不同月季品種抗旱生理研究

康 超，李博文，楊碧楠，明 鳳

（上海師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，上海 200233）

月季花（Rosa chinensis Jacq.）又稱“月月紅”，具有很高的觀賞價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在花卉市場中占有重要地位[1]。月季花有極強(qiáng)適應(yīng)性，隨著幾年來月季育種工作不斷改進(jìn)，越來越多優(yōu)良品種的月季被引入市場。為了培育具有更高市場價(jià)值的優(yōu)質(zhì)品種，月季的抗逆性研究逐漸受到重視。月季作為一種耐旱性較差的植物[2]，在種植中其耐旱性一直是學(xué)者們廣于研究的對象。植物幼苗與種子萌發(fā)水分在植物生長起到了至關(guān)重要的作用[3]，并且在月季的培養(yǎng)中，氣溫影響也是一個(gè)至關(guān)重要的因素。在長時(shí)間暴露于35 ℃的高溫環(huán)境時(shí)，大多數(shù)月季品種會(huì)因?yàn)殡y以抵御高溫而死亡[4]。賈曉麗[1]、朱紅梅[5]等比較了“金鳳凰”“熱臘”“加里娃達(dá)”“艷麗”和“愛”等月季品系的抗旱性[1]。植物細(xì)胞在受到干旱脅迫時(shí)，細(xì)胞膜會(huì)出現(xiàn)一定程度的損傷，細(xì)胞膜透性的改變導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部的電解質(zhì)流至細(xì)胞外，造成相對電導(dǎo)率的改變；細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生過氧化作用并產(chǎn)生丙二醛（MDA）；植物細(xì)胞保護(hù)酶活性也會(huì)發(fā)生變化：超氧化物歧化酶（SOD）在植物受到干旱脅迫時(shí)活性增強(qiáng)，進(jìn)而消除細(xì)胞內(nèi)累積過多的自由基。過氧化物酶（POD）活性增強(qiáng)，會(huì)提高細(xì)胞質(zhì)膜的過氧化程度，淀粉水解酶活性升高會(huì)加劇分解植物體內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)，從而提高葉肉細(xì)胞中可溶性糖的含量[6]。因此通過測定植物細(xì)胞的各項(xiàng)生理指標(biāo)可間接表明細(xì)胞質(zhì)膜過氧化程度的強(qiáng)弱及受損程度，從而研究干旱脅迫對月季植株的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

選取3 種月季：“安吉拉”“韌月”和“仙境”，種植在上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物種質(zhì)資源中心基地。選取長勢相同的幼嫩植株，同一植株上分別再選取2 段帶有葉片的莖段，將其取下并在相同的光照等環(huán)境條件下進(jìn)行水培培養(yǎng)。

1.2 干旱處理

本實(shí)驗(yàn)采用PEG 6000 為材料模擬干旱環(huán)境[7]。不同含量的PEG 6000 水溶液可為月季植株?duì)I造月季干旱的模擬環(huán)境，純水、15%溶液、25%溶液和35%溶液。選取長勢相近的離體莖段各60 株；處理培養(yǎng)時(shí)間6 h；葉片新鮮取樣待用。

1.3 測定方法

參考潘偉彬等[8]的各項(xiàng)生理指標(biāo)的測定方式與比較方式。采用電導(dǎo)儀法測定相對電導(dǎo)率；采用硫代巴比妥酸（TCA）法測定丙二醛（MDA）；采用蒽酮比色法測定可溶性糖[9]；NBT、DAB 染色法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性及過氧化物酶（POD）活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在Excel 中進(jìn)行整理后利用Prism 9 進(jìn)行圖標(biāo)繪制并加以分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下不同月季品種酶活性與細(xì)胞膜的損傷程度

2.1.1 干旱處理下POD 酶活性

3，3-二氨基聯(lián)苯胺（DAB）與過氧化物酶（POD）結(jié)合后會(huì)形成棕褐色狀斑點(diǎn)，從而標(biāo)識出POD 的酶活性部位。從染色的結(jié)果來看，隨著干旱程度的加劇，“韌月”“安吉拉”的POD 活性呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，在“仙境”中POD 的活性在受干旱程度最大時(shí)最高（圖1）；3種品系的月季在35% 的PEG 6000 處理6 h 后均出現(xiàn)不同程度的萎焉現(xiàn)象。其中“仙境”的葉片萎焉程度最嚴(yán)重。經(jīng)過DAB 染色后，“仙境”中所呈現(xiàn)的有色沉淀物顏色最深，證明其POD 的酶活性最強(qiáng)。

2.1.2 干旱處理下不同月季品種的SOD 酶活性

超氧化物歧化酶（SOD）能清除植物體內(nèi)的氧氣從而抑制淡藍(lán)四唑（NBT）光還原為甲腙。甲腙呈現(xiàn)為藍(lán)色，因此，葉片中的沉淀物越多，著色越深則證明SOD的活性越弱，反之則越強(qiáng)。NBT 染色結(jié)果表明，“仙境”“韌月”的SOD 活性隨著干旱程度的加劇而逐步升高，“安吉拉”的SOD 活性則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢（圖1）。在干旱程度上升時(shí)，離體莖段的相對電導(dǎo)率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。這種情況與羅愛華等[10]的研究中干旱條件下番茄的各項(xiàng)生理指標(biāo)的變化趨勢相符。

