朱煒，龔林忠，王富榮，王會良，劉勇，艾小艷，張楊，郎鵬，史文琦，何華平*

（1湖北省農業(yè)科學院果樹茶葉研究所，湖北武漢 430064；2湖北省農業(yè)科學院植保土肥研究所，湖北武漢 430064）

0 引言

【研究意義】桃（Prunus persica）為薔薇科落葉喬木，其根系淺，呼吸旺盛，需氧量大，耐澇性較差。我國南方桃產(chǎn)區(qū)桃樹生長期降水量大，降水時間集中，經(jīng)常伴隨有內澇，尤其是在長江下游的雨季，此外，在一些地勢低洼、排水不良的桃產(chǎn)區(qū)，也經(jīng)常發(fā)生水澇。淹水會導致桃樹根系處于缺氧狀態(tài)，造成葉片黃化脫落、落果甚至死樹澇害現(xiàn)象（Xiao et al.，2020；徐迎澳等，2021），在南方許多桃產(chǎn)區(qū)，淹水也會導致桃樹發(fā)生流膠，加速了樹體衰敗，嚴重影響果實品質及產(chǎn)量（劉勇等，2018），澇害已成為南方多雨地區(qū)制約桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。毛桃是中國南方產(chǎn)區(qū)普遍采用的桃砧木，但其耐澇性較差（張慧琴，2015），因此開展桃耐澇砧木種質資源篩選及耐澇研究工作，對南方多雨地區(qū)桃耐澇砧木品種的區(qū)域推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】果樹受澇害的直接可見器官是葉片，通過葉片的受害程度和耐澇指數(shù)可判斷植物的耐澇性。目前對于植物響應淹水脅迫的研究主要集中在植物葉片光合作用及抗氧化酶保護系統(tǒng)等方面。徐迎澳等（2021）研究結果表明，在淹水條件下，桃幼樹葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶活性會表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，同時，也有研究表明，不同桃栽培品種在淹水脅迫下其光合作用受影響程度不一，耐澇性較好的品種光能利用效率更高，其他光合指標如葉片蒸騰作用（Tr）、氣孔導度（Gs）及光合色素含量也不同程度受到影響（馬瑞娟等，2013）。植物體內SOD、POD和CAT等抗氧化酶活以及丙二醛（MDA）、可溶性蛋白（SP）和脯氨酸（Pro）含量與植物的耐澇性密切相關（張虎等，2019；Xiao et al.，2020），這些指標也被廣泛用來評價桃（張慧琴等，2015）、柑橘（劉超穎等，2019）、蘋果（里程輝等，2021）等果樹及小麥（周廣生等，2003）等大田作物的耐澇性。目前淹水脅迫對桃砧木的影響研究主要集中在分析植物表型、光合生理或相關抗氧化酶活等單一類型指標，隨著多指標綜合評價觀念的深入，主成分分析及隸屬函數(shù)等多元統(tǒng)計方法在植物抗性綜合評價中的應用越來越廣泛（Li et al.，2018；任保蘭等，2021；徐倩等，2021）?！颈狙芯壳腥朦c】對于桃砧木來說，耐澇性是一個綜合評價，因此要客觀地反映其耐澇性，需要綜合多個指標進行判斷，而目前使用多指標進行桃砧木抗?jié)承跃C合評價的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】結合主成分分析和隸屬函數(shù)法，通過對淹水條件下5個品種桃砧木葉片光合特性、抗氧化酶活性、光合色素及滲透調節(jié)物質含量等指標進行評價分析，綜合評價其耐澇性，以期為桃耐澇砧木選育及耐澇栽培機理研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗所用桃砧木種子材料均取自于湖北省桃種質資源圃。試驗于湖北省農業(yè)科學院果茶所溫室大棚內進行。2020年11月，將毛桃、抗砧1號、浙砧1號、筑波6號和南京白沙等5個砧木品種種子置于3~4倍體積的干凈河沙中4℃層積，90 d后置于25℃催芽，待種子萌芽并長到5~10 cm后，轉移至裝有基質的營養(yǎng)缽內進行常規(guī)管理，每缽1株幼苗。營養(yǎng)缽內徑20 cm，深17 cm，基質為普通園土∶營養(yǎng)土∶珍珠巖=2∶1∶1（v∶v∶v）。選擇各品種砧木生長一致健康的幼苗于8月20日開始進行試驗處理。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計.對每個品種砧木均設置正常澆水（對照，CK）和淹水2個處理。每處理3個重復，每重復10株幼苗。淹水處理將營養(yǎng)缽置于塑料盆中（80 cm×50 cm×22 cm），往盆內灌水，水面高出基質表面2~3 cm。試驗期間，于每天下午18：00補充蒸發(fā)減少的水量以保持各處理水量一致。CK組正常澆水，使盆栽基質含水量保持田間持水量的75%~80%。并記錄幼苗葉片從試驗開始到出現(xiàn)黃葉和致死的時間。由前期預試驗結果得知，淹水11 d時，各品種砧木幼苗表現(xiàn)出不同程度的澇害現(xiàn)像，如萎蔫、葉片發(fā)黃等，因而確定11 d為采樣時間。

