樱桃番茄苗期对淹水胁迫的响应及其耐涝性评价.pdf

核农学报 (): 收稿日期: 接受日期:基金项目:海南省自然科学基金项目()国家自然科学基金项目()海南大学科研启动基金项目()海南省研究生创新科研课题()作者简介:刘聪聪女主要从事作物抗逆生理研究 : .通讯作者:李长江男讲师主要从事作物高产高效研究 : .文章编号:()樱桃番茄苗期对淹水胁迫的响应及其耐涝性评价刘聪聪 兰超杰 李 欢 黄家权 李长江(海南大学热带作物学院海南省热带生物资源可持续利用重点实验室海南海口 )摘 要:为研究樱桃番茄苗期对淹水胁迫天数的响应规律及其耐涝性选取千禧、立新佳禧、红妃号、红钻石和台湾赞美个热带地区常用樱桃番茄品种为试验材料设置正常水分处理()和淹水处理对淹水胁迫下不同淹水天数(、和 )樱桃番茄苗期功能叶中超氧阴离子自由基( )含量、丙二醛()含量、抗氧化酶系统、渗透调节物质和根系活力等生理生化指标及株高、地上部干重、根系干重及根冠比等形态学指标进行了测定结果表明淹水前期樱桃番茄叶片中 和含量多表现为先上升后下降的趋势而在淹水后期千禧和立新佳禧品种则表现出迅速上升并在淹水后 显著高于叶片超氧化物歧化酶()活性在淹水后较多表现为下降趋势仅红妃号在淹水后仍高于过氧化物酶()活性在淹水胁迫下较表现出先逐渐上升后下降的趋势仅红钻石在淹水后期仍略高于过氧化氢酶()活性仅红妃号在淹水后 显著高于其他品种活性始终低于叶片中可溶性糖和脯氨酸()的含量在淹水后显著增加根系活力随着淹水处理时间的延长呈先上升后下降的趋势且淹水后 千禧和立新佳禧品种根系活力较显著降低淹水胁迫下樱桃番茄株高、地上部干重、根系干重均低于除千禧品种外其他品种根冠比均高于且红妃号根冠比与间差异达到显著水平利用主成分分析法对樱桃番茄品种耐涝性进行综合评价得出各品种耐涝性大小排序:红妃号红钻石台湾赞美立新佳禧千禧本研究结果为热带地区樱桃番茄栽培品种选择及抗涝渍栽培机理研究提供了理论参考关键词:樱桃番茄淹水胁迫生理生化主成分分析: / . 樱桃番茄( .)为茄科番茄属植物是世界上最主要的经济蔬菜作物之一因富含番茄红素、维生素等多种营养成分且口感极佳其市场前景广阔近年来樱桃番茄在我国热带地区作为反季节果蔬被大面积推广种植极大地促进了当地的经济发展和农民生活水平的提高但受季风气候影响热带地区雨季降雨分布不均反季节露地樱桃番茄的苗期通常在每年的月至月上旬正值热带地区雨季降雨集中且强度大农田涝渍害多发严重影响樱桃番茄苗期生长和产量的提升涝渍害是作物生产过程中遭受的主要非生物胁迫之一严重威胁作物的生长发育极大地制约着作物产量及品质的提升涝渍害不仅对作物株高、茎粗、生物量积累等有抑制效果使叶片抗氧化酶活性降低、根系活力下降还可以增加细胞膜的渗透性和活性氧的积累同时涝渍害使土壤内氧气含量降低作物根系有氧呼吸受到抑制进而影响植株光合作用以及根系与地上部间的物质运输造成作物产量与品质的下降在淹水胁迫下番茄产量明显下降叶片和根系中丙二醛()和超氧阴离子自由基( )含量升高研究发现淹水后番茄通过不定根的快速形成来适应淹水环境根系中抗坏血酸过氧化物酶( )活性的升高有助于提高植物对淹水的耐受能力虽然目前关于涝渍害对番茄的影响已有一定的研究但多集中于大果番茄对樱桃番茄在淹水胁迫下的生理网络出版时间：2020-01-16 