田計(jì)均， 唐 媛， 董 雨， 余海萍， 孫雁霞,

(1. 成都大學(xué) 藥學(xué)與生物工程學(xué)院， 成都 610106； 2. 成都大學(xué) 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 成都 610106)

藜麥(Chenopodiumquinoawilld)，是一種莧科藜屬的一年生草本經(jīng)濟(jì)植物，也稱為藜谷、南美藜等[1]，原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈高原地區(qū)，高海拔的生長(zhǎng)環(huán)境使得藜麥對(duì)多種非生物條件具有較好的耐受性[2]。藜麥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，易于被人體吸收[3]。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織認(rèn)為藜麥?zhǔn)俏ㄒ灰环N可滿足人體基本營(yíng)養(yǎng)需求的單體植物,正式推薦藜麥為最適宜人類的全營(yíng)養(yǎng)食品[4]，并將2013年定為國(guó)際藜麥年，以促進(jìn)藜麥在全世界的推廣[5]。因此，藜麥具有很大的研究?jī)r(jià)值，并且在全世界開始大量種植。

作物在生長(zhǎng)過程中會(huì)受到干旱、洪澇等因素的影響[6]。隨著藜麥在世界各地的大量種植，人們發(fā)現(xiàn)雖然其抗逆性很強(qiáng)，但也會(huì)與其他作物一樣受到干旱和水澇的影響。干旱會(huì)嚴(yán)重限制作物的正常生長(zhǎng)并導(dǎo)致作物減產(chǎn)[7]，干旱導(dǎo)致的作物減產(chǎn)超過其他環(huán)境脅迫導(dǎo)致減產(chǎn)的總和[8]。因此，研究作物的抗旱機(jī)制、提高作物的抗旱能力、培育干旱耐受性的作物新品種已經(jīng)成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的迫切問題[9]。水澇脅迫也會(huì)顯著抑制作物生長(zhǎng)發(fā)育[10]。在全球范圍內(nèi)，有大約13%的土地和10%的農(nóng)業(yè)用地受到水澇的影響，導(dǎo)致作物減產(chǎn)15%～80%[11]。

丙二醛(MDA)是由自由基作用于脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物，具有細(xì)胞毒性，在正常情況下可通過自身抗氧化酶和滲透物質(zhì)降低對(duì)細(xì)胞的毒害，如果植物處于脅迫環(huán)境中，MDA含量便會(huì)增加，不能及時(shí)清除將會(huì)導(dǎo)致植物損傷。許多對(duì)植物水分脅迫的研究報(bào)道[12-15]都表明了抗性強(qiáng)的植物受到水分脅迫時(shí)抗氧化酶和滲透物質(zhì)會(huì)顯著增加，但不同植物的酶和滲透物質(zhì)表現(xiàn)出不同的變化。目前對(duì)藜麥脅迫的研究多集中于干旱脅迫對(duì)藜麥幼苗的影響，水分脅迫對(duì)不同發(fā)育時(shí)期藜麥生理的影響還鮮見報(bào)道。本文通過使用30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)PEG6000溶液模擬干旱環(huán)境，用雙套盆法模擬水澇環(huán)境，研究藜麥4個(gè)生育時(shí)期(幼苗期、現(xiàn)蕾期、花期和灌漿期)在水分脅迫下生理的變化，以期為藜麥的栽培種植提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及處理

本實(shí)驗(yàn)選用藜麥(Chenopodiumquinoawilld)LL-3號(hào)作為實(shí)驗(yàn)材料，種子由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家雜糧加工技術(shù)研發(fā)分中心引種。土壤使用1∶1的營(yíng)養(yǎng)土和自然土的混合土。選取較為飽滿且形態(tài)大小相一致的藜麥種子均勻播撒于直徑為20 cm的塑料花盆中，澆適量的水，再用1～2 cm厚的營(yíng)養(yǎng)土覆蓋。在藜麥幼苗長(zhǎng)出第4片真葉后進(jìn)行間苗，留下長(zhǎng)勢(shì)相同的幼苗且保持合適的株間距[16]。待苗長(zhǎng)至第8片真葉時(shí)，再進(jìn)行一次間苗[17]，每盆定苗4株。

對(duì)藜麥幼苗期、現(xiàn)蕾期、花期以及灌漿期長(zhǎng)勢(shì)一致的盆栽植株進(jìn)行水分脅迫處理。對(duì)照組使用300 mL的去離子水進(jìn)行澆灌；干旱脅迫處理組參考呂亞慈等[18]的方法略微改動(dòng)，使用30%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PEG6000溶液300 mL進(jìn)行澆灌；水澇脅迫處理組使用雙套盆法，將盆栽直接浸置水盆中澆灌置水浸沒花盆。水分脅迫處理48 h后取樣，干旱和水澇脅迫分別處理6盆作為實(shí)驗(yàn)重復(fù)。幼苗期由于植株葉片較小，選取整個(gè)地上部分作為實(shí)驗(yàn)材料，其他3個(gè)時(shí)期選取從頂芽往下數(shù)的第3個(gè)節(jié)間的葉片作為實(shí)驗(yàn)材料。采集的材料迅速用液氮冷凍保存并用于后續(xù)滲透物質(zhì)和生理指標(biāo)的測(cè)定。