1.2.2 測定項目及方法.光合參數(shù)測定：于晴天上午9：00—11：00，選擇新梢中部向陽面生長健康的功能葉，采用英國PP-System公司的CIRAS-1型光合測定系統(tǒng)測定凈光合速率（Pn）、細胞間隙CO2濃度（C）i、氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr），每株選取5片葉片測定，取平均值。采用95%乙醇浸提法測定幼苗葉片葉綠素（Chl）和類胡蘿卜素（Car）含量。采用考馬斯亮藍G-250法（Bradford法）測定葉片SP含量；MDA、SOD、POD、CAT和Pro含量測定均采用試劑盒（南京建成科技有限公司），按說明書進行測定。

1.2.3 耐澇性評價.（1）耐澇系數(shù)（Waterlogging resistance coefficient，WRC）。測定不同處理下植株葉片光合參數(shù)、Chl、Car及抗氧化酶相關指標，計算得出每一項指標的平均值后，根據(jù)馬瑞娟等（2003）的方法計算各指標的耐澇系數(shù)：

WRC（%）=（處理測定值/CK測定值）×100

（2）隸屬函數(shù)分析。按照周廣生等（2003）的方法對綜合指標進行隸屬函數(shù)分析：

U（Xj）=（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）

式中，U（Xj）為各指標隸屬函數(shù)值，Xj表示第j個綜合指標，Xmax和Xmin為第j個綜合指標最大值和最小值。

（3）指標權重。根據(jù)謝季堅（1993）的公式計算各指標權重：

Wj=Pj/∑nj=1Pj

式中，Wj表示第j個綜合指標在所有綜合指標中的重要程度（權重），Pj為不同品種第j個主成分的貢獻率。

（4）綜合評價。根據(jù)任保蘭等（2021）的公式計算各品種砧木耐澇綜合評價值（D）：

D=∑nj=1［U（Xj）×Wj］

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2019進行數(shù)據(jù)處理；運SPSS 18.0對數(shù)據(jù)進行Duncan’s多重比較、相關分析及主成分分析。

2 結果與分析

2.1 淹水脅迫下不同品種桃砧木葉片形態(tài)觀察

從表1可看出，當淹水處理9 d時，毛桃開始出現(xiàn)黃葉現(xiàn)象，筑波6號、抗砧1號和南京白沙出現(xiàn)黃葉時間均大于10 d，而最晚出現(xiàn)黃葉時間的砧木品種是浙砧1號，為23 d。從澇致死時間看，毛桃致死最快，為22 d，其次為抗砧1號，筑波6號和南京白沙致死時間接近，均為28 d，浙砧1號出現(xiàn)致死現(xiàn)象時間最晚。因此，從淹水脅迫下各品種桃砧木表型來看，浙砧1號耐澇性較強，普通毛桃耐澇性最弱。

表1 不同桃砧木幼苗出現(xiàn)澇害癥狀的時間Table 1 Time of waterlogging symptom occurrence of different peach rootstock seedlings

2.2 淹水脅迫對不同桃砧木光合指標的影響

由表2可看出，正常條件下，不同桃砧木品種間光合參數(shù)存在著差異；淹水脅迫下，砧木各項光合指標均不同程度受到影響。各砧木品種的Pn和Tr均顯著低于CK（P＜0.05，下同），其中降幅最小的為浙砧1號，分別為46.50%和62.96%，降幅最大的為毛桃，分別為83.23%和98.62%。對于Gs，浙砧1號和南京白沙處理均與其CK無顯著差異（P＞0.05，下同），其余3個砧木處理均顯著低于CK。對于Ci，與CK相比，淹水處理的浙砧1號葉片Ci顯著下降，而其他品種不同程度上升，毛桃Ci上升幅度最大，為74.11%?？梢?，淹水脅迫不同程度地抑制了砧木的光合作用，總體上，淹水脅迫下，浙砧1號光合能力最強，毛桃最弱。

