李德明 張秀娟 鄧丹鳳

（長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北荊州，434025）

澇漬對(duì)小白菜生長(zhǎng)及活性氧代謝的影響

李德明 張秀娟 鄧丹鳳

（長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北荊州，434025）

以盆栽小白菜（四月蔓）為試材，研究澇漬及恢復(fù)期間小白菜表觀傷害及活性氧代謝的變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，澇漬后小白菜植株黃化嚴(yán)重，澇漬4 d，8 d和12 d（恢復(fù)4 d）后植株死亡率分別為20%，50%和80%；澇漬后葉片葉綠素含量呈直線下降趨勢(shì)，恢復(fù)4 d略有回升；澇漬使小白菜葉片細(xì)胞膜透性逐漸增強(qiáng)；澇漬后造成活性氧代謝平衡體系破壞，澇漬期間葉片愈創(chuàng)木酚-過(guò)氧化物酶（G-POD）活性持續(xù)升高，恢復(fù)期間有所下降；受澇后超氧化物歧化酶（SOD）活性先升后降，恢復(fù)期間逐漸升高；受澇后抗壞血酸過(guò)氧化物酶（AsA-POD）持續(xù)升高，恢復(fù)期間緩慢下降；受澇及恢復(fù)期間葉片的丙二醛（MDA）和脯氨酸（PRO）含量變化同AsA-POD一致。總之，澇漬造成小白菜活性氧代謝失常，引起小白菜產(chǎn)量顯著降低。

小白菜 澇漬 活性氧代謝

小白菜（Brassica chinesisL.）為十字花科蕓薹屬蔬菜，是非常受人們喜愛(ài)的綠葉蔬菜之一。近年來(lái)，隨著氣候的變暖，海洋水位升高，許多地方澇漬頻頻發(fā)生，隨著全球生態(tài)系統(tǒng)的不斷惡化，我國(guó)大約有2/3國(guó)土面積存在不同程度的澇害，為害極大[1]。澇害對(duì)小白菜及其他農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)造成很大影響，有研究表明，植物在受澇漬脅迫時(shí)，活性氧代謝能力減弱，膜脂過(guò)氧化加劇[2]。澇漬對(duì)小白菜及其他農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)影響很大[3]，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率下降，直接影響到人們的生產(chǎn)和生活。對(duì)植物澇漬為害機(jī)制進(jìn)行研究，可部分解決農(nóng)作物抗?jié)硢?wèn)題，以期達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)目的。但到目前為止，研究澇漬對(duì)小白菜活性氧代謝影響的研究領(lǐng)域尚未涉入，因此，本研究探討澇漬對(duì)小白菜生長(zhǎng)發(fā)育及活性氧代謝的影響，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上合理地選擇和定向培育耐澇品種及澇漬地區(qū)小白菜增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為“四月蔓”小白菜種子。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)于2007年3～8月在長(zhǎng)江大學(xué)園藝園林學(xué)院設(shè)施園藝基地及植物逆境生理生化實(shí)驗(yàn)室完成。將供試小白菜種子進(jìn)行先期育苗，育苗基質(zhì)為椰糠∶珍珠巖=1∶1的混合物；待苗長(zhǎng)到一定大小 （4葉1心）時(shí)挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的苗植于塑料盆 （18 cm×15 cm）中培養(yǎng)，每盆3株，采用龍山通用營(yíng)養(yǎng)液根外噴施或澆灌，每周3次，噴澆肥料后用清水噴灑葉片，防止燒苗。待小白菜植株培養(yǎng)到8葉1心時(shí)開(kāi)始進(jìn)行澇漬處理，即選取20盆植株長(zhǎng)勢(shì)一致的小白菜，15盆隨機(jī)放入栽培槽中，保持灌水深度為水面淹至小白菜心葉部，分別進(jìn)行4，8 d澇漬及澇漬恢復(fù)（解除水分脅迫）4 d處理；5盆對(duì)照水分管理按正常栽培措施進(jìn)行。

1．3 試驗(yàn)方法

在不同澇漬及恢復(fù)時(shí)間（澇漬4，8 d和澇漬后恢復(fù)的第4天）取樣（葉片），采用相應(yīng)方法測(cè)定質(zhì)膜相對(duì)透性[4]，愈創(chuàng)木酚-過(guò)氧化物酶（G-POD）活性參照朱祝軍等[5]的方法，超氧化物歧化酶（SOD）、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（AsA-POD）活性參照Giannopol itis等[6]的方法，丙二醛含量的測(cè)定參照Cakmak等[7]的方法，脯氨酸（PRO）含量參照湯章城[8]的方法，葉綠素含量按呂軍[9]的方法，各指標(biāo)均測(cè)定3次，取平均值。澇漬12 d后（澇漬后恢復(fù)的第4天）取植株地上部，洗凈烘干后統(tǒng)計(jì)單株地上部干質(zhì)量，計(jì)為單株產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2．1 澇漬對(duì)小白菜生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，澇漬后小白菜單株產(chǎn)量為30.00±0.81 g，只有對(duì)照的1/5，極顯著地低于對(duì)照，表明小白菜地上部干物質(zhì)積累量嚴(yán)重減少，澇漬造成小白菜嚴(yán)重減產(chǎn)。

