四种苹果属植物耐旱性比较研究

冯涛 王海月

摘要：分析4种苹果属（Malus Mill.）植物的抗旱性，通过叶片的形态、生理生化反应，探讨4种植物的抗旱反应，旨在为苹果属植物的抗旱性能提供基本资料。结果表明，新疆野苹果抗旱性最强，其次是珠美海棠，然后是西府海棠，抗旱性最弱的是平邑甜茶。

关键词：苹果属（Malus Mill.）；叶绿素；超氧化物歧化酶（SOD）；丙二醛（MDA）；过氧化物酶（POD）

中图分类号：S661.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）11-0059-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.11.014

Abstract： The drought tolerance of Malus was studied by determining leaf morphology，physiological and biochemical reactions，the aim is to provide basic data for the drought tolerance of Malus. The results showed that，drought tolerance of M. sieversii was higher than others，followed by M. zumi and M. micromalus，and the drought tolerance of M. hupehensis was the weakest among examined species.

Key words： Malus species；chlorophyll；SOD；MDA；POD

近年來， 由于人口增加、森林面积减少及现代工业发展对生态环境的破坏， 干旱与半干旱地区逐渐扩大，致使干旱对农业的威胁日趋严重。干旱问题居各类非生物胁迫之首，已成为制约农业生产发展的瓶颈[1]。在中国很多地区不断遭受春旱、伏旱或秋旱的情况。苹果属（Malus Mill.）植物是中国主要园林绿化树种，然而中国苹果属植物的立地条件一般较差，大多栽培于季节性干旱的丘陵、山地等土壤贫瘠、灌溉条件落后地区，经常受到旱灾的胁迫，极大地影响了苹果属植物的生长。为此，研究苹果属植物的抗旱性是减少干旱损失最重要、最经济的解决途径，而中国具有丰富的果树资源又为实现这一途径提供了非常有利的条件[2]，为此，以4种苹果属植物为例，研究它们的抗旱性，以期为苹果树植物的抗寒性能提供基本资料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

西府海棠、珠美海棠、新疆野苹果、平邑甜茶幼苗，均由本试验室盆栽培育。

1.2 试验方法

1.2.1 苹果属植物叶片形态观察方法 对植物进行完全不浇灌的土壤干旱处理后，过一周后每天早上8：00观察植物叶片生长状况。记录黄斑出现的时间以及个数。

1.2.2 叶片叶绿素含量的测定 根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收，利用分光光度计在特定波长665 nm和649 nm下测定其吸光度，即可用公式计算出提取液中各色素的含量[3]。

1.2.3 叶片保护性酶活性的测定 超氧化物歧化酶（SOD）活性测定按氮蓝四唑（NBT）光化还原法测定[4]；过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚显色法[5]。

1.2.4 丙二醛（MDA）含量的测定 丙二醛含量测定采用2-硫代巴比妥酸法[6]。

2 结果与分析

2.1 干旱处理下苹果属植物形态的变化

在相同的室温下，对西府海棠、珠美海棠、新疆野苹果、平邑甜茶的对照组和处理组进行植株外观的观察，结果见图1至图4。

从图1可以看出，西府海棠植株生长状况良好，出现轻度的萎蔫状况。从图2可以看出，珠美海棠植株生长量少，萎蔫状况不明显，受干旱影响小。从图3可以看出，新疆野苹果植株生长受干旱影响小。从图4可以看出，平邑甜茶植株受干旱影响较重，影响到植株的正常生长。

2.2 叶片叶绿素含量的测定结果

植株干旱处理两周后叶片叶绿素测定结果见表1。并依据公式计算植株叶片叶绿素的含量，绘制成表格。公式如下：Ca=13.95OD665 nm-6.88OD649 nm，Cb=24.96OD649 nm-7.32OD665 nm，两项相加即可得到叶绿素总浓度。由表1可以看出，西府海棠处理前后叶绿素的变化是2.57 mg/g，珠美海棠处理前后的变化是1.32 mg/g，新疆野苹果处理前后的变化是0.18 mg/g，平邑甜茶处理前后的变化是12.97 mg/g。通过比较可知，新疆野苹果叶片的叶绿素变化最小，其次是珠美海棠，再次是西府海棠，最后是平邑甜茶。

2.3 干旱处理下4种苹果属植物叶片保护性酶活性的变化

2.3.1 SOD活性测定结果 新疆野苹果与平邑甜茶数据的整理见表2，并根据计算公式算出SOD的含量。公式如下：

SOD总活性=[（ACK-AE）×V]/[ACK×1/2×W×a]

通过表2可知，平邑甜茶SOD的变化量是50.976 IU，而新疆野苹果的变化量是49.855 IU。可知平邑甜茶变化幅度比新疆野苹果要大。

2.3.2 POD活性测定结果 新疆野苹果与平邑甜茶数据的整理见表3，并依据计算公式算出POD的含量，公式如下：

POD活性=（△A470 nm×VT）/（0.01×WF×VS×t）

通过表3可知，新疆野苹果POD活性变化量为100 IU，而平邑甜茶POD活性变化量是250 IU，通过比较可知，平邑甜茶的变化幅度比新疆野苹果大。

2.4 4种苹果属植物MDA活性测定的结果

由于西府海棠和珠美海棠植株较少，叶片不足以进行酶活性的测定，所以试验只对新疆野苹果与平邑甜茶进行了保护性酶活性试验。

新疆野苹果与西府海棠叶片在不同波长下测定的结果以及通过公式计算的MDA的含量见表4。公式如下：

MDA含量=MDA浓度×提取液体积/植物鲜重

MDA浓度=6.45（OD532 nm-OD600 nm）-0.56OD450 nm

通过表4可知，新疆野苹果与平邑甜茶MDA含量均减少，MDA是自由基作用于脂质发生过氧化反应的氧化终产物。理论上讲干旱处理后MDA的含量应该增加，但是试验结果显示MDA含量减少，出现这种情况的原因可能是在采摘叶片时没有区分老叶新叶导致的。

