齊建波，榮新民，陳虎，劉懷鋒

（1石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，石河子832003；2新疆石河子農(nóng)科中心葡萄研究所，石河子832000）

我國(guó)有1／3以上的地區(qū)為干旱及半干旱地區(qū)，即使在非干旱地區(qū)也經(jīng)常會(huì)發(fā)生突發(fā)性干旱，干旱成為影響果樹(shù)生產(chǎn)的一種常見(jiàn)環(huán)境脅迫。水分脅迫常常對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理過(guò)程和產(chǎn)量造成極大的影響［1］。通常情況下，植物細(xì)胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生與清除處于一種動(dòng)態(tài)平衡，一旦這種平衡遭到破壞，自由基便產(chǎn)生積累，膜內(nèi)脂雙分子層中含有的不飽和脂肪酸就易于氧化分解而造成膜的破壞。體內(nèi)活性氧增高能啟動(dòng)膜脂過(guò)氧化和膜脂脫脂化作用。這種動(dòng)態(tài)平衡被破壞的直接結(jié)果就是丙二醛（MDA）含量增加［2－3］。當(dāng)植物遭受水分脅迫造成生理性缺水時(shí)，植物體內(nèi)脯氨酸（Pro）大量積累［4］，因此植物體內(nèi)脯氨酸含量在一定程度上反映了植株體內(nèi)的水分狀況，可作為植株缺水的參考指標(biāo)［5］。而超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）等能夠有效地清除自由基，是酶促防御系統(tǒng)的重要組成成分。人們根據(jù)這一理論對(duì)干旱脅迫下的葡萄［6－7］、無(wú)花果和海棠［8］等逆境生理過(guò)程進(jìn)行了大量的研究。由于前人對(duì)葡萄節(jié)水灌溉方式中水分脅迫的研究在取材的差異性、指標(biāo)上的單一性以及分析的方法非一致性，使得對(duì)葡萄生產(chǎn)的節(jié)水灌溉體系并未真正建立，葡萄在干旱脅迫下的生理生化機(jī)制還有待進(jìn)一步的深入研究。為此，本研究針對(duì)新疆鮮食品種無(wú)核白雞心的耐旱性，擬通過(guò)在干旱脅迫下對(duì)該葡萄的生理指標(biāo)分析，進(jìn)一步了解葡萄干旱的生理生化機(jī)制，以期為完善葡萄的節(jié)水灌溉體系和加強(qiáng)葡萄栽培管理措施的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 材料

試驗(yàn)品種為7年生無(wú)核白雞心葡萄，株行距為0．6m×3．5m，連疊式小棚架，東西走向。

1．2 方法

1．2．1 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)于2009年5月－2010年12月在新疆石河子葡萄研究所進(jìn)行。灌溉方式為滴灌，采用一行兩管，一管布設(shè)在樹(shù)南距根基部60cm處，一管布設(shè)在樹(shù)北距根基部20cm處，雙管間距80cm。毛管直徑16mm，滴頭間距400mm，滴頭流量2．6L／h。土壤類型為沙壤土。

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)水分脅迫處理，1個(gè)對(duì)照。處理1（T1）：輕度干旱脅迫，當(dāng)40cm處土壤水勢(shì)達(dá)到－100kPa時(shí)開(kāi)始灌水，當(dāng)60cm土壤水勢(shì)達(dá)到0kPa時(shí)停止灌水；處理2（T2）：中度干旱脅迫，當(dāng)40cm處土壤水勢(shì)達(dá)到－150kPa時(shí)開(kāi)始灌水，當(dāng)60cm土壤水勢(shì)達(dá)到0kPa時(shí)停止灌水；處理3（T3）：重度干旱脅迫，當(dāng)40cm處土壤水土勢(shì)達(dá)到－200kPa開(kāi)始灌溉，當(dāng)60cm土壤水勢(shì)達(dá)到0kPa時(shí)停止灌水；對(duì)照（CK）：常規(guī)灌水，當(dāng)40cm處土壤水勢(shì)達(dá)到－50kPa時(shí)充分灌水，當(dāng)60cm土壤水勢(shì)達(dá)到0 kPa時(shí)停止灌水。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。

