水涝胁迫对豫楸1号4种砧木嫁接苗保护酶系统的影响

曹 玲，王 鑫，王新建

(河南林业职业学院，河南 洛阳 471002)

1 引言

楸树(CatalpabungeiC．A．Mey.)是我国的优良乡土树种、优质珍贵用材树种和著名园林观赏树种[1]。豫楸1号是河南省林业科学研究院2002年选育出的新品种，它具有珍贵优质用材、园林绿化和速生三大特性。该品种树皮光滑不开裂，叶片颜色翠绿，轮伐期短(由以前的50年左右缩短到现在的15～20年)。由于梓树结实量大，播种苗成活率高，豫楸1号目前主要通过梓树作为砧木进行嫁接繁殖和推广应用。但梓砧在生产中出现“小脚”现象，并且极易感染根瘤线虫，防治相当困难，这些弊端严重影响了豫楸1号的推广速度，制约着这一优良品种的进一步发展[2]。

植物在生长过程中，由于其生存环境的改变，通常会面临干旱、盐碱、高温等逆境胁迫[3,4]。其中水分影响着植物形态、生理生化代谢及地理分布范围，是植物最容易受到的胁迫之一[5～7]。本试验以4种砧木(金丝楸、灰楸、豫楸1号、梓树)嫁接的豫楸1号幼苗为研究对象，采用盆栽水涝法进行试验，研究了水分胁迫下不同砧木嫁接苗保护酶系统的变化，为适地适树和合理供水提供参考依据和实践指导。

2 材料与方法

2.1 试验地点

试验在河南省林业科学研究院试验林场遮雨棚内进行。该地区属于暖温带豫东平原温和半湿润、春季多旱、夏冬旱涝交错区。年平均气温14.2 ℃，极端最低气温-17.9 ℃，极端最高气温42.3 ℃，年降雨量651 mm，年平均相对湿度66%，年蒸发量1853 mm，年日照时数2301 h，无霜期214 d，稳定超过10 ℃的年积温4700 ℃ 。

2.2 试验材料

砧木材料为金丝楸C.bungeiC.A.Mey(砧1)，灰楸C.fargesiiBur.(砧2)，豫楸1号自砧Catalpabungeicl.‘Yu-1’ (砧3)和梓树C. ovata Don(砧4) 1年生苗，地径0.8～1.0 cm，生长健壮，无病虫害。

2.3 试验设计

2005年12月20日将苗木定植到盆中。盆上口直径40 cm，下底直径28 cm，盆高20 cm，每盆定植苗木1株，定干高度20 cm。盆内营养土为腐熟鸡粪、壤土、细沙(体积比1∶1∶1)混合而成，每盆重15 kg。2006年3月15日用豫楸1号1年生接芽进行带木质部芽接，整个嫁接操作由同一技术人员完成，嫁接高度在15～18 cm之间。

于2006年7月13日开始水淹处理，淹水试验在自然条件下进行，日平均温度25～30 ℃，保持水层3～5 cm左右。从第0 d开始，每5 d试验1次，第30 d结束。按照随机区组试验设计，6盆小区，3次重复，每种砧木嫁接的豫楸1号苗设立对照12盆，对照正常浇水。

2.4 取样方法

每次对各处理按不同方向采取中上部成熟叶片8～10片，去除叶柄后取样袋封存编号，置入冰桶中带回实验室，立即用剪刀剪碎，混合均匀后置入冰箱中备用。

2.5 测定方法

称取叶片鲜重0.5 g于预冷的研钵中，加少量石英砂和5 mL 0.05 mol/L磷酸缓冲液(pH值7.0)在冰浴上研磨成浆，将提取液于4 ℃下10000 r/min离心20 min，上清液转入试管中，于冰箱保存备用。超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定采用氮蓝四唑(NBT)光还原法[8]；过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法[9]；过氧化氢酶(CAT)活性测定采用H2O2法[10]。

2.6 数据分析

利用Excel软件作图，利用SPSS统计软件进行方差分析和多重比较。

3 结果与分析

3.1 水涝胁迫对豫楸1号4种砧木嫁接苗SOD酶活性的影响

由图1可知， 随着水涝胁迫时间的延长，4种嫁接苗的SOD酶活性呈现先升后降的趋势。水涝胁迫前5 d，4种嫁接苗的SOD酶活性增加缓慢，从第10 d开始，SOD酶活性开始急剧增加，其中1号和2号嫁接苗在第25 d达到最高峰，3号和4号峰值出现在第20 d。在高峰时期，1号、2号、3号和4号的SOD酶活性分别较起始时提高188.30%、259.10%、194.65%和239.51%。在水涝胁迫的后期，4种嫁接苗的SOD酶活性均呈现下降趋势，其中2号的SOD酶活性最大。就SOD酶活性在水涝全程的平均值来看，2号的SOD酶活性最强，达到39.43，较对照增加了158.75%，而 1号、3号和4号，分别较对照增加89.63%、73.01%和139.17%。由此可知，2号清除氧自由基能力最佳，即抵抗水涝胁迫能力最强，其次为4号、1号、3号，且差异极其显著(p<0.01)，进一步说明2号具有较强的抗涝性。

