干旱胁迫下2个品种马铃薯抗氧化酶活性的对比

韩海霞 刘亚婷 梁婷 刘倩颖 刘新冉 刘学芳

摘 要 为了研究乌兰察布市2个主栽马铃薯品种在抗旱性方面的差异，以后旗红和费乌瑞它品种马铃薯为试验材料，采用盆栽法进行干旱处理，并测定叶片抗氧化酶的活性。结果表明，干旱胁迫后，后旗红和费乌瑞它2个品种马铃薯生长均受到抑制，SOD、POD、CAT酶活性均有升高的趋势，2个品种对比，后旗红品种的生长受抑制作用较小，同时3种抗氧化酶活性升高幅度均较费乌瑞它更大。可见，在干旱胁迫条件下，后旗红品种的防御机制较费乌瑞它更强。

关键词 马铃薯;干旱胁迫;品种;抗氧化酶

中图分类号：S532 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.24.078

水资源匮乏是全球都在面临的问题，已成为制约农业发展的关键性因素，内蒙古自治区有大面积的土地处于干旱半或是干旱地区。干旱胁迫是植物经常会面临的主要逆境条件之一，对农业生产的为害非常显著，植物生长以及农作物产量会受到严重影响。因此，提高植物的抗旱能力是现代植物研究中急需解决的问题。

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是世界第四大粮食作物，属于典型温带植物，对水分和高温敏感[1-2]，因此在内蒙古的马铃薯生产中常受到干旱的威胁。研究发现，内蒙古春季雨量少，春季中西部的降水多为10 mm以下，且近30年间的降水呈波动下降趋势，易造成马铃薯幼苗期干旱，从而影响马铃薯植株叶面积，进而影响马铃薯产量与品质[3];干旱引起马铃薯叶肉、茎细胞发生变化，光合作用减弱[4-5]。植物体在逆境胁迫下，体内会产生大量对其生长发育有毒害作用的活性氧，植物的抗氧化酶活性迅速升高，对清除活性氧起到重要应激反应和及时清除作用，维持植物体正常生长[6]。抗氧化酶种类很多，其中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的研究较为广泛。

基于此，本试验以乌兰察布市主栽马铃薯的2个品种为试验材料，采用盆栽法进行试验，探究干旱胁迫对2个品种马铃薯抗氧化酶活性的影响，为本地区马铃薯的抗旱品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

后旗红马铃薯（由乌兰察布市种子公司提供），为“薯都”乌兰察布市历史悠久的主栽品种;费乌瑞它马铃薯（由乌兰察布市种子公司提供），为本地引进的栽培面积较稳定的主栽品种。

1.2 试验方法

1.2.1 育苗

将马铃薯种薯切成50 g左右的小块，每块具1～2个芽，铺平晾干。采用16 cm×16 cm塑料盆进行盆栽试验。盆土配方为园土、有机肥按照15∶1的比例进行混合，再添加少量马铃薯专用复合肥混匀消毒装盆，每盆装等体积的土，播种深度8 cm，压实表层土，等量浇一次透水。设空白盆作为对照。测定初试盆土的田间最大持水量（23.74%），在出苗期间和幼苗生长期间采用正常土壤含水量，盆土含水量控制在65%～75%。出苗后每盆留一株幼苗，当幼苗长到15 cm时，进行干旱处理。

1.2.2 干旱处理

待马铃薯幼苗株高达到15 cm时，进行干旱胁迫控水，以对照盆进行含水量测定，使盆土土壤相对含水量在45%～55%，保持7天，马铃薯幼苗表现出萎蔫等干旱症状。2个品种均进行相同的干旱处理，每处理品种4次重复，每重复25盆，以正常管理的马铃薯幼苗为对照，处理分别记为后CK、后干旱、费CK、费干旱。

1.2.3 测定指标

测定对照组和干旱处理的马铃薯的株高和叶片数量，取平均值。

每个处理选择长势相同的马铃薯幼苗进行测定，取样叶片位置基本一致，取样后快速放入液氮罐内，低温保存大，带到实验室内于低温冰箱保存。称量测定马铃薯叶片内抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性。

SOD活性测定采用氮蓝四唑（NBT）法测定，以抑制NBT光还原50%所需酶量为一个酶活单位（U）;POD活性测定采用愈创木酚法，以每分钟OD值变化0.01为一个酶活单位（U）;CAT活性測定采用紫外分光光度计法，以每分钟OD值减少0.01为一个酶活单位（U）[7]。

1.2.4 数据处理

采用Excel 2017与SPSS 24.0软件对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫下2个品种马铃薯SOD活性的对比