表2 淹水脅迫下不同桃砧木品種光合特性比較Table 2 Effects of waterlogging stress on photosynthetic characteristics of peach rootstock varieties

2.3 淹水脅迫對不同桃砧木葉綠素及組分含量的影響

從表3可知，淹水后各砧木品種的Chl組分呈現(xiàn)不同程度變化，其中各砧木Chl b含量均顯著低于CK；除浙砧1號的Chl a和Car含量與CK無顯著差異外，筑波6號、抗砧1號、南京白沙和毛桃的Chl a較CK分別顯著下降32.05%、33.51%、16.35%和70.31%，而Car含量較CK分別顯著下降34.84%、36.27%、28.57%和51.22%。對于Chl a/b及Chl a+b，各砧木品種與CK相比均表現(xiàn)出顯著差異，其中，Chl a/b顯著高于CK，而Chl a+b顯著小于CK。

表3 淹水脅迫對不同桃砧木品種葉綠素及組分含量的影響Table 3 Effects of waterlogging stress on chlorophyll and components of different peach rootstock varieties

2.4 淹水脅迫對不同品種桃砧木葉片抗氧化物質的影響

從表4可看出，淹水條件下，筑波6號葉片的SOD、POD、CAT活性及Pro含量均顯著大于CK，而MDA含量顯著低于CK，SP含量則無明顯區(qū)別；抗砧1號及南京白沙葉片抗氧化酶及MDA變化與筑波6號類似；浙砧1號的SOD的CAT活性及Pro和SP含量顯著提高，其POD活性與CK無顯著差異，MDA含量顯著低于CK；毛桃的POD和CAT活性及Pro含量顯著提高，而SOD活性和SP含量均顯著下降。可見，各砧木品種抗氧化物質受影響的程度不一。

表4 淹水脅迫對不同桃砧木品種葉片抗氧化物質的影響Table 4 Effects of waterlogging stress on antioxidant content of leaves of different peach rootstock varieties

2.5 各桃砧木品種葉片光合參數(shù)及生理生化指標耐澇系數(shù)相關分析

從表5可看出，淹水脅迫導致砧木各指標生理生化指標發(fā)生不同程度變化。不同品種砧木的POD、CAT和Pro的耐澇系數(shù)均大于100.00%，而Pn、Tr、Chl a、Chl b和Car的耐澇系數(shù)均小于100.00%。從變異系數(shù)看出，Pro、SP和Pn較大，分別為61.30%、60.14%和53.32%，其次是Chl b、Chl a+b、POD和Chl a，分別為45.09%、42.25%、41.26%和40.02%，說明淹水脅迫對Pro、SP、Pn、POD、Chl a和Chl b的影響較大。

表5 不同品種桃砧木光合參數(shù)及生理生化指標的耐澇系數(shù)（%）Table 5 Waterlogging tolerance coefficients of photosynthetic parameters and physiological and biochemical indexes of different peach rootstock varieties（%）

另一方面，由各指標的耐澇系數(shù)相關矩陣（表6）可知，Pro與SP、Pn和Tr均呈極顯著正相關（P＜0.01，下同），與Car呈顯著正相關；SP與Pn、Tr、Car均呈極顯著正相關；Ci與SP呈顯著負相關，與Pn和Tr呈極顯著負相關。可見，各耐澇指標間均存在一定聯(lián)系，提供的信息存在重疊，因此，單項指標無法全面、客觀地評價砧木耐澇性，需在此基礎上進一步進行多元統(tǒng)計分析。

表6 各指標耐澇系數(shù)的相關系數(shù)矩陣Table 6 Correlation coefficient matrix of waterlogging tolerance coefficient of each index

2.6 不同品種桃砧木耐澇性綜合評價

2.6.1 主成分分析主成分分析可減少多個指標反映的信息發(fā)生重疊。根據(jù)主成分分析結果（表7），選擇前2個主成分，二者累積貢獻率達95.890%，表明在水淹脅迫下，前2個綜合指標代表原始15個指標95.890%的信息，因此可對其耐澇性進行評價。對應的特征向量表達式分別為：

