櫻桃番茄苗期對(duì)淹水脅迫的響應(yīng)及其耐澇性評(píng)價(jià).pdf

核農(nóng)學(xué)報(bào) (): 收稿日期: 接受日期:基金項(xiàng)目:海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目()國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目()海南大學(xué)科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目()海南省研究生創(chuàng)新科研課題()作者簡(jiǎn)介:劉聰聰女主要從事作物抗逆生理研究 : .通訊作者:李長(zhǎng)江男講師主要從事作物高產(chǎn)高效研究 : .文章編號(hào):()櫻桃番茄苗期對(duì)淹水脅迫的響應(yīng)及其耐澇性評(píng)價(jià)劉聰聰 蘭超杰 李 歡 黃家權(quán) 李長(zhǎng)江(海南大學(xué)熱帶作物學(xué)院海南省熱帶生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室海南?？?)摘 要:為研究櫻桃番茄苗期對(duì)淹水脅迫天數(shù)的響應(yīng)規(guī)律及其耐澇性選取千禧、立新佳禧、紅妃號(hào)、紅鉆石和臺(tái)灣贊美個(gè)熱帶地區(qū)常用櫻桃番茄品種為試驗(yàn)材料設(shè)置正常水分處理()和淹水處理對(duì)淹水脅迫下不同淹水天數(shù)(、和 )櫻桃番茄苗期功能葉中超氧陰離子自由基( )含量、丙二醛()含量、抗氧化酶系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和根系活力等生理生化指標(biāo)及株高、地上部干重、根系干重及根冠比等形態(tài)學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定結(jié)果表明淹水前期櫻桃番茄葉片中 和含量多表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)而在淹水后期千禧和立新佳禧品種則表現(xiàn)出迅速上升并在淹水后 顯著高于葉片超氧化物歧化酶()活性在淹水后較多表現(xiàn)為下降趨勢(shì)僅紅妃號(hào)在淹水后仍高于過氧化物酶()活性在淹水脅迫下較表現(xiàn)出先逐漸上升后下降的趨勢(shì)僅紅鉆石在淹水后期仍略高于過氧化氫酶()活性僅紅妃號(hào)在淹水后 顯著高于其他品種活性始終低于葉片中可溶性糖和脯氨酸()的含量在淹水后顯著增加根系活力隨著淹水處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)且淹水后 千禧和立新佳禧品種根系活力較顯著降低淹水脅迫下櫻桃番茄株高、地上部干重、根系干重均低于除千禧品種外其他品種根冠比均高于且紅妃號(hào)根冠比與間差異達(dá)到顯著水平利用主成分分析法對(duì)櫻桃番茄品種耐澇性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)得出各品種耐澇性大小排序:紅妃號(hào)>紅鉆石>臺(tái)灣贊美>立新佳禧>千禧本研究結(jié)果為熱帶地區(qū)櫻桃番茄栽培品種選擇及抗?jié)碀n栽培機(jī)理研究提供了理論參考關(guān)鍵詞:櫻桃番茄淹水脅迫生理生化主成分分析: / . 櫻桃番茄( .)為茄科番茄屬植物是世界上最主要的經(jīng)濟(jì)蔬菜作物之一因富含番茄紅素、維生素等多種營養(yǎng)成分且口感極佳其市場(chǎng)前景廣闊近年來櫻桃番茄在我國熱帶地區(qū)作為反季節(jié)果蔬被大面積推廣種植極大地促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高但受季風(fēng)氣候影響熱帶地區(qū)雨季降雨分布不均反季節(jié)露地櫻桃番茄的苗期通常在每年的月至月上旬正值熱帶地區(qū)雨季降雨集中且強(qiáng)度大農(nóng)田澇漬害多發(fā)嚴(yán)重影響櫻桃番茄苗期生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提升澇漬害是作物生產(chǎn)過程中遭受的主要非生物脅迫之一嚴(yán)重威脅作物的生長(zhǎng)發(fā)育極大地制約著作物產(chǎn)量及品質(zhì)的提升澇漬害不僅對(duì)作物株高、莖粗、生物量積累等有抑制效果使葉片抗氧化酶活性降低、根系活力下降還可以增加細(xì)胞膜的滲透性