劉文瑜，李健榮，黃 杰，魏玉明，楊發(fā)榮

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070；2.寧夏農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，寧夏 銀川750001）

藜麥?zhǔn)乔{科藜亞科藜屬一年生雙子葉草本植物［1］。原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈，最早的種植地為秘魯、厄瓜多爾和玻利維亞［2］。藜麥籽實(shí)富含蛋白質(zhì)、人體必需氨基酸、礦物質(zhì)、維生素、膳食纖維，且低脂、低升糖、不含麩質(zhì)，是一種堿性蛋白食品［3］。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）認(rèn)定藜麥為唯一一種單體即可滿足人體全部營(yíng)養(yǎng)需求的食物［4］。

隨海拔升高，平均氣溫、大氣壓及CO2分壓降低，光強(qiáng)增加，海拔的變化影響植物生長(zhǎng)發(fā)育、物質(zhì)代謝、結(jié)構(gòu)和功能等諸多方面［5］。甘肅省海拔跨度大，是研究海拔對(duì)藜麥生長(zhǎng)影響的天然試驗(yàn)場(chǎng)。我們?cè)诟拭C省海拔1 100～2 800 m的區(qū)域內(nèi)選擇5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，以國(guó)內(nèi)首個(gè)藜麥品種隴藜1號(hào)為材料，通過(guò)測(cè)定苗期葉片葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛（MDA）含量，超氧陰離子（O2-）產(chǎn)生速率，超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性，探究了不同海拔對(duì)藜麥苗期生長(zhǎng)的影響，以揭示藜麥苗期響應(yīng)海拔變化的生理機(jī)制，為藜麥適種區(qū)的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試藜麥品種為隴藜1號(hào)，千粒重3.49 g，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自育。供試肥料為磷酸二銨（云南三環(huán)中化美盛化肥有限公司，總養(yǎng)分≥64.0%，N-P2O5為18-46）、黃腐酸鉀（山旺生物科技有限公生產(chǎn)，有效成分≥52%）、尿素（甘肅劉化集團(tuán)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，總氮≥46.4%）。

1.2 試驗(yàn)方法

在甘肅省海拔1 100～2 800 m的生態(tài)區(qū)域選擇5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，分別為慶陽(yáng)市寧縣、蘭州市安寧區(qū)、張掖市民樂(lè)縣、金昌市永昌縣和蘭州市永登縣，試驗(yàn)地氣候條件見(jiàn)表1。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積96 m2（12 m×8 m）。藜麥于2017年4月15日開(kāi)溝點(diǎn)播，播種量1.5 kg/hm2，行距40 cm，株距30 cm。播前結(jié)合整地施磷酸二銨375 kg/hm2、黃腐酸鉀150 kg/hm2、尿素1 125 kg/hm2。要求土地精細(xì)旋耕，鎮(zhèn)壓和耙耱，做到土質(zhì)綿軟，墑足平整。待幼苗長(zhǎng)至8葉期間、定苗，定苗后10 d取從上往下數(shù)第2～3片成熟葉片進(jìn)行生理生化指標(biāo)測(cè)定。

表1 試驗(yàn)地概況

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

采用乙醇丙酮法測(cè)定葉綠素含量［6］，采用蒽酮乙酸乙酯法測(cè)定可溶性糖含量［6］，采用考馬斯亮藍(lán)比色法測(cè)定可溶性蛋白含量［7］，采用酸性茚三酮法測(cè)定脯氨酸含量［7］，采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定MDA含量［7］。參照王愛(ài)國(guó)和羅廣華的方法測(cè)定O2-產(chǎn)生速率［8］，參照Huang的方法并稍作改動(dòng)測(cè)定SOD活性［9］，參照Shi等方法測(cè)定POD活性［10］，參照Abei等方法測(cè)定CAT活性［11］，參照 Nakano和 Asada方法測(cè)定 APX活性［12］。每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，用Sigma Plot 12.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 海拔對(duì)苗期藜麥葉片葉綠素的影響

由圖1可以看出，隨著海拔的升高，苗期隴藜1號(hào)葉片葉綠素含量呈先升高后降低的趨勢(shì)。在海拔1 800 m時(shí)（張掖市民樂(lè)縣），苗期藜麥葉片葉綠素含量最高，達(dá)到1.46 mg/g，較最低海拔地區(qū)（慶陽(yáng)市寧縣）升高了29.50%。