15:29:25网络出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/11.2265.S.20200116.1528.024.html期樱桃番茄苗期对淹水胁迫的响应及其耐涝性评价生化反应特性鲜有研究且未有对其苗期耐涝性综合评价的报道本研究选择热带地区个主栽反季节露地樱桃番茄品种研究樱桃番茄苗期对淹水胁迫的响应并利用主成分分析法和隶属函数法对其耐涝性进行综合评价以期为热带地区樱桃番茄栽培品种选择及其抗涝渍栽培机理研究提供理论参考 材料与方法 试验材料试验于年在海南省海口市海南大学热带农林学院农学基地温室()进行试验材料选用千禧、立新佳禧、红妃号、红钻石和台湾赞美等个海南地区主栽的反季节露地樱桃番茄栽培品种 年月进行番茄育苗待到三叶一心时选取长势一致幼苗移栽入花盆中(直径高度: )每盆株采用盆栽试验盆土为海南大学农学基地番茄农田 土层土壤 砖红壤需风干后过 筛每盆装土 待幼苗长到四叶一心时开始进行试验处理试验期间温室昼/夜温度分别设定为当地月份多年的平均值 /湿度为盆栽土壤基础理化特性为值 、有机质 、碱解氮 、速效磷 、速效钾 试验设计试验中每个樱桃番茄品种设个处理:正常水分处理( )和淹水处理每个处理个重复每个重复株淹水处理采用双套盆法即将花盆放入上口径底径高为 的大盆中进行淹水使水面高出土面 且每天定时进行补水正常水分处理通过称盆法每 进行补水一次使得土壤含水量保持在最大持水量的左右各处理分别于淹水处理第、第、第、第和第天取样测定每个重复取株取各植株功能叶(由下至上计数第片完全展开叶)和根系于冰箱中保存用于相关生理生化指标的测定第天对处理植株进行株高和干物质量的测定 测定项目与方法株高采用米尺进行测定超氧化物歧化酶( )活性的测定采用氮蓝四唑( )光还原法过氧化氢酶()活性的测定采用紫外吸收法过氧化物酶()活性的测定采用愈创木酚显色法含量的测定采用硫代巴比妥酸()比色法以上指标测定均参照王学奎等的方法进行 含量的测定参照邹琦的方法进行脯氨酸()含量的测定采用酸性茚三酮显色法可溶性糖含量的测定采用硫酸蒽酮比色法根系活力的测定采用三苯基氯化四氮唑( )法淹水结束时用烘干称重法测定各处理植株不同部位的干物质量并计算根冠比 数据处理利用主成分分析法对不同品种在淹水 时的各指标数据进行处理分析并对各品种的耐涝性进行综合评价按照公式计算耐涝系数:耐涝系数处理测试值/对照测试值()按照公式计算隶属函数值():() ( ) ()式中()为第个综合指标隶属函数值为第个综合指标和为第个综合指标的最大值和最小值按照公式计算权重(): / ( ) ()式中为第个综合指标在所有综合指标中的重要程度为各品种第个综合指标的贡献率按照公式计算综合评价(): () ( ) ()式中值为各樱桃番茄品种在淹水胁迫下用综合指标评价所得的耐涝性综合评价值利用 整理数据 统计分析软件对数据进行方差分析和主成分分析利用 软件制图 结果与分析 淹水胁迫对樱桃番茄苗期叶片 和含量的影响在淹水处理后除台湾赞美外其他各樱桃番茄品种叶片的 含量均出现上升但红妃号自淹水后开始下降红钻石在淹水后 也呈现出下降趋势淹水后 