任迎虹，尹福強(qiáng)，劉松青，祁偉亮

(1.成都師范學(xué)院化學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610013；2.西昌學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院,四川 西昌 615000)

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不同桑品種在干旱脅迫下葉綠素、水分飽和虧及丙二醛的變化規(guī)律研究

任迎虹1，尹福強(qiáng)2，劉松青1，祁偉亮1

(1.成都師范學(xué)院化學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610013；2.西昌學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院,四川 西昌 615000)

以6個(gè)四川桑樹品種為對(duì)象, 研究在干旱脅迫下不同桑樹品種葉綠素含量、水分飽和虧及丙二醛的含量變化。結(jié)果表明：在干旱脅迫下，各桑樹品種間葉綠素含量、水分飽和虧及丙二醛的含量變化葉呈負(fù)相關(guān)，差異極顯著。在輕度干旱脅迫時(shí)，葉綠素含量都呈現(xiàn)上升趨勢且達(dá)到最大值，而水分飽和虧及丙二醛的含量變化不明顯。在中度干旱脅迫時(shí)，葉綠素含量變化呈下降趨勢，水分飽和虧及丙二醛的含量變化呈上升趨勢，變化幅度均較為緩慢，而在重度干旱脅迫下變化幅度均較大，這表明隨著干旱脅迫加劇桑樹生理功能遭到不同程度破壞,在葉片形態(tài)上也出現(xiàn)差異。

葉綠素；水分飽和虧；丙二醛

近年來，桑樹(MorusalbaL.)具有對(duì)惡劣自然環(huán)境的超強(qiáng)適應(yīng)性和突出的保持水土、涵養(yǎng)水源、綠化美化環(huán)境等生態(tài)功能,以及果用、藥用、飼料等高經(jīng)濟(jì)價(jià)值而受到廣泛的關(guān)注[1]。中國是世界最大的繭絲生產(chǎn)國，蠶桑產(chǎn)業(yè)是四川傳統(tǒng)特色產(chǎn)業(yè)，是四川省重點(diǎn)發(fā)展的“十大”農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之一。而干旱是我國主要的自然災(zāi)害,其發(fā)生頻率高、持續(xù)時(shí)間長、波及范圍廣。西南地區(qū)歷來就是我國旱災(zāi)的主要頻發(fā)區(qū)之一[2]，近幾年干旱脅迫的加劇也在一定程度上，嚴(yán)重影響桑葉的產(chǎn)量和品質(zhì)[3-4]。為此研究不同桑樹品種在干旱脅迫條件下的生長、利用品種之間抗旱能力的差異，培育抗旱、高產(chǎn)新品種便成為桑蠶研究中的重要方向[5]。任迎虹等選擇攀西地區(qū)不同桑品種進(jìn)行干旱脅迫處理，對(duì)不同品種桑樹生理及桑葉品質(zhì)影響進(jìn)行了相關(guān)研究[6]。而干旱脅迫下對(duì)不同桑樹品種水分飽和虧、葉綠素含量及丙二醛的相關(guān)分析報(bào)道不多，此項(xiàng)試驗(yàn)通過對(duì)3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究分析,為研究桑樹抗旱生理生化機(jī)制及為四川西南地區(qū)退耕還桑篩選抗旱品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料品種1充桑，品種2荷葉白1號(hào)，品種3九龍拐，品種4油桑，品種5湖桑32號(hào)，品種6云桑1號(hào)。采集于四川省西昌市蠶種場品保園。材料在2015年4月份進(jìn)行種子發(fā)芽后進(jìn)行盆栽，自然條件下生長。土壤混合比例(土壤∶營養(yǎng)土為1∶1)。在7月份苗木高度在40 cm左右時(shí)，選擇長勢相對(duì)一致的苗木,對(duì)供試桑樹品種進(jìn)行連續(xù)的人工干旱處理。

1.2 干旱脅迫

試驗(yàn)苗木在處理前連續(xù)澆水3d，然后讓其自然干旱。正常處理時(shí)土壤含水量控制在85 %～100 %、輕度處理時(shí)土壤含水量的變化控制在65 %～75 %、中度處理時(shí)土壤含水量的變化控制在65 %～50%、重度處理時(shí)土壤含水量的變化控制在35 %～40 %，各項(xiàng)指標(biāo)6 d 測1次，試樣均取上部同葉位葉片，3次重復(fù)。

