不同小豆品种幼苗对干旱胁迫的生理响应

张晓红，周俊，徐洋，邹长明

(安徽科技学院生命科学学院，安徽 凤阳 233100)

不同小豆品种幼苗对干旱胁迫的生理响应

张晓红，周俊，徐洋，邹长明

(安徽科技学院生命科学学院，安徽 凤阳 233100)

为了解小豆(Vignaangularis)的抗旱能力及抗旱机制，于2016年在安徽凤阳以4个小豆品种为材料进行盆栽试验，调查了干旱处理前后不同小豆品种幼苗的植株形态变化，测定了植株样品中的可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量和过氧化氢酶活性等生理指标，比较了不同小豆品种的抗旱指数。结果表明，干旱处理后植株株高和鲜质量显著降低7%～26%，生理指标则显著增加12%～95%。通过比较不同品种的抗旱指数，认为绿小豆抗旱能力较强而另3个品种抗旱能力较弱。抗旱力强的品种在干旱处理后可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、过氧化氢酶活性增加更多，而抗旱力弱的品种丙二醛含量更高。

小豆(Vignaangularis)；干旱胁迫；抗旱指数；生理指标

小豆(Vignaangularis)是一种粮、饲、药、肥兼用的环境友好型作物。小豆种子是高蛋白、低脂肪、中淀粉的食物，既是上佳营养保健食品，又是医药和食品工业的原料。小豆鲜秸秆富含铁、锌等矿质元素和粗蛋白、粗脂肪，营养丰富且粗纤维含量较低，是很好的饲料和肥料[1,2]，因其根瘤较多能固氮，故也可作为荒地培肥的先锋植物。因此，发展小豆生产对农产品加工业以及农牧业的发展和生态环境改良等都具有重要意义。

干旱是制约作物分布和作物产量的重要环境因子。近年来，人们对北方旱区的小豆抗旱能力和抗旱机理进行了一些研究，结果表明不同小豆品种的抗旱能力有很大差异，抗旱机理也各有不同[3～5]。虽然安徽省是小豆栽培的适宜生态区域[6]，但江淮分水岭地区的季节性干旱影响了小豆的高产稳产，导致本地区小豆种植面积小且分布零散，有必要研究小豆在江淮地区的抗旱能力及抗旱机理，筛选适宜于该地区的抗旱良种。为此，笔者于2016年在安徽凤阳进行了盆栽试验，分析了干旱胁迫下小豆幼苗形态变化和生理指标变化，以为小豆品种的筛选提供科学依据。

1 材料与方法

采用国家种质资源库提供的种子，4个小豆品种分别为绿小豆、白小豆、早熟黑小豆和晚熟黑小豆。每个品种6盆，装沙土1kg，每盆均匀播种10粒，置于光照培养箱(20℃)中萌发，待种子萌发后定苗4株，将光照培养箱温度调为26℃，每天浇适量水，使植物健康生长。培养20d后取3盆进行干旱处理，另3盆正常浇水用作对照，5d后测植株形态和生理指标。测定指标有株高、茎粗、地上部和地下部鲜质量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量、过氧化氢酶活性。

植株样品生理指标测定方法：可溶性糖经沸水提取后采用蒽酮比色法[7]测定其含量；游离脯氨酸以3%磺基水杨酸提取后采用茚三酮比色法[7]测定其含量；丙二醛用5%三氯乙酸提取后采用硫代巴比妥酸比色法[7]测定其含量；过氧化氢酶用磷酸缓冲液提取，采用高锰酸钾滴定法[7]测定其活性。

抗旱指数计算方法[8]：株高指数=干旱处理株高/对照株高；地上部和地下部鲜质量指数、可溶性糖指数、脯氨酸指数、过氧化氢酶指数类似；丙二醛指数=-干旱处理丙二醛含量/对照丙二醛含量；总抗旱指数=各指数的总和。

2 结果与分析

2.1干旱胁迫下不同小豆品种的植株形态变化

干旱对小豆的营养生长有显著影响，可使植株形态发生不同程度的变化。结果显示，干旱胁迫可使小豆株高、茎粗显著降低8%～20%；地上部、地下部和整株鲜质量显著降低7%～26%；干旱胁迫下不同品种的根冠比有增加的趋势，其中绿小豆增加显著(表1)。