和活性氧的積累同時(shí)澇漬害使土壤內(nèi)氧氣含量降低作物根系有氧呼吸受到抑制進(jìn)而影響植株光合作用以及根系與地上部間的物質(zhì)運(yùn)輸造成作物產(chǎn)量與品質(zhì)的下降在淹水脅迫下番茄產(chǎn)量明顯下降葉片和根系中丙二醛()和超氧陰離子自由基( )含量升高研究發(fā)現(xiàn)淹水后番茄通過不定根的快速形成來適應(yīng)淹水環(huán)境根系中抗壞血酸過氧化物酶( )活性的升高有助于提高植物對(duì)淹水的耐受能力雖然目前關(guān)于澇漬害對(duì)番茄的影響已有一定的研究但多集中于大果番茄對(duì)櫻桃番茄在淹水脅迫下的生理網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2020-01-16 15:29:25網(wǎng)絡(luò)出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/11.2265.S.20200116.1528.024.html期櫻桃番茄苗期對(duì)淹水脅迫的響應(yīng)及其耐澇性評(píng)價(jià)生化反應(yīng)特性鮮有研究且未有對(duì)其苗期耐澇性綜合評(píng)價(jià)的報(bào)道本研究選擇熱帶地區(qū)個(gè)主栽反季節(jié)露地櫻桃番茄品種研究櫻桃番茄苗期對(duì)淹水脅迫的響應(yīng)并利用主成分分析法和隸屬函數(shù)法對(duì)其耐澇性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)以期為熱帶地區(qū)櫻桃番茄栽培品種選擇及其抗?jié)碀n栽培機(jī)理研究提供理論參考 材料與方法 試驗(yàn)材料試驗(yàn)于年在海南省海口市海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院農(nóng)學(xué)基地溫室(°°)進(jìn)行試驗(yàn)材料選用千禧、立新佳禧、紅妃號(hào)、紅鉆石和臺(tái)灣贊美等個(gè)海南地區(qū)主栽的反季節(jié)露地櫻桃番茄栽培品種 年月進(jìn)行番茄育苗待到三葉一心時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)一致幼苗移栽入花盆中(直徑×高度: ×)每盆株采用盆栽試驗(yàn)盆土為海南大學(xué)農(nóng)學(xué)基地番茄農(nóng)田 土層土壤 磚紅壤需風(fēng)干后過 篩每盆裝土 待幼苗長(zhǎng)到四葉一心時(shí)開始進(jìn)行試驗(yàn)處理試驗(yàn)期間溫室晝/夜溫度分別設(shè)定為當(dāng)?shù)卦路荻嗄甑钠骄?/濕度為盆栽土壤基礎(chǔ)理化特性為值 、有機(jī)質(zhì) 、堿解氮 、速效磷 、速效鉀 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)中每個(gè)櫻桃番茄品種設(shè)個(gè)處理:正常水分處理( )和淹水處理每個(gè)處理個(gè)重復(fù)每個(gè)重復(fù)株淹水處理采用雙套盆法即將花盆放入上口徑×底徑×高為 × × 的大盆中進(jìn)行淹水使水面高出土面 且每天定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水正常水分處理通過稱盆法每 進(jìn)行補(bǔ)水一次使得土壤含水量保持在最大持水量的左右各處理分別于淹水處理第、第、第、第和第天取樣測(cè)定每個(gè)重復(fù)取株取各植株功能葉(由下至上計(jì)數(shù)第片完全展開葉)和根系于冰箱中保存用于相關(guān)生理生化指標(biāo)的測(cè)定第天對(duì)處理植株進(jìn)行株高和干物質(zhì)量的測(cè)定 測(cè)定項(xiàng)目與方法株高采用米尺進(jìn)行測(cè)定超氧化物歧化酶( )活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑( )光還原法過氧化氫酶()活性的測(cè)定采用紫外吸收法過氧化物酶()活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚顯色法含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸()比色法以上指標(biāo)測(cè)定均參照王學(xué)奎等的方法進(jìn)行 