土壤pH值对蓝莓叶片生理生化的影响

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  doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2017.13.030摘要:以3年生北陆、都克、喜来、伯克利4个蓝莓品种为材料,测定基质pH值分别为3.42、4.27、4.75、5.84、6.83时蓝莓叶片的生物膜系统、保护酶系统、渗透调节物质含量等生理指标变化。结果表明,在基质pH值在3.42~6.83范围内,随pH值的升高,蓝莓叶片的相对电导率、MDA含量、渗透调节物质含量呈先降后升趋势,SOD、CAT活性多呈先升后降趋势,POD活性呈“W”形变化。
  关键词:蓝莓;土壤;pH值;生理生化;相对电导率;渗透调节物质
  中图分类号: S663.901文献标志码: A[HK]
  文章编号:1002-1302(2017)13-0107-03[HS)][HT9.SS]
  收稿日期:2016-03-12
  基金项目:公益性行业(农业)科研专项(编号:201103037)。
  作者简介:张宇(1987—),女,河南长垣人,硕士研究生,从事果树栽培及育种研究。E-mail:361482665@qq.com。
  通信作者:高庆玉,博士,教授,从事果树栽培及育种研究。E-mail:gaoqingyu@tom.com。
  [ZK)]
  蓝莓(Vaccinium corymboswn L.)为杜鹃花科越橘属落叶丛生灌木,果实呈蓝色或红色,营养丰富,富含尼克酸、花色素苷、类黄酮等特殊成分,被誉为“抗氧化之王”[1],国际粮农组织将其列为人类五大健康食品之一[2],是一种营养保健价值、经济价值非常高的世界性小浆果。目前,国外已大量开展了土壤改良对越橘植株生长、营养吸收转化及菌根侵染等的研究[3-4],而我国蓝莓栽培起步相对较晚,于1981年由吉林农业大学率先研究蓝莓[5],1988年南京植物研究所引种并筛选适合南方栽培的蓝莓品种[6]。我国对蓝莓的引种、品种选育、栽培生理、生态特性等已有较为深入的研究[7-8],李亚东等通过加硫磺粉改良土壤研究了不同pH值对越橘树体生长、光合作用、土壤根际酶活力等的影响[9-11],而有关蓝莓内在生理特性的研究报道很少。本试验通过研究不同土壤pH值对蓝莓叶片生物膜系统、保护酶系统、渗透调节物质含量等生理指标的影响,以探讨蓝莓对土壤酸碱环境的生理适应性,为生产实践中优质蓝莓大面积栽培适宜土壤的选择提供理论指导。
  1材料与方法
  1.1试验材料
  北陆(Northland)、伯克利(Berkeley)、都克(Duke)、喜来(Sierra)4个蓝莓品种的3年生盆栽苗,定植在东北农业大学园艺试验站内。
  1.2试验处理
  每品种分别设5个pH值处理,在基质中分别均匀施入2.0、1.5、1.0、0.5、0 kg/m3硫磺粉以调节基质pH值,分别记为T1、T2、T3、T4、T5,重复4次;装盆栽植苗木,浇水及其他管理措施一致。参照李强等的方法[12],用酸度计测得施硫磺粉2个月后处理T1、T2、T3、T4、T5距表层10 cm处基质的pH值分别为3.42±0.39、4.27±0.40、4.75±0.26、5.84±0.31、6.83±0.21。
  1.3测定指标及方法
  分别于2015年6月15日、7月19日、8月19日,在健壮的植株上选择长势一致的枝条,取顶端第5~9张生长良好、无病虫害的叶片,不同品种、不同土壤pH值处理各取10张叶片;洗净擦干,去掉叶片主脉,剪成碎片,混合;定量称取样品0.5 g,加入2 mL 0.05 mol/L的磷酸缓冲液(pH值为78),快速冰浴研磨;研浆倒入带刻度的离心管中,定容至 10 mL;冷冻,离心机10 000 g离心15 min,上清液即为粗酶液;参照高俊凤的试验方法[13]测定各处理的相对电导率、丙二醛含量(MDA),超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸等渗透调节物质含量。
  1.4数据分析
  采用Excel 2013统计试验数据、绘制图表;采用 SPSS 19.0 软件对数据进行显著性分析。
  2结果与分析
  2.1不同pH值对蓝莓叶片生物膜系统的影响
  2.1.1不同pH值对蓝莓叶片相对电导率的影响由图1可见,随基质pH值的升高,4个蓝莓品种的叶片相对电导率呈先降后升趋势;北陆蓝莓T2处理时的叶片相对电导率相对最低,而其他3个品种在T3处理时出现最小值;伯克利蓝莓的相对电导率一直保持相对较低的水平,而喜来蓝莓处于相对较高的水平,說明4个品种中伯克利的抗性相对较强,而喜来相对较弱;T4处理对叶片的相对电导率影响相对较大,此时蓝莓的细胞膜透性增加,可能有大量电解质外漏,植株产生抗逆境反应。
