董 娜，李 爽，馬澤眾，王文佳，馬玉玲，劉麗君，董守坤

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

水分脅迫對(duì)大豆?jié)B透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

董 娜，李 爽，馬澤眾，王文佳，馬玉玲，劉麗君，董守坤

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

本試驗(yàn)以春大豆黑農(nóng)57、改良168和綏農(nóng)26大豆品種為材料，采用盆栽方法，在大豆苗期（V3）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）和鼓粒期（R5）進(jìn)行不同程度的干旱處理，測(cè)定了大豆葉片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量。試驗(yàn)結(jié)果表明，葉片脯氨酸含量隨干旱程度增加呈升高趨勢(shì)，重度干旱處理顯著大于中度干旱處理，中度干旱處理顯著大于正常水分處理，不同時(shí)期表現(xiàn)一致；隨干旱程度增加大豆葉片可溶性糖含量在苗期（V3）呈先增加后減小的趨勢(shì)，盛花期（R2）、盛莢期（R4）呈增加趨勢(shì)，鼓粒期（R5）呈減小的趨勢(shì)；可溶性蛋白含量隨干旱程度增加呈降低趨勢(shì)，重度干旱處理顯著低于中度干旱，中度干旱處理顯著低于正常水分處理，不同時(shí)期表現(xiàn)一致。正常水分和中度干旱條件下，大豆葉片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量品種間相差不大；重度干旱條件下，脯氨酸含量大小順序依次為綏農(nóng)26＞改良168＞黑農(nóng)57，達(dá)到差異顯著水平，品種間可溶性糖和可溶性蛋白含量沒(méi)有明顯差異。

大豆；干旱脅迫；脯氨酸；可溶性糖；可溶性蛋白

植物組織水分含量占組織鮮重的70%~90%，是植物體的主要構(gòu)成成分，并直接參與原生質(zhì)組成、重要生理生化代謝和基本生理過(guò)程，從而影響著作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。干旱對(duì)于大豆的影響是多方面的，是一個(gè)及其復(fù)雜的過(guò)程，不僅會(huì)引起大豆的生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)還會(huì)影響大豆生理生化代謝，最終導(dǎo)致大豆減產(chǎn)，降低大豆的品質(zhì)。干旱條件下，植物細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的主動(dòng)積累是增強(qiáng)其調(diào)節(jié)能力的關(guān)鍵。我國(guó)大部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中比較普遍存在的現(xiàn)象是受季節(jié)性干旱的影響嚴(yán)重，是農(nóng)作物生產(chǎn)中的主要非生物限制因素之一，植物對(duì)逆境脅迫的敏感性因植物類型、品種、生育期不同而有比較大的差異。

干旱對(duì)糧食減產(chǎn)的影響位于各種自然災(zāi)害造成的損失之首。大豆在我國(guó)種植廣泛，主要產(chǎn)區(qū)為黑龍江省。而黑龍江省發(fā)生春旱的頻率較高，夏秋季干旱也時(shí)有發(fā)生，春季、夏季連續(xù)干旱逐漸增多，使大豆的各個(gè)生長(zhǎng)階段均有遭受干旱的可能，對(duì)大豆產(chǎn)量影響很大。

本試驗(yàn)以不同基因型大豆黑農(nóng)57、改良168和綏農(nóng)26為研究對(duì)象，采用盆栽方法，研究了不同生育時(shí)期干旱對(duì)春大豆脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響，以期為進(jìn)一步研究春大豆抗旱的生理機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)采用大豆品種為黑農(nóng)57、改良168和綏農(nóng)26。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)自制的玻璃防雨棚中進(jìn)行，采用盆栽法，材料為塑膠桶（25厘米×30厘米），桶中裝土11公斤，保苗3株，每個(gè)處理4次重復(fù)。采用稱重法控制水分分別達(dá)到三個(gè)等級(jí)：（1）正常水分處理（CK），土壤相對(duì)含水量為70%～75%。（2）中度干旱脅迫處理，土壤相對(duì)含水量50%～55%。（3）重度干旱脅迫處理，土壤相對(duì)含水量為30%～35%。

