中抵御活性氧的酶系統迅速響應,隨著干旱時長進一步延長,持續干旱脅迫嚴重破壞了抗氧化酶保護系統,抗氧化酶活性開始下降。

圖2 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的SOD 活性Fig.2 SOD activity of the leaves of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的MDA 含量如圖3 所示。由圖3 可見,隨著干旱脅迫時長的增加,各品種葉片中MDA 含量表現為升高、降低、升高、降低的雙峰變化趨勢,反映了遭受干旱脅迫時藍莓的適應過程。在干旱初期4個品種葉片的MDA 含量隨著干旱持續時長延長而持續升高,干旱持續20 d 時出現第1 個峰值,表明持續干旱處理會增強藍莓葉片的膜脂過氧化作用。干旱持續20 d 后葉片MDA 含量開始下降,干旱持續30 d 時葉片MDA 含量再次增加,達到第2 個峰值,各品種葉片的MDA 含量由高到低依次為‘S13’‘燦爛’‘巴爾德溫’‘圓藍’。這可能是由于膜系統調節產生顯著作用后,植物適應干旱環境,然而植物細胞的調控能力有限,隨著土壤干旱脅迫加重,膜脂過氧化再度加劇,而后隨著干旱脅迫的持續,植物細胞受到損傷,無法產生正常的反應和調控,干旱對藍莓的葉片細胞膜造成嚴重傷害。

圖3 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的MDA 含量Fig.3 MDA Content of the leaves of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的脯氨酸含量如圖4 所示。由圖4 可知,隨著干旱脅迫時長的增加,4 個品種葉片的脯氨酸含量逐漸升高,干旱持續50 d 時達到最大值。4 個品種葉片的脯氨酸含量在干旱持續20 d 內上升較為平緩,均無顯著差異。干旱持續30 d 后,葉片脯氨酸含量均顯著增加,其中‘巴爾德溫’和‘圓藍’葉片的脯氨酸含量增幅較大。結果表明,持續干旱使藍莓葉片中脯氨酸出現累積,干旱持續越久,積累越多。

圖4 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的脯氨酸含量Fig.4 Proline content of the leaves of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的葉綠素含量如圖5 所示。由圖5 可見,在土壤持續干旱脅迫過程中,4 個品種葉片的葉綠素含量均呈持續減少趨勢,整體上‘S13’葉片的葉綠素含量高于其他品種。干旱持續10 d 時,‘圓藍’和‘燦爛’葉片的葉綠素含量無顯著變化,‘巴爾德溫’和‘S13’葉片的葉綠素含量均顯著減少(P<0.05)。干旱持續20 ~40 d 時,‘燦爛’葉片的葉綠素含量下降較平緩,差異不顯著,其他品種葉片的葉綠素含量均出現顯著下降,表明持續干旱抑制了‘圓藍’‘巴爾德溫’‘S13’葉片葉綠素的合成,并且促進了葉綠素的分解。干旱持續50 d 時, 4 個品種葉片的葉綠素含量均達到最低值,其中‘巴爾德溫’葉片葉綠素含量的變化最大,從0.78 mg/g 降至0.33 mg/g,降低了57.42%;其次是‘S13’,從1.10 mg/g 降至0.63 mg/g,降低了42.67%;然后是‘圓藍’,從0.70 mg/g 降至0.44 mg/g,下降了37.91%;降幅最小的是‘燦爛’,從0.85 mg/g降至0.70 mg/g,僅降低了17.65%。

圖5 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的葉綠素含量Fig.5 Chlorophyll content of the leaves of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
在干旱脅迫條件下,植物體通過促進可溶性蛋白的合成來參與適應脅迫的過程。持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的可溶性蛋白含量如圖6 所示。由圖6 可見,隨著干旱脅迫時長的增加,4 個品種葉片的可溶性蛋白含量均為先升、后降的單峰變化。干旱持續40 d 時,‘圓藍’‘燦爛’‘巴爾德溫’‘S13’葉片的可溶性蛋白含量均達到最大值,分別為156.82、130.05、168.97 和163.97 mg/g,‘燦爛’葉片的可溶性蛋白含量整體低于其他品種。干旱持續40 d 后,各品種葉片的可溶性蛋白含量均呈下降趨勢,可能是因為長時間的干旱脅迫導致細胞中生成大量活性氧,嚴重阻礙了蛋白質的合成。結果表明,短期干旱使藍莓葉片的可溶性蛋白含量上升,藍莓對短期干旱具有一定的適應能力。