至结束二者均低于且在淹水后显著低于仅分别为的 和 (图)千禧叶片中 含量随淹水处理时间的延长核 农 学 报卷不断增加在淹水后 保持相对稳定在淹水后 时较显著提高了 立新佳禧和台湾赞美品种分别在淹水后 和淹水后 呈现出短暂的下降趋势随后开始上升且二者在淹水后 始终高于其中立新佳禧在淹水后 较显著提高了 表明淹水胁迫增加了樱桃番茄苗期叶片中 的积累而红妃号和红钻石在淹水后期降低了 的积累由樱桃番茄叶片含量变化可知随着淹水处理时间的延长处理前期(淹水后 )红妃号和千禧品种叶片中的含量均呈逐渐下降趋势而红钻石、立新佳禧和台湾赞美则表现出先上升后下降的趋势(图)处理后期( )除红妃号和红钻石外其他品种的含量均由下降转为上升趋势与相比千禧、红钻石和台湾赞美品种从淹水发生后均显著增加了叶片含量而在淹水后 立新佳禧品种含量表现出显著高于与相比红妃号表现为淹水 内叶片含量显著低于而在淹水 后与无显著差异这也表明淹水发生后大部分樱桃番茄品种叶片中的含量会增加但红妃号品种叶片中含量并未显著增加红钻石在淹水后 含量显著低于可能其能更好地适应淹水环境降低淹水胁迫下的积累注:千禧:立新佳禧:红妃号:红钻石:台湾赞美表示不同处理间差异显著(红钻石台湾赞美立新佳禧千禧表 各品种的综合指标值、隶属函数值()、权重和值 () () 品种综合指标值 隶属函数值 值 千禧 立新佳禧 红妃号 红钻石 台湾赞美 权重 注:“”表示不存在: . 讨论植物受淹水胁迫后直接造成根系缺氧进而导致植物体内 的积累对植物组织造成氧化损伤本研究发现大部分樱桃番茄在淹水处理后叶片中 含量迅速增加并且随着淹水时间的延长 含量增加逐渐变缓表明随着淹水时间的延长樱桃番茄所受 的伤害增加植物体内的、和能够清除 减缓植物的氧化伤害且、和的活性随着胁迫时间的延长而不同在淹水处理后 多个樱桃番茄品种叶片的、活性迅速作出响应表现为上升的趋势发挥清除 作用导致 浓度增加变缓 等关于玉米的研究也发现等酶活性会随着 释放速率增加而上升且 浓度会随着和活性的增加表现出逐渐降低或增加变缓的趋势 含量随着淹水时间延长逐渐积累使植物氧化伤害加重植株保护屏障受损导致、等保护酶活性下降 活性仅红妃号品种在淹水后 显著高于之后降低并在淹水后 呈缓慢上升趋势台湾赞美在淹水后 略高于且变化趋势相近而其他品种则一直显著低于这可能是因为活性对淹水胁迫比较敏感短期内其结构即被破坏致使活性减弱因此活性一直低于其具体机制还需要进一步研究本研究中红妃号和红钻石叶片中 含量在淹水后期表现为下降主要由于两品种在淹水后期的抗氧化酶保护系统仍能保持较高活性对 具有较强的清除能力进而减轻 对植株的伤害为膜脂过氧化产物可使细胞中的蛋白质分子交联失活已有研究表明淹水胁迫下植物体内的含量与品种的耐涝性呈负相关关系本研究发现淹水后千禧和台湾赞美两品种叶片含量高于可能是由于植株对淹水胁迫较为敏感无法迅速建立适应性代谢途径因此在淹水后立即作出响应随之抗氧化酶活性和渗透调节物质含量升高发挥保护作用在一定程度上缓解了淹水胁迫伤害如红钻石品种在淹水后 时显著低于对照()立新佳禧和台湾赞美含量仅淹水后 