1.2 WSS和可溶性蛋白(SP)含量的測(cè)定

SP含量的測(cè)定參考楊正坤等[19]的方法，采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定；WSS含量檢測(cè)采用植物可溶性糖檢測(cè)試劑盒。數(shù)據(jù)測(cè)量均重復(fù)3次。

1.3 生理指標(biāo)的測(cè)定

T-AOC、POD活性以及MDA含量的測(cè)定分別采用相應(yīng)試劑盒。數(shù)據(jù)測(cè)量均為3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Excel進(jìn)行，制圖采用Origin，用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)進(jìn)行組間的顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫對(duì)藜麥幼苗期的影響

幼苗期藜麥在水分脅迫下各指標(biāo)變化如表1所示。與CK相比，在干旱和水澇脅迫條件下，SP含量差異均不顯著，WSS含量差異顯著，分別降低了13%和14%；T-AOC差異均不顯著；POD活性差異顯著，分別增加了52%和15%；干旱條件下MDA含量降低了50%，在水澇條件下MDA含量無明顯變化。結(jié)果顯示：水分脅迫使得藜麥幼苗期的POD酶活性顯著增加，使得MDA與正常組基本無變化甚至降低，表明幼苗期在受到水分脅迫時(shí)，POD酶活性的顯著增加，增強(qiáng)了藜麥的耐受性，使得水分脅迫對(duì)藜麥影響較小。

2.2 水分脅迫對(duì)藜麥現(xiàn)蕾期的影響

現(xiàn)蕾期藜麥在水分脅迫下各指標(biāo)變化如表2所示。與CK相比，在干旱和水澇脅迫條件下，SP含量差異均不顯著，WSS含量差異顯著，分別增加了20%和10%；T-AOC差異顯著，分別降低了11%和14%；POD活性差異顯著，分別增加了50%和62%；MDA含量差異顯著，分別增加了52%和17%。結(jié)果表明：現(xiàn)蕾期藜麥在受到干旱和水澇脅迫時(shí)WSS含量和POD酶活性顯著增加，但是并沒有控制MDA的增長(zhǎng)，因此推測(cè)該時(shí)期藜麥對(duì)干旱和水澇反應(yīng)極其敏感，產(chǎn)生了大量的MDA，酶和滲透物質(zhì)的調(diào)節(jié)不足以清除，使得MDA積累。

2.3 水分脅迫對(duì)藜麥花期的影響

花期藜麥在水分脅迫下各指標(biāo)變化如表3所示。與CK相比，在干旱和水澇脅迫條件下，SP含量差異均不顯著，WSS含量差異顯著，分別增加了307%和114%；T-AOC差異顯著，分別增加了51%和20%；POD活性差異顯著，分別增加了26%和17%；在干旱條件下MDA含量差異顯著，增加了89%，而水澇條件下差異不顯著。結(jié)果表明：花期在受到水分脅迫時(shí)，WSS含量、T-AOC和POD活性顯著增加，MDA含量與CK差異不顯著，說明水澇對(duì)花期藜麥影響較?。欢珊禇l件下的MDA含量顯著增加了89%，說明干旱對(duì)花期藜麥影響較大，雖然通過酶和滲透物質(zhì)的調(diào)節(jié)，但MDA還是有積累，可能對(duì)植物體造成損傷。

表1 水分脅迫對(duì)藜麥(幼苗期)各項(xiàng)生理指標(biāo)的影響

表2 水分脅迫對(duì)藜麥(現(xiàn)蕾期)各生理指標(biāo)的影響

表3 水分脅迫對(duì)藜麥(花期)各生理指標(biāo)的影響

2.4 水分脅迫對(duì)藜麥灌漿期的影響

灌漿期藜麥在水分脅迫下各指標(biāo)變化如表4所示。與CK相比，在干旱和水澇脅迫條件下，SP含量差異均不顯著，WSS含量差異顯著，分別增加了38%和61%；T-AOC差異顯著，分別增加了22%和36%；干旱條件下POD活性差異不顯著，在水澇條件下差異顯著，增加了10%；MDA含量均無顯著差異。結(jié)果表明，灌漿期藜麥在受到干旱和水澇脅迫后，WSS含量、總抗氧化能力和POD酶活性顯著增加，MDA均無明顯變化，說明水分脅迫對(duì)灌漿期藜麥影響較小。

