韓海霞 劉亞婷 梁婷 劉倩穎 劉新冉 劉學(xué)芳

摘 要 為了研究烏蘭察布市2個(gè)主栽馬鈴薯品種在抗旱性方面的差異，以后旗紅和費(fèi)烏瑞它品種馬鈴薯為試驗(yàn)材料，采用盆栽法進(jìn)行干旱處理，并測(cè)定葉片抗氧化酶的活性。結(jié)果表明，干旱脅迫后，后旗紅和費(fèi)烏瑞它2個(gè)品種馬鈴薯生長(zhǎng)均受到抑制，SOD、POD、CAT酶活性均有升高的趨勢(shì)，2個(gè)品種對(duì)比，后旗紅品種的生長(zhǎng)受抑制作用較小，同時(shí)3種抗氧化酶活性升高幅度均較費(fèi)烏瑞它更大?？梢?jiàn)，在干旱脅迫條件下，后旗紅品種的防御機(jī)制較費(fèi)烏瑞它更強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 馬鈴薯;干旱脅迫;品種;抗氧化酶

中圖分類(lèi)號(hào)：S532 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.24.078

水資源匱乏是全球都在面臨的問(wèn)題，已成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性因素，內(nèi)蒙古自治區(qū)有大面積的土地處于干旱半或是干旱地區(qū)。干旱脅迫是植物經(jīng)常會(huì)面臨的主要逆境條件之一，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的為害非常顯著，植物生長(zhǎng)以及農(nóng)作物產(chǎn)量會(huì)受到嚴(yán)重影響。因此，提高植物的抗旱能力是現(xiàn)代植物研究中急需解決的問(wèn)題。

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是世界第四大糧食作物，屬于典型溫帶植物，對(duì)水分和高溫敏感[1-2]，因此在內(nèi)蒙古的馬鈴薯生產(chǎn)中常受到干旱的威脅。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)蒙古春季雨量少，春季中西部的降水多為10 mm以下，且近30年間的降水呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，易造成馬鈴薯幼苗期干旱，從而影響馬鈴薯植株葉面積，進(jìn)而影響馬鈴薯產(chǎn)量與品質(zhì)[3];干旱引起馬鈴薯葉肉、莖細(xì)胞發(fā)生變化，光合作用減弱[4-5]。植物體在逆境脅迫下，體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育有毒害作用的活性氧，植物的抗氧化酶活性迅速升高，對(duì)清除活性氧起到重要應(yīng)激反應(yīng)和及時(shí)清除作用，維持植物體正常生長(zhǎng)[6]?？寡趸阜N類(lèi)很多，其中超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）的研究較為廣泛。

基于此，本試驗(yàn)以烏蘭察布市主栽馬鈴薯的2個(gè)品種為試驗(yàn)材料，采用盆栽法進(jìn)行試驗(yàn)，探究干旱脅迫對(duì)2個(gè)品種馬鈴薯抗氧化酶活性的影響，為本地區(qū)馬鈴薯的抗旱品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

后旗紅馬鈴薯（由烏蘭察布市種子公司提供），為“薯都”烏蘭察布市歷史悠久的主栽品種;費(fèi)烏瑞它馬鈴薯（由烏蘭察布市種子公司提供），為本地引進(jìn)的栽培面積較穩(wěn)定的主栽品種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 育苗

將馬鈴薯種薯切成50 g左右的小塊，每塊具1～2個(gè)芽，鋪平晾干。采用16 cm×16 cm塑料盆進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。盆土配方為園土、有機(jī)肥按照15∶1的比例進(jìn)行混合，再添加少量馬鈴薯專(zhuān)用復(fù)合肥混勻消毒裝盆，每盆裝等體積的土，播種深度8 cm，壓實(shí)表層土，等量澆一次透水。設(shè)空白盆作為對(duì)照。測(cè)定初試盆土的田間最大持水量（23.74%），在出苗期間和幼苗生長(zhǎng)期間采用正常土壤含水量，盆土含水量控制在65%～75%。出苗后每盆留一株幼苗，當(dāng)幼苗長(zhǎng)到15 cm時(shí)，進(jìn)行干旱處理。