表7 各綜合指標的系數(shù)及貢獻率Table 7 Coefficients and contribution rate of each comprehensive index

可以看出，第1主成分（PC1）中MDA、Pro、SP、Pn、Tr、Gs、Ci、Chl a、Chl b、Car、Chl a/b和Chl a+b系數(shù)絕對值相對較大，第2主成分（PC2）中POD和CAT系數(shù)絕對值相對較大。變量系數(shù)絕對值越大，表明其對主成分的貢獻越大。

2.6.2 綜合評價根據(jù)主成分計算出綜合指標值，然后計算5個砧木各綜合指標的隸屬函數(shù)值，由表8可知，對于同一綜合指標F1，浙砧1號的U（X1）最大，為1.000，表明其在這一綜合指標下表現(xiàn)為最抗?jié)?，而毛桃U（X1）最小，為0.000，表明其在這一綜合指標下抗?jié)承宰钊?。基?個主成分貢獻率計算權重，2個綜合指標的權重分別為0.760和0.240。隨后計算各砧木的綜合耐澇評價值（D），并對桃各品種砧木進行耐澇能力進行排序，結果表明，浙砧1號D值最大，為0.760，表明其耐澇性最強；毛桃D值最小，為0.091，說明其耐澇性最弱。

表8 淹水脅迫下5個桃品種耐澇性綜合評價Table 8 Comprehensive evaluation of waterlogging tolerance of five peach varieties

3 討論

3.1 不同桃砧木品種對淹水脅迫的生理響應

葉片是植物對逆境脅迫最敏感的器官之一，當植物遭受逆境脅迫時，葉片通常最先表現(xiàn)出癥狀（王玉玲，2022）。淹水脅迫下，植物葉片光合色素合成及光合參數(shù)均會受到影響。作為植物光合作用的物質基礎，光合色素的含量和組成變化直接影響光合速率。在長期淹水條件下時，植物體內與光合作用有關的酶活性受到抑制，葉綠素合成能力下降，導致葉片衰老、變黃、脫落，新葉生長受阻，光合速率下降（Wu and Yang，2016）。淹水處理下蘋果樹葉片中Chl a和Chl b含量均顯著低于CK，且不同品種其Chl下降程度不同（Bhusal et al.，2020）。本研究中，除浙砧1號的Chl受淹水脅迫影響較小外，其他砧木品種Chl組分及Car含量均不同程度顯著低于CK。氣孔關閉是植物響應淹水脅迫最早的反應之一，會導致CO2進入葉片受阻，光合碳同化減少，進而影響自身光合作用（Li et al.，2018；Zhang et al.，2019）。本研究中，淹水處理下，各砧木品種葉片Gs和Tr均降低，表明CO2和水分的交換通道受限；同時浙砧1號Ci也降低，表明氣孔因素可能是導致其Pn降低的主要原因，而其他砧木品種葉片Ci升高，表明非氣孔因素可能是導致其光合作用受到抑制的主要原因（Amador et al.，2012；Zhang et al.，2019）。

當植物處于淹水等逆境條件下時，植物體內產(chǎn)生大量ROS，導致膜脂過氧化，細胞結構破壞，影響植物正常生長，此時植物啟動體內抗氧化酶系統(tǒng)來清除過量的ROS來維持其代謝平衡（Salah et al.，2019；趙婷等，2021）。耐澇能力不同的植物在遭受淹水脅迫時，其體內SOD、POD和CAT等酶活性大小不同（Li et al.，2018；Zhou et al.，2019）。本研究中，淹水處理下，除毛桃葉片SOD含量顯著小于CK、浙砧1號葉片POD活性與CK無顯著差異外，各品種砧木葉片的SOD、POD和CAT活性均表現(xiàn)為顯著高于CK，說明淹水脅迫下各砧木品種均能通過調節(jié)自身抗氧化酶系統(tǒng)表現(xiàn)出一定程度的抗性。MDA是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物。當MDA積累較高時，植物組織的保護能力減弱。一般來說，抗?jié)承詮姷钠贩N其膜脂過氧化程度低于抗?jié)承匀醯钠贩N（Loreti et al.，2016）。本研究中，淹水處理下，浙砧1號、南京白沙和筑波6號葉片MDA含量均顯著低于CK，說明這3個砧木品種有相對較高的抗膜脂過氧化的能力。

