王 希,張艷梅,王彩云

(1 安徽師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000；2 華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝林學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430070)

菊花(ChrysanthemummorifoliumRamat.)原產(chǎn)中國(guó)，現(xiàn)已成為僅次于月季的國(guó)際花卉市場(chǎng)第二大重要名花[1],在中國(guó)和世界花卉業(yè)中占有重要的地位。菊花喜涼爽，生長(zhǎng)發(fā)育適溫為15～25 ℃，超過(guò)32 ℃則生長(zhǎng)緩慢[2]，持續(xù)高溫會(huì)嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)發(fā)育，從而影響菊花的觀(guān)賞價(jià)值[3-5]。因此，提高菊花的耐熱性并加強(qiáng)其耐熱機(jī)理研究十分必要。有關(guān)嫁接提高植物耐熱性的報(bào)道不少[6-8]，但有關(guān)熱脅迫下嫁接苗不同器官中保護(hù)酶活性的變化及差異研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究以不同生育階段的扦插苗和嫁接苗為試材，比較了嫁接苗、2種扦插苗在高溫脅迫下葉片、根系和莖段中保護(hù)酶活性的變化與各器官中酶活性的差異，旨在探討嫁接對(duì)菊花耐熱性的影響機(jī)理及嫁接對(duì)不同器官耐熱性的影響。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)材料于2003年從武漢市歸元禪寺華林苑菊花圃引種至武漢市華中農(nóng)業(yè)大學(xué)花卉基地，供試接穗為菊花品種‘紫龍獻(xiàn)爪’，砧木為青蒿，以不同時(shí)間‘紫龍獻(xiàn)爪’扦插苗為對(duì)照。

2011-02中上旬在溫室內(nèi)播種青蒿，待3月底長(zhǎng)出4～6片真葉時(shí)，移栽于口徑12 cm的雙色塑料盆中，基質(zhì)為園土和腐熟棉籽殼按3∶1體積比混合。05-25選取莖基部為0.6～1 cm的青蒿為砧木，在生長(zhǎng)健壯的菊花母株上取長(zhǎng)5～7 cm、粗0.5～0.8 cm的頂梢作接穗，進(jìn)行劈接，接穗入砧木1～1.5 cm(以下將‘紫龍獻(xiàn)爪’嫁接苗記為G-85)。扦插苗分別于04-29和05-25從母株取長(zhǎng)5～7 cm、粗0.5～0.8 cm的頂梢，在泥炭土和珍珠巖體積比1∶1混合的基質(zhì)中扦插(以下將04-29扦插的‘紫龍獻(xiàn)爪’記為C1-85，05-25扦插的‘紫龍獻(xiàn)爪’記為C2-85)。

3種試材均于06-20取生長(zhǎng)一致的成活嫁接苗和扦插苗，定植于口徑19 cm的塑料盆中，基質(zhì)為園土和腐熟棉籽殼按2∶1體積比混合，進(jìn)行常規(guī)栽培管理。

1.2 方 法

于2011-07-23取平均具有9片成熟功能葉片的嫁接苗G-85和扦插苗C1-85、C2-85，放入40 ℃的人工氣候箱內(nèi)(經(jīng)35，40和45 ℃處理預(yù)試驗(yàn)后，選定40 ℃作為高溫處理溫度)，控制相對(duì)濕度為75%，光照強(qiáng)度為15 000 lx，并于每日上午08:00澆水1次，連續(xù)處理5 d，每個(gè)處理90株，3次重復(fù)。

高溫脅迫處理0，2，4，8，16，24 h和2，3，4，5 d后，分別取植株自基部向上第6～8片成熟功能葉，用去離子水洗凈擦干備用；選取長(zhǎng)度、粗細(xì)一致的根系，用去離子水洗凈擦干備用；截取嫁接苗G-85愈合部莖段1～1.5 cm，扦插苗C1-85、C2-85也在與嫁接苗愈合部等高處截取莖段1～1.5 cm備用。參照李合生等[9]的方法，采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性，采用紫外吸收法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性，采用愈創(chuàng)木酚氧化法測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性，葉片、根系和莖段中3種保護(hù)酶活性均重復(fù)測(cè)定3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 8.1軟件進(jìn)行方差分析，并對(duì)平均數(shù)用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫脅迫下菊花嫁接苗和扦插苗葉片中保護(hù)酶活性的變化