圖6 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的可溶性蛋 白含量Fig.6 Soluble protein content of the leaves of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的可溶性糖含量如圖7 所示。由圖7 可見,隨著干旱脅迫時長的增加,4 個品種葉片的可溶性糖含量均呈先升、后降的變化趨勢,但到達峰值的時間不一致。干旱持續40 d 時,‘圓藍’和‘燦爛’葉片的可溶性糖含量達到最大值,分別為3.73、2.83 mg/g, 隨后呈下降趨勢。干旱持續20 d 時,‘S13’葉片迅速積累可溶性糖以抵御干旱的傷害,干旱持續30 d 時葉片可溶性糖含量達最大值3.58 mg/g,隨后快速減少,干旱持續50 d 時下降變緩。干旱持續40 d 內,‘巴爾德溫’葉片的可溶性糖含量無顯著差異(P>0.05),干旱持續40 d 時達到最大值2.60 mg/g,干旱持續50 d 時陡然下降。干旱持續10 d 時,4 個品種葉片的可溶性糖含量均無顯著變化,表明其對短期干旱均有一定的適應能力;干旱持續時間延長,藍莓通過增加葉片可溶性糖含量來調節細胞滲透壓,緩解干旱對植株的影響;隨著干旱持續時長進一步延長,葉片可溶性糖開始快速分解,以補充養分的不足,且分解速度大于合成速度,可溶性糖含量減少。干旱處理期間,‘圓藍’和‘S13’葉片的可溶性糖含量整體上高于‘燦爛’和‘巴爾德溫’。

圖7 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片的可溶性糖 含量Fig.7 Soluble sugar content of the leaves of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
植物的抗旱性是復合性狀的綜合呈現,每種指標與植物的實際抗旱能力均有一定的相關性,以單個指標評價植物的抗旱性具有局限性和片面性[29]。為使評價結果更加接近實際結果,采用模糊數學的隸屬函數法對4 個兔眼藍莓品種的抗旱性進行評價,以7 個指標的隸屬函數加權平均值作為各品種抗旱能力綜合評價的標準,該值越大,代表抗旱性越強,結果見表2。由表2 可知,‘圓藍’‘燦爛’‘巴爾德溫’‘S13’各指標的隸屬函數平均值分別為0.537、0.474、0.498 和0.472,因此抗旱能力由強到弱依次為‘圓藍’‘巴爾德溫’‘燦爛’‘S13’。

表2 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片各生理指標的隸屬函數值及抗旱性排序Table 2 Subordinate function values and drought resistance order of leaf physiological indexes of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
灰色關聯分析是灰色系統理論中一種根據事物和因素之間的相似或相異程度,來衡量事物和因素之間關聯程度的定量分析方法[28]。關聯度表示各指標與抗旱性的密切程度,關聯度越大說明該指標與抗旱性的關系越密切。將4 個兔眼藍莓品種在不同干旱持續時長處理下各指標值求平均值(表3),并進行標準化處理(表4)。

表3 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片各生理指標的均值Table 3 The average value of various physiological indexes of the leaves of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought

表4 持續干旱處理下4 個兔眼藍莓品種葉片各生理指標的標準化值Table 4 Standardized values of physiological indexes of the leaves of 4 rabbit-eye blueberry cultivars under persistent drought
根據各生理指標的標準化值計算出各指標與不同藍莓品種抗旱性的關聯度,并對各指標的關聯度進行排序,結果見表5。由表5 可知,7 個指標與藍莓抗旱性的關聯度由大到小依次為可溶性糖含量、MDA 含量、可溶性蛋白含量、水分飽和虧、葉綠素含量、脯氨酸含量、SOD 活性。結果表明,干旱脅迫下葉片可溶性糖含量、MDA 含量、可溶性蛋白含量和水分飽和虧與4 個兔眼藍莓品種的抗旱性關聯較大,是衡量這4 個品種抗旱性的重要指標。