干旱胁迫下不同品种马铃薯的生长指标见表1。由表1可见，在干旱胁迫后，后旗红和费乌瑞它2个品种马铃薯在株高和叶数均随着干旱胁迫的出现而显著下降。与对照相比，干旱胁迫下后旗红马铃薯株高下降了9.25%，而费乌瑞它则下降了23.0%，说明株高方面费乌瑞它受干旱胁迫的影响较严重。2个品种马铃薯叶片数的变化与株高呈现相似的趋势，其中后干旱的叶片数较对照下降了7.9%，但两者差异不显著，费干旱较对照的叶片数下降了11.6%，差异达显著水平。由此可见，在干旱胁迫下，后旗红与费乌瑞它马铃薯的植株生长均受到一定抑制，且费乌瑞它受影响程度较大。

2.2 干旱胁迫下2个品种马铃薯SOD活性的对比

干旱胁迫下不同品种马铃薯SOD活性如图1所示，干旱胁迫下，后旗红和费乌瑞它2个品种马铃薯体内SOD活性均呈上升的变化。在2个品种对照体内检测到的SOD初始活性具有一定差异，后旗红SOD活性大于费乌瑞它。其中，后干旱较对照的SOD活性升高了226 U·g-1FW，与对照相比升高57.5%，费干旱较对照升高了64 U·g-1FW，与对照相比升高35.2%，2个品种的变化值均达显著。由此可见，干旱胁迫后，后旗红和费乌瑞它马铃薯体内均激活了SOD活性，用于清除氧自由基的伤害，对比两者，后旗红品种的SOD酶活性较高。

2.3 干旱胁迫下2个品种马铃薯POD活性的对比

干旱胁迫下不同品种马铃薯POD活性如图2所示，在干旱条件下，后旗红和费乌瑞它2个品种马铃薯体内POD活性均呈上升的变化。在2个品种对照体内检测到的POD初始活性，后旗红POD活性小于费乌瑞它的。干旱后，后旗红干旱处理较对照的POD活性升高了124 U·g-1FW，较对照升高了77.8%，费干旱较对照升高了44.5 U·g-1FW，较对照升高了15.2%，2个品种的变化值均达显著水平。由此可见，费乌瑞它品种的初始POD活性较高，但干旱胁迫后，后旗红和费乌瑞它马铃薯均激活了POD活性，后旗红品种的POD酶活性提高更明显，更高效地清除氧自由基。

2.4 干旱胁迫下2个品种马铃薯CAT活性的对比

干旱胁迫下不同品种马铃薯CAT活性如图3所示，在干旱条件下，后旗红和费乌瑞它2个品种马铃薯体内CAT活性均呈上升的变化。干旱胁迫前，后旗红CAT活性小于费乌瑞它品种的。干旱胁迫后，后旗红干旱处理较对照的CAT活性升高了133 U·g-1FW，较对照升高了24.6%，费干旱较对照升高了53 U·g-1FW，较对照升高了8.2%，后旗红品种的变化值较费乌瑞它更大。由此可见，费乌瑞它品种的CAT初始活性较高，但干旱胁迫后，后旗红和费乌瑞它马铃薯均激活了CAT活性，后旗红品种的CAT酶活性提高更明显，更高效地清除氧自由基，而费乌瑞它品種的CAT活性变化不大。

3 结论

干旱胁迫后，后旗红和费乌瑞它2个品种马铃薯生长均受到抑制，3种抗氧化酶活性均有升高的变化趋势，2个品种对比，后旗红品种的生长受抑制作用较小，同时SOD、POD、CAT酶活性升高幅度均较费乌瑞它更大。结果表明，在干旱胁迫条件下，后旗红的防御机制较费乌瑞它更强。

参考文献：

[1] Belanger G， Walsh J R. Tuber Growth and Biomass Partitioning of Two Potato Cultivars Grown under Different N Fertilization Rates With and Without Irrigation[J].Amer J of Potato Res，2001，78：109-117.

[2] 抗艳红，龚学臣，赵海超，等.不同生育时期干旱胁迫对马铃薯生理生化指标的影响[J].中国农学通报，2011，27（15）：97-101.

[3] 孙雪平，苏筠.降水约束条件下的粮食生产适应度评价——以内蒙古乌兰察布市为例[J].干旱地区农业研究，2016，34（3）：234-239.

[4] 张丽莉，王庆祥，石瑛，等.干旱胁迫对马铃薯叶肉和茎部细胞超微结构的影响[J].沈阳农业大学学报，2015，46（1）：91-95.

[5] 海梅荣，陈勇，周平，等.干旱胁迫对马铃薯品种生理特性的影响[J].中国马铃薯，2014（4）：199-204.

[6] 李璇，岳红，王升，等.影响植物抗氧化酶活性的因素及其研究热点和现状.中国中药杂志，2013，38（7）：973-978.

[7] 张志良，瞿伟菁，李小方.植物生理学实验指导[M].4版.北京：高等教育出版社，2009.

（责任编辑：赵中正）