張紅萍，李明達(dá)

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校， 甘肅 蘭州 730010； 2.甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730020)

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水分脅迫后復(fù)水對豌豆葉片葉綠素含量的影響

張紅萍1，李明達(dá)2

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校， 甘肅 蘭州 730010； 2.甘肅農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730020)

摘要：采用盆栽人工控水法，研究了水分脅迫及復(fù)水對豌豆葉片葉綠素含量的影響。結(jié)果表明：苗期水分脅迫，豌豆葉片中葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量上升，均顯著或極顯著高于對照水平；葉綠素a與b的比值(a/b)則呈現(xiàn)先增大而后又減小的趨勢；初花期短歷時水分脅迫，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均顯著高于對照水平，長歷時脅迫后，葉綠素各組分含量均低于對照水平；a/b值也是呈現(xiàn)先增大而后又減小的趨勢；莢果充實期短歷時脅迫后，豌豆葉片中葉綠素a、葉綠素總量高于對照水平，葉綠素b則是輕度脅迫高于對照水平，重度脅迫低于對照水平，a/b值輕度脅迫接近對照水平，重度脅迫高于對照水平；水分脅迫10 d后，葉綠素各組分含量均下降；復(fù)水后，葉綠素各組分均表現(xiàn)出了一定程度的補償效應(yīng)，且苗期與初花期水分脅迫后復(fù)水的補償效應(yīng)高于莢果充實期。

關(guān)鍵詞：水分脅迫；復(fù)水；豌豆；葉綠素

水分脅迫可直接或間接地引起植物一系列代謝功能的變化，這些變化可作為鑒定植物抗旱性的重要指標(biāo)。因此，水分脅迫對作物生長發(fā)育的影響一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的焦點，也取得了顯著的成果[1-4]。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，它在光合作用的光吸收中起核心作用，作物葉片葉綠素含量與作物的抗旱性具有密切的關(guān)系[5-6]。研究表明，水分脅迫會導(dǎo)致玉米、春大豆、苧麻及盆栽小黑麥葉片葉綠素含量顯著降低[7-11]。也有研究發(fā)現(xiàn)，水分脅迫會使花生葉片中葉綠素含量明顯升高[12]；余世雄等研究表明，小麥花期干旱脅迫，葉綠素含量先是有所上升，但隨著干旱處理時間的延長以及小麥的逐漸成熟，葉綠素含量又呈現(xiàn)出顯著下降的趨勢[13]；陳鳳娟等研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫使豌豆幼苗葉片中的葉綠素含量呈先升后降、最后又上升的趨勢[14]。豌豆是一種抗旱作物，在我國旱地農(nóng)業(yè)輪作倒茬中占有重要地位，近年來，有關(guān)水分脅迫及復(fù)水對豌豆生長發(fā)育影響的研究報道較多[15-16]，但對于水分脅迫對豌豆葉片葉綠素含量的影響研究較少[14]，對水分脅迫后復(fù)水對豌豆葉片葉綠素含量影響的研究至今尚未見報道。本文旨在通過對不同時期、不同強度、不同歷時的水分脅迫及復(fù)水對豌豆葉片中葉綠素含量的影響研究，探究水分脅迫對豌豆葉片葉綠素含量的影響及復(fù)水后的補償規(guī)律，為旱地豌豆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地點、材料及試驗設(shè)計

試驗在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗網(wǎng)室前空地進(jìn)行。試驗所用豌豆種子為銀豌一號，由甘肅省白銀市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心提供。試驗用土為耕層10～20 cm土壤。

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，試驗因素有土壤水分、水分脅迫時期和脅迫歷時3個。土壤水分按土壤相對含水量分為75%(對照，即充分供水，CK)、60%(輕度脅迫，MS)和45%(重度脅迫，SS)；水分脅迫分苗期、初花期和莢果充實期3個時期；脅迫歷時分5天(脅迫5 d，短歷時脅迫)和10天((脅迫10 d，長歷時脅迫)。共18個處理，每處理重復(fù)15次(即15盆)。栽培用盆為陶土盆，盆高30 cm，外徑32 cm，每盆裝施好基肥的土壤13 kg(每盆施磷酸二銨4 g)。3月20日播種，每盆等距離播種4穴，每穴播精選的優(yōu)良種子3粒。苗高8～10 cm時間苗并定苗，每盆留生長健壯整齊的幼苗4株。在豌豆苗期、初花期和莢果充實期分別進(jìn)行水分脅迫并復(fù)水至充分供水，在脅迫結(jié)束后及復(fù)水5 d、10 d后分別測定葉中片葉綠素a、b、葉綠素a與b比值(a/b)及葉綠素總量等指標(biāo)，每個處理取3個重復(fù)測定，取其平均值。