2.1.3 干旱處理下不同相對電導(dǎo)率的變化

將不同月季品種干旱處理后的月季葉片進(jìn)行打孔取材后抽真空，測定此時(shí)的葉片浸液電導(dǎo)率為R1。之后將葉片與浸液一同置于沸水中煮30 min。待溶液溫度下降到室溫后，測定此時(shí)葉片浸液的電導(dǎo)率為R2。相對電導(dǎo)率的計(jì)算公式為R1/R2×100%。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過濃度為25%的PEG 6000 溶液處理后，3 種月季的相對電導(dǎo)率均達(dá)到最高值。圖2 中，“仙境”的相對電導(dǎo)率在3 種植株最高，達(dá)到42%。相對電導(dǎo)率的比值隨著干旱程度的加劇呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

2.2 干旱脅迫下不同月季品種發(fā)生過氧化作用的程度

由于取樣的不同與物種區(qū)別對實(shí)驗(yàn)存在互作關(guān)系，可溶性糖含量與丙二醛含量存在差異。因此參考了潘偉彬等[8]的比較方法，對同一品種處于不同干旱脅迫階段的離體莖段的可溶性糖含量與丙二醛含量的變化幅度進(jìn)行比較。

2.2.1 干旱脅迫下可溶性糖的變化幅度

在可溶性糖含量的比較中，“安吉拉”“韌月”和“仙境”的離體莖段在不同的干旱程度條件下均會(huì)出現(xiàn)上升的趨勢。其中“仙境”的上升幅度最為明顯，在0%至25%梯度之間其最大的上升高達(dá)63.6%。“韌月”中的可溶性糖含量在輕度干旱的條件下出現(xiàn)下降趨勢，但隨著干旱程度的加劇很快就轉(zhuǎn)變?yōu)樯仙厔荨！鞍布钡纳仙糠葹? 者之中最小，最高上升幅度僅為48.8%（圖3）。

圖3 4 種PEG 濃度處理下月季“安吉拉”、月季“韌月”和月季“仙境”的可溶性糖含量的變化

2.2.2 干旱脅迫下丙二醛含量的變化幅度

細(xì)胞膜過氧化反應(yīng)所造成的丙二醛積累能改變膜的滲透性從而引起電解液的外滲，導(dǎo)致電導(dǎo)率發(fā)生變化[11]。各離體莖段丙二醛含量的變化隨著干旱程度的加深均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。其中“仙境”在35%的PEG 6000 處理下丙二醛含量發(fā)生急劇下降。濃度從5.48 μmol/L 下降至2.76 μmol/L，下降了原有水平的49.6%（圖4）表明“仙境”對高度干旱脅迫下具有敏感的反應(yīng)。“安吉拉”增幅較為平緩，最大增幅為43.3%。

圖4 4 種PEG 濃度處理下月季“安吉拉”、月季“韌月”和月季“仙境”的丙二醛含量變化

3 結(jié)論

（1）植物的耐旱性強(qiáng)弱體現(xiàn)在其受到干旱脅迫時(shí)細(xì)胞膜的損壞程度。SOD 的活性強(qiáng)弱反應(yīng)植物對于干旱脅迫下的應(yīng)激反應(yīng)，在小麥幼苗中SOD 的活性與耐旱性成正相關(guān)[12]。POD 的存在植物細(xì)胞內(nèi)的一類氧化還原酶類，能夠消除體內(nèi)自由基的傷害。在水稻抗旱性的研究分析中運(yùn)用POD 的變化幅度作為評判水稻耐旱的生理指標(biāo)[13]。根據(jù)NBT 的染色結(jié)果分析“仙境”在受到高程度下的干旱脅迫時(shí)SOD 活性最弱，“安吉拉”的SOD 活性最強(qiáng)。在DAB 染色結(jié)果中“安吉拉”在干旱處理后POD酶的活性增強(qiáng)較快變化幅度最高，“仙境”的不同階段的顯色反應(yīng)表現(xiàn)POD 的變幅不大。

（2）在外界的干旱脅迫影響下，因?yàn)榧?xì)胞膜的通透性發(fā)生改變細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲造成相對電導(dǎo)率的改變。通過胞外離子的比值可間接反應(yīng)細(xì)胞膜損傷的嚴(yán)重程度。在受到同等干旱脅迫的條件下“仙境”的相對電導(dǎo)率高于“安吉拉”與“韌月”細(xì)胞膜損傷最為嚴(yán)重，耐旱性較弱。

（3）干旱脅迫下植物淀粉會(huì)在淀粉水解酶的催化下還原為葡萄糖，通過測試可溶性糖的變化幅度可間接得到不同植物中酶活性的強(qiáng)弱。可溶性糖的變化幅度大小為：“仙境”大于“韌月”大于“安吉拉”。同時(shí)比較丙二醛含量的變化幅度來表示莖段在干旱脅迫下發(fā)生過氧化作用的強(qiáng)弱。丙二醛的變化幅度為：“仙境”大于“韌月”大于“安吉拉”。本實(shí)驗(yàn)結(jié)論最終經(jīng)過4 項(xiàng)生理指標(biāo)綜合比較3 種月季的耐旱程度的強(qiáng)弱：月季“安吉拉”大于月季“韌月”大于月季“仙境”。

（4）在丙二醛含量的測試結(jié)果與DAB 染色結(jié)果的比較中可以發(fā)現(xiàn)，在35% PEG 6000 含量處理下的“仙境”丙二醛變化幅度與POD 酶活性均具有大幅度的變化，在“仙境”受到重度干旱脅迫的情況下丙二醛與POD可能存在協(xié)同作用，這一疑點(diǎn)在本實(shí)驗(yàn)中尚未探究透徹，其原理仍需進(jìn)一步地研究。