水脅迫對甘薯SOD、POD酶活性和MDA含量及產(chǎn)量的影響

摘"要： 為探究甘薯在長期水脅迫環(huán)境下的適應(yīng)性，以煙薯25、寧紫薯1號及商薯19三個甘薯品種為試驗材料，設(shè)置了貫穿甘薯全生長期的水脅迫環(huán)境，測定其在長期水脅迫條件下薯塊SOD酶活性、POD酶活性、MDA含量及鮮薯產(chǎn)量等指標(biāo)變化。結(jié)果表明甘薯在受到水脅迫之后塊根內(nèi)MDA含量顯著提升，SOD、POD酶活性隨著MDA含量增加同時增強(qiáng)以進(jìn)行體內(nèi)活性氧的自我清除。在增濕環(huán)境下煙薯25鮮薯產(chǎn)量減少27.29%、寧紫薯1號減少74.48%，商薯19減少64.37%，減產(chǎn)均為極顯著。煙薯25 SOD酶活性、POD酶活性增長幅度及MDA含量變化趨勢最小，且鮮薯減產(chǎn)幅度最小，可初步認(rèn)定耐濕性強(qiáng)；寧紫薯1號及商薯19耐濕性弱，不適宜在易積水地區(qū)種植。

關(guān)鍵詞：甘薯;水脅迫;SOD;POD;MDA;產(chǎn)量

中圖分類號：S531""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""文章編號：0488-5368（2025）03-0045-04

Effects of Water Stress on SOD Enzyme Activity， POD Enzyme Activity， MDA Content， and Yield of Sweet Potato

LI Qiuzhuo， ZHANG Fangkui， SHI Chan， HAN Li， QIU Shichun， ZHANG Xingduan

（Chongqing Three Gorges Academy of Agricultural Science， Wanzhou，Chongqing 404155， China）

Abstract： To investigate the adaptability of sweet potato under long-term water stress conditions， three sweet potato varieties—'Yanshu 25'， 'Ningzishu 1'， and 'Shangshu 19'，were selected as experimental materials. A water stress environment was maintained throughout the entire growth period， and changes in superoxide dismutase （SOD） activity， peroxidase （POD） activity， malondialdehyde （MDA） content， and root yield were measured. The results showed that water stress significantly increased MDA content in sweet potato roots， while SOD and POD activities also increased simultaneously， which helped to scavenge reactive oxygen species （ROS）. Under water stress， root yield decreased significantly： 'Yanshu 25' by 27.29%， 'Ningzishu 1' by 74.48%， and 'Shangshu 19' by 64.37%. Among the three varieties， 'Yanshu 25' had "the smallest changes in SOD and POD activity and MDA content， as well as the lowest yield reduction， indicating strong water stress tolerance. In contrast， 'Ningzishu 1' and 'Shangshu 19' showed weak tolerance to water stress and were not suitable for cultivation in waterlogged areas.

Key words：Sweet Potato; Water Stress; SOD; POD; MDA; Yield

甘薯具有生物產(chǎn)量高、種植區(qū)域廣、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，被認(rèn)為是保障全球糧食安全和營養(yǎng)安全最具潛力的作物[1]，是昔日果腹之物，如今已成為保健之品。甘薯根系發(fā)達(dá)，但是與其它作物相比，其對水分脅迫更為敏感，在生育期內(nèi)遭遇水脅迫是甘薯高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要限制因素之一。我國西南薯區(qū)由于受亞熱帶季風(fēng)影響而多降雨，土壤經(jīng)常處于浸水狀態(tài)造成水脅迫，水脅迫導(dǎo)致甘薯根際缺氧，影響甘薯正常生長發(fā)育，嚴(yán)重制約了甘薯產(chǎn)量[2]。特別是在收獲季節(jié)多是陰雨時段，不僅給甘薯收獲和貯藏帶來極大不便，更易引起甘薯薯塊濕害和貯藏腐爛，造成薯塊極大損失，降低甘薯產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

已有相關(guān)研究證明，甘薯對高溫、干旱等逆境脅迫具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，但對水脅迫環(huán)境適應(yīng)性較弱[3]。且甘薯在不同的生育時期對土壤含水量的要求不同，生長前期的土壤最佳相對含水量為60%～80%，生長中期為50%～60%，到后期不宜超過80%[4]。若受水脅迫環(huán)境長期影響，甘薯植株通過提高超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）等酶活性清除體內(nèi)活性氧，當(dāng)深度受脅迫導(dǎo)致活性氧持續(xù)增加，過多活性氧無法被清除則會提高丙二醛（MDA）積累量，抑制甘薯正常發(fā)育生長，地下薯塊出現(xiàn)牛蒡根（柴根）、須根和爛薯現(xiàn)象，最終導(dǎo)致甘薯產(chǎn)量降低顯著[5，6]。本研究設(shè)置了貫穿甘薯全生長期的水脅迫環(huán)境，探索了甘薯在長期水脅迫條件下SOD酶活性、POD酶活性、MDA含量及產(chǎn)量等指標(biāo)變化，為甘薯水脅迫適應(yīng)性研究提供理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試材料為甘薯品種煙薯25、寧紫薯1號和商薯19。

