張金民　任曉雪　秦偉　陳昆

摘 要：以西瓜為供試材料，采用聚已二醇（PEG-6000）模擬干旱試驗(yàn)，設(shè)置PEG-6000濃度0，9%，17%，24%和33% 共5個(gè)梯度，研究干旱脅迫對(duì)西瓜葉抗氧化酶活性、葉綠素?zé)晒鈪?shù)及根系活力的影響。結(jié)果表明，葉片H2O2含量和O- 2 ·含量隨干旱脅迫強(qiáng)度的增加而增加，而POD和SOD活性呈現(xiàn)先升高后降低的單峰變化規(guī)律，在PEG-6000濃度為24%時(shí)最大，較對(duì)照分別提高156.67%和226.90%；Fo隨干旱脅迫程度的增加而增加，而Fm，F(xiàn)v/Fm和qP三者變化規(guī)律類似，均隨脅迫強(qiáng)度的增加而降低。西瓜幼苗根系活力與干旱脅迫強(qiáng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)，其擬合方程為y=0.673 9 e-1.515 6x。

關(guān)鍵詞：干旱脅迫；西瓜；酶活；葉綠素?zé)晒?；根系活?/p>

中圖分類號(hào)：S651 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.11.001

Effects of Drought Stress on Antioxidant Enzyme Activities， Chlorophyll Fluorescence Parameters and Root Activity of Watermelon Leaves

ZHANG Jinmin，REN Xiaoxue，QIN Wei，CHEN Kun

（Shangqiu Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Shangqiu，Henan 476000， China）

Abstract： The effects of drought stress on antioxidant enzyme activity， green chlorophyll fluorescence parameters and root activity of watermelon leaves were studied by using polydiol （PEG-6000） simulated drought test and 5 gradients of PEG-6000 concentration 0， 9%， 17%， 24% and 33% with watermelon as the test materials. The results showed that the content of H2O2 and O- 2 · in leaves increased with the increase of drought stress， while the activity of POD and SOD increased first and then decreased， and when the concentration of PEG-6000 was 24%， the activity of POD and SOD were the maximum （156.67% and 226.90%， respectively）. The initial fluorescence （Fo） increased with the increase of drought stress， while the maximum fluorescence （Fm）， the maximum photochemical efficiency （Fv/Fm） and the photochemical death coefficient （qP） three were similar， and all decreased with the increase of stress intensity. The root activity of watermelon seedlings was significantly negatively correlated with drought stress intensity， and the fitting equation of drought stress intensity was y=0.673 9 e-1.515 6x.

Key words： drought stress； watermelon； enzyme activity； chlorophyll fluorescence； root activity

植物不具有移動(dòng)性只能固著于原有的生長環(huán)境，這使其在整個(gè)生育期難免會(huì)遭受包括高溫、干旱、凍害在內(nèi)的各種非生物環(huán)境脅迫的影響，其中，干旱是影響植物正常的生長發(fā)育、品質(zhì)和產(chǎn)量的重要脅迫因子[1]。干旱對(duì)植株的傷害是多方面的，如抑制作物生長、降低光合速率、造成細(xì)胞膜脂過氧化傷害及營養(yǎng)代謝失調(diào)等。隨著全球變暖和環(huán)境的不斷惡化，干旱成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素之一，西瓜種植也因環(huán)境干旱造成產(chǎn)量和品質(zhì)的降低，使得西瓜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重沖擊和制約[2]。

本試驗(yàn)通過利用新的西瓜種質(zhì)資源，開展干旱脅迫對(duì)西瓜幼苗葉片活性氧含量、SOD、和POD保護(hù)酶活性、葉綠素?zé)晒夂透祷盍Φ壬硖匦缘难芯浚蕴骄课鞴蠈?duì)干旱脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)機(jī)制，旨在為西瓜的御旱機(jī)理提供數(shù)據(jù)參考，為西瓜抗旱節(jié)水栽培中如何提高產(chǎn)量和品質(zhì)提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為商丘市農(nóng)林科學(xué)院培育的m56×p10雜交種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取2葉1心、長勢(shì)一致的無病西瓜幼苗，定植在75 cm×50 cm×20 cm的塑料框中，框內(nèi)裝滿洗凈消毒的河沙，每框定植6株，共15框。澆灌Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)5 d后，分別澆灌PEG-6000濃度為0，9%，17%，24%和33%的Hoagland營養(yǎng)液，每處理重復(fù)3次。脅迫10 d后，測(cè)定葉片過氧化氫（H2O2）含量、超氧陰離子（O- 2 ·）含量、SOD活性、POD活性以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)和根系活力。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

參照趙世杰等[3]的方法測(cè)定H2O2和O- 2 ·的含量；采用愈創(chuàng)木酚法和NBT還原法測(cè)定POD和SOD的活性；采用Li-6400xt便攜式光合儀（Li-COR，USA）測(cè)定葉綠素?zé)晒?；根系活力采用TTC法測(cè)定[4]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進(jìn)行作圖，采用DPS 7.02軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)西瓜幼苗葉片活性氧及抗氧化酶活性的影響