1．2．2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤水勢(shì)測(cè)定：采樣watermark土壤水勢(shì)儀測(cè)定。在滴灌帶下方埋設(shè)2個(gè)Watermark土壤水勢(shì)探頭，探頭間距5cm，深度分別為距地面40cm和60cm。每3d測(cè)定1次。

植株水勢(shì)測(cè)定：采用SKPM1400便攜式植物壓力室水勢(shì)儀測(cè)定。每重復(fù)選擇新梢中部成熟的六片葉片于07：00開(kāi)始測(cè)定，與土壤水勢(shì)的測(cè)定同步進(jìn)行。

生理指標(biāo)的測(cè)定：測(cè)定方法參照文獻(xiàn)［9］。MAD的測(cè)定采用TCA－TBA法；Pro含量的測(cè)定采用比色法；POD活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法；CAT活性的測(cè)定采用紫外吸收法；SOD活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法。

1．2．3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

用Excel 2003及Spss軟件進(jìn)行方差統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同水分脅迫處理對(duì)灌水頻率的影響

由圖1可見(jiàn)，隨著各處理灌水脅迫指標(biāo)的增加，灌水頻率依次減少，處理1在灌溉后21－26d即達(dá)到灌溉臨界指標(biāo)，處理2在灌溉后30－36d達(dá)到灌溉臨界指標(biāo)，處理3在灌溉后43－47d達(dá)到灌溉臨界指標(biāo)，對(duì)照在灌溉后20－22d達(dá)到灌溉臨界指標(biāo)，5月31日－8月31日采收葡萄，對(duì)照CK灌了4次水，處理1灌了3次水，處理2灌了2次水，處理3僅灌了1次水。

2．2 不同水分脅迫處理對(duì)葡萄植株葉片水勢(shì)的影響

由圖2可見(jiàn)，葉片水勢(shì)值的變化呈波浪型，結(jié)合圖1可以看出，當(dāng)土壤水勢(shì)下降時(shí)，葉片水勢(shì)也同樣下降，當(dāng)土壤水勢(shì)上升時(shí)，葉片水勢(shì)也漸漸開(kāi)始回升。葉片水勢(shì)與土壤水勢(shì)變化趨勢(shì)一致，但葉片水勢(shì)的回升滯后于土壤水勢(shì)的回升。

圖1 不同處理土壤水勢(shì)隨時(shí)間的變化Fig．1Soil water potential change with time in different treatments

圖2 不同處理葉片水勢(shì)隨時(shí)間的變化Fig．2Leaves water potential change with time in different treatments

2．3 不同水分脅迫處理對(duì)葡萄葉片生理指標(biāo)的影響

2．3．1 對(duì)葡萄葉片中MDA含量的影響

由圖3可見(jiàn)，隨著干旱脅迫程度的加劇，MDA的含量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，對(duì)照的MDA含量最低，處理3即重度水分脅迫下MDA含量最高。水分脅迫前期，到水分脅迫后期，由于長(zhǎng)期的重度水分脅迫，處理3葉片的MDA含量極顯著高于其他處理，但與前期相比，各處理MDA含量略有降低。

2．3．2 對(duì)葡萄葉片中Pro含量的影響

圖4顯示，隨著水分脅迫程度的加據(jù)，葉片中Pro含量均呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，說(shuō)明葡萄在水分脅迫條件下，具有明顯積累Pro的現(xiàn)象。在水分脅迫前期，即7月5日的測(cè)量結(jié)果顯示，處理3的Pro含量顯著高于對(duì)照，而處理1和處理2與對(duì)照的Pro含量差異不顯著。到水分脅迫中期，處理3的Pro含量與處理2差異顯著，處理2與處理1差異不顯著，而與對(duì)照差異顯著。到水分脅迫后期，處理3的Pro含量與處理2相比顯著減少，與處理1相比顯著增加。這表明中度水分脅迫與重度水分脅迫造成葡萄葉片中Pro的大量積累。從整體的測(cè)定結(jié)果來(lái)看，Pro含量隨著水分脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增加。