試驗全部采用盆栽人工控水法。豌豆整個生育期間，利用活動式防雨棚遮擋自然降水，晴天打開，確保光照充足一致。除試驗因素外，其他田間管理措施保持一致。

1.2土壤水分含量測定和控制

土壤水分含量的測定和控制均運用稱重法。

1.3葉綠素含量的測定

葉綠素含量采用丙酮乙醇混合法測定[17]。采集豌豆主莖上新展開3～5天的4片功能葉為樣本，用剪刀將洗凈的樣本剪成1～2 mm寬左右細(xì)條，準(zhǔn)確稱取0.1 g，放入具塞三角瓶，加混合提取液(80%丙酮與無水乙醇等體積混合)10 ml，蓋塞，室溫下暗處提取8～12 h，待材料變白后取上清液在663 nm和645 nm波長下測定光密度，并分別計算葉綠素a、b和葉綠素總量。

2結(jié)果與分析

2.1苗期水分脅迫后復(fù)水對豌豆葉片葉綠素含量的影響

表1結(jié)果表明，水分脅迫5 d后，豌豆葉片中葉綠素a和葉綠素b的含量、葉綠素a與葉綠素b的比值(a/b)及葉綠素總量上升，平均分別比CK增加9.52%、7.44%、1.84%和8.98%，顯著或極顯著高于對照水平，且SS>MS；水分脅迫10 d后，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量分別比CK增加11.34%、17.99%和13.04%，而a/b隨脅迫的加劇降低。本研究中，水分脅迫結(jié)束后各處理葉綠素含量均高于對照水平，可能是因為水分脅迫導(dǎo)致葉片生長受到較大抑制，而葉綠素合成受阻相對較小或分解較少，導(dǎo)致葉綠素產(chǎn)生濃縮現(xiàn)象。

表1　苗期水分脅迫對葉片葉綠素含量的影響/(mg·g-1)

由表2可以看出，豌豆苗期水分脅迫5 d后復(fù)水5 d，葉片中葉綠素a的含量、a/b和葉綠素總量均呈現(xiàn)下降趨勢，接近或顯著低于對照水平，而葉綠素b的含量在輕度脅迫后復(fù)水的處理中顯著低于對照水平，重度脅迫卻顯著高于對照；復(fù)水10 d后，葉綠素a、b和葉綠素總量均顯著或極顯著低于對照水平，平均分別為CK的87.2l%、82.33%和81.36%，且SSMS，而a/b值隨脅迫增強降低。

表2　苗期水分脅迫后復(fù)水對葉綠素含量的影響/(mg·g-1)

2.2初花期水分脅迫后復(fù)水對豌豆葉片葉綠素含量的影響

由表3可知，初花期不同強度、不同歷時的水分脅迫對豌豆葉片葉綠素各組分的影響不同。水分脅迫5 d，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均顯著高于對照水平，分別為對照的1.05、1.09和1.06倍，且SS>MS，a/b值則隨脅迫強度加劇降低；水分脅迫10 d后，葉綠素a、葉綠素b、a/b和葉綠素總量均略低于或顯著低于對照水平，且SS

表3　初花期水分脅迫對葉片葉綠素含量的影響/(mg·g-1)

由表4可知，初花期水分脅迫5 d后復(fù)水，MS處理葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量呈現(xiàn)先增加而后又顯著下降的趨勢，而a/b值則呈現(xiàn)首先大幅下降而后又小幅上升的趨勢；SS處理，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量在復(fù)水后仍高于對照水平，a/b值則是先降低而后又上升。水分脅迫10 d后復(fù)水，MS處理葉綠素a、葉綠素b和總量仍低于對照，a/b值則高于對照水平；SS處理葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量，在復(fù)水5 d時顯著高于對照水平，而復(fù)水10 d后，各組分含量均與對照基本持平，a/b值低于對照水平。因此，初花期水分脅迫后復(fù)水對豌豆葉片中葉綠素各組分均具有不同程度的補償效應(yīng)，總的趨勢是，重度脅迫補償效應(yīng)大于輕度脅迫，長歷時脅迫大于短歷時脅迫。

2.3莢果充實期水分脅迫后復(fù)水對豌豆葉片葉綠素含量的影響

由表5可以看出，莢果充實期水分脅迫對豌豆葉片葉綠素含量的影響因脅迫強度和脅迫時間長短的不同存在差異。水分脅迫5 d后，豌豆葉片中葉綠素a、葉綠素總量高于對照，分別為CK的1.04倍和1.03倍，且MS>SS；葉綠素b則是MS顯著高于CK，為CK的1.05倍，SS略低于CK；而a/b值在輕度脅迫的條件下接近CK，重度脅迫后，顯著高于CK。水分脅迫10 d后，葉綠素各組分均下降，葉綠素a、葉綠素b、a/b和葉綠素總量分別只為CK的81.84%、85.00%、96.19%和82.23%，且SS

表4　初花期水分脅迫后復(fù)水對葉綠素含量的影響/(mg·g-1)

表5　莢果充實期干旱脅迫對葉片葉綠素含量的影響/(mg·g-1)