當(dāng)大豆植株分別生長(zhǎng)至苗期（V3）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）、鼓粒期（R5）對(duì)其進(jìn)行干旱控水處理，當(dāng)土壤含水量達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)后，繼續(xù)保持4天后取樣（8：00～9：00）。植株自子葉痕處取下，放入自制的保溫箱中，帶回實(shí)驗(yàn)室將葉片貯存于-80℃超低溫冰箱中。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

脯氨酸含量的測(cè)定應(yīng)用酸性茚三酮法，可溶性糖的測(cè)定應(yīng)用蒽酮法，可溶性蛋白的測(cè)定應(yīng)用考馬斯亮藍(lán)染色法。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)葉片脯氨酸含量的影響

作為植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一的脯氨酸，在干旱條件下起滲透調(diào)節(jié)作用，能夠增加植物組織的抗脫水能力，同時(shí)，其偶極性也使植物質(zhì)膜蛋白結(jié)構(gòu)保持完整性，增強(qiáng)膜的柔性。在不同生育時(shí)期進(jìn)行干旱處理，大豆葉片脯氨酸含量隨干旱程度的增加而升高，重度干旱處理＞中度干旱處理＞正常水分，不同時(shí)期表現(xiàn)一致（見(jiàn)表1）。在正常水分處理下，脯氨酸含量在苗期（V3）黑農(nóng)57顯著低于改良168，其他時(shí)期各品種間差異不顯著；在中度干旱脅迫下，脯氨酸含量在鼓粒期（R5）黑農(nóng)57顯著低于綏農(nóng)26，其他時(shí)期各品種間差異不顯著；在重度干旱條件下，在苗期（V3）黑農(nóng)57和改良168兩個(gè)大豆品種脯氨酸含量均顯著低于綏農(nóng)26，且黑農(nóng)57和改良168之間沒(méi)有顯著差異，在盛花期（R2）、盛莢期（R4）和鼓粒期（R5），不同基因型大豆葉片脯氨酸含量，綏農(nóng)26顯著高于改良168，改良168顯著高于黑農(nóng)57。與正常水分條件下比較，不同基因型的三個(gè)品種，中度干旱條件下脯氨酸含量都在鼓粒期（R5）增加幅度最大，重度干旱條件下在盛花期（R2）增加幅度最大。

2.2 干旱脅迫對(duì)葉片可溶性糖含量的影響

可溶性糖作為作物的主要滲透調(diào)節(jié)劑之一，也是作物碳架和能量的主要來(lái)源，在穩(wěn)定細(xì)胞膜和原生質(zhì)膠體方面也起著重要的作用。大豆葉片可溶性糖含量在苗期（V3）表現(xiàn)為中度干旱顯著高于重度干旱，重度干旱顯著高于正常水分處理；在盛花期（R2）和盛莢期（R4）大豆葉片可溶性糖含量重度干旱處理顯著高于中度干旱處理，中度干旱處理顯著高于正常水分處理；在鼓粒期（R5）表現(xiàn)為正常水分處理顯著高于中度干旱處理，中度干旱處理顯著高于重度干旱處理。在水分脅迫下，苗期（V3）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）和鼓粒期（R5）的各品種間可溶性糖含量差異不大（見(jiàn)表2）。大豆葉片可溶性糖含量在盛花期（R2）和盛莢期（R4）隨干旱程度增加而增大，重度脅迫下可溶性糖含量顯著高于正常水分和中度干旱脅迫，隨干旱程度增大，苗期葉片可溶性糖表現(xiàn)為先升高后降低趨勢(shì)，而鼓粒期則表現(xiàn)為逐漸降低趨勢(shì)。