含量的測(cè)定參照鄒琦的方法進(jìn)行脯氨酸()含量的測(cè)定采用酸性茚三酮顯色法可溶性糖含量的測(cè)定采用硫酸蒽酮比色法根系活力的測(cè)定采用三苯基氯化四氮唑( )法淹水結(jié)束時(shí)用烘干稱重法測(cè)定各處理植株不同部位的干物質(zhì)量并計(jì)算根冠比 數(shù)據(jù)處理利用主成分分析法對(duì)不同品種在淹水 時(shí)的各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析并對(duì)各品種的耐澇性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)按照公式計(jì)算耐澇系數(shù):耐澇系數(shù)處理測(cè)試值/對(duì)照測(cè)試值()按照公式計(jì)算隸屬函數(shù)值():() ( ) ()式中()為第個(gè)綜合指標(biāo)隸屬函數(shù)值為第個(gè)綜合指標(biāo)和為第個(gè)綜合指標(biāo)的最大值和最小值按照公式計(jì)算權(quán)重(): / ( ) ()式中為第個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度為各品種第個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率按照公式計(jì)算綜合評(píng)價(jià)(): () × ( ) ()式中值為各櫻桃番茄品種在淹水脅迫下用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)所得的耐澇性綜合評(píng)價(jià)值利用 整理數(shù)據(jù) 統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和主成分分析利用 軟件制圖 結(jié)果與分析 淹水脅迫對(duì)櫻桃番茄苗期葉片 和含量的影響在淹水處理后除臺(tái)灣贊美外其他各櫻桃番茄品種葉片的 含量均出現(xiàn)上升但紅妃號(hào)自淹水后開始下降紅鉆石在淹水后 也呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)淹水后 至結(jié)束二者均低于且在淹水后顯著低于僅分別為的 和 (圖)千禧葉片中 含量隨淹水處理時(shí)間的延長(zhǎng)核 農(nóng) 學(xué) 報(bào)卷不斷增加在淹水后 保持相對(duì)穩(wěn)定在淹水后 時(shí)較顯著提高了 立新佳禧和臺(tái)灣贊美品種分別在淹水后 和淹水后 呈現(xiàn)出短暫的下降趨勢(shì)隨后開始上升且二者在淹水后 始終高于其中立新佳禧在淹水后 較顯著提高了 表明淹水脅迫增加了櫻桃番茄苗期葉片中 的積累而紅妃號(hào)和紅鉆石在淹水后期降低了 的積累由櫻桃番茄葉片含量變化可知隨著淹水處理時(shí)間的延長(zhǎng)處理前期(淹水后 )紅妃號(hào)和千禧品種葉片中的含量均呈逐漸下降趨勢(shì)而紅鉆石、立新佳禧和臺(tái)灣贊美則表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)(圖)處理后期( )除紅妃號(hào)和紅鉆石外其他品種的含量均由下降轉(zhuǎn)為上升趨勢(shì)與相比千禧、紅鉆石和臺(tái)灣贊美品種從淹水發(fā)生后均顯著增加了葉片含量而在淹水后 立新佳禧品種含量表現(xiàn)出顯著高于與相比紅妃號(hào)表現(xiàn)為淹水 內(nèi)葉片含量顯著低于而在淹水 后與無顯著差異這也表明淹水發(fā)生后大部分櫻桃番茄品種葉片中的含量會(huì)增加但紅妃號(hào)品種葉片中含量并未顯著增加紅鉆石在淹水后 含量顯著低于可能其能更好地適應(yīng)淹水環(huán)境降低淹水脅迫下的積累注:千禧:立新佳禧:紅妃號(hào):紅鉆石:臺(tái)灣贊美表示不同處理間差異顯著(紅鉆石>臺(tái)灣贊美>立新佳禧>千禧表 各品種的綜合指標(biāo)值、隸屬函數(shù)值()、權(quán)重和值 () () 品種綜合指標(biāo)值 隸屬函數(shù)值 值 千禧 立新佳禧 紅妃號(hào) 紅鉆石 臺(tái)灣贊美 權(quán)重 注:“”表示不存在: . 