圖1 海拔對(duì)苗期藜麥葉片葉綠素含量的影響

2.2 海拔對(duì)苗期藜麥葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

通過(guò)圖2可以看出，海拔對(duì)苗期藜麥葉片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量均有影響。圖2-A所示，苗期藜麥葉片可溶性糖含量以海拔1 800 m（張掖市民樂(lè)縣）種植的最高；其次為海拔1 520 m（蘭州市安寧區(qū)），比海拔最低地區(qū)（慶陽(yáng)市寧縣）分別高0.52%和0.26%。由圖2-B可知，隨著海拔的升高，苗期藜麥葉片可溶性蛋白含量呈先升高后下降的趨勢(shì)。其中海拔 1 800 m（張掖市民樂(lè)縣）種植的最高，其次為海拔1 980 m（金昌市永昌縣），較海拔最低地區(qū)（慶陽(yáng)市寧縣）分別升高57.82%和49.68%。如圖2-C所示，隨海拔的升高，苗期藜麥葉片脯氨酸含量呈先升高后降低的趨勢(shì)。其中海拔1 980 m（金昌市永昌縣）種植的最高，其次為海拔1 800 m（張掖市民樂(lè)縣），較海拔最低地區(qū)（慶陽(yáng)市寧縣）分別升高171.38%和118.06%。

圖2 海拔對(duì)苗期藜麥葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2.3 海拔對(duì)苗期藜麥葉片抗氧化酶活性的影響

由圖3可知，隨海拔升高，苗期藜麥葉片SOD、POD、CAT和APX活性呈先升高后降低的趨勢(shì)。其中，海拔1 800 m（張掖市民樂(lè)縣）種植的藜麥在苗期時(shí)葉片中上述4種抗氧化酶活性最高，較海拔最低地區(qū)（慶陽(yáng)市寧縣）分別升高了251.67%、122.92%、56.99%和128.26%。說(shuō)明海拔升高，藜麥幼苗內(nèi)抗氧化酶活性升高，可有效緩解活性氧代謝物質(zhì)對(duì)其造成的傷害，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)。

圖3 海拔對(duì)苗期藜麥葉片抗氧化酶的影響

2.4 海拔對(duì)苗期藜麥葉片活性氧代謝物質(zhì)的影響

由圖4可以看出，海拔升高導(dǎo)致苗期藜麥葉片MDA含量和O2-產(chǎn)生速率呈現(xiàn)升高后下降再升高的趨勢(shì)。海拔最高地區(qū)（蘭州市永登縣）種植的藜麥葉片MDA含量和O2-產(chǎn)生速率最大，分別較海拔最低地區(qū)（慶陽(yáng)市寧縣）升高了82.19%和212.66%。說(shuō)明由于海拔升高，溫度降低，使苗期藜麥細(xì)胞內(nèi)活性氧大量積累，對(duì)苗期藜麥細(xì)胞膜造成損傷，從而抑制苗期藜麥生長(zhǎng)。

圖4 海拔對(duì)苗期藜麥葉片活性氧代謝物質(zhì)含量的影響

3 小結(jié)與討論

植物葉片是植物感受外界環(huán)境最直接的器官，光合作用直接關(guān)系到植物的生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成及次生代謝物質(zhì)的合成積累［13］，葉綠素是光合作用的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。朱軍濤等［14］研究發(fā)現(xiàn)，隨海拔升高，塔里木沙拐棗葉綠素含量逐漸升高。本試驗(yàn)表明，藜麥苗期葉片葉綠素含量隨海拔升高而呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，當(dāng)海拔達(dá)到1 800 m時(shí)葉綠素含量最高。

滲透調(diào)節(jié)被認(rèn)為是植物抵抗逆境脅迫的重要且有效的抗逆機(jī)理?？扇苄蕴?、可溶性蛋白、脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)［15］。曹永華等［16］研究發(fā)現(xiàn)，隨海拔升高，蘋果葉片可溶性蛋白含量增加，可溶性糖和脯氨酸含量先增加后降低。本試驗(yàn)表明，藜麥苗期葉片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量隨海拔升高呈現(xiàn)增加后減小的變化趨勢(shì)。

植物在遭受非生物脅迫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生活性氧，活性氧性質(zhì)活躍，在植物缺少保護(hù)時(shí)，會(huì)破壞細(xì)胞的生物膜脂、蛋白質(zhì)和核酸，從而使植物的正常新陳代謝受到嚴(yán)重干擾［17］。為了清除這些活性氧，植物會(huì)啟動(dòng)其體內(nèi)的活性氧清除系統(tǒng)，其中抗氧化酶系統(tǒng)是植物在逆境脅迫下防御自由基氧化損傷最重要的酶促系統(tǒng)［18］。張紹先等［19］研究發(fā)現(xiàn)，隨海拔高度的增加，珙桐葉片MDA含量逐漸降低，SOD活性逐漸增加。本試驗(yàn)表明，隨海拔的升高，藜麥苗期葉片MDA含量升高后降低再升高，SOD、POD、CAT和APX活性先增強(qiáng)后減弱。

綜上所述，海拔升高、溫度降低、太陽(yáng)輻射能增多、降水量減少，使得藜麥葉片中葉綠素積累。另外，藜麥通過(guò)提高細(xì)胞內(nèi)可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量，增強(qiáng)抗氧化酶活性，清除膜質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物和活性氧代謝物質(zhì)，從而適應(yīng)環(huán)境變化對(duì)藜麥幼苗造成的傷害，促進(jìn)藜麥植株生長(zhǎng)發(fā)育。