1.3 指標(biāo)測定方法

MDA含量測定:采用硫代巴比妥酸法[7]；葉綠素含的測定：采用分光光度法測定葉綠素含量[8]；水分飽和虧的的測定:在同一葉位取各重復(fù)樣株的葉稱鮮重(Wf)[9],浸入水中12 h后稱飽和重(Wt),然后烘干稱干重(Wd),計(jì)算WSD=(Wt-Wf) (Wt-Wd)×100。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值,采用EXCEL和SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分飽和虧的變化

水分飽和虧缺(water saturation deficit)是植物組織的實(shí)際含水量距離其飽和含水量的差值的百分?jǐn)?shù)表示的數(shù)值,WST愈大說明水分虧缺愈嚴(yán)重,該指標(biāo)能較好地比較植物保水能力的強(qiáng)弱[10]。隨著干旱脅迫的加重，水分飽和虧的變化趨勢均呈升高的趨勢(圖1)。在各脅迫處理水平下,6個(gè)桑樹品種的水分含量變化存在顯著差異，各桑樹品種的水分飽和虧從大到小順序如下：荷葉白1號(hào)>云桑1號(hào)>充桑>九龍拐>油桑>湖桑32。在整個(gè)處理過程中，湖桑32號(hào)的水分飽和虧變化比較平緩，油桑、九龍拐、充桑次之，而荷葉白1號(hào)和云桑1號(hào)在中度處理后，水分飽和虧的變化趨勢陡增。這表明受到脅迫后抗旱性強(qiáng)的品種湖桑32保水能力好，云桑1號(hào)、充桑、九龍拐、油桑的保水能力居中，而荷葉白1號(hào)的抗旱性最差。

A、B、C、D分別表示正常處理、輕度脅迫、中度脅迫、重度脅迫A,B,C,D are representative to normal stress, mild stress and moderate stress and severe stress, respectively圖1 干旱脅迫下桑樹水分飽和虧的含量變化Fig.1 The variation of WSD content of mulberry under water stress

A、B、C、D分別表示正常處理、輕度脅迫、中度脅迫、重度脅迫A,B,C,D are representative to normal stress, mild stress and moderate stress and severe stress, respectively圖2 干旱脅迫下桑樹MDA的含量變化Fig.2 The variation of MDA content of mulberry under water stress

2.2 水分脅迫對(duì)不同桑樹品種丙二醛(MDA)的影響

在干旱條件下，水分虧缺時(shí)導(dǎo)致活性氧自由基產(chǎn)生過多,抗氧化防御系統(tǒng)作用減弱,體內(nèi)自由基不能被完全清除而累積 ,往往發(fā)生膜脂過氧化作用，MDA是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物，其含量的高低可以反映植物膜傷害的程度[11]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著干旱脅迫的進(jìn)行，MDA的含量均呈現(xiàn)出升高的趨勢。圖2分析得出：在各脅迫水平下,6個(gè)桑樹品種的丙二醛MDA的含量變化存在顯著差異，各品種的丙二醛含量的變化幅度從大到小順序如下：充桑>荷葉白一號(hào)>油桑>云桑1號(hào)>湖桑32>九龍拐。在中度處理之前各品種MDA的含量的變化增加趨勢比較緩慢，說明各桑樹品種在一定的干旱范圍內(nèi)具有較好的適應(yīng)能力；在中度處理之后MDA的含量均呈現(xiàn)增加的趨勢，說明隨著干旱脅迫的加深，細(xì)胞膜的破壞性受到不同程度的影響，從而導(dǎo)致MDA的含量積累也不同。九龍拐和湖桑32的變化趨勢較緩慢，說明其干旱適應(yīng)能力比較強(qiáng)，油桑、云桑1號(hào)的變化趨勢次之，荷葉白1號(hào)和充桑的膜脂氧化程度比較大，說明其耐旱性較差。