如圖1所示，高溫脅迫未開(kāi)始時(shí)菊花嫁接苗與扦插苗葉片中SOD活性已存在顯著差異，脅迫期間菊花嫁接苗葉片中SOD活性也顯著高于扦插苗。處理24 h內(nèi)，嫁接苗SOD活性在2 h出現(xiàn)最大值，總體呈先上升后下降的趨勢(shì)。高溫處理0～1 d內(nèi)，嫁接苗和扦插苗的SOD活性均明顯降低，處理1～2 d內(nèi)嫁接苗略微上升，但扦插苗無(wú)明顯變化。

由圖1可以看出，高溫處理2 h時(shí)，菊花嫁接苗葉片中POD活性出現(xiàn)明顯峰值，隨后大幅下降，并在處理2 d時(shí)出現(xiàn)較小峰值。扦插苗在處理0～4 h內(nèi)出現(xiàn)大幅下降，卻在處理3 d后出現(xiàn)小幅上升。但嫁接苗的POD活性一直處于較高水平，且顯著高于扦插苗。

由圖1可以看出，菊花嫁接苗與扦插苗C1-85葉片中CAT活性均在處理2 h時(shí)達(dá)最大值；處理16 h時(shí)出現(xiàn)較小峰值。從整體來(lái)看，嫁接苗與扦插苗的CAT活性均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但嫁接苗和扦插苗C1-85的下降幅度小且緩慢，而扦插苗C2-85下降幅度大且急劇。

2.2 高溫脅迫下菊花嫁接苗和扦插苗根系中保護(hù)酶活性的變化

由圖2可知，菊花嫁接苗與扦插苗根系中SOD活性都較小。處理2 h后，嫁接苗根系中SOD活性達(dá)到最大值；處理2 d后SOD活性略微上升，但整體呈緩慢下降趨勢(shì)。扦插苗C2-85在處理8 h和2 d時(shí)SOD活性高于C1-85，但2種扦插苗的SOD活性差異不大，均呈下降趨勢(shì)。

由圖2可以看出，菊花嫁接苗與扦插苗根系中POD活性均較高，整體都表現(xiàn)為先大幅下降后小幅上升的趨勢(shì)。嫁接苗與扦插苗POD活性均在高溫脅迫2 h時(shí)出現(xiàn)大幅上升，但處理3 d后僅有嫁接苗的POD活性出現(xiàn)較為明顯的增加。

由圖2可以看出，菊花嫁接苗和扦插苗根系中CAT活性變化幅度較小，嫁接苗的CAT活性顯著高于扦插苗，但2種扦插苗CAT活性差異不明顯。然而3種材料均在高溫處理2 h時(shí)CAT活性有明顯的上升，嫁接苗與扦插苗C2-85在處理3 d時(shí)CAT活性有明顯下降，而扦插苗C1-85在處理1 d時(shí)CAT活性已明顯下降。

圖1 高溫脅迫對(duì)菊花嫁接苗和扦插苗葉片SOD、POD和CAT活性的影響

2.3 高溫脅迫下菊花嫁接苗和扦插苗莖段中保護(hù)酶活性的變化

如圖3所示，菊花嫁接苗與扦插苗莖段中的SOD和CAT活性變化趨勢(shì)相似，變化幅度均較小。嫁接苗與扦插苗C1-85的SOD、CAT活性在高溫處理2 h均有小幅上升，但扦插苗C2-85活性卻明顯下降?？偟膩?lái)看，嫁接苗莖段中的SOD和CAT活性較為穩(wěn)定，變化不明顯；2種扦插苗的SOD、CAT活性則呈現(xiàn)小幅的下降趨勢(shì)。