討論植物受淹水脅迫后直接造成根系缺氧進(jìn)而導(dǎo)致植物體內(nèi) 的積累對(duì)植物組織造成氧化損傷本研究發(fā)現(xiàn)大部分櫻桃番茄在淹水處理后葉片中 含量迅速增加并且隨著淹水時(shí)間的延長(zhǎng) 含量增加逐漸變緩表明隨著淹水時(shí)間的延長(zhǎng)櫻桃番茄所受 的傷害增加植物體內(nèi)的、和能夠清除 減緩植物的氧化傷害且、和的活性隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而不同在淹水處理后 多個(gè)櫻桃番茄品種葉片的、活性迅速作出響應(yīng)表現(xiàn)為上升的趨勢(shì)發(fā)揮清除 作用導(dǎo)致 濃度增加變緩 等關(guān)于玉米的研究也發(fā)現(xiàn)等酶活性會(huì)隨著 釋放速率增加而上升且 濃度會(huì)隨著和活性的增加表現(xiàn)出逐漸降低或增加變緩的趨勢(shì) 含量隨著淹水時(shí)間延長(zhǎng)逐漸積累使植物氧化傷害加重植株保護(hù)屏障受損導(dǎo)致、等保護(hù)酶活性下降 活性僅紅妃號(hào)品種在淹水后 顯著高于之后降低并在淹水后 呈緩慢上升趨勢(shì)臺(tái)灣贊美在淹水后 略高于且變化趨勢(shì)相近而其他品種則一直顯著低于這可能是因?yàn)榛钚詫?duì)淹水脅迫比較敏感短期內(nèi)其結(jié)構(gòu)即被破壞致使活性減弱因此活性一直低于其具體機(jī)制還需要進(jìn)一步研究本研究中紅妃號(hào)和紅鉆石葉片中 含量在淹水后期表現(xiàn)為下降主要由于兩品種在淹水后期的抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)仍能保持較高活性對(duì) 具有較強(qiáng)的清除能力進(jìn)而減輕 對(duì)植株的傷害為膜脂過氧化產(chǎn)物可使細(xì)胞中的蛋白質(zhì)分子交聯(lián)失活已有研究表明淹水脅迫下植物體內(nèi)的含量與品種的耐澇性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系本研究發(fā)現(xiàn)淹水后千禧和臺(tái)灣贊美兩品種葉片含量高于可能是由于植株對(duì)淹水脅迫較為敏感無法迅速建立適應(yīng)性代謝途徑因此在淹水后立即作出響應(yīng)隨之抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量升高發(fā)揮保護(hù)作用在一定程度上緩解了淹水脅迫傷害如紅鉆石品種在淹水后 時(shí)顯著低于對(duì)照()立新佳禧和臺(tái)灣贊美含量?jī)H淹水后 短時(shí)間下降不同品種響應(yīng)程度和時(shí)間不同可能與其品種耐澇性不同有關(guān)但隨著淹水時(shí)間的延長(zhǎng)植物受傷害加重抗氧化酶系統(tǒng)逐漸失活細(xì)胞膜脂過氧化加劇千禧、立新佳禧和臺(tái)灣贊美個(gè)品種葉片中的含量再次升高前人研究也發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)期淹水下植物葉片中含量升高然而本研究還發(fā)現(xiàn)紅妃號(hào)和紅鉆石葉片在淹水后期( )含量仍表現(xiàn)為下降可能是由于二者抗氧化酶活性較高對(duì)逆境環(huán)境下的植物具有較強(qiáng)的保護(hù)能力進(jìn)而減輕了細(xì)胞膜脂化程度從生理上表現(xiàn)出更強(qiáng)的耐澇能力植物在受到淹水脅迫時(shí)可通過短期內(nèi)迅速積累可溶性糖與等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來改變細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)從而增強(qiáng)植株的抗逆性本研究發(fā)現(xiàn)淹水處理后櫻桃番茄葉片中可溶性糖含量增加且紅妃號(hào)增加最顯著可見其在淹水脅迫下的滲透調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)進(jìn)而表現(xiàn)出較高的抗逆性淹水后大多數(shù)櫻桃番茄品種核 農(nóng) 學(xué) 報(bào)卷葉片中含量呈先升高后下降趨勢(shì)這與大麥草和冬油菜的研究結(jié)果相似主要是因?yàn)闄烟曳言谘退捌谕ㄟ^增加含量調(diào)節(jié)細(xì)胞水勢(shì)保護(hù)細(xì)胞免受傷害但隨著淹水時(shí)間的延長(zhǎng)植株所受傷害加重細(xì)胞逐漸死亡導(dǎo)致其滲透調(diào)節(jié)能力下降含量降低紅妃號(hào)、紅鉆石和臺(tái)灣贊美的含量在淹水后期變化較小且與相近可能是植物通過維持滲透物質(zhì)的穩(wěn)定來增加對(duì)澇漬害的抗性淹水后植物根系處于低氧或缺氧環(huán)境根系活力則能間接體現(xiàn)植物代謝、吸收和轉(zhuǎn)化物質(zhì)的能力本研究表明與相比隨著淹水時(shí)間的延長(zhǎng)櫻桃番茄根系活力多呈先上升后下降的趨勢(shì)表明短期的淹水能夠提高櫻桃番茄的根系活力張恩讓等也發(fā)現(xiàn)淹水初期可以提高辣椒的根系活力但隨著淹水時(shí)間延長(zhǎng)水中氧氣缺乏導(dǎo)致根系呼吸作用降低有害物質(zhì)積累因此千禧和紅妃號(hào)在淹水后 