盐碱胁迫对烤烟主要生理生化指标的影响

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  摘要[目的] 为了探究盐碱胁迫下不同浓度对烤烟生理生化指标的影响。[方法] 以2个烤烟品种吉烟9号、吉烟10号为材料,进行盆栽试验。[结果] 随着盐碱处理浓度的逐渐增加,烟叶的叶绿素含量逐渐降低;超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性都呈先升高后下降的趋势;而丙二醛含量则逐渐升高,脯氨酸与可溶性糖含量呈先升高后下降的趋势;K+的含量呈下降趋势, Na+的含量大幅度增加。[结论] 烤烟抗逆指标对盐碱胁迫非常敏感。
  关键词 烤烟;盐碱胁迫;不同浓度;生理生化指标;变化规律
  中图分类号S572文献标识码A文章编号0517-6611(2014)30-10448-04
  基金项目吉林省烟草总公司科技创新项目(合同编号:JLYCKJ20097)。
  作者简介王美佳(1988-),女,吉林梨树人,硕士研究生,研究方向:盐碱胁迫对烤烟主要生理生化指标的影响。*通讯作者,教授,博士,硕士生导师,从事烟草方面的研究。
  盐碱土壤指土壤含盐量过高(超过0.3%)的土壤。我国广泛分布着多种类型的盐碱土壤, 其中吉林省盐碱类型以苏打盐碱化为主。以吉林省烤烟主产地白城市大安为例,盐碱地测定结果表明,HCO3-占土壤阴离子总量的比例在75%~85%之间。0~20 cm土层含盐量为3.0~6.0 g/kg(0.3%~0.6%),20~80 cm土层含盐量为6.0~10.0 g/kg(0.6%~1.0%)。
  受盐碱胁迫时,植物原本与蛋白质结合在一起的叶绿素变得不稳定。研究表明,盐碱胁迫下叶绿素含量下降[1-3]。同时,植物体内氧自由基数量增加[4]。丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的主要产物之一。为了抵抗这种逆境对植物造成的伤害,植物主要利用抗氧化酶系统来清除氧自由基,阻止氧化损伤[5]。其中,抗氧化酶主要有超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)。因此,这些抗氧化酶可作为鉴定植物耐盐碱性的生化指标。盐碱环境还会对植物产生渗透胁迫和离子胁迫。植物会生成可溶性糖、脯氨酸等产物。离子胁迫会造成钾钠离子的分布不均。
  烟草(Nicotiana tabacurn L.)为我国重要的经济作物, 其种植面积已在146.67万hm2以上。由于烟草制品有特殊的品质要求, 气候、土壤等诸多生态因子制约了烟草的栽培区域[6]。目前,人们主要从渗透胁迫[7]、栽培措施[8] 、营养和激素[9] 、土壤pH[10] 及干旱、冷害等方面对烟草植株生长发育的影响进行了研究,少见盐碱胁迫对烟草的研究。因此,笔者对盐碱胁迫下烟草主要生理生化指标的变化进行了研究。
  1材料与方法
  1.1试验材料供试材料为吉烟9号、吉烟10号。
  1.2田间试验设计该试验于2013年在延边大学温室中进行。烟草3月初播种,5月15日移栽到花盆中。盆内基质是体积比例为2∶1∶1的大田土、腐殖土与沙土,均匀混合。前期正常管理,6月4日开始浇盐NaHCO3与NaCl,NaCl和NaHCO3以1∶9的物质量比例混合。每个品种设置5个处理和1个对照,对照为地下水,每个处理3次重复。盐浓度分别为0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%,每天浇同样体积的水,每2 d浇1次盐,共浇10次,后期正常管理。在浇盐之前,先调查烟苗的生长量和生长状况,浇盐开始后观察苗的盐害状况,进行农艺性状调查,并且在浇盐结束后,在6月29日、7月3、7、11、15日对烤烟具体生理生化指标进行测定。