2.3 干旱脅迫對(duì)葉片可溶性蛋白含量的影響

表1 不同水分梯度下脯氨酸含量 單位：微克/克

隨著干旱程度增加，植物組織通過(guò)可溶性物質(zhì)的主動(dòng)積累來(lái)降低滲透勢(shì)，進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)。隨著干旱程度增加，不同基因型大豆可溶性蛋白含量降低，正常水分條件下顯著高于中度干旱，中度干旱顯著高于重度干旱，不同時(shí)期表現(xiàn)一致（見(jiàn)表3）。在正常水分處理下，可溶性蛋白含量在苗期（V3）改良168顯著高于綏農(nóng)26，在鼓粒期（R5）黑農(nóng)57和改良168均顯著高于綏農(nóng)26，在盛花期（R2）和盛莢期（R4）各品種間差異不顯著；在中度干旱脅迫下，大豆葉片可溶性蛋白含量在苗期（V3）黑農(nóng)57顯著高于改良168和綏農(nóng)26，在盛花期（R2）改良168顯著高于綏農(nóng)26，在盛莢期（R4）綏農(nóng)26顯著低于黑農(nóng)57和改良168，在鼓粒期（R5）綏農(nóng)26顯著低于黑農(nóng)57；在重度干旱處理?xiàng)l件下，大豆葉片可溶性蛋白含量在苗期（V3）改良168和綏農(nóng)26顯著低于黑農(nóng)57，在盛花期（R2）、盛莢期（R4）和鼓粒期（R5）各基因型之間差異不大。各時(shí)期重度干旱脅迫下綏農(nóng)26含量均為最低。

表2 不同水分梯度下可溶性糖含量 單位：毫克/克

表3 不同水分梯度下可溶性蛋白含量 單位：毫克/克

3 討論

可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等物質(zhì)對(duì)作物的滲透調(diào)節(jié)適應(yīng)能力起著關(guān)鍵的作用。研究表明參與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在植物受到水分脅迫時(shí)參與調(diào)節(jié)過(guò)程，而且對(duì)于維持干旱脅迫下作物正常的生理過(guò)程有重要意義，其作用主要為：可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸等物質(zhì)能夠減小植物細(xì)胞水勢(shì)和穩(wěn)定膨壓，保持細(xì)胞健康生長(zhǎng)以及緩解衰老；通過(guò)提高光合速率、維持氣孔導(dǎo)性、促進(jìn)光能捕獲等提高植物干旱脅迫下的光合作用。當(dāng)前，關(guān)于植物脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)的報(bào)道觀點(diǎn)存在差異。王啟明等對(duì)栽培大豆研究和張美云等對(duì)野生大豆的研究報(bào)道為，干旱使大豆葉片的脯氨酸和可溶性糖均呈升高。本試驗(yàn)脯氨酸研究結(jié)果與其一致，而可溶性糖含量在苗期和鼓粒期對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)與其研究結(jié)果不同，這可能是由于品種和環(huán)境之間的差異所致。張顯強(qiáng)等研究表明，干旱使鱗葉蘚可溶性糖含量提高，而對(duì)脯氨酸沒(méi)有影響，王靜等研究表明，干旱條件下玉米可溶性糖以及脯氨酸含量都變大。

本試驗(yàn)在大豆上的研究結(jié)果與其不同，原因可能為不同作物對(duì)水分脅迫的反應(yīng)不同，具體原因有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。周磊等采用PEG模擬干旱的方法研究認(rèn)為大豆葉片可溶性蛋白隨干旱脅迫程度增加呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)，本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果為隨著干旱程度的增加可溶性蛋白呈下降的趨勢(shì)，與其研究結(jié)果不同，可能是品種和處理方式不同。

4 結(jié)論

葉片脯氨酸含量隨干旱程度增加呈升高趨勢(shì)，重度干旱處理顯著大于中度干旱處理，中度干旱處理顯著大于正常水分處理，不同時(shí)期表現(xiàn)一致；隨干旱程度增加大豆葉片可溶性糖含量在苗期（V3）呈先增加后減小的趨勢(shì)，盛花期（R2）、盛莢期（R4）呈增加趨勢(shì)，鼓粒期（R5）呈減小的趨勢(shì)；可溶性蛋白含量隨干旱程度增加呈降低趨勢(shì)，重度干旱處理顯著低于中度干旱，中度干旱處理顯著低于正常水分處理，不同時(shí)期表現(xiàn)一致。正常水分和中度干旱條件下，大豆葉片脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量品種間相差不大；重度干旱條件下，脯氨酸含量大小順序依次為綏農(nóng)26＞改良168＞黑農(nóng)57，達(dá)到差異顯著水平，品種間可溶性糖和可溶性蛋白含量沒(méi)有明顯差異。

黑龍江省大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新體系項(xiàng)目；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生SIPT計(jì)劃項(xiàng)目（201710224172）。

董娜（1996-），本科生，研究方向：大豆栽培生理。E-mail:2244943251@qq.com。

董守坤（1978-），男，副研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向:大豆栽培生理及保護(hù)性耕作。E-mail:shoukundong@163.com。