2．2 澇漬對(duì)小白菜葉片葉綠素含量的影響

如表1所示，澇漬后四月蔓小白菜葉綠素含量呈直線下降。其中葉綠素a含量處理4 d后明顯降低，處理8 d與對(duì)照組呈差異極顯著（P＜0.01），澇漬12 d（恢復(fù)4 d）葉綠素a含量略有回升的趨勢(shì)，但與對(duì)照差異仍達(dá)極顯著（P＜0.01）；葉綠素b含量澇漬處理4 d與對(duì)照差異顯著（P＜0.05），澇漬處理8 d與對(duì)照差異極顯著（P＜0.01），澇漬處理12 d（恢復(fù)4 d）葉綠素b含量略有回升的趨勢(shì)，但與對(duì)照差異仍達(dá)極顯著（P＜0.01）；澇漬處理葉綠素總含量降低，第4 d葉綠素含量的減少不很明顯，第8 d明顯下降與對(duì)照差異極異顯著 （P＜0.01），第12 d（恢復(fù)4 d）略有回升的趨勢(shì)，但仍極顯著的低于對(duì)照。

表1 不同澇漬時(shí)間對(duì)小白菜葉綠素含量的影響

圖1 澇漬對(duì)小白菜保護(hù)性酶與非酶系統(tǒng)的影響

2.3 澇漬對(duì)小白菜葉片細(xì)胞膜相對(duì)透性的影響

由圖1可知，澇漬造成小白菜細(xì)胞膜相對(duì)透性高于對(duì)照，且隨澇漬時(shí)間延長(zhǎng)而持續(xù)增強(qiáng)，僅在澇漬后恢復(fù)期有所減弱。澇漬處理8 d，小白菜細(xì)胞膜相對(duì)透性達(dá)到90%，顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。

2.4 澇漬對(duì)小白菜葉片活性氧代謝的影響

由圖1可知，正常情況下小白菜G-POD活性持續(xù)升高；澇漬造成小白菜G-POD活性在澇漬第8天達(dá)到2.82 mmol·min-1·g-1，顯著高于對(duì)照，澇漬恢復(fù)期略有降低，但仍高于對(duì)照。正常情況下小白菜SOD活性持續(xù)升高；澇漬造成小白菜SOD活性在澇漬4 d達(dá)到0.62 mmol·min-1·g-1，顯著高于對(duì)照，4～8 d呈下降趨勢(shì)，第8天與對(duì)照相同（0.52 mmol·min-1·g-1），澇漬恢復(fù)期略有上升。正常情況下小白菜MDA含量持續(xù)升高；澇漬8 d小白菜MDA含量達(dá)到0.28 mg/g，顯著高于對(duì)照，澇漬恢復(fù)期略有降低，但仍高于對(duì)照。正常情況下小白菜AsAPOD活性持續(xù)升高；澇漬4 d小白菜AsA-POD含量達(dá)到4.4 mmol·min-1·g-1，顯著高于對(duì)照，澇漬第8天小白菜AsA-POD含量達(dá)到5.2 mmol·min-1·g-1，極顯著高于對(duì)照，澇漬恢復(fù)期略有降低，但仍高于對(duì)照 （圖1）。正常情況下小白菜PRO含量持續(xù)升高；澇漬4 d小白菜PRO含量達(dá)到1.6 mg/g，顯著高于對(duì)照，澇漬8 d小白菜PRO含量達(dá)到2.2 mg/g，顯著高于對(duì)照，澇漬恢復(fù)期略有降低，但仍高于對(duì)照。