2.3 水分脅迫對(duì)不同桑樹品種葉綠素含量的影響

水分脅迫使葉綠素的片層結(jié)構(gòu)遭到破壞，使葉綠素的生物合成過程減弱[12-13]，并且導(dǎo)致已經(jīng)合成的葉綠素分解加快，葉綠素含量下降，一般認(rèn)為，葉綠素含量的變化幅度可以作為品種對(duì)水分脅迫敏感性強(qiáng)弱的指標(biāo)，變幅較大的抗旱性差[14]。隨著干旱脅迫的增加，葉綠素在桑樹葉片當(dāng)中的含量均呈現(xiàn)出升高再下降的趨勢。在各脅迫水平下,6個(gè)桑樹品種的葉綠素含量變化存在顯著差異。圖3分析得出：6個(gè)品種的葉綠素含量變化從大到小的順序?yàn)槌渖?荷葉白1號(hào)>云桑1號(hào)>油桑>湖桑32>九龍拐。在輕度處理時(shí)個(gè)品種的葉綠素含量達(dá)到最高值，這表明此時(shí)土壤含水量有利于葉片葉綠素的積累。輕度處理之后葉綠素含量呈下降趨勢，九龍拐和湖桑32的下降趨勢較為緩慢，表明耐旱性強(qiáng)葉片結(jié)構(gòu)遭到破壞程度低，云桑1號(hào)和油桑的下降趨勢次之，而充桑和荷葉白1號(hào)的較快，表明對(duì)水分脅迫的敏感性強(qiáng)耐旱性弱。

3 討 論

3.1 干旱脅迫下各桑樹品種的葉綠素含量變化

葉綠素含量是反映光合強(qiáng)度的重要生理指標(biāo)。植物體葉綠素含量的變化不僅能反映植物在逆境脅迫下同化物質(zhì)的能力,而且可以指示出植物對(duì)水分脅迫的敏感性[15-16]。研究表明水分脅迫使桑樹樹葉綠素含量下降，抗旱性弱的品種受的影響大，葉綠素含量減少的快[17],嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)葉片黃化。在干旱脅迫下,桑樹葉片的葉綠素總量都呈現(xiàn)不同程度的下降,甚至干枯的情況。通過葉綠素變化趨勢的比較，抗旱性弱的品種葉片出現(xiàn)黃化九龍拐和湖桑32的下降的趨勢比較緩慢，說明對(duì)干旱脅迫的敏感性大,適應(yīng)干旱的能力強(qiáng)。而荷葉白1號(hào)和充桑下降的趨勢較大，說明荷葉白1號(hào)和充桑對(duì)干旱脅迫的敏感性大。荷葉白1號(hào)在重度干旱下葉片出現(xiàn)黃化甚至出現(xiàn)大面積干枯，充桑頂部新葉出現(xiàn)黃化，可以推測抗旱性弱的品種光合器官的生理功能遭到破壞,可能因?yàn)樽杂苫e累超過了抗氧化劑的清除能力,使細(xì)胞受到損傷。

A、B、C、D分別表示正常處理、輕度脅迫、中度脅迫、重度脅迫A,B,C,D are representative to normal stress, mild stress and moderate stress and severe stress, respectively圖3 干旱脅迫下桑樹葉綠素的含量變化Fig.3 The variation of chlorophyll content of mulberry under water stress

陸新華等認(rèn)為,抗旱性強(qiáng)的植物,即使在水分脅迫下,也能保持較高的葉綠素含量,從而保持較高的生長速率。王益奎等在烤煙的干旱處理研究中發(fā)現(xiàn)，土壤相對(duì)含水量在65 %～85 %時(shí)，有利葉綠素含量增加[18]。在本次實(shí)驗(yàn)中，在干旱脅迫輕度處理時(shí)，6個(gè)桑樹品種的葉綠素含量都出現(xiàn)一定的上升趨勢且葉綠素含量達(dá)到最大值。這表明在土壤相對(duì)含水量在65 %～85 %時(shí)，有利于桑樹葉片葉綠素的積累，可以推測控制桑樹的施水量有利于葉綠素的積累，以增強(qiáng)葉片的光和能力。