短时间下降不同品种响应程度和时间不同可能与其品种耐涝性不同有关但随着淹水时间的延长植物受伤害加重抗氧化酶系统逐渐失活细胞膜脂过氧化加剧千禧、立新佳禧和台湾赞美个品种叶片中的含量再次升高前人研究也发现在长期淹水下植物叶片中含量升高然而本研究还发现红妃号和红钻石叶片在淹水后期( )含量仍表现为下降可能是由于二者抗氧化酶活性较高对逆境环境下的植物具有较强的保护能力进而减轻了细胞膜脂化程度从生理上表现出更强的耐涝能力植物在受到淹水胁迫时可通过短期内迅速积累可溶性糖与等渗透调节物质来改变细胞内水势从而增强植株的抗逆性本研究发现淹水处理后樱桃番茄叶片中可溶性糖含量增加且红妃号增加最显著可见其在淹水胁迫下的渗透调节能力最强进而表现出较高的抗逆性淹水后大多数樱桃番茄品种核 农 学 报卷叶片中含量呈先升高后下降趋势这与大麦草和冬油菜的研究结果相似主要是因为樱桃番茄在淹水前期通过增加含量调节细胞水势保护细胞免受伤害但随着淹水时间的延长植株所受伤害加重细胞逐渐死亡导致其渗透调节能力下降含量降低红妃号、红钻石和台湾赞美的含量在淹水后期变化较小且与相近可能是植物通过维持渗透物质的稳定来增加对涝渍害的抗性淹水后植物根系处于低氧或缺氧环境根系活力则能间接体现植物代谢、吸收和转化物质的能力本研究表明与相比随着淹水时间的延长樱桃番茄根系活力多呈先上升后下降的趋势表明短期的淹水能够提高樱桃番茄的根系活力张恩让等也发现淹水初期可以提高辣椒的根系活力但随着淹水时间延长水中氧气缺乏导致根系呼吸作用降低有害物质积累因此千禧和红妃号在淹水后 立新佳禧、红钻石和台湾赞美在淹水后 的根系活力均呈现一定程度的降低且随着淹水时间的延长立新佳禧品种的根系活力持续下降在淹水后 千禧和立新佳禧的根系活力显著低于而红妃号和台湾赞美根系活力在淹水后期较呈上升趋势可能是红妃号和台湾赞美对淹水胁迫适应性更强能有效清除缺氧条件下产生的有害物质维持根系基本生理功能涝渍害发生会打破地上部与地下部的平衡对叶片细胞功能及根系活力产生不利影响进而降低植物的光合作用及根系的吸收能力导致植株生长受到抑制生物量分配模式发生改变本研究也发现大多樱桃番茄品种在淹水处理后其株高、地上部干重和根系干重普遍低于而根冠比较一定的升高这可能是因为淹水发生后更多的光合产物会被分配到樱桃番茄的根系中导致根系干物质量下降较少或没有下降但地上部干物质量显著下降红妃号根冠比较有显著增加表明耐涝性较强的品种可以通过自身的适应机制维持根系生长从而适应淹水胁迫下的缺氧环境减少涝害所产生的影响本研究中的根系活力、含量和活性等指标波动较大究其原因:一方面苗期生长较快樱桃番茄的快速生长可导致植株体内多个指标的变化较大等在菊花上也有相似发现另一方面植物生长除受温度和湿度(试验温室大棚控制)影响外还与外界光照有关不同光照对植株的影响有所不同因此本试验设置对照能最大可能地减少因植物生长和环境因素对处理造成的影响更为科学与准确地反映处理间的差异植物抗逆性是一个受多种因素影响且通过多种指标综合表现的生理反应不同品种在单一指标上的反应也有所差异本研究也表明在淹水胁迫下不同品种樱桃番茄同一指标变化趋势相差甚远目前对于樱桃番茄在淹水胁迫下的生理生化响应机制研究甚少且尚未对其耐涝性的综合评价提供一个较为全面的鉴定方法诸多研究表明植物的耐涝性与形态、生理等部分指标存在相关性 