3 小結(jié)與討論

在正常的條件下，植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除（細(xì)胞保護(hù)系統(tǒng)）處于平衡狀態(tài)，當(dāng)植物處于衰老、澇害、干旱、高溫等逆境時(shí)，這種平衡遭到破壞，植物體內(nèi)發(fā)生 O2-，2OH-，H2O2等活性氧的積累。從而破壞膜的選擇透性并由此引發(fā)和加劇膜脂過(guò)氧化作用，導(dǎo)致植物細(xì)胞受到傷害，甚至使植物死亡[9～10]。本試驗(yàn)表明，澇害逆境導(dǎo)致小白菜葉片細(xì)胞保護(hù)系統(tǒng)的平衡體系受到破壞。葉片的葉綠素含量前8 d急劇下降，這與前人在小麥[9]、烤煙[11]中觀察的結(jié)果一致；恢復(fù)4 d后呈略回升趨勢(shì)。葉綠素含量略上升的原因可能是受澇漬傷害后小白菜植株根系受損，吸水困難，澇漬恢復(fù)期仍繼續(xù)失水而造成單位面積鮮葉片可能的葉綠素相對(duì)含量略高。由于植物體內(nèi)自由基積累，啟動(dòng)細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用是造成細(xì)胞膜系統(tǒng)受損傷、植物體受傷害的重要原因，而植物體內(nèi)的 SOD、過(guò)氧化氫酶（CAT）和 G-POD是生物自由基的清除劑，在防御植物活性氧傷害方面具有重要作用[12～13]。本研究結(jié)果表明，小白菜G-POD活性在受澇害的第4天略有升高，第8天急劇回升，澇漬恢復(fù)期間呈下降趨勢(shì)。前8 d與楊暹等[12]在菜心中觀察的結(jié)果一致。葉片的 SOD活性在受澇害的前4 d逐漸提高，第8天降低，第12天（恢復(fù)4 d）開(kāi)始回升。前8 d與汪宗立等[14]對(duì)夏玉米研究相近。澇漬后小白菜葉片的MDA含量不斷增加，第4天有明顯的升高，第8天急劇升高。此結(jié)果與前人在玉米[15～16]和淫羊藿[17]中觀察到的結(jié)果相近。 試驗(yàn)表明澇漬造成小白菜細(xì)胞膜脂過(guò)氧化嚴(yán)重，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被破壞，功能喪失。第12天（恢復(fù)4 d）MDA含量略有降低，表明澇漬恢復(fù)對(duì)小白菜細(xì)胞傷害有一定程度的緩解。澇漬前8 d AsA-POD含量不斷增加與前人在玉米[18]中研究的結(jié)果一致。脯氨酸是水溶性最大的氨基酸，其在細(xì)胞內(nèi)的積累有助于細(xì)胞的保水、維持細(xì)胞內(nèi)膨壓、保護(hù)酶和膜系統(tǒng)免受傷害和增強(qiáng)植物的抗?jié)承?。淹水?天后，游離脯氨酸（PRO）含量開(kāi)始顯著增高，這與前人在銀杏中觀察的結(jié)果一致[19]，第 12天（恢復(fù) 4 d）升高的速度變緩。這些結(jié)果表明小白菜隨著澇漬的加劇小白菜植株受到的傷害越來(lái)越嚴(yán)重。植株體內(nèi)各種代謝是非常復(fù)雜的，它們相互聯(lián)系，相互制約，某個(gè)單一的生理過(guò)程或指標(biāo)的變化尚不足以表征其抗?jié)衬芰Φ膹?qiáng)弱。由于植株保護(hù)系統(tǒng)的平衡受到破壞，膜脂過(guò)氧化作用加劇，從而影響植株的生長(zhǎng)與發(fā)育，最后導(dǎo)致植株死亡[20]。

總體而言，澇漬處理后小白菜葉片細(xì)胞保護(hù)系統(tǒng)的平衡受到破壞，葉片的葉綠素呈一直下降趨勢(shì)，第12天（恢復(fù)4 d）雖略有回升，但也極顯著低于對(duì)照；澇漬造成小白菜產(chǎn)量嚴(yán)重降低。通過(guò)對(duì)小白菜澇漬及恢復(fù)期活性氧代謝系統(tǒng)的研究，期望就澇漬對(duì)小白菜的傷害的生理機(jī)制有更進(jìn)一步的了解，以便在易發(fā)生澇漬為害的區(qū)域栽培小白菜及其他葉菜的生產(chǎn)策略制定或栽培技術(shù)（如品種選擇或定向育種或栽培措施的改進(jìn)）上作相應(yīng)調(diào)整，以達(dá)到增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。

[1]沈榮開(kāi)，王修貴，張喻芳，等.澇漬排水控制指標(biāo)的初步研究[J].水利學(xué)報(bào)，1999，12（3）：71-74.

[2]曾建軍，時(shí)明芝.植物澇害生理研究進(jìn)展[J].聊城大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，17（3）：19-21.

[3]艾天成，李方敏，周治安，等.作物葉片葉綠素含量與SPAD值相關(guān)性研究[J].湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，10（1）：2-3.

[4]李德明，賀立紅，朱祝軍.幾種重金屬離子對(duì)小白菜種子萌發(fā)及生理活性的影響[J].種子，2005，24（6）：27-29.

[5]朱祝軍，喻景權(quán)，Gereodas J,等.氮素形態(tài)和光照強(qiáng)度對(duì)煙草生長(zhǎng)和H2O2清除酶活性的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，1998，4（4）：379-385.