如表6所示，莢果充實期水分脅迫后復(fù)水，葉綠素各組分含量降低，均顯著或極顯著低于對照。從莢果充實期水分脅迫后復(fù)水開始，各處理葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總量均極顯著降低，且降低幅度與脅迫強度和脅迫時間的長短呈正相關(guān)，這可能是由豌豆葉片迅速衰老所致。由此推測，莢果充實期水分脅迫后復(fù)水對葉綠素的補償效應(yīng)較小，且干旱加速了葉片的老化。

表6　莢果充實期干旱脅迫后復(fù)水對葉綠素含量的影響/(mg·g-1)

3討論

葉綠素參與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換等過程，與植物的抗旱性密切相關(guān)。一般認(rèn)為，水分脅迫不僅影響植物葉片葉綠素的生物合成，而且促進(jìn)已形成的葉綠素加速分解，導(dǎo)致植物葉片葉綠素含量降低[18]。本研究中，除初花期和莢果充實期長歷時脅迫外，其他處理均使豌豆葉片中葉綠素各組分含量上升，且因不同的水分脅迫處理對葉綠素a和b積累的影響不同，使各處理葉片中a/b值變化存在差異。復(fù)水后，各處理葉綠素各組分含量與對照間的差異縮小，均存在不同程度的補償效應(yīng)。這一結(jié)果與水稻、小麥花期干旱及豌豆幼苗等作物上的研究結(jié)論相似[13,18-19]，而與對玉米、小麥、春大豆和盆栽小黑麥等作物的研究結(jié)果不同[7-10]。

本研究結(jié)果表明，豌豆苗期、初花期、莢果充實期進(jìn)行不同歷時、不同強度的水分脅迫，各處理豌豆葉片中葉綠素含量均不同程度增加(初花期和莢果充實期長歷時脅迫除外)，這是豌豆對干旱的一種適應(yīng)，也可能是因為在苗期、初花期和莢果充實期對豌豆進(jìn)行適度的水分脅迫，使葉片生長受到較大抑制，而葉綠素合成受阻相對較小或分解較少，導(dǎo)致葉綠素產(chǎn)生濃縮現(xiàn)象。復(fù)水后，各指標(biāo)與對照的差異顯著縮小，說明水分脅迫后復(fù)水對豌豆葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量等均具有一定程度的補償效應(yīng)。由研究結(jié)果還可以看出，豌豆苗期干旱脅迫，葉綠素各組分含量變化最明顯，同時，復(fù)水后的補償效應(yīng)也最顯著；初花期次之；而莢果充實期因豌豆?jié)u進(jìn)成熟，葉片老化，葉綠素各組分含量均呈現(xiàn)下降趨勢，其旱后復(fù)水的補償效應(yīng)也最小。因此，在豌豆的整個生育期間，并不是只有一直保持充分供水才能取得高產(chǎn)，根據(jù)各生育時期的需水特性進(jìn)行適度的水分虧缺，即可節(jié)約有限的水資源，又可保證作物少減產(chǎn)、不減產(chǎn)甚至增產(chǎn)，提高水分利用效率，實現(xiàn)節(jié)水、高產(chǎn)、高效的栽培目標(biāo)。

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Effects of water stress and rewatering on chlorophyll content in pea leaves

ZHANG Hong-ping1, LI Ming-da2

(1.GansuAgriculturalRadioandTelevisionSchool,Lanzhou,Gansu730010,China;2.GansuAgriculturalTechnologyCollege,Lanzhou,Gansu730020,China)

Abstract：A pot experiment was carried under artificial water control to study the effects of water stress and rewatering on chlorophyll content in pea leaves. The results showed that the content of chlorophyll a (Chla), chlorophyll b (Chlb) and total chlorophyll (Total chl) were significantly higher than those of the control treatment (CK) under water stress at seedling stage. The ratio of chlorophyll a vs. b (a/b) was increased first and then went decreased. At the beginning of flowering, the contents of Chla, Chlb and Total chl were significantly higher than those of CK under short duration of water stress, and became decreased under long duration of water stress. The a/b ratio was also increased first and was then decreased. At pod filling stage, the contents of Chla and Total chl were significantly higher than those of CK. The content of Chlb was higher than CK under mild water stress, but lower than that of CK under the severe stress. The a/b ratio was close to CK under the mild stress, but higher than CK under severe stress. The chlorophyll compositions were decreased after long duration of stress. After rewatering, there was a compensation effect on chlorophyll compositions. The compensation effects at seedling stage and at the beginning of flowering were higher than that at pod filling stage.

Keywords:water stress; rewatering; pea; chlorophyll

中圖分類號：S332.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡介：張紅萍(1969—)，女，甘肅武威人，碩士研究生，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)作物高產(chǎn)高效栽培技術(shù)研究及農(nóng)民教育培訓(xùn)。E-mail：617718740@qq.com。

收稿日期：2015-01-08

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.02.29

文章編號：1000-7601(2016)02-0177-05

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