由表1可知，隨著脅迫強(qiáng)度的增加，H2O2含量呈現(xiàn)逐漸升高的變化趨勢(shì)，各脅迫強(qiáng)度下的H2O2含量與對(duì)照間差異均達(dá)到極顯著水平（P<0.01）；O- 2 ·濃度與H2O2含量變化規(guī)律類似。SOD和POD活性隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)而表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，至PEG-6000濃度為24%時(shí)最大，較對(duì)照分別提高156.67%和226.90%，與對(duì)照間差異均達(dá)到極顯著差異水平（P<0.01），繼續(xù)增加脅迫強(qiáng)度，SOD和POD活性開始下降，表明抗氧化酶對(duì)機(jī)體活性氧的清除能力有一定的閾值。

2.2 干旱脅迫對(duì)西瓜幼苗葉片葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/p>

由表2可知，初始熒光（Fo）隨干旱脅迫程度的增加而增加，除PEG-6000濃度為9%時(shí)與對(duì)照差異達(dá)顯著水平外（P<0.05），其他處理與對(duì)照間差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）；最大熒光（Fm）、最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）三者變化規(guī)律類似，均隨脅迫強(qiáng)度的增加而降低，除PEG-6000濃度為9%時(shí)Fv/Fm與對(duì)照間差異不顯著外，其他處理與對(duì)照間差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。

2.3 干旱脅迫對(duì)西瓜幼苗根系活力的影響及相關(guān)關(guān)系

從圖1可以看出，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)，根系活力呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)，當(dāng)PEG-6000濃度達(dá)到33%時(shí)值最低，較對(duì)照降低38.46%。有關(guān)幼苗根系活力與PEG-6000干旱脅迫強(qiáng)度的擬合方程為y=0.673 9 e-1.515 6x，擬合系數(shù)R2=0.977 8，相關(guān)系數(shù)為-0.993 75，表明干旱脅迫強(qiáng)度與幼苗根系活力間呈極顯著負(fù)相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

植物在正常的生理代謝過程中會(huì)產(chǎn)生活性氧，而活性氧的出現(xiàn)會(huì)對(duì)植物細(xì)胞造成氧化脅迫[5]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，葉片H2O2含量和O- 2 ·含量逐漸升高，表明干旱脅迫促使機(jī)體內(nèi)活性氧的增加和積累。在遭受逆境脅迫時(shí)，植物體通常會(huì)啟動(dòng)保護(hù)酶防御系統(tǒng)，如啟動(dòng)SOD通過Haber-weiss反應(yīng)清除植物體內(nèi)多余的O- 2 ·[6]，使機(jī)體內(nèi)的活性氧保持動(dòng)態(tài)平衡。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在PEG-6000濃度為0～24%范圍內(nèi)，對(duì)照和處理葉片的SOD與POD活性均隨脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)而提高，隨后開始降低，這可能是因?yàn)樵谝欢ǖ拈撝捣秶鷥?nèi)，保護(hù)酶活能有效清除機(jī)體內(nèi)多余的活性氧，而當(dāng)脅迫強(qiáng)度超出一定的閾值之后會(huì)促使膜脂過氧化反應(yīng)的發(fā)生而抑制其活性的升高。

葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù)在測(cè)定植物葉片光合作用過程中對(duì)光能的吸收、傳遞、耗散、分配等具有獨(dú)特的作用。本試驗(yàn)條件下，各處理的Fo均高于對(duì)照，表明干旱脅迫下的葉片最小熒光產(chǎn)量值在降低，這與PSII部分反應(yīng)中心失活有關(guān)[7]；Fm隨脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)逐漸降低，表明暗適應(yīng)下葉片φPSⅡ光化學(xué)效率及潛在活性較對(duì)照逐漸降低。Fv/Fm隨干旱脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)逐漸下降，在PEG-6000濃度為33%時(shí)與對(duì)照間差異極顯著，表明西瓜幼苗葉片PSII結(jié)構(gòu)和功能受到損傷或破壞，這與童小芹等[8]在黃瓜、番茄等作物上的研究結(jié)論類似。各處理葉片qP均低于對(duì)照，表明干旱脅迫下西瓜葉片吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額在減少，φPSⅡ的電子傳遞活性在降低。

在土壤干旱時(shí)，作物根系最先感知逆境脅迫，并迅速啟動(dòng)一系列植物自身的抗旱響應(yīng)機(jī)制，同時(shí)根系自身也會(huì)因?yàn)樗值奶澣庇绊懜祷盍Φ母叩停祷盍κ潜碚鞲祷顒?dòng)的重要生理指標(biāo)[9]。因此，研究根系活力的變化能夠反映植株抵御干旱脅迫的強(qiáng)度。路之娟等[10]研究認(rèn)為，干旱脅迫使苦蕎苗期根系活力顯著降低。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)，根系活力呈下降趨勢(shì)，二者呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，可能是因?yàn)楦珊得{迫抑制了根系呼吸，三磷酸腺苷供應(yīng)不足，致使根系活力顯著降低。

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