晁元上

（臨泉縣農業(yè)綜合行政執(zhí)法大隊，安徽 臨泉 236400）

干旱是農業(yè)生產的主要威脅之一，水分的虧缺將使植物的生理發(fā)生變化，直接影響到作物產量的高低。因而，有關水分脅迫對蔬菜及農作物生育及生理的影響研究也一直是逆境研究的熱點之一。眾所周知，全球能夠用于農業(yè)生產的淡水資源十分匱乏，研究如何提高蔬菜的抗旱能力十分重要。

超重力指的是在比地球重力加速度（9.8 m/s2）大得多的環(huán)境下，物質所受到的力（包括引力或排斥力），利用超重力環(huán)境的技術稱為超重力技術（High Gravity Technology），在地球上可利用旋轉產生的離心力來模擬超重力環(huán)境而得以實現(xiàn)。地球上的生物是適應地球重力進化而來的，地球上的生物如何適應空間重力環(huán)境，是當代空間生命科學中倍受關注的重要課題之一，超重力處理可作為一種新的育種方法應用于作物育種。

本試驗選用番茄（Lycopersicum esculentumMill.）為材料，對剛萌動的種子進行不同超重力處理，PEG 溶液模擬干旱條件，探討超重力條件對番茄生長發(fā)育的影響，為提高番茄抗旱能力尋求新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

供試番茄品種“改良中蔬四號”，在臨泉縣農資市場上隨機購買，本試驗在臨泉縣種子管理站及安農大皖西北綜合試驗站實驗室內進行。具體試劑名稱及廠商見表1。具體儀器型號及廠商見表2。

表1 試劑名稱Tab.1 The name of reagent

表2 儀器型號Tab.2 Instrument type

1.2 試驗處理方法

1.2.1 超重力處理

種子使用無菌水沖洗3 次，放入燒杯中，加入蒸餾水，在室溫下浸種4 h，然后用吸水紙吸干種子表面的水分，放入離心機進行離心處理，超重力處理設置水平為1 000×g，2 h、2 000×g，2 h、3 000×g，2 h。

1.2.2 種子催芽

種子在超重力處理后，分別放于不同的培養(yǎng)皿中，貼好標簽。培養(yǎng)皿內鋪兩層濾紙，加蒸餾水，另設對照（未超重力處理，加蒸餾水），每皿放30粒種子。然后放入隔熱式電熱恒溫培養(yǎng)箱28℃，進行催芽。

1.2.3 幼苗處理

種子萌發(fā)后播于裝有蛭石的營養(yǎng)缽（13 cm×13 cm）中培育，真葉顯露后用25%倍的園試營養(yǎng)液澆灌幼苗。待幼苗長至四葉一心時，用20%PEG 溶于25%倍的營養(yǎng)液中，進行處理，每個處理選擇10 株生長一致的幼苗植株。設置5 個處理：未進行處理的空白對照CK，20%PEG 溶液處理，20%PEG溶液+1 000×g、2 h 處理，20%PEG 溶液+2 000×g、2 h 處理，20%PEG溶液+3 000×g、2 h處理。

無土栽培營養(yǎng)液（日本園試）配方為：

大量元素（100 倍液）：A 液：Ca（NO3）2·4H2O 9.45 g 和KNO38.09 g定容到100 mL。

B液：MgSO4·7H2O 4.93 g，NH4H2PO41.53 g定容到100 mL。

微量元素（1000 倍液）：C 液：H3BO32.86 g，MnSO4·4H2O 2.13 g，ZnSO4·7H2O 0.22 g，CuSO4·5H2O 0.04 g，（NH4)6Mo7O24·4H2O 0.01 g定容到1 L。

D液：FeSO4·7H2O 13.9 g，Na2EDTA 18.6 g定容到1 L。

25%倍標準營養(yǎng)液配制：0.5 mLA 液+0.5 mLB 液+0.25 mL C液+0.25 mLD液混合定容到1 L。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生物量的測定

處理1周后，分別從營養(yǎng)缽中取出幼苗清洗干凈，晾干水分，稱量鮮質量；之后放入烘箱中105℃下殺青15 min，再在80℃下烘干至恒重，稱其干質量。

1.3.2 根系活力的測定

根系活力的測定采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法。

1.3.3 葉綠素含量的測定

葉綠素含量的測定采用分光光度法。

1.3.4 丙二醛含量的測定

丙二醛含量的測定采用TBA（硫代巴比妥酸）顯色法。

1.4 數(shù)據處理

對所測定的數(shù)據進行收集、整理，然后用Microsoft Excel進行數(shù)據分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對番茄幼苗生物量的影響