  2.1.2不同pH值对蓝莓叶片MDA含量的影响由图2可见,随基质pH值的升高,4个蓝莓品种的叶片MDA含量呈先降后升趋势;北陆、都克蓝莓在T2处理时的叶片MDA含量相对最低,其中都克叶片的MDA含量相对最低,为 3.23 μmol/g;喜来、伯克利蓝莓在T3处理时的叶片MDA含量相对最低,分别为4.9、3.2 μmol/g;T1、T5处理的蓝莓叶片MDA[CM(23*2/3]含量高于其他3个处理, 其中喜来蓝莓的叶片MDA含量相对较高,T1、T5处理时分别为7.6、9.0 μmol/g,此时叶片细胞膜可能已受到伤害。
  2.2不同pH值对蓝莓叶片保护酶活性的影响
  由图3可见,随基质pH值的升高,4个品种蓝莓的叶片SOD、CAT活性多呈先升后降趋势,而POD活性呈“降—升—降—升”的“W”形变化;4个蓝莓品种中,都克保护酶的活性相对最强,变化缓慢且相对稳定;喜来蓝莓叶片的CAT活性变化相对较大,T3处理时相对最高,为570.0 U/(g·min),T2处理时相对最低,为213.3 U/(g·min),T3处理比T2处理高167.2%。   2.3不同pH值对蓝莓叶片渗透调节物质含量的影响
  由图4可见,随基质pH值的升高,4个蓝莓品种的叶片渗透调节物质呈先降后升趋势,T3处理时的可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量相对较低;喜来、北陆的渗透调节物质含量多高于伯克利、都克;T2、T3、T4处理时可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量差异不明显,T3与T1、T5差异明显,说明基质pH值升高或降低,蓝莓可能会通过增加渗透调节物质来调节细胞渗透以维持正常生长。
  3结论与讨论
  试验结果表明,基质pH值对蓝莓叶片相对电导率和丙二醛含量(MDA)有明显的影响,4个蓝莓品种叶片的相对电导率与MDA含量变化趋势一致,随基质pH值的升高呈先降后升趋势;pH值为4.75(T3处理)时叶片相对电导率与MDA含量多为相对最低,pH值为6.83(T5处理)时叶片相对电导率[CM(25]与MDA含量相对最高,明显高于T3处理,说明pH值为683的基质环境可能对蓝莓叶片的细胞膜系统产生一定的逆境胁迫。有研究表明,相对电导率为50%左右时质膜会受到不可逆伤害[14],而蓝莓叶片的相对电导率在10%~30%,距不可逆伤害尚远,不足以直接导致细胞死亡。另外,研究发现,基质pH值为3.42(T1处理)时,MDA含量有明显增加,而相对电导率增加不明显,说明此时蓝莓叶片还未产生不可逆伤害,蓝莓对强酸性土壤(pH值<5)有很强的适应性[15]。
  研究基质不同pH值对蓝莓叶片保护酶活性的影响发现,随基质pH值的升高,都克等4个蓝莓品种的SOD活性呈先升后降趋势,T3处理的蓝莓活性相对最高;都克、伯克利、喜来在pH值为4.27~4.75,而北陆在pH值为4.27~5.84时叶片SOD活性相对较高,适宜的pH值可提高蓝莓叶片的SOD活性,这与冯建灿等的研究结论[16]较为一致;[JP2]蓝莓叶片的CAT活性与SOD活性变化趋势基本一致,伯克利、都克在pH值为4.27(T2处理)时叶片CAT活性相对最高,喜来、北陆在T3处理时叶片CAT活性相对最高,其中喜来的变化幅度相对较大,说明喜来叶片的CAT活性受基质pH值影响较大;基质pH值分别为3.42、6.83时4个蓝莓品种叶片CAT活性有明显降低,较强的环境胁迫可能导致CAT活性下降[17];随基质pH值的升高,4个蓝莓品种叶片的POD活性呈“W”形变化,基质pH值为5.84(T4处理)时北陆叶片的POD活性相对最低,T5处理时相对最高,而喜来、伯克利、都克的POD活性在T2处理时相对最低,pH值偏高或偏低,可能会促进膜脂过氧化作用,使蓝莓叶片细胞膜受到伤害。本试验与王庆等的研究结果[18]不一致,可能与试验材料不同有关。[JP]
  研究基质不同pH值对4种蓝莓叶片渗透调节物质含量的影响发现,pH值对蓝莓叶片的可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量有明显影响;喜来、伯克利、都克在T3处理时含量相对较低,说明pH值为4.75时较适合其生长,而北陆T2处理时含量相对较低,与T3处理差异不明显,说明基质pH值在4.27~4.75时适宜北陆蓝莓生长;T1、T5处理时的渗透调节物质含量明显高于T2、T3,说明pH值为3.42、6.83时对4种蓝莓的胁迫程度相对较大,而蓝莓会通过增加渗透调节物质来调节细胞渗透以维持正常生长。
  在适宜的基质酸碱环境中,蓝莓各项能力处于较强状态,SOD、CAT活性处于较高水平,当基质pH值超出适宜范围时,蓝莓植株就会通过提高体内可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸含量使植株各项生理代谢处于正常状态。经综合分析,基质pH值为4.75时,蓝莓植株的各生理指标为相对最佳,基质pH值为3.42、6.83时,蓝莓植株虽没有产生不可逆的胁迫,但植株长势相对较弱。
  [HS2]参考文献:[HJ1.5mm]
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