立新佳禧、紅鉆石和臺(tái)灣贊美在淹水后 的根系活力均呈現(xiàn)一定程度的降低且隨著淹水時(shí)間的延長(zhǎng)立新佳禧品種的根系活力持續(xù)下降在淹水后 千禧和立新佳禧的根系活力顯著低于而紅妃號(hào)和臺(tái)灣贊美根系活力在淹水后期較呈上升趨勢(shì)可能是紅妃號(hào)和臺(tái)灣贊美對(duì)淹水脅迫適應(yīng)性更強(qiáng)能有效清除缺氧條件下產(chǎn)生的有害物質(zhì)維持根系基本生理功能澇漬害發(fā)生會(huì)打破地上部與地下部的平衡對(duì)葉片細(xì)胞功能及根系活力產(chǎn)生不利影響進(jìn)而降低植物的光合作用及根系的吸收能力導(dǎo)致植株生長(zhǎng)受到抑制生物量分配模式發(fā)生改變本研究也發(fā)現(xiàn)大多櫻桃番茄品種在淹水處理后其株高、地上部干重和根系干重普遍低于而根冠比較一定的升高這可能是因?yàn)檠退l(fā)生后更多的光合產(chǎn)物會(huì)被分配到櫻桃番茄的根系中導(dǎo)致根系干物質(zhì)量下降較少或沒有下降但地上部干物質(zhì)量顯著下降紅妃號(hào)根冠比較有顯著增加表明耐澇性較強(qiáng)的品種可以通過自身的適應(yīng)機(jī)制維持根系生長(zhǎng)從而適應(yīng)淹水脅迫下的缺氧環(huán)境減少澇害所產(chǎn)生的影響本研究中的根系活力、含量和活性等指標(biāo)波動(dòng)較大究其原因:一方面苗期生長(zhǎng)較快櫻桃番茄的快速生長(zhǎng)可導(dǎo)致植株體內(nèi)多個(gè)指標(biāo)的變化較大等在菊花上也有相似發(fā)現(xiàn)另一方面植物生長(zhǎng)除受溫度和濕度(試驗(yàn)溫室大棚控制)影響外還與外界光照有關(guān)不同光照對(duì)植株的影響有所不同因此本試驗(yàn)設(shè)置對(duì)照能最大可能地減少因植物生長(zhǎng)和環(huán)境因素對(duì)處理造成的影響更為科學(xué)與準(zhǔn)確地反映處理間的差異植物抗逆性是一個(gè)受多種因素影響且通過多種指標(biāo)綜合表現(xiàn)的生理反應(yīng)不同品種在單一指標(biāo)上的反應(yīng)也有所差異本研究也表明在淹水脅迫下不同品種櫻桃番茄同一指標(biāo)變化趨勢(shì)相差甚遠(yuǎn)目前對(duì)于櫻桃番茄在淹水脅迫下的生理生化響應(yīng)機(jī)制研究甚少且尚未對(duì)其耐澇性的綜合評(píng)價(jià)提供一個(gè)較為全面的鑒定方法諸多研究表明植物的耐澇性與形態(tài)、生理等部分指標(biāo)存在相關(guān)性 因此本研究對(duì)多個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)在主成分分析的基礎(chǔ)上使用隸屬函數(shù)法根據(jù)相應(yīng)綜合指標(biāo)的權(quán)重得到各品種的值該方法可彌補(bǔ)單一指標(biāo)分析的片面性所得結(jié)果更客觀科學(xué)為實(shí)際應(yīng)用提供了可靠依據(jù) 結(jié)論本研究通過對(duì)櫻桃番茄苗期進(jìn)行淹水處理發(fā)現(xiàn)與相比淹水脅迫可顯著增加植株葉片中 和含量和活性多呈先升高后降低的趨勢(shì)也可增加可溶性糖含量含量多呈先升高后下降趨勢(shì)根系活力隨淹水時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升高后降低的趨勢(shì)與相比櫻桃番茄的株高、地上部干重和根系干重在淹水脅迫下多表現(xiàn)為降低根冠比多表現(xiàn)為上升耐澇性強(qiáng)的品種通過對(duì)以上多個(gè)指標(biāo)的調(diào)控來適應(yīng)淹水環(huán)境主成分分析法綜合得出耐澇性大小排序?yàn)?紅妃號(hào)>紅鉆石>臺(tái)灣贊美>立新佳禧>千禧本研究結(jié)果為熱帶地區(qū)櫻桃番茄栽培品種的篩選及抗?jié)碀n栽培提供了科學(xué)依據(jù)參考文獻(xiàn): . . 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