從表3 可知，與對照（CK）相比，在20%PEG 溶液的處理下，番茄幼苗的鮮質量和干質量顯著降低。但經過超重力處理后的種子又明顯高于未離心的種子。其中1 000×g，2 h鮮質量和干質量略有增加，2 000×g，2 h 鮮質量和干質量顯著增加，3 000×g，2 h 鮮質量和干質量顯著增加。其中以2 000×g，2 h的種子和3 000×g，2 h的種子表現(xiàn)最優(yōu)。

表3 不同超重力處理對番茄生物量的影響Tab.3 The effect of hypergravity treatmemt on biomass of tomato

2.2 不同處理對番茄幼苗根系活力的影響

植物根系是活躍的吸收器官和合成器官，根的生長狀況和活力水平直接影響地上部的生長和營養(yǎng)狀況及產量水平，根系活力的大小一定程度上反映了作物吸收養(yǎng)分能力的強弱。圖1 可明顯看出，與對照相比，20%PEG 溶液處理番茄幼苗根系活力均顯著降低；在20%PEG 溶液處理下，超重力處理各組根系活力均高于未超重力處理。在超重力處理的3組中，又以2 000×g，2 h 的根系活力最高。說明對番茄種子進行2 000×g，2 h超重力處理可以提高種子的抗旱能力。

圖1 不同處理對番茄幼苗根系活力的影響Fig.1 The effect of different water stress stress on root activity of tomato

2.3 不同處理對番茄幼苗葉綠素含量的影響

葉綠體是植物體有機物合成的場所，葉綠素是光能的吸收器，葉綠素含量的高低直接決定植株有機物的合成能力。通過測定植株葉片的葉綠素含量可以判斷它合成有機物的能力。由圖2 可以看出，與對照相比，20%PEG 溶液處理番茄葉綠素含量均有所減少；在20%PEG 溶液處理下，超重力處理過的番茄幼苗葉綠素含量均高于未超重力處理。在超重力處理的3 組中，又以2 000×g，2 h 的葉綠素含量最高。說明對番茄種子進行2 000×g，2 h超重力處理可以提高番茄幼苗的抗旱能力。

圖2 不同處理對番茄幼苗葉綠素含量的影響Fig.2 The effect of different different water stress on chlorophyll content of tomato

2.4 不同處理對番茄幼苗丙二醛含量的影響

MDA作為脂質過氧化的產物，其含量的多少標志著膜脂過氧化的程度。由圖3 可以看出，與對照相比，20%PEG 溶液處理番茄MDA 含量均有所增加；在20%PEG 溶液處理下，每組中超重力處理番茄幼苗MDA 含量低于未超重力處理。在超重力處理的3 組中，又以2 000×g，2 h 的丙二醛含量最低。說明對番茄種子進行2 000×g，2 h超重力處理可以提高番茄幼苗的抗旱能力。

圖3 不同處理對番茄幼苗丙二醛含量的影響Fig.3 The effect of different different water stress on MDA content of tomato

3 討論

超重力環(huán)境作為一種極端的物理條件，可以突破地球重力場的限制，創(chuàng)造出更多的新技術，并已在生物科學中逐漸得到應用，例如可用于超氧化物歧化酶發(fā)酵、透明質酸發(fā)酵等。干旱脅迫是我國農業(yè)生產中的一大自然災害，應用常規(guī)育種方法培育耐旱植物獲得變異植株需要的時間長，未有突破性進展。利用重力技術育種是近年來應用的一項重要技術。

本試驗研究番茄種子超重力處理對干旱脅迫的響應，結果顯示，與對照相比，在干旱脅迫下，鮮質量和干質量都顯著降低，說明PEG 處理產生脅迫作用，有效物質合成受阻，生長受抑，干鮮比的值都顯著增加。但是經過超重力處理下的植株干質量和鮮質量都顯著增加，干鮮比的值都顯著降低。說明經過超重力處理的種子發(fā)育成的幼苗要比未處理的干鮮比降低，幼苗吸水能力增強。

進一步研究了種子超重力處理下，番茄幼苗期對干旱脅迫的響應，結果表明，與對照相比，葉綠素含量和根系活力顯著降低，丙二醛含量顯著增高，說明幼苗受到干旱脅迫危害。相對應其中又以2 000×g，2 h 超重力處理的種子，幼苗生物量、葉綠素含量和根系活力均高于其他超重力處理，同時丙二醛含量低于其他超重力處理，表現(xiàn)出一定的抗旱性。說明2 000×g，2 h 超重力處理的番茄種子，能夠在一定程度上提高番茄植株的耐旱性。