3.2 葉綠素含量變化與水分飽和虧和MDA的關(guān)系

葉綠素含量越高,其水分飽和虧越小,葉綠素含量與其保水能力有極大關(guān)系。Kupper等在研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素含量與水分飽和虧呈極顯著負(fù)相關(guān)[19]。在本次實(shí)驗(yàn)中，干旱脅迫的加重，抗旱性強(qiáng)的品種九龍拐、湖桑32水分飽和虧變化較小而葉綠素的含量高，相反抗旱性弱的品種荷葉白1號(hào)、充桑葉綠素含量較小其水分飽和虧越大。水分飽和虧缺越大，說明植物達(dá)到飽和時(shí)所需水分越高，維持水分平衡的能力越差。

在干旱脅迫下,由于土壤失水，植物葉片的葉綠素含量和水分飽和虧缺都發(fā)生了一定的變化，抗旱性弱的品種細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基代謝失調(diào),會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)MDA積累增多[20]。 在本次試驗(yàn)中,隨著干旱脅迫的增加，抗旱性弱的品種充桑，云桑1號(hào)的MDA含量一直呈快速增加的趨勢、葉綠素的的分解加快，這說明活性氧自由基的積累對(duì)膜的破壞程度較大從而導(dǎo)致葉綠素的片層結(jié)構(gòu)遭到破壞，使葉綠素的生物合成過程減弱；而抗旱性較好的九龍拐、湖桑32則相對(duì)緩慢，說明對(duì)干旱的適應(yīng)能力強(qiáng)。

3.3 桑樹品種選育

桑樹育種主要采取選種、雜交育種、誘導(dǎo)育種和多倍體育種等方法，主要目標(biāo)是選育高產(chǎn)葉量、高營養(yǎng)價(jià)值、適口性好、且具有抗逆性的品種。在本研究中我們通過桑樹品種間抗生理生化機(jī)制研究，為四川西南地區(qū)退耕還桑篩選抗旱品種。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著干旱脅迫的加劇，湖桑32和九龍的拐抗旱性較好。湖桑32高產(chǎn)葉量、適口性好，因此可以在四川的干旱地區(qū)及二半山坡區(qū)域進(jìn)行大面積推廣。而九龍拐的產(chǎn)葉量低，但對(duì)干旱的適應(yīng)能力較好，因此九龍拐可以作為抗旱的種質(zhì)資源對(duì)現(xiàn)有的桑樹品種進(jìn)行改良。

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(責(zé)任編輯 李 潔)

Effects of Drought Stress on Mulberry Varieties of Chlorophyll,Water Saturation Deficit and Malondialdehyde

REN Ying-hong1, YIN Fu-qiang2, LIU Song-qing1, QI Wei-linag1

(1. College of Chemistry And Life Science, Chengdu Normal University，Sichuan Chengdu 610013, China ;2. School of Agriculture Science of Xichang College, Sichuan Xichang 615000,China )

Six mulberry varieties in Sichuan were used to study the chlorophyll content, water saturation deficit and malondialdehyde content changes under drought stress.The results showed that，under drought stress，the change of chlorophyll content and water saturation deficit was negatively correlated with malondialdehyde and the difference was very significant. Under mild drought stress，the chlorophyll content rose and reached the maximum value and the saturation deficit and malondialdehyde content had no obvious change. Under moderate drought stress, The chlorophyll content showed a decrease trend and the water saturation deficit and malondialdehyde content showed a rising trend，but the change ranges were slow. Under severe drought stress, the change ranges were big.Accordingly，with drought stress aggravated，the physiological functions of mulberry varieties were destroyed in different degree and the leaf morphology appeared differences.

Chlorophyll content;Water saturation deficit ; Malondialdehyde content

1001-4829(2016)11-2583-05

10.16213/j.cnki.scjas.2016.11.013

2016-04-19

四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)資助項(xiàng)目(2015JY0144); 四川省教育廳創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目(15TD0036 )

任迎虹(1964-)，女，教授，從事作物遺傳育種研究，E-mail: renyinghong@163.com。

S888.2

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