由圖3可以看出，菊花嫁接苗莖段中POD活性相對(duì)較高，且與扦插苗的POD活性變化趨勢(shì)相似：高溫處理2 h，POD活性達(dá)到最大值；處理3 d出現(xiàn)小幅上升。從整體變化趨勢(shì)來(lái)看，嫁接苗與扦插苗莖段中POD活性均在處理0～2 d有大幅下降，處理2～3 d POD活性小幅上升后趨于平穩(wěn)。

圖2 高溫脅迫對(duì)菊花嫁接苗和扦插苗根系SOD、POD和CAT活性的影響

2.4 高溫脅迫下菊花嫁接苗和扦插苗中同種保護(hù)酶活性差異的比較

通過(guò)對(duì)整個(gè)高溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行分析，比較了嫁接苗與扦插苗根莖葉中3種保護(hù)酶活性的差異，結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4A可見(jiàn)，菊花嫁接苗與扦插苗在根莖葉中的SOD活性存在顯著性差異，但扦插苗C1-85與C2-85根系中的SOD活性無(wú)顯著差異。葉片中的SOD活性值在350～400 U/g，顯著高于莖段和根系；莖段中的SOD活性居中，在40～160 U/g；根系中的SOD活性最小，僅在20～100 U/g。與扦插苗相比，嫁接使葉片、根系和莖段中的SOD活性分別提高了8.8%～14.4%，364.8%～391.1%，244.7%～275.5%，其中嫁接使根系中SOD活性增幅最大，其次是莖段，葉片最小。

從圖4B可知，菊花嫁接苗與扦插苗在根莖葉中的POD活性均存在顯著性差異。根系中的POD活性最大，其中嫁接苗根系中的POD活性平均值達(dá)到605.87 U/g，而嫁接苗葉片和莖段中的POD活性平均值約為根系中的1/2和1/3，根系中POD活性最高的扦插苗C1-85也僅為嫁接苗的2/5～1/2。較之扦插苗，嫁接后葉片、根系和莖段中的POD活性分別提高了95.2%～155.7%，104.3%～158.2%，178.5%～227.7%，其中以莖段中POD活性的增量最顯著，葉片和根系中POD活性的增幅相當(dāng)。

從圖4C可知，菊花嫁接苗與扦插苗在根莖葉中的CAT活性存在顯著性差異，但2種扦插苗根系間的CAT活性無(wú)顯著差異。嫁接苗和扦插苗均以根系中的CAT活性最高，其中嫁接苗根系中的CAT活性達(dá)到371.87 U/g，扦插苗根系中的CAT活性約為嫁接苗的1/2；葉片中的CAT活性居中，莖段中的CAT活性最小。與扦插苗相比，嫁接后CAT活性在葉片、根系和莖段中的增幅依次為64.0%～116.2%，97.9%～98.0%，81.4%～99.5%，其中根系中平均增幅最大，而葉片和莖段中的平均增幅相當(dāng)。

圖3 高溫脅迫對(duì)菊花嫁接苗和扦插苗莖段SOD、POD和CAT活性的影響

圖4 高溫脅迫下菊花嫁接苗與扦插苗根莖葉中SOD、POD和CAT活性差異的比較

3 討 論

逆境脅迫下，酶促防御系統(tǒng)活性與植物的抗逆性有關(guān)，也間接反映了植物耐熱能力的高低。對(duì)番茄[10]、黃瓜[11]、西瓜[12]、茄子[13-15]、苦瓜[16]等的大量研究表明，嫁接苗SOD、POD和CAT的活性均大于自根苗。本試驗(yàn)的研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，說(shuō)明嫁接能在一定程度上提高植物的抗逆能力。