圖3 不同時(shí)期不同處理對(duì)MDA含量的影響Fig．3Effect of different treatments in different times on MDA content

圖4 不同時(shí)期不同處理對(duì)Pro含量的影響Fig．4Effect of different treatments in differenttimes on Proline content

2．3．3 對(duì)葡萄葉片中CAT活性的影響

由圖5可見(jiàn)，水分脅迫前期，即7月5日與7月25日，各處理葉片中CAT活性差異不顯著；到了脅迫中期，葡萄葉片中CAT的活性隨著干旱脅迫程度的加劇呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，處理2與處理3葉片CAT活性顯著高于其他各處理。其中重度脅迫處理的葉片CAT 活性高達(dá)435．64（U／g）／min FW，比對(duì)照153．12（U／g）／min FW 增加了284．5%。到水分脅迫后期，即8月27日的測(cè)定結(jié)果顯示，處理3的CAT活性較處理2的CAT活性有所下降，但處理3與處理2的差異不顯著，處理3與處理1的葉片CAT活性有顯著差異，處理2與處理1的差異極顯著。這說(shuō)明水分脅迫可促使葡萄葉片CAT酶活性上升，不同水分脅迫程度下的葉片CAT活性隨著水分脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，其差異越顯著。

2．3．4 對(duì)葡萄葉片中POD活性的影響

由圖6可見(jiàn)，在水分脅迫處理前期（7月5日），處理2葉片中POD的活性顯著高于其它各處理，但隨著水分脅迫持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)，7月25日－8月27日，均表現(xiàn)出處理2的POD活性顯著高于對(duì)照，但3個(gè)水分脅迫處理之間POD的活性差異不顯著，且呈下降的趨勢(shì)。

圖5 不同時(shí)期不同處理對(duì)CAT活性的影響Fig．5Effect of different treatments in different times on activity of CAT

圖6 不同時(shí)期不同處理對(duì)POD活性的影響Fig．6Effect of different treatments in differenttimes on activity of POD

3 討論

3．1 葡萄葉片水勢(shì)對(duì)植株水分脅迫的響應(yīng)

在植物各部位的水勢(shì)當(dāng)中，葉片水勢(shì)代表植物水分運(yùn)動(dòng)的能量水平，是植物組織水分狀況的直接表現(xiàn)，反映了植物在生長(zhǎng)季節(jié)中各種生理的活動(dòng)受環(huán)境水分條件制約的程度。土壤水分、氣溫、空氣相對(duì)濕度、光合有效輻射、植物葉片的蒸騰速率等均影響植物葉片水勢(shì)的變化。作物對(duì)土壤水分的吸收狀況是，當(dāng)土壤水勢(shì)降低時(shí)，葉片水勢(shì)會(huì)隨著土水勢(shì)的降低而降低；同樣當(dāng)外界條件變化引起蒸騰速率改變時(shí)，即便是土水勢(shì)沒(méi)有改變，葉片水勢(shì)也會(huì)隨之而發(fā)生變化［10－12］。因此，在分析葉片水勢(shì)與土水勢(shì)的關(guān)系時(shí)，必須區(qū)分是土壤水分變化還是外界條件的變化引起的葉片水勢(shì)變化。區(qū)分兩者引起的作物葉片水勢(shì)變化規(guī)律時(shí)，首先應(yīng)以充分供水的條件下葉片水勢(shì)隨著外界條件變化的規(guī)律為基礎(chǔ)［13］。