  1.3测定项目及测定方法叶绿素(Chl)含量的测定用叶绿素仪;SOD活性的测定参考邹奇[11]的分光光度法;POD活性的测定参考张宪政[13]的分光光度法;CAT活性的测定参考邹奇[11]的分光光度法;MDA、可溶性糖含量的测定参考汤绍虎等[12]的硫代巴比妥酸显色法;脯氨酸(Pro)含量的测定参考邹奇[11]的茚三酮显色法;Na+、K+提取用硫酸- 三氯乙酸消煮法[14],用火焰分光光度计测定。
  2结果与分析
  2.1盐碱胁迫对烤烟Chl含量的影响叶片叶绿素含量与植物的光合速率、有机物质积累密切相关。通常,把叶绿素含量作为叶片功能强弱的一个重要指标。从图1、2可以看出,当盐碱浓度0.3%~0.7%范围内,烤烟的叶绿素含量随着盐浓度的增加呈下降趋势。对照叶绿素含量均高于不同盐碱浓度下叶绿素含量,说明盐碱胁迫破坏了叶绿素的合成或加速了叶绿素的分解,致使叶绿素含量降低。但是,叶绿素含量降低得不显著。这一结果也正符合外观色泽相差不明显这一现象。
  2.2盐碱胁迫对烤烟抗氧化酶活性的影响
  2.2.1SOD活性。从图3、4可以看出,当盐碱浓度在0.3%~0.7%范围内,SOD活性随着盐碱浓度的增加呈先升高后下降的趋势,吉烟9号、吉烟10号均在盐浓度为0.5%时取得最大值,此时SOD活性最高。后期SOD活性下降,但仍高于对照。
  2.2.2POD活性。从图5可以看出,在盐碱浓度0.3%~07%范围内,吉烟9号POD活性总体趋势是随着盐浓度的增加呈先升高后下降的趋势,6月29日、7月3、7日均在浓度为0.5%时取得最大值,7月11、15日在浓度为0.6%时POD活性最高。各个处理的POD活性均高于对照。从图6可以看出,在盐碱浓度0.3%~0.7%范围内,吉烟10号POD活性总体趋势随着盐浓度的增加呈先升高后下降,5个日期均在浓度为0.5%时取得最大值,对照活性低于各处理。
  2.2.3CAT活性。从图7、8可以看出,在盐碱浓度0.3%~0.7%范围内,CAT活性总体趋势是随着盐碱浓度的增加呈先升高后下降,吉烟9号的CAT活性在浓度为0.5%时取得最大值,此时活性最高;而吉烟10号 7月7、11日在浓度为0.5%时CAT活性最高。其他3个日期在浓度为0.6%时CAT活性最高。各个处理CAT活性均高于对照。   2.3盐碱胁迫对烤烟MDA含量的影响从图9、10可以看出,对照MDA的含量很低,但是随着盐碱处理浓度的增加,MDA含量逐渐升高,当浓度为0.7%时MDA含量达到最大值。
  2.4盐碱胁迫对烤烟渗透调节物质的影响
  2.4.1可溶性糖含量。可溶性糖是植物光合作用的主要产物之一,是植物生长发育的能量来源和物质基础。可溶性糖含量与植物的抗逆性密切相关[15]。从图11、12可以看出,
  3结论
  3.1盐碱胁迫对烤烟抗氧化酶活性的影响在受到盐碱胁迫时,植物叶绿素含量略微下降,但是烤烟的外观生长没有受到严重的影响。盐碱胁迫引起植物抗氧化保护酶活性的变化。在盐碱浓度0.3%~0.7%范围内,随着处理盐碱浓度的增加,SOD、POD、CAT活性都表现为先升高后下降的变化趋势,其中2个品种的SOD活性在浓度为0.5%时最高;吉烟9号POD活性在6月29日、7月3、7日均在浓度为0.5%时最高,7月11、15日在浓度为0.6%时POD活性最高,吉烟10号POD活性均在浓度为0.5%时最高;吉烟9号的CAT活性在浓度为0.5%时最高,而吉烟10号CAT活性在7月7、11日浓度为0.5%时最高。其他3个日期在浓度为0.6%时CAT活性最高。2个品种3种酶的活性均高于各组对照。在盐碱浓度0.3%~0.7%范围内,MDA含量随浓度的增加而逐渐升高,当浓度为0.7%时MDA含量达到最大值。
  3.2盐碱胁迫对烤烟渗透调节物质的影响研究表明,在盐碱浓度0.3%~0.7%范围内,脯氨酸积累量随着盐碱浓度的增加而增加。可溶性糖含量随着盐碱处理浓度的增加表现为先升高后降低变化规律。K+ 含量下降, 而Na+ 含量大幅度增加。
  参考文献
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