2.5 在水分脅迫下不同發(fā)育時(shí)期藜麥生理指標(biāo)對(duì)比分析

干旱和水澇處理藜麥各時(shí)期生理指標(biāo)如圖1所示。結(jié)合各時(shí)期生理指標(biāo)與CK的比較，筆者認(rèn)為現(xiàn)蕾期對(duì)干旱和水澇較敏感，受到干旱和水澇脅迫時(shí)，機(jī)體不能抑制MDA的增長(zhǎng)，使得MDA含量達(dá)到較高水平，可能會(huì)導(dǎo)致藜麥細(xì)胞損傷嚴(yán)重?；ㄆ谠谑艿礁珊得{迫時(shí)，雖然POD活性、T-AOC和WSS含量增加，MDA仍顯著增加到一個(gè)較高的水平，表明花期對(duì)干旱的耐受性同樣較差。

圖1 水分脅迫影響藜麥生理指標(biāo)的對(duì)比分析

表4 水分脅迫對(duì)藜麥(灌漿期)各生理指標(biāo)的影響

2.6 在水分脅迫下不同發(fā)育時(shí)期藜麥的可溶性糖和蛋白質(zhì)含量的比較分析

干旱和水澇處理不同發(fā)育時(shí)期藜麥滲透物質(zhì)含量對(duì)比如圖2所示，可以看出，無論干旱還是水澇處理，現(xiàn)蕾期藜麥WSS和SP含量較低，而幼苗期和灌漿期均處于較高水平，這可能是現(xiàn)蕾期藜麥對(duì)干旱和水澇耐受性差的原因之一。

3 討論與結(jié)論

對(duì)4個(gè)發(fā)育期藜麥分別在干旱和水澇脅迫下的滲透物質(zhì)和生理指標(biāo)測(cè)定(表1至表4)發(fā)現(xiàn)，4個(gè)發(fā)育時(shí)期藜麥在受到水分脅迫后的響應(yīng)趨勢(shì)基本一致，都表現(xiàn)為WSS含量或POD活性的顯著升高，以抑制MDA含量的增長(zhǎng)。但每個(gè)時(shí)期MDA含量變化情況不一樣(圖1)?，F(xiàn)蕾期藜麥在干旱和水澇脅迫下，MDA含量顯著升高到較高水平；花期藜麥在干旱脅迫下，MDA含量同樣顯著升高到較高水平；而幼苗期和灌漿期的MDA變化不顯著。MDA含量的變化情況反映了植物細(xì)胞膜脂過氧化程度和植物對(duì)逆境條件的反應(yīng)強(qiáng)弱[20]，說明干旱和水澇脅迫對(duì)現(xiàn)蕾期及干旱對(duì)花期藜麥的影響較大。

圖2 水分脅迫影響藜麥WSS和蛋白質(zhì)含量的對(duì)比

SP和WSS含量能夠在一定程度上調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的滲透壓，保持原生質(zhì)與環(huán)境的滲透平衡，維持植物正常的代謝水平，從而抵抗水分脅迫帶來的傷害[21]。通過對(duì)水分脅迫下不同發(fā)育時(shí)期藜麥的WSS和SP含量比較(圖2)分析發(fā)現(xiàn)，無論干旱還是水澇處理，現(xiàn)蕾期藜麥WSS和SP含量較低，而幼苗期和灌漿期均處于較高水平，說明滲透調(diào)節(jié)可能是現(xiàn)蕾期藜麥對(duì)干旱和水澇的耐受性差的原因之一，這與李巧娟等[13]的研究結(jié)果相似。在水分脅迫下4個(gè)時(shí)期藜麥的SP含量始終不變，而WSS含量卻顯著變化，說明WSS對(duì)藜麥抗性具有較大影響，這與王林紅等[14]的研究結(jié)果相似。

POD酶能夠清除植物體內(nèi)過量的活性氧，維持活性氧的代謝平衡，保護(hù)膜結(jié)構(gòu), 從而使植物能在一定程度上減緩或抵抗逆境脅迫[22]。研究表明，在水分脅迫下，為防止活性氧積累，抗性強(qiáng)的植物會(huì)維持POD等酶較高的活性，減輕水分脅迫所帶來的傷害[13]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論在干旱還是水澇條件下，每個(gè)發(fā)育時(shí)期藜麥的POD活性始終顯著升高，維持較高的活性，說明POD調(diào)節(jié)機(jī)制作用于藜麥整個(gè)發(fā)育時(shí)期，其調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，但由于干旱和水澇脅迫對(duì)現(xiàn)蕾期及干旱對(duì)花期藜麥的影響較大，POD酶活性的升高不足以清除過量的MDA。

研究結(jié)果顯示，藜麥可通過提高WSS含量和POD酶活性降低水分脅迫的影響，也揭示了藜麥具有較強(qiáng)抗性的特征，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)藜麥在現(xiàn)蕾期和花期易受到水分脅迫的影響。這些結(jié)果可為高抗性藜麥的選種以及藜麥的栽培育種提供一定的理論基礎(chǔ)。