[6]Giannopolitis C N,Ries S K.Superoxide dismutase I.Occurrence in higher plants[J].Plant Physiology,1977，59(4): 309-314.

[7]Cakmak I,Marschner H.Magnesium deficiency and high light intensity enhance activities of superoxide dismutase, ascorbate peroxidase,and glutathione reductase in bean leaves[J].Plant Physiology,1992，98(5):1 222-1 227.

[8]湯章城.現(xiàn)代植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指南[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[9]呂軍.漬水對(duì)冬小麥生長(zhǎng)的危害及其生理效應(yīng)[J].植物生理學(xué)報(bào)，1994，26（3）：221-225.

[10]晏斌，戴秋杰.外源活性氧清除劑對(duì)玉米植株澇害的緩解[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1995，10（1）：51-55.

[11]宮長(zhǎng)榮，汪耀富.淹水脅迫對(duì)烤煙生理生化特性的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)報(bào)，1995，28（2）：126-130.

[12]楊暹，陳曉燕，楊運(yùn)英.澇害逆境對(duì)菜心的菜薹形成與細(xì)胞保護(hù)系統(tǒng)的影響[J].中國(guó)蔬菜，2000，20（2）：7-10.

[13]蘇冬梅，羅麗華.銀杏幼苗葉片轉(zhuǎn)化酶活性及其動(dòng)力學(xué)[J].經(jīng)濟(jì)林研究，2004，22（4）：9-12.

[14]汪宗立，劉曉忠，王志霞.夏玉米不同株齡對(duì)土壤澇漬的敏感度[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1987，20（3）：14-20.

[15]汪宗立，劉曉忠，李建坤，等.玉米漬澇傷害與膜脂過(guò)氧化作用和保護(hù)酶活性的關(guān)系[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，1988，4（3）：1-8.

[16]郝玉蘭，潘金豹，張秋芝，等.不同生育時(shí)期水淹脅迫對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2003，19（6）：62-63.

[17]石進(jìn)校，劉應(yīng)迪，陳軍，等.土壤澇漬脅迫對(duì)淫羊藿葉片膜脂過(guò)氧化和SOD活性的影響[J].生命科學(xué)研究，2002，6（4）：30-31．

[18]張玉瓊，張鶴英.淹水逆境下玉米若干生理生化特性的變化[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，25（4）：378-381.

[19]王義強(qiáng)，谷文眾，姚水攀，等.淹水脅迫下銀杏主要生化指標(biāo)的變化[J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，25（4）：78-80，85.

[20]劉曉忠，李建坤，王志霞，等.澇漬逆境下玉米葉片超氧化物歧化酶和過(guò)氧化酶活性與抗性的關(guān)系[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，1995，10（3）：29-32.

Effect of Waterlogging Stress on Growth and Active Oxygen Metabolism of Pakchoi

LI Deming,ZHANG Xiujuan,DENG Danfeng
(College of Horticulture and Gardening,Yangtze University,Jinzhou,Hubei 434025)

Using pakchoi(Siyueman)as material,we observed plant visible injuries under waterlogging stress for 4,8 d and physiological influence after recovery 4 d The results showed that plant etiolate seriously after waterlogging,and root decayed to death (death rates were about 20%,50%and 80%after plant waterlogged 4,8 d and recovered 4 d).Leaf chlorophyll content showed descending trend,but gently increased at 4th day after recovery.Waterlogging caused plants membrane permeability gradually increasing.Waterlogging destroyed the balance of Chinese cabbage cell protective systems.After waterlogging,guaiacol peroxidase(G-POD)and superoxide dismutase(SOD)activities gently increased at 4th day,then G-POD activity rapidly increased at 8th day,but SOD activity decreased at 8th day.During the period of recovery,G-POD activity gently decreased,then SOD activity gradually increased.With waterlogging degree increasing, leaves ascorbic acid peroxidase (AsA-POD)activities gently increased at 4th day after waterlogging,then rapidly increased at 8th day after waterlogging,but decreased during the period of recovery.Malonaldehyde (MDA)activities increased at 4th day after waterlogging,then rapidly increased at 8th day after waterlogging,but decreased during the period of recovery.Proline (PRO)content gently increased at 4th day after waterlogging,then rapidly increased at 8th day after waterlogging,but decreased during the period of recovery.

Pakchoi;Waterlogging stress;Active oxygen metabolism

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.24.014

長(zhǎng)江大學(xué)博士啟動(dòng)基金（2007018）

李德明（1972-），男，副教授，浙江大學(xué)博士/博士后，主要研究方向?yàn)橹参锏V質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、逆境生理生化及發(fā)育生理和園林植物應(yīng)用，電話：13207295391。E-mail：lidmn@163.com

2009-08-14