因此本研究对多个单项指标进行综合评价在主成分分析的基础上使用隶属函数法根据相应综合指标的权重得到各品种的值该方法可弥补单一指标分析的片面性所得结果更客观科学为实际应用提供了可靠依据 结论本研究通过对樱桃番茄苗期进行淹水处理发现与相比淹水胁迫可显著增加植株叶片中 和含量和活性多呈先升高后降低的趋势也可增加可溶性糖含量含量多呈先升高后下降趋势根系活力随淹水时间的延长呈先升高后降低的趋势与相比樱桃番茄的株高、地上部干重和根系干重在淹水胁迫下多表现为降低根冠比多表现为上升耐涝性强的品种通过对以上多个指标的调控来适应淹水环境主成分分析法综合得出耐涝性大小排序为:红妃号红钻石台湾赞美立新佳禧千禧本研究结果为热带地区樱桃番茄栽培品种的筛选及抗涝渍栽培提供了科学依据参考文献: . . (): 李伟光陈汇林吴翠玲邹海平.番茄、辣椒对苗期涝渍胁迫的生理响应研究.中国果菜 (): 何绍浪郭小君李凤英李娜何小武.中国南方地区近 来降雨量与降雨侵蚀力时空变化研究.长江流域资源与环境 (): . . : . . : . 期樱桃番茄苗期对淹水胁迫的响应及其耐涝性评价 . : 赵竑绯赵阳张驰徐小牛.模拟淹水对杞柳生长和光合特性的影响.生态学报 (): 王朝英李昌晓张晔.水淹对枫杨幼苗光合生理特征的影响.应用生态学报 (): . . : . . (): . () . : . . (): 王学奎黄见良.植物生理生化试验原理和技术.北京:高等教育出版社 邹琦.植物生理生化实验指导.北京:中国农业出版社 李合生.植物生理生化实验原理和技术.北京:高等教育出版社 武晓玲梁海媛杨峰刘卫国余跃辉杨文钰.大豆苗期耐荫性综合评价及其鉴定指标的筛选.中国农业科学 (): 田小霞李丽毛培春郭强张维成孟林.马蔺苗期耐镉性分析及鉴定指标筛选.核农学报 (): 李春红姚兴东鞠宝韬朱明月王海英张惠君敖雪于翠梅谢甫绨宋书宏.不同基因型大豆耐荫性分析及其鉴定指标的筛选.中国农业科学 (): . . (): . . (): 罗彩云王建武.山桃幼苗响应镉胁迫的生理机制研究.核农学报 (): . . (): . . (): 陈昱张福建范淑英王丰王强吴才君.秸秆腐解物对豇豆连作土壤性质及幼苗生理指标的影响.核农学报 (): 任佰朝张吉旺李霞范霞董树亭赵斌刘鹏.淹水胁迫对夏玉米籽粒灌浆特性和品质的影响.中国农业科学 (): . . (): . . (): 郑春芳姜东戴廷波荆奇曹卫星.外源一氧化氮供体硝普钠浸种对盐胁迫下小麦幼苗碳氮代谢及抗氧化系统的影响.生态学报 (): . ( .). (/): . : . (): . . : . : . (): 龚丝雨梁喜欢杨帅强张世川朱肖文刘齐元.低磷胁迫对不同磷效率基因型烟草苗期生长及生理特征的影响.核农学报 (): 张恩让任媛媛胡华群刘昱卉陈姗姗.钙对淹水胁迫下辣椒幼苗根系生长和呼吸代谢的影响.园艺学报 (): 郁万文蔡金峰高长忠.不同桃砧类型对淹水胁迫的生理响应及耐涝性评价.中国果树 (): 衣英华樊大勇谢宗强陈芳清.模拟淹水对池杉和栓皮栎光合生理生态过程的影响.生态学报 (): 汪贵斌曹福亮王媛.涝渍对个树种生长、组织孔隙度和渗漏氧的影响.植物生态学报 (): . ( .) . (): 张凤王媛媛张佳蕾杨传婷杨晓康顾学花.不同生育时期淹水对花生生理性状及产量、品质的影响.花生学报():