3 小结与讨论

植株的外观生长状况是评价植株生长好坏快慢的重要指标[7]。掌握好植株的生长情况才能更好地了解植株的状态。试验就是利用这一点对植株进行形态上观察，比较干旱对4种苹果属植物的影响。从植株的外形观察可以看出，平邑甜茶干旱处理后叶片萎蔫，出现黄斑，且程度较重；西府海棠叶片也出现萎蔫状况，但比平邑甜茶轻；珠美海棠和新疆野苹果受干旱影响最小，叶片没有出现黄斑。

干旱處理会影响植株叶片叶绿素的含量，影响植株的光合作用，通过对植株的叶绿素测定也可知道植株的抗旱情况。通过比较可知，新疆野苹果叶片的叶绿素变化最小，其次是珠美海棠，再次是西府海棠，最后是平邑甜茶。从而知道新疆野苹果的抗旱性最强，其次是珠美海棠，然后是西府海棠，最不抗旱的是平邑甜茶。

机体通过酶系统与非酶系统产生氧自由基，后者能攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸，引发脂质过氧化作用，并因此形成脂质过氧化物，如丙二醛。脂质过氧化作用不仅把活性氧转化成活性化学剂，即非自由基性的脂类分解产物，而且通过链式或链式支链反应，放大活性氧的作用。因此，初始的一个活性氧能导致很多的脂类分解产物的形成，这些分解产物中，一些是无害的，另一些则能引起细胞代谢及功能障碍，甚至死亡。氧自由基不但通过生物膜中的多不饱和脂肪酸的过氧化引起细胞损伤，还能通过脂氢过氧化物的分解产物引起细胞损伤，因此测定MDA的量常常可反映机体内脂质过氧化的程度，间接反映出细胞损伤的程度[8]。新疆野苹果和平邑甜茶植株叶片内的MDA含量理论上应该是升高的，可能是因为在测量时也取了新生长出的叶片，对试验结果产生了一定影响。

超氧化物歧化酶（SOD）普遍存在于动、植物体内，是一种清除超氧阴离子自由基的酶。通过试验可知，新疆野苹果和平邑甜茶叶片里的SOD活性均上升。新疆野苹果上升的幅度要低于平邑甜茶，表明平邑甜茶更容易受干旱条件的影响。

POD广泛存在于植物体中，是活性较高的一种酶。它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系。在植物生长发育过程中其活性不断发生变化。一般老化组织中活性较高，幼嫩组织中活性较弱。这是因为过氧化物酶能使组织中所含的某些碳水化合物转化成木质素，增加木质化程度，而且发现早衰减产的水稻根系中过氧化物酶的活性增加，所以过氧化物酶可作为组织老化的一种生理指标[9]。通过试验观察可知，干旱处理后的新疆野苹果与平邑甜茶叶片内的POD活性均上升，但是新疆野苹果变化的幅度远低于平邑甜茶。

西府海棠、珠美海棠、新疆野苹果、平邑甜茶经过干旱处理后叶绿素都会降低。但是由于抗旱性的不同，各个植株降低的程度不同。抗旱性强的植株叶片叶绿素降低的幅度小，而抗旱性弱的植株叶片叶绿素降低的幅度大。

新疆野苹果、平邑甜茶经过干旱处理后叶片中保护性酶活性会升高。通过数据分析可知，相同条件下，植株经过干旱处理后叶片会产生保护性酶，所以可以通过测定保护性酶来研究植株的抗旱性，试验中，新疆野苹果保护性酶变化幅度最小，可知其抗旱性最强，以此类推抗旱性强弱其次是珠美海棠，然后是西府海棠，抗旱性最弱的是平邑甜茶。

参考文献：

[1] 曹 慧.水分胁迫诱导苹果属植物叶片衰老机理的研究[D].北京：中国农业大学， 2003.

[2] VAUX D L，SRASSER A. The molecular biology of apoptosis[J].The Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，1996，93（6）：2239-2244.

[3] 韩振海.落叶果树种质资源学[M].北京：中国农业大学出版社，1994.

[4] 林植芳，李双顺，林桂珠，等.衰老叶片和叶绿体中H2O2累积与膜脂过氧化的关系[J].植物生理学报，1988（1）：19-25.

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[6] 华东师范大学植物生理教研组.植物生理学实验指导[M].北京：人民教育出版社，1980.

[7] 郭蔼光，张 慧，王保莉，等.干旱胁迫对小麦叶片核糖核酸酶活力及合成的影响[J].核农学报，1994，8（2）：75-79.

[8] ADAM A L，BESTWICK C S，BARNA B，et al. Enzymes regulating the accumulation of active oxygen species during the hypersensitive reaction of bean to Pscudomoras syrionea pv. Phascolicola[J].Planta，1995，197（2）：240-249.

[9] 余叔文，汤章城.植物生理与分子生物学[J].第二版.北京：科学出版社，1998.