表1 不同小豆品种在干旱胁迫下的植株形态变化

注：数据后不同字母表示同一植物处理与对照间差异达显著水平(P<0.05)。表2、表3同。

2.2干旱胁迫下不同小豆品种的生理指标变化

当植物处于逆境，如干旱、渍水、高温、低温、盐碱以及病虫害等，体内的生理活性物质会产生一些变化，以适应或抵抗不利的环境，同时逆境也会破坏部分细胞组织而释放出一些化学物质或产生某些次生代谢物质。结果表明，干旱胁迫下，供试小豆的可溶性糖含量比对照显著增加了12%～25%，游离脯氨酸含量显著增加了33%～91%，丙二醛含量显著增加了33%～95%，过氧化氢酶活性显著增加21%～87%(表2)。

表2 不同小豆品种在干旱胁迫下的生理指标变化

2.3不同小豆品种的抗旱指数比较

根据表1和表2的数据，计算各品种的抗旱指数，得表3。

表3 不同小豆品种抗旱指数

表3显示，供试小豆品种的抗旱指数从高到低的排序是绿小豆、白小豆、早熟黑小豆、晚熟黑小豆，其中绿小豆为第一等级，白小豆和早熟黑小豆为第二等级，晚熟黑小豆为第三等级。第一等级抗旱能力较强，第二等级抗旱能力中等，第三等级抗旱能力较弱，等级内品种间差异不显著。这个结果与田间观察调查结果一致。

3 讨论与结论

在干旱条件下，小豆植株在生长变慢的同时，体内多种生理活性物质也发生显著的变化，其变化程度与植物的抗旱能力密切相关[9,10]。在干旱环境下植物会主动积累一些可溶性糖和脯氨酸以调节渗透压，防止水分丢失，维持体内水分平衡，同时，这些物质还可以在复水后为植物重新恢复生长提供能量[9,10]，因而抗旱力强的品种如绿小豆在干旱处理后可溶性糖和游离脯氨酸含量比其他品种积累得更多。本研究中，干旱处理后植株的脯氨酸含量变化比可溶性糖含量变化更大，说明脯氨酸是小豆更重要的抗旱生理指标。

丙二醛是膜脂过氧化的次生代谢产物。干旱条件下，植物细胞内的膜脂发生过氧化作用而导致丙二醛不同程度的积累，因而丙二醛含量是膜脂过氧化程度的重要指标[10]。本研究中，晚熟黑小豆在干旱处理后丙二醛含量增加更多，这是其抗旱能力较弱的重要表现。

为降低膜脂过氧化作用，植物需要大量过氧化氢酶以分解过氧化氢，防止其破坏生物膜，因而过氧化氢酶活性也是表征植物抗旱能力强弱的重要指标[9]。本研究中，绿小豆在干旱处理后过氧化氢酶活性增强更多，说明其抗旱能力更强。

总抗旱指数是植物抗旱能力的综合量化指标，根据该指数认为抗旱能力最强的绿小豆，值得推广。

[1]邹长明，刘英，杨杰，等.豆科绿肥品种养分富集能力比较研究[J].作物杂志，2013,(3):75～79.

[2]司鹏，乔宪生，黄显淦.18种果园常用豆科绿肥作物微量元素含量分析[J].中国农学通报，2012,28(4):157～162.

[3]罗海婧,张永清,石艳华,等.不同红小豆品种幼苗对干旱胁迫的生理响应[J].植物科学学报,2014,32(5):493～501.

[4]郝建军,黄春花,卢环,等.不同小豆品种抗旱生理指标比较的研究[J].辽宁农业科学,2012，(5):21～25.

[5]尹宝重,王艳,张月辰.干旱胁迫对红小豆苗期生理生化特性的影响[J].贵州农业科学,2011,39(7):65～67.

[6]金文林.中国小豆生态气候资源分区初探[J].北京农业科学,1995,13(6):1～3.

[7]王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2006:167～281.

[8]黎裕.作物抗旱鉴定方法与指标[J].干旱地区农业研究,1993,11(1):91～99.

[9]周瑞莲,王刚.水分胁迫下豌豆保护酶活力变化及脯氨酸积累在其抗旱中的作用[J].草业学报,1997,6(4):39～43.

[10]裴宗平,余莉琳,汪云甲,等.4种干旱区生态修复植物的苗期抗旱性研究[J].干旱区资源与环境,2014,28(3):204～208.

2017-05-02

农业部生物有机肥创制重点实验室开放课题(BOFC2015KB01)；国家农作物种质资源共享服务平台(NICGR2017-19)，国家重点研发计划(2016YFD0300901)。

张晓红(1965-)，女，实验师，主要从事生物技术教学与研究。通信作者：邹长明，cmzou@163.com。

[引著格式]张晓红，周俊，徐洋，等.不同小豆品种幼苗对干旱胁迫的生理响应J.长江大学学报(自科版) ，2017，14(18)：5～7.

S521;Q945.78

A

1673-1409(2017)18-0005-03

[编辑] 余文斌