1.2試驗方法

1.2.1田間試驗方法試驗于2023年在重慶市萬州區(qū)重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘寧試驗基地進(jìn)行。試驗地肥力均勻一致。試驗設(shè)置常規(guī)及增濕兩個環(huán)境處理。常規(guī)處理安置簡易棚用于遮雨；增濕處理無棚，淺開廂溝；兩個處理均鋪設(shè)滴管帶，在栽插后30 d開始滴灌，同時在田間用彭云S21A型遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)測儀進(jìn)行氣象要素監(jiān)測，保證常規(guī)處理下的土壤濕度維持在60%左右，增濕處理的土壤濕度長時保持100%，持續(xù)到收獲。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，環(huán)境處理為主區(qū)，品種處理為副區(qū)，3次重復(fù)，小區(qū)面積8 m2，種植密度60 000株/hm2。栽插后60 d、90 d、120 d及150 d收獲期各小區(qū)取樣3株，測定根系SOD、POD酶活性、MDA含量；收獲時測產(chǎn)，并調(diào)查單株結(jié)薯數(shù)、單株鮮薯重和大、中、小薯率，計算商品薯率。

1.2.2測定方法稱取0.1g薯肉干樣，加入1mL提取液，提取液體積比為1∶10，進(jìn)行冰浴勻漿；4℃離心10 min（8 000 r/min），取上清液，用于測定SOD、POD酶活性。

SOD酶活性的測定：采用黃嘌呤氧化法，SOD試劑盒（索萊寶生物科技有限公司）測定組織勻漿上清液中SOD酶活性。

POD酶活性的測定：采用愈創(chuàng)木酚法，POD試劑盒（索萊寶生物科技有限公司）測定組織勻漿上清液中POD酶活性。

MDA含量測定：采用硫代巴比妥酸雙組分分光光度法測定MDA含量。稱取薯肉1 g，加入2 mL 5% TCA和少量石英砂，研磨至勻漿，再加8 mL TCA進(jìn)一步研磨，勻漿離心10 min（4 000 r/min），上清液為樣品提取液。吸取上清液2 mL（對照加2 mL蒸餾水）加入2 mL 0.6% TBA溶液搖勻。將試管放入沸水浴中煮沸10 min（自試管內(nèi)溶液中出現(xiàn)小氣泡開始計時），取出試管并冷卻，離心15 min（3 000 r/min），取上清液，測定其在523 nm、600 nm和450 nm處的吸光值。以0.6%TBA溶液為空白同時測定。

2結(jié)果與分析

2.1水脅迫對薯塊SOD、POD酶活性及MDA含量的影響

增濕及常規(guī)處理下不同生育時期薯塊SOD、POD酶活性及MDA含量方差分析結(jié)果見表1，結(jié)果表明，增濕處理薯塊在栽插后60 d至150 d期間SOD酶活性均顯著高于常規(guī)處理，且栽插后90 d后差異極顯著；薯塊POD酶活性在栽插后60 d沒有顯著差異，栽插后90 d、120 d增濕處理顯著高于常規(guī)處理，150 d時增濕處理極顯著高于常規(guī)處理；薯塊MDA含量在栽插后60 d增濕處理極顯著高于常規(guī)處理，栽插后90 d無顯著差異，栽插后120 d至150 d時差異顯著。

將不同品種在不同處理下各時期SOD酶活性、POD酶活性及MDA含量測定值繪制成柱狀圖（圖1）。由圖1可知在相同生育期，各參試品種增濕處理薯塊SOD酶活性、POD酶活性、MDA含量均高于常規(guī)處理。增濕處理下各品種整個生育期內(nèi)SOD酶活性持續(xù)提高。兩種處理下各品種SOD酶活性整體隨著生育期進(jìn)程增長。煙薯25及寧紫薯1號在常規(guī)處理下各生育時期薯塊SOD酶活性無顯著性差異，商薯19從120 d到150 d增長顯著。增濕處理下三個品種隨生育進(jìn)程的增長差異極顯著。兩種處理下各品種在不同時期POD酶活性變化趨勢不盡一致。兩種處理下煙薯25薯塊POD酶活性均隨著生育期進(jìn)程先略微降低后極顯著增長。寧紫薯1號薯塊POD酶活性常規(guī)處理下先極顯著增長，在90～120 d時無明顯變化，隨后再次極顯著增長；增濕處理下栽插后60～90 d極顯著增長，到120 d后達(dá)最高，隨后略有降低。商薯19薯塊POD酶活性兩種處理下均先增長后降低，差異極顯著。

