李藝鋒
(遼寧省國(guó)營(yíng)朝陽(yáng)縣朝陽(yáng)林場(chǎng),遼寧 朝陽(yáng) 122000)
遼西地區(qū)氣候干旱,土壤瘠薄,土壤沙化現(xiàn)象明顯,因此為了改善當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)沙侵蝕現(xiàn)狀,近些年人工造林中積極推廣抗旱耐瘠薄能力強(qiáng)的油松、文冠果等樹種[1]。文冠果,為無(wú)患子科文冠果屬落葉類喬木或者灌木,是我國(guó)一類重要的經(jīng)濟(jì)樹種之一,目前在我國(guó)被列入能源植物目錄中[1]。文冠果在我國(guó)的天然分布區(qū)域主要在北方,適應(yīng)能力強(qiáng),抗旱、抗寒、耐鹽堿。近年來(lái),在國(guó)家積極發(fā)展能源林的背景下,文冠果的經(jīng)濟(jì)及生態(tài)價(jià)值越來(lái)越受到人們的關(guān)注,學(xué)者們也加大了對(duì)文冠果的研究。苗期在種子植物生活史中處于比較脆弱的階段,因此有關(guān)耐旱性植物進(jìn)行耐旱能力評(píng)價(jià)時(shí)的試材一般選擇在苗期,在干旱條件下,植物體內(nèi)可誘導(dǎo)產(chǎn)生一些傷害植物膜的活性氧自由基,植物體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)可以對(duì)這些活性氧自由基起到清除的效果,POD、CAT、SOD即為此抗性系統(tǒng)中保護(hù)酶系統(tǒng)的幾種關(guān)鍵性的酶[2]。為了研究干旱脅迫處理下文冠果苗期生理生化變化情況,特選擇了幾種不同的干旱脅迫程度處理,以POD、CAT、SOD 3種酶為指標(biāo)進(jìn)行分析,旨在進(jìn)一步了解文冠果在干旱脅迫下的耐旱潛能、進(jìn)而為其在干旱地區(qū)的大面積推廣提供理論借鑒。
試驗(yàn)地安排在建平縣某育苗基地內(nèi)進(jìn)行,為干旱地區(qū)山地丘陵區(qū),北溫帶大陸性季風(fēng)氣候,氣候干旱,雨熱同季,年均溫7.2 ℃左右,年均日照時(shí)數(shù)約2910 h,年均降水量約410 mm,時(shí)空分布均勻,時(shí)間上主要集中在7~9月份。
試驗(yàn)用的材料選擇文冠果1年生盆栽幼苗,來(lái)自于育苗基地(2017年秋季選擇從健壯的母樹上采集種子,之后低溫沙藏處理;2018年3月進(jìn)行播種育苗,2019年5月從育苗基地上選擇沒(méi)有分枝、長(zhǎng)勢(shì)健壯、規(guī)格基本一致的幼苗作為試驗(yàn)材料,要求幼苗單株之間鮮重差異在0.06 g以內(nèi))。此外,試驗(yàn)所用的種植容器為上下口徑分別為20 cm、15 cm,高18 cm的花盆。
試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)不同程度的干旱脅迫處理,分別為土壤含水量在5%~7%、9%~11%、13%~15%,以含水量21%左右作為正常的土壤對(duì)照(簡(jiǎn)稱CK)。每個(gè)干旱脅迫處理安排重復(fù)3次,每個(gè)重復(fù)安排20盆文冠果苗,每盆栽植一年生文冠果幼苗1株[2,3]。
選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻一致的一年生文冠果幼苗栽植到花盆中,基質(zhì)來(lái)源于苗圃,每個(gè)盆內(nèi)裝入的土壤干重在1.8 kg左右。文冠果栽植后,根據(jù)稱重的方法逐漸澆水,控制各處理的土壤含水量達(dá)到田間持水量的飽和狀態(tài)(含水量37%~38%),培養(yǎng)3周后即可按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求開始干旱脅迫處理。通過(guò)自然蒸發(fā)的方法將各處理花盆內(nèi)土壤的含水量降低到試驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求,每日補(bǔ)水2次,維持各處理土壤含水量穩(wěn)定保持在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的水平[4]。脅迫處理期間,晴天可讓文冠果盆栽苗接受自然光照,陰雨天轉(zhuǎn)移到室內(nèi)[5~6]。
按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行干旱脅迫處理,每7 d對(duì)幼苗葉片的進(jìn)行POD、CAT、SOD 3種酶活性的測(cè)定,POD測(cè)定的方法為愈創(chuàng)木酚染色法[5]、SOD測(cè)定的方法為氮藍(lán)四唑染色法[6]、CAT測(cè)定的方法為紫外吸收法[7]。