本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，土壤水勢(shì)與植株葉片水勢(shì)變化呈正相關(guān)，這與前人［14］的研究結(jié)果相符，且葉片水勢(shì)的變化較土壤水勢(shì)具有滯后性。

3．2 不同灌水量對(duì)MDA含量的影響

MDA是植物細(xì)胞膜不飽和脂肪酸發(fā)生過(guò)氧化作用的中間產(chǎn)物，MDA含量變化是反映細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo)，即MDA含量越高，膜脂過(guò)氧化程度越嚴(yán)重，膜透性越大［15］，其含量高低代表膜脂過(guò)氧化的程度，可以作為細(xì)胞膜質(zhì)損傷程度的參數(shù)，是衡量植物在逆境中膜脂過(guò)氧化程度的重要指標(biāo)之一。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，干旱脅迫條件下，葉片中MDA含量增加。且隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，MDA含量持續(xù)上升。這一點(diǎn)與前人［16－19］在蘋(píng)果、板栗、甘薯、煙葉等試驗(yàn)材料上所得的研究結(jié)果相同，這說(shuō)明隨著干旱脅迫程度的加劇葡萄幼葉中MDA含量升高，表明干旱引起氧化作用加強(qiáng)積累較多的MDA［20－21］。從本實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)時(shí)期測(cè)定結(jié)果中只有處理3顯著高于對(duì)照，而處理1、處理2與對(duì)照在水分脅迫中后期三者之間無(wú)顯著差異，在重度水分脅迫下的葡萄葉片發(fā)生了明顯的膜脂過(guò)氧化作用。

3．3 不同灌水量對(duì)Pro酸含量的影響

植物在干旱脅迫條件下有Pro的累積，積累的Pro有利于維持細(xì)胞滲透勢(shì)，防止水分過(guò)度流失，為抗氧化物質(zhì)的合成創(chuàng)造良好的生理環(huán)境，并證明Pro是 植 物 對(duì) 干 旱 脅 迫 的 一 種 適 應(yīng)［22－23］。在 柑橘［23］杏、桃、梅［24］等果樹(shù)上的研究結(jié)果顯示，在干旱脅迫條件下，果樹(shù)體內(nèi)都積累大量Pro。

本研究表明，隨水分脅迫程度的加深，Pro含量逐漸增多，這與前者的研究結(jié)果相符合。然而，在水分脅迫中期，重度水分脅迫處理的葉片Pro含量顯著高于中度水分脅迫，水分脅迫后期，重度水分脅迫處理的Pro含量卻顯著低于中度水分脅迫處理，這種明顯差異的原因還有待于進(jìn)一步研究。

3．4 不同灌水量對(duì)葡萄植株葉片中保護(hù)酶活性的影響

干旱脅迫會(huì)激發(fā)植物體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)參與清除活性氧的任務(wù)，包括POD和CAT。CAT、POD可分解

本研究的結(jié)果表明，輕度水分脅迫即可導(dǎo)致葡萄葉片POD及CAT活性顯著提高，這與前人［7－8］研究相符。但隨著水分脅迫程度的增強(qiáng)，葡萄葉片POD活性呈下降趨勢(shì)，這可能與植株對(duì)水分脅迫的適應(yīng)性增強(qiáng)有關(guān)。

4 結(jié)論

葉片水勢(shì)可以作為衡量植株水分虧缺程度的一個(gè)重要指標(biāo)，土壤水勢(shì)與葉片水勢(shì)相結(jié)合，能夠確定出合適的灌水指標(biāo)。

通過(guò)對(duì)葡萄葉片與水分脅迫相關(guān)生理指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果表明，重度水分脅迫對(duì)植株造成的生理傷害較明顯，而中度水分脅迫的影響不明顯。所以可以確定處理2即40cm處土壤水勢(shì)達(dá)到－150kPa可以作為葡萄灌溉的臨界指標(biāo)。

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