除抗氧化酶系統(tǒng)外，通過調節(jié)SP和Pro等滲透調節(jié)物質含量來改變細胞滲透勢也是植物響應逆境脅迫的重要機制之一（劉澤發(fā)等，2020；王召元等，2022）。當臍橙幼苗淹水10~15 d葉片和根系的SP含量均顯著高于不淹水處理（劉超穎等，2019）；而當不同蘋果砧穗組合遭受淹水脅迫時，帶有中間砧的品種，其葉片Pro含量顯著高于不加中間砧的品種（里程輝等，2021）。本研究結果表明，淹水處理下，浙砧1號幼苗葉片的SP和Pro含量均顯著高于CK，表明淹水脅迫能使SP和Pro的合成提高或減緩二者降解率，從而表現(xiàn)出較好的滲透調節(jié)能力（Xu et al.，2015），而其他品種砧木桃樹葉片SP和Pro變化有差異，可能與不同品種響應淹水脅迫時調用滲透物質合成機制不同有關（蔡進等，2019）。

3.2 不同桃砧木品種耐澇性綜合評價

植物在淹水脅迫下其生理生化過程會發(fā)生不同程度變化，葉片光合參數(shù)、光合色素含量、抗氧化酶活及滲透物質含量等一些與澇害關系密切的指標可作為耐澇性的鑒定指標（徐倩等，2021；王玉玲等，2022）。植物耐澇性是一個受環(huán)境條件和遺傳背景等多因素影響的復雜性狀，傳統(tǒng)的表型觀察受品種器官如葉片表面積大小和成熟度等的影響，無法準確反映植物生理受害程度（劉曉納等，2016），使用單一抗性指標也難以全面、準確地評估植物的耐澇性，需要利用多個指標綜合評價，使單個指標對評定耐澇性的片面性受到其他指標的彌補和緩和，從而使評定的結果更接近實際（佟漢文等，2015）?？剐韵禂?shù)（耐澇系數(shù)、抗旱系數(shù)、耐寒系數(shù)等）可消除植物不同品種間的固有差異，利用隸屬函數(shù)法對植物抗性系數(shù)綜合分析，以評定植株抗逆性強弱，已被廣泛用于草本及木本植物中（劉曉納等；2016；杜培兵等，2019）。本研究將淹水脅迫下測定的不同品種桃砧木葉片光合參數(shù)、光合色素、抗氧化酶活及滲透物質含量等15項生理生化指標轉換成耐澇系數(shù)作為衡量砧木單項耐澇能力大小的指標，通過相關分析表明，各耐澇系數(shù)指標間存在的一定的相關性，因此，指標間的相互作用使其所提供的桃砧木對淹水脅迫反映的信息發(fā)生重疊，且這些指標的重要性（權重）并不相同，若直接利用隸屬函數(shù)進行綜合評價，其結果與實際結果會有偏差。因此，僅用隸屬函數(shù)法綜合評價不同品種桃砧木耐澇性有一定局限性（湯肖瑋等，2021）。主成分分析法能將原來多個彼此相關的變量重新組合成一組新的相互無關的主成分，并從中提取出幾個較少的綜合變量盡可能多地反映原始變量信息（Zhou et al.，2019）。主成分分析法克服了多個指標間的相關性及信息的重疊，而通過該方法計算得到的綜合指標權重也避免了人為主觀地判斷指標權重。因此，本研究先將原來15個耐澇系數(shù)指標進行主成分分析，篩選成為2個相互獨立的綜合指標，并根據(jù)綜合指標貢獻率確定各自權重，在此基礎上再進一步進行隸屬函數(shù)分析，這樣可更加客觀、全面及合理地對不同品種桃砧木耐澇性作出綜合評價。結果表明，不同品種砧木間耐澇性存在差異，5個桃砧木品種耐澇性依次為浙砧1號＞南京白沙＞筑波6號＞抗砧1號＞毛桃。

4 結論

淹水脅迫不同程度抑制了砧木葉片光合作用和光合色素合成，各砧木在脅迫下調節(jié)體內滲透物質和抗氧化酶能力不同，耐澇性存在差異。在澇害頻發(fā)的區(qū)域應避免桃園積水并采用耐澇性較好的砧木品種。