植物在干旱等逆境的條件下,體內(nèi)的活性氧自由基被清除的最為關(guān)鍵的一個(gè)酶即為POD,其發(fā)揮的作用就是將雙氧水轉(zhuǎn)為水、氧氣,降低對(duì)細(xì)胞膜的破壞。通過(guò)對(duì)不同程度干旱脅迫下文冠果葉片POD酶活性的測(cè)定,結(jié)果見表1。根據(jù)表1可知,在各種干旱脅迫處理下,POD的酶活性均隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加,而CK的POD酶活性變化趨勢(shì)更加平緩;剛開始進(jìn)行脅迫處理時(shí),各處理的POD酶活性差異不明顯,脅迫處理后相同的時(shí)間,隨著脅迫程度的增加,POD酶活性表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì),且脅迫程度越重、處理時(shí)間越長(zhǎng),POD酶活性越高;第14 d時(shí),土壤含水量5%~7%、9%~11%、13%~15% 3種干旱脅迫處理的POD酶活分別比對(duì)照增加49.74%、194.25%、2.33%,差異極顯著,第21 d時(shí)分別比對(duì)照處理增加315.06%、256.91%、19.71%,第28 d時(shí)分別比對(duì)照處理增加385.75%、268.74%、78.55%,差異極顯著,由此可知,脅迫時(shí)間越長(zhǎng),POD酶活性較對(duì)照增加的趨勢(shì)越明顯,可以有效清除體內(nèi)的活性氧自由基、降低對(duì)細(xì)胞膜的破壞。
表1 各干旱脅迫處理下文冠果POD變化 U·g-1 FW·min
通過(guò)對(duì)不同程度干旱脅迫下文冠果葉片SOD酶活性的測(cè)定,結(jié)果見表2。根據(jù)表2可知,在各種干旱脅迫處理下,SOD酶活性的變化趨勢(shì)有所不同,土壤含水量5%~7%的干旱脅迫處理在第7 d時(shí)SOD酶活最低,之后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)表現(xiàn)出增加的趨勢(shì),9%~11%處理在第7 d時(shí)SOD酶活性比第0 d時(shí)增加,第14 d比第7 d降低,之后開始逐漸增加,13%~15%處理的SOD酶活性在第14 d時(shí)達(dá)到最大,之后逐漸降低,CK各時(shí)段的SOD酶活性相對(duì)比較穩(wěn)定,變化趨勢(shì)平緩;隨著脅迫程度的增加、脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),SOD酶活整體變化趨勢(shì)為增加,第28 d時(shí),土壤含水量5%~7%、9%~11%、13%~15%的3種干旱脅迫處理的SOD酶活性分別比對(duì)照處理增加8.20%、2.20%、0.64%。
表2 各干旱脅迫處理下文冠果SOD變化 U·g-1 FW·min
通過(guò)對(duì)不同程度干旱脅迫下文冠果葉片CAT酶活性的測(cè)定,結(jié)果見表3。根據(jù)表3可知,隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),各處理CAT的酶活性均表現(xiàn)出降低的趨勢(shì),對(duì)照處理的CAT酶活性維持在較為穩(wěn)定的水平;隨著干旱脅迫程度的加重及時(shí)間的延長(zhǎng),CAT酶活降低的趨勢(shì)越明顯;第28 d時(shí),土壤含水量5%~7%、9%~11%、13%~15%3種干旱脅迫處理的CAT酶活較對(duì)照處理分別降低了60.33%、40.86%、15.91%。由此可知,在干旱脅迫下,CAT酶的活性受到了不同程度的抑制。
表3 各干旱脅迫處理下文冠果CAT變化 U·g-1 FW·min
在各種程度的干旱脅迫處理下,比較了文冠果苗期葉片中SOD、POD、CAT 3種酶活性的變化趨勢(shì),結(jié)果表明:在較重的干旱脅迫處理下,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),文冠果苗期葉片中的SOD、POD酶活整體上表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì),CAT酶活表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì),且干旱脅迫程度越大,此種趨勢(shì)更加的明顯,由此可知,文冠果幼苗期植株可以通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)SOD、POD、CAT 3種酶的活性,維持體內(nèi)自由基處于一個(gè)較低的水平,以降低干旱等逆境條件對(duì)植物造成的損傷,促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。