3.2 水涝胁迫对豫楸1号4种砧木嫁接苗POD酶活性的影响

从图2可以看出，在对照条件下，4种嫁接苗的POD酶活性变化不大，而在水涝胁迫下，随着胁迫时间的延长POD酶活性呈现先升后降的趋势。在水涝胁迫前5 d，4种嫁接苗的POD酶活性增加不明显。但随着胁迫时间的延长，4种嫁接苗的POD酶活性迅速增加，1号、2号、3号POD酶活性在第15 d到达峰值后开始下降，2号的峰值最大达到了4.44 U/(g·min)，1号的峰值为3.69 U/(g·min)。4号在第20 d到达峰值后开始下降，4号的峰值最大达到了3.99 U/(g·min)。达到峰值时， 1号、2号、3号和4号苗木的POD酶活性分别较对照增加了3.26、4.05、4.00和3.57。由此可知，在水涝胁迫过程中，2号耐水涝能力最强。

图2 水涝胁迫对豫楸1号4种砧木嫁接苗POD酶活性的影响

3.3 水涝胁迫对豫楸1号4种砧木嫁接苗CAT酶活性的影响

由图3可知，水涝胁迫的前15 d内， 2号、3号、4号嫁接苗体内的CAT酶活性迅速上升，其中4号的CAT酶活性从起始的18.25上升至51.05，增加了32.80，2号、3号嫁接苗的CAT酶活性分别增加了26.88、29.67，第15d后又开始急剧降低，至末期，4号下降到27.23，比对照高出9.30，2号、3号的CAT酶活性分别超出对照4.11和4.46。1号CAT酶活性的高峰时间出现的较其它3种嫁接苗晚5 d，最高点较起始值和对照分别上升118.29%、116.14%，此后开始降低。

在整个水涝胁迫过程中，1号、2号、3号和4号的CAT酶活性平均值分别为35.18、34.22、34.90和39.19，与起始值相比增加幅度依次为72.81%、111.39%、82.23%、114.75%，与各自对照相比较，分别上升0.83倍、0.92倍、0.80倍和0.92倍。对于4号的CAT酶活性来说，不但平均值较其它3种嫁接苗高，而且上升幅度也最大。由此可以推测，4号的CAT酶活性高，其清除活性氧，减轻伤害能力最大，即其抵抗水涝胁迫的能力最强，其次为2号。

4 结论与讨论

水涝胁迫使植物处于周期或长期的厌氧或缺氧状态，限制植物的需氧呼吸和维持生命活动所需的能量产生，从而对植物的水分代谢、光合作用、细胞膜系

图3 水涝胁迫对豫楸1号4种砧木嫁接苗CAT酶活性的影响

统、抗氧化系统等造成伤害[11]。水涝胁迫可以使植物细胞内的活性氧含量升高，当活性氧积累过量时，会对细胞膜及许多生物大分子产生破坏作用，如：加强酶蛋白的降解，促进膜质过氧化反应的产生，促进脱落酸的产生，改变酶的活性，进而引发植物衰老、萎蔫[12]。抗氧化酶能够清除植物体内的活性氧自由基，防止细胞膜脂过氧化，对植物形成有效保护，大量研究[13～16]显示，水涝胁迫下，植物的抗氧化酶系统能产生及时的响应，能够增强植物的耐涝能力，从而减轻伤害。SOD、CAT和POD是植物组织防御系统中的重要保护酶，可以消除细胞内的活性氧对细胞膜的伤害，减少膜质过氧化，稳定细胞膜的透性。当植物受到胁迫时，SOD作为植物抗氧化酶系统的第一道防线，其主要功能是清除细胞中多余的超氧阴离子[17]。SOD将活性氧自由基转化为H2O2，CAT和POD又催化H2O2生成无害的水和氧气[18]。水涝胁迫导致细胞代谢紊乱，使植物体内的活性氧积累，植物将主动调动抗氧化酶SOD、CAT、POD等来清除体内的活性氧，以保护细胞膜不受活性氧的攻击。

本试验研究结果表明，随着水涝胁迫时间的延长，SOD、CAT和POD活性呈现先升高后降低的趋势。在水涝胁迫前10 d，2号和4号的SOD酶活性急剧上升，其他砧木嫁接苗的SOD酶活性上升缓慢；4种砧木嫁接苗的POD酶活性在胁迫前5 d增加比较缓慢，5 d后开始迅速增加；CAT酶活性在前5 d快速上升，5 d后上升缓慢，后期呈下降趋势。2号的SOD酶活性和POD酶活性较其他2种上升的幅度较大，且差异显著，4号的CAT酶活性高，其次是2号。SOD和POD共同作用将活性氧分解转化为对细胞没有损伤的水和氧气，保护细胞膜，抑制膜质过氧化的发生[19]。在酶系统中，SOD更敏感，清除活性氧作用更大。Bowler等[20]也认为在各种清除系统中，SOD酶处于第一道防线。综上所述，灰楸砧苗和梓树砧苗的抗水涝能力较强。