表5 4 個兔眼藍莓品種各生理指標與抗旱性的灰色關聯分析結果Table 5 Grey relational analysis results of physiological indexes and drought resistance of 4 rabbit-eye blueberry cultivars
兔眼藍莓對持續干旱脅迫的抗性是多種因素共同作用后所表現出的性狀。在持續干旱脅迫初期藍莓主要通過提高葉片抗氧化酶活性來減少傷害,中后期干旱脅迫加重時主要通過積累滲透調節物質來增強自身保水和吸收能力,從而抵御干旱脅迫。基于對葉片的水分飽和虧、SOD 活性、MDA 含量、脯氨酸含量、葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量共7 個生理指標的綜合分析,發現4 個兔眼藍莓品種的抗旱性差異明顯,抗旱性由強到弱依次為‘圓藍’‘巴爾德溫’‘燦爛’‘S13’。灰色關聯分析結果表明,與4 個兔眼藍莓品種抗旱能力的關聯度由大到小依次為可溶性糖含量、MDA 含量、可溶性蛋白含量、水分飽和虧,這4個指標可作為兔眼藍莓抗旱鑒定指標。
植物正常代謝時體內活性氧的產生與清除處于平衡狀態。在干旱脅迫時,植物體內積累過多的活性氧(ROS)會對細胞膜系統造成膜脂過氧化傷害,甚至導致細胞死亡[29-30]。SOD 可除去危害植物體的活性氧,是植物體內抗氧化酶保護系統的關鍵物質。MDA 是膜脂過氧化分解產物,被廣泛用于指示植物細胞膜脂過氧化作用強度和質膜受破壞程度[31]。干旱脅迫嚴重時,植物通過積累溶水性較強的滲透調節物質如脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖,使細胞液濃度增大,進行滲透調節,以維持細胞的含水量和膨壓勢,防止植物脫水,維持植物正常的生理代謝活動[32-33]。有研究結果表明,植物的抗旱防御機制與啟動抗氧化酶保護系統、調節滲透物質密切相關,抗旱性是幾種生理作用關聯互作、協同抵御的綜合 結果[34]。
干旱脅迫初期(0 ~10 d),兔眼藍莓葉片MDA 含量顯著升高,SOD 活性和滲透調節物質(脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖)含量變化平緩,說明MDA 對水分變化非常敏感。干旱初期,膜脂過氧化使細胞受到損傷,MDA 含量增加,而植物抗氧化酶系統尚未響應,保護酶活性較低,不能快速清除ROS,與王藝等[35]的研究結果相似?!疇N爛’和‘圓藍’葉片的葉綠素含量無顯著變化,其余2 個品種葉片的葉綠素含量顯著下降,水分虧缺明顯,表明‘燦爛’和‘圓藍’在干旱初期具有一定的保水能力。
干旱持續20 d 時,兔眼藍莓葉片MDA 含量持續增加,SOD 活性顯著增強,葉綠素含量開始下降,滲透調節物質(可溶性糖、可溶性蛋白)含量顯著升高。說明干旱脅迫使MDA 加速累積,植物迅速調整抗旱適應機制,通過啟動保護酶系統,提高SOD 活性,加快清除體內活性氧。同時,滲透調節物質大量積累,細胞滲透勢降低,細胞膨壓穩定,細胞吸水能力增強,緩解了脅迫帶來的傷害。目前,已證實干旱脅迫早期較多植物的滲透調節物質含量升高[36]。此時期兔眼藍莓植株體內產生多種生理反應,以抗氧化酶保護系統的啟動為主。
干旱持續30 d 時,兔眼藍莓葉片MDA 含量均下降顯著,SOD 活性(除‘S13’)顯著升高且達到峰值,脯氨酸含量均顯著上升,可溶性蛋白含量(除‘S13’)顯著上升。說明保護酶活性升高有利于及時除去活性氧、自由基等有害物質,加快MDA 的代謝,使其含量下降。其中,‘圓藍’葉片的MDA 含量最小,表明其受到的膜脂質過氧化作用較弱。同時,4 個藍莓品種的水分虧缺明顯,植物體啟動滲透調節機制來增強自身的抗旱能力,滲透調節物質脯氨酸含量越高,抗旱性越強[37]。這與李根柱等[15]對5 種北高從藍莓的研究結果一致。此時期兔眼藍莓植株啟動保護酶系統,提高滲透調節能力,增強了對干旱環境的抗性。
干旱持續40 d 時,兔眼藍莓葉片MDA 含量急速上升,SOD 活性(除‘S13’)開始下降,葉綠素含量均顯著下降,表明干旱脅迫后期植物體水分虧缺嚴重,植物膜脂過氧化嚴重,導致抗氧化酶系統受到不可逆損傷,SOD 酶活性因受到抑制而下降,保護酶系統由積極保護轉為消極抵御,活性氧等物質大量產生,導致MDA 含量驟升。藍莓快速改變抗旱機制,加快脯氨酸積累,使細胞滲透勢下降,加強對外界水分的吸收,以達到補償效應,在黃承玲等[31]對3 種杜鵑干旱脅迫的研究中有類似現象。這可能是植物在干旱脅迫加劇情況下維持生命活動的主要方式。
干旱持續50 d 時,兔眼藍莓葉片MDA 含量顯著減少,但仍維持在較高水平。除‘圓藍’外,3 個品種葉片的脯氨酸含量持續升高,SOD 活性均下降,可溶性蛋白和可溶性糖含量也大幅下降。結果表明,極重度干旱脅迫下,兔眼藍莓植株水分嚴重虧缺,合成代謝和分解代謝平衡被打破,蛋白質的合成受阻且大量降解,干旱脅迫越嚴重,可溶性糖和可溶性蛋白含量下降幅度越大。表明重度干旱脅迫使兔眼藍莓植株機體受損,自我修復調節能力下降,抗旱能力減弱。
不同藍莓品種的抗旱性受到苗齡、栽培環境、管理措施及干旱時間等因素的綜合影響,本研究結果不能全面反映其他條件下兔眼藍莓的生理變化。為全面、準確掌握不同藍莓品種的抗旱性及其隨環境因子的變化規律和應答機制,后續還應結合生長、形態及果實品質等指標進行全面分析,對不同苗齡、栽培基質和干旱時長等條件下藍莓的抗旱性進行長期觀測。