本試驗(yàn)中，高溫脅迫未處理時(shí)嫁接苗與扦插苗的保護(hù)酶系統(tǒng)活性已存在顯著差異，但處于各自的較低水平。脅迫2 h后保護(hù)酶系統(tǒng)活性出現(xiàn)明顯上升態(tài)勢(shì)，但活性的上升隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而表現(xiàn)出明顯的受限制和下降趨勢(shì)。這與Lidon等[17]、Davenport等[18]、房偉民等[8]的研究結(jié)果一致。然而，房偉民等[8]以菊花品種‘意大利紅’為材料的高溫脅迫試驗(yàn)表明，嫁接苗與扦插苗葉片中SOD活性在高溫處理0～1 d后明顯上升，CAT活性則在0～1 d內(nèi)明顯下降但在1～2 d內(nèi)又大幅上升。本試驗(yàn)以‘紫龍獻(xiàn)爪’為接穗，在相同脅迫時(shí)間下觀(guān)測(cè)到葉片中SOD和CAT活性變化與上述結(jié)果不同。由此推測(cè)，保護(hù)酶系統(tǒng)活性不僅與脅迫時(shí)間長(zhǎng)短、強(qiáng)度大小有關(guān)，還可能與接穗、砧木的基因型等有關(guān)。

有研究表明，嫁接黃瓜苗葉片中SOD、CAT活性高于扦插苗，但葉片中POD及根系中的保護(hù)酶活性差異較小[19]；也有研究表明，嫁接網(wǎng)紋甜瓜根系中POD活性高于葉片而CAT活性低于葉片，根系和葉片中SOD活性相當(dāng)[20]；還有研究認(rèn)為，早稻根系中保護(hù)酶活性對(duì)高溫的敏感性高，POD在脅迫后活性差異最大，SOD活性差異小于POD，而CAT活性?xún)H在脅迫中表現(xiàn)[21]。本試驗(yàn)中嫁接菊花葉片中的SOD活性最大，CAT活性最?。欢岛颓o段中的POD活性最大，SOD活性最小；嫁接使根系中的SOD和CAT活性增幅最大，莖段中POD活性增幅最大?？梢?jiàn)，同一植株不同器官中的保護(hù)酶活性存在差異，不同植物種類(lèi)相同器官內(nèi)的保護(hù)酶活性水平也存在差異，嫁接對(duì)不同器官中不同保護(hù)酶的促進(jìn)效應(yīng)不同。因此，有關(guān)嫁接對(duì)不同器官中保護(hù)酶活性的影響尚需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

1)高溫脅迫下，除扦插苗根系中SOD和CAT活性外，嫁接苗與扦插苗間葉片、莖段中的3種保護(hù)酶及扦插苗根系中的POD活性均存在顯著差異。葉片中以SOD活性最大，CAT活性最??；根系中POD、CAT活性較高，尤以POD活性最大，SOD活性最小；莖段中3種保護(hù)酶活性差異較小，以POD活性略高。因此，根系中POD和CAT活性以及葉片中SOD活性對(duì)高溫的反應(yīng)更為敏感，而莖段中3種保護(hù)酶活性對(duì)高溫的反應(yīng)則相對(duì)遲鈍。

2)嫁接對(duì)葉片、根系和莖段中保護(hù)酶活性的促進(jìn)程度不同。與扦插苗相比，嫁接使根系中SOD活性提高了364.8%～391.1%，使莖段中POD活性增加了178.5%～227.7%；但葉片、根系和莖段中的CAT活性相對(duì)上升較少，增幅均低于100%。

3)嫁接苗各器官中的保護(hù)酶活性均顯著高于2種扦插苗，具有較強(qiáng)的耐熱能力；扦插苗生長(zhǎng)時(shí)間的長(zhǎng)短也在一定程度上影響植株的耐熱能力。所以，嫁接是提高菊花耐熱能力的一項(xiàng)有效措施，為生產(chǎn)上提高菊花越夏能力和夏季菊花品質(zhì)開(kāi)拓了新的思路，也為促進(jìn)菊花的周年供應(yīng)提供了依據(jù)。

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