1.2.2 干旱處理

待馬鈴薯幼苗株高達(dá)到15 cm時(shí)，進(jìn)行干旱脅迫控水，以對(duì)照盆進(jìn)行含水量測(cè)定，使盆土土壤相對(duì)含水量在45%～55%，保持7天，馬鈴薯幼苗表現(xiàn)出萎蔫等干旱癥狀。2個(gè)品種均進(jìn)行相同的干旱處理，每處理品種4次重復(fù)，每重復(fù)25盆，以正常管理的馬鈴薯幼苗為對(duì)照，處理分別記為后CK、后干旱、費(fèi)CK、費(fèi)干旱。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo)

測(cè)定對(duì)照組和干旱處理的馬鈴薯的株高和葉片數(shù)量，取平均值。

每個(gè)處理選擇長(zhǎng)勢(shì)相同的馬鈴薯幼苗進(jìn)行測(cè)定，取樣葉片位置基本一致，取樣后快速放入液氮罐內(nèi)，低溫保存大，帶到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)于低溫冰箱保存。稱(chēng)量測(cè)定馬鈴薯葉片內(nèi)抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性。

SOD活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定，以抑制NBT光還原50%所需酶量為一個(gè)酶活單位（U）;POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，以每分鐘OD值變化0.01為一個(gè)酶活單位（U）;CAT活性測(cè)定采用紫外分光光度計(jì)法，以每分鐘OD值減少0.01為一個(gè)酶活單位（U）[7]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2017與SPSS 24.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下2個(gè)品種馬鈴薯SOD活性的對(duì)比

干旱脅迫下不同品種馬鈴薯的生長(zhǎng)指標(biāo)見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，在干旱脅迫后，后旗紅和費(fèi)烏瑞它2個(gè)品種馬鈴薯在株高和葉數(shù)均隨著干旱脅迫的出現(xiàn)而顯著下降。與對(duì)照相比，干旱脅迫下后旗紅馬鈴薯株高下降了9.25%，而費(fèi)烏瑞它則下降了23.0%，說(shuō)明株高方面費(fèi)烏瑞它受干旱脅迫的影響較嚴(yán)重。2個(gè)品種馬鈴薯葉片數(shù)的變化與株高呈現(xiàn)相似的趨勢(shì)，其中后干旱的葉片數(shù)較對(duì)照下降了7.9%，但兩者差異不顯著，費(fèi)干旱較對(duì)照的葉片數(shù)下降了11.6%，差異達(dá)顯著水平。由此可見(jiàn)，在干旱脅迫下，后旗紅與費(fèi)烏瑞它馬鈴薯的植株生長(zhǎng)均受到一定抑制，且費(fèi)烏瑞它受影響程度較大。

2.2 干旱脅迫下2個(gè)品種馬鈴薯SOD活性的對(duì)比

干旱脅迫下不同品種馬鈴薯SOD活性如圖1所示，干旱脅迫下，后旗紅和費(fèi)烏瑞它2個(gè)品種馬鈴薯體內(nèi)SOD活性均呈上升的變化。在2個(gè)品種對(duì)照體內(nèi)檢測(cè)到的SOD初始活性具有一定差異，后旗紅SOD活性大于費(fèi)烏瑞它。其中，后干旱較對(duì)照的SOD活性升高了226 U·g-1FW，與對(duì)照相比升高57.5%，費(fèi)干旱較對(duì)照升高了64 U·g-1FW，與對(duì)照相比升高35.2%，2個(gè)品種的變化值均達(dá)顯著。由此可見(jiàn)，干旱脅迫后，后旗紅和費(fèi)烏瑞它馬鈴薯體內(nèi)均激活了SOD活性，用于清除氧自由基的傷害，對(duì)比兩者，后旗紅品種的SOD酶活性較高。