兩種處理下寧紫薯1號薯塊MDA含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煙薯25、商薯19薯塊MDA含量。兩種處理下的煙薯25薯塊MDA含量均在120 d達(dá)到峰值（1.13 μmol/g、1.42 μmol/g），隨后降低。商薯19常規(guī)處理下薯塊MDA含量在

120 d達(dá)到峰值（1.02 μmol/g），增濕處理下90 d達(dá)到峰值（2.70 μmol/g）。寧紫薯1號薯塊MDA含量均在90 d達(dá)到峰值（34.79 μmol/g、45.16 μmol/g），隨后持續(xù)降低。

圖1結(jié)果還表明，POD酶活性前期隨著MDA含量增加而提高，當(dāng)MDA含量減少后一段時間POD酶活性也稍有降低。

2.2水脅迫對甘薯產(chǎn)量影響

各參試品種小區(qū)產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)、單株鮮薯重和商品薯見表2。與常規(guī)處理相比較，在增濕處理下，各參試品種的商品薯率有所降低，但均未達(dá)顯著水平；寧紫薯1號單株結(jié)薯數(shù)有所降低，煙薯25和商薯19略有提高，但均無顯著差異；各參試品種鮮薯產(chǎn)量表現(xiàn)不同程度降低，煙薯25減產(chǎn)27.29%，寧紫薯1號減產(chǎn)74.48%，商薯19減產(chǎn)64.37%，減產(chǎn)均為極顯著。煙薯25增濕環(huán)境下商品薯率及小區(qū)鮮薯減產(chǎn)幅度最小。

3討論與結(jié)論

本研究表明不同甘薯品種對水脅迫的適應(yīng)性差異較大，煙薯25在增濕環(huán)境下SOD酶活性、POD酶活性增長幅度及MDA含量變化趨勢最小，且小區(qū)鮮薯減產(chǎn)幅度最小，可初步認(rèn)定耐濕性最強(qiáng)；寧紫薯1號及商薯19耐濕性弱，不適宜在降雨頻繁的地區(qū)種植。甘薯長時間處于水脅迫環(huán)境中生長，受高濕、無氧等條件影響，各品種單株結(jié)薯數(shù)未受明顯影響，但薯塊大小受影響較大，單株薯塊明顯變小，中小薯數(shù)及產(chǎn)量占比增加；且水脅迫環(huán)境讓甘薯根系受損致死，導(dǎo)致缺窩或腐爛嚴(yán)重，最終鮮薯產(chǎn)量極顯著減產(chǎn)。

本研究中，常規(guī)種植環(huán)境下甘薯SOD、POD酶活性及MDA含量隨著生育進(jìn)程有極顯著增減，但整體基數(shù)較低且增減幅小。而在受到水脅迫之后甘薯塊根內(nèi)MDA含量（極）顯著提升，且增幅加大；SOD、POD酶活性隨著MDA含量增長同時增強(qiáng)，隨后在MDA含量達(dá)到峰值開始降低后，POD酶活性稍降低，而SOD酶活性持續(xù)增強(qiáng)。這說明了甘薯薯塊具備較強(qiáng)的自我調(diào)節(jié)能力，長期水脅迫誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧可刺激SOD、POD酶活性提高，有助于及時清除薯塊中活性氧的毒害用以防御逆境產(chǎn)生的傷害，與候夫云[7]等人研究結(jié)果一致。張俊霞[8]等人研究認(rèn)為水脅迫導(dǎo)致植物中存在大量活性氧，對細(xì)胞組織造成損傷，SOD酶活性持續(xù)增強(qiáng)以催化超氧陰離子歧化為H2O2和氧氣；POD中主要是以抗壞血酸過氧化物酶清除植物細(xì)胞中的活性氧，是植物體內(nèi)清除H2O2的關(guān)鍵，當(dāng)植物體內(nèi)細(xì)胞膜脂過氧化程度下降后活性降低。本研究中SOD酶與POD酶活性隨著MDA含量變化的趨勢同張俊霞等人研究結(jié)果一致，同時也印證了兩種酶在水脅迫環(huán)境中的不同作用。

通過本研究可知，在種植甘薯時應(yīng)開深溝、起高壟，盡量保證甘薯種植田塊干燥，甘薯雖然在水脅迫環(huán)境中有一定抗性，但產(chǎn)量仍會有較大損失；如在降雨較多的薯區(qū)種植甘薯時，應(yīng)盡量篩選使用耐濕性強(qiáng)的甘薯品種，以有效保障甘薯商品價值，穩(wěn)定甘薯種植收益。

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