2.3 干旱脅迫下2個(gè)品種馬鈴薯POD活性的對(duì)比

干旱脅迫下不同品種馬鈴薯POD活性如圖2所示，在干旱條件下，后旗紅和費(fèi)烏瑞它2個(gè)品種馬鈴薯體內(nèi)POD活性均呈上升的變化。在2個(gè)品種對(duì)照體內(nèi)檢測(cè)到的POD初始活性，后旗紅POD活性小于費(fèi)烏瑞它的。干旱后，后旗紅干旱處理較對(duì)照的POD活性升高了124 U·g-1FW，較對(duì)照升高了77.8%，費(fèi)干旱較對(duì)照升高了44.5 U·g-1FW，較對(duì)照升高了15.2%，2個(gè)品種的變化值均達(dá)顯著水平。由此可見(jiàn)，費(fèi)烏瑞它品種的初始POD活性較高，但干旱脅迫后，后旗紅和費(fèi)烏瑞它馬鈴薯均激活了POD活性，后旗紅品種的POD酶活性提高更明顯，更高效地清除氧自由基。

2.4 干旱脅迫下2個(gè)品種馬鈴薯CAT活性的對(duì)比

干旱脅迫下不同品種馬鈴薯CAT活性如圖3所示，在干旱條件下，后旗紅和費(fèi)烏瑞它2個(gè)品種馬鈴薯體內(nèi)CAT活性均呈上升的變化。干旱脅迫前，后旗紅CAT活性小于費(fèi)烏瑞它品種的。干旱脅迫后，后旗紅干旱處理較對(duì)照的CAT活性升高了133 U·g-1FW，較對(duì)照升高了24.6%，費(fèi)干旱較對(duì)照升高了53 U·g-1FW，較對(duì)照升高了8.2%，后旗紅品種的變化值較費(fèi)烏瑞它更大。由此可見(jiàn)，費(fèi)烏瑞它品種的CAT初始活性較高，但干旱脅迫后，后旗紅和費(fèi)烏瑞它馬鈴薯均激活了CAT活性，后旗紅品種的CAT酶活性提高更明顯，更高效地清除氧自由基，而費(fèi)烏瑞它品種的CAT活性變化不大。

3 結(jié)論

干旱脅迫后，后旗紅和費(fèi)烏瑞它2個(gè)品種馬鈴薯生長(zhǎng)均受到抑制，3種抗氧化酶活性均有升高的變化趨勢(shì)，2個(gè)品種對(duì)比，后旗紅品種的生長(zhǎng)受抑制作用較小，同時(shí)SOD、POD、CAT酶活性升高幅度均較費(fèi)烏瑞它更大。結(jié)果表明，在干旱脅迫條件下，后旗紅的防御機(jī)制較費(fèi)烏瑞它更強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Belanger G， Walsh J R. Tuber Growth and Biomass Partitioning of Two Potato Cultivars Grown under Different N Fertilization Rates With and Without Irrigation[J].Amer J of Potato Res，2001，78：109-117.

[2] 抗艷紅，龔學(xué)臣，趙海超，等.不同生育時(shí)期干旱脅迫對(duì)馬鈴薯生理生化指標(biāo)的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（15）：97-101.

[3] 孫雪平，蘇筠.降水約束條件下的糧食生產(chǎn)適應(yīng)度評(píng)價(jià)——以內(nèi)蒙古烏蘭察布市為例[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2016，34（3）：234-239.

[4] 張麗莉，王慶祥，石瑛，等.干旱脅迫對(duì)馬鈴薯葉肉和莖部細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，46（1）：91-95.

[5] 海梅榮，陳勇，周平，等.干旱脅迫對(duì)馬鈴薯品種生理特性的影響[J].中國(guó)馬鈴薯，2014（4）：199-204.

[6] 李璇，岳紅，王升，等.影響植物抗氧化酶活性的因素及其研究熱點(diǎn)和現(xiàn)狀.中國(guó)中藥雜志，2013，38（7）：973-978.

[7] 張志良，瞿偉菁，李小方.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].4版.北京：高等教育出版社，2009.

（責(zé)任編輯：趙中正）