淹水胁迫下不同中间砧对岳华苹果叶片和根系抗氧化酶、非酶类抗氧化物活性的影响

里程辉 王杰 王宏 于年文 宋哲 张秀美 李宏建 韩丽红

摘要：以一年生盆栽岳华/辽砧2号/山荆子、岳華/GM256/山荆子、岳华/77-34/山荆子和岳华/山荆子为试验材料，研究在持续淹水胁迫下，不同中间砧对岳华叶片和根系抗氧化酶、非酶类抗氧化物活性的影响。结果表明：在整个淹水过程中，各砧穗组合叶片和根系中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性和游离脯氨酸含量先上升后下降，说明树体通过提高保护酶活性和非酶类抗氧化物含量来抵抗氧化胁迫和增加渗透调节;各组合的保护酶活性和游离脯氨酸含量在淹水后7～14 d出现差异，且淹水后7 d 岳华/GM256/山荆子显著高于其他组合，辽砧2号组合最低。在淹水后7～14 d，GM256作为中间砧抗淹水能力最强，建议在降水量较多的辽宁丹东、大连等地优先考虑该组合。

关键词：岳华苹果;中间砧;淹水;抗逆性酶;抗氧化物

中图分类号：S661.101 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2022）11-0130-06

收稿日期：2019-08-07

基金项目：科技特派行动专项（编号：2021JH5/10400029）;民生科技计划（编号：2021JH2/10200025）;国家苹果产业技术体系熊岳综合试验站项目（编号：CARS-27）。

作者简介：里程辉（1984—），男，辽宁海城人，硕士，副研究员，从事苹果栽培与生理研究工作。E-mail：lnlichenghui@163.com。

通信作者：王 杰，助理研究员，从事果树栽培与生理研究工作。E-mail：ln_wangjie@163.com。

涝害是苹果在生长发育过程中受到的非生物胁迫之一。植物根系长期浸泡在水中，会产生乙醇等有害物质，并且O亏缺，CO和乙烯等过剩会使植物缺氧受害。近几年，苹果的矮化密植栽培方式因其产量高、品质优、早果早产、生产管理方便等优点，已成为我国苹果产业的发展方向和趋势。岳华（寒富×岳帅）是由辽宁省果树科学研究所杂交选育的苹果新品种，该品种在冷凉地区发展比寒富苹果更有优势，并且近几年发展迅速;辽砧2号（助列涅特×M9 ，引自辽宁省果树科学研究所）、GM256（红海棠×M9 ，引自吉林省农业科学院果树研究所）、77-34（M9×小黄海棠，引自辽宁省果树科学研究所）是3种适合在冷凉地区栽培的矮化、半矮化砧木，以山定子为基砧，这3种砧木为中间砧，与岳华嫁接后亲和性良好。但在降水期比较集中且年降水量在 1 000 mm 以上的大连市、丹东市东港市等地，果树易受涝害，导致叶片黄化、脱落，产量降低，严重时则造成树体连续几年生长受阻。本试验利用淹水处理，测定不同砧穗组合岳华苹果在淹水处理过程中抗氧化酶和非酶类抗氧化物活性的变化，旨在全面反映淹水胁迫条件下各砧穗组合对岳华生理特性的影响，筛选适宜水涝地区栽培的砧穗组合，以期为苹果生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试材与处理

试验于2017年6—7月在沈阳农业大学果树栽培与生理生态试验基地（地理位置41°49′N，123°34′E）进行。供试的盆栽苗为一年生苗，接穗品种为岳华，基砧为山荆子（Malus baccata），中间砧分别为辽砧2号、GM256、77-34，基砧接口粗度 1.5 cm 左右，嫁接高度为10 cm，中间砧段长为 25 cm，2017年3月采用舌接法嫁接，包括岳华/辽砧2号/山荆子（YH/L2/Mb）、岳华/GM256/山荆子（YH/GM256/Mb）、岳华/77-34/山荆子（YH/77-34/Mb）、岳华/山荆子（YH/Mb）4种砧穗组合;嫁接后在温室内进行常规管理，各嫁接组合管理水平一致。试验用盆采用口径为30 cm，高为30 cm的异形耐老化塑料营养钵;营养土为棕壤，质地为黏壤土，有机质含量为14.25 g/kg，碱解氮含量为78.39 mg/kg，速效磷含量为25.82 mg/kg，速效钾含量为 178.21 mg/kg，pH值为6.8。从2017年6月15日开始，每种砧穗组合选择长势一致的盆栽苗30株。将盆栽苗放入水池中，加水漫过盆的上沿，使根系处于淹水状态，设置淹水后0、3、7、14、28、35 d等6个处理时间，达到处理时间后，采集同一处理随机5株盆栽苗的叶片和根系（叶片在中心干延长头当年新稍第6～8张成熟无病虫叶采集，细根按1/4圆法取样，重复5次）混成1个样品，用自来水和去离子水清洗，并用吸水纸吸干，每个样品用铝箔纸包好后立即放入液氮中速冻，在-80℃冰箱中保存。待所有样品采集完后，取出冷冻样品用研磨仪研磨成粉末，用于非酶类抗氧化物和抗氧化酶活性测定。

1.2 测定方法

参照He等的方法测定苹果叶片、根系游离脯氨酸含量及样品中过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性。超氧化物歧化酶（SOD）活性利用苏州科铭生物技术有限公司生产的试剂盒测定。

利用Excel 2010和SPSS 17.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 淹水后不同砧穗组合对岳华叶片和根系SOD活性的影响

由图1可知，各组合叶片和根系的SOD活性随着淹水时间的增加呈先上升后下降的趋势;淹水后3 d迅速上升，除YH/L2/MB处理叶片外，其他处理均在淹水后7 d达到最高值，之后持续下降，35 d降至最低。各组合间叶片的SOD活性只在淹水后7、14 d出现显著性差异，且均是YH/GM256/Mb组合最高（活性分别为26.32、55.73 U/mg），并在淹水后7 d显著高于其他组合，淹水后14 d显著高于 YH/L2/Mb 组合，其他组合间差异不显著。各组合间根系的SOD活性在淹水后 3 d 就出现差异，其中YH/GM256/Mb、YH/77-34/Mb组合显著高于其他2种组合;YH/GM256/Mb组合活性一直保持较高，淹水后7 d显著高于其他3种组合，淹水后14 d显著高于YH/Mb、YH/L2/Mb组合。在整个淹水过程中，各组合根系的SOD活性始终高于叶片。

2.2 淹水后不同砧穗组合对岳华叶片和根系POD活性的影响

由图2可知，各组合叶片和根系的POD活性趋势与SOD活性相似，也随淹水时间的增加呈现先上升后下降的趋势，淹水后3 d迅速上升，淹水后7 d达到最高值，之后持续下降，35 d 降至最低。各组合间叶片和根系POD活性只在淹水后3～14 d出现显著差异，均是YH/GM256/Mb组合最高，YH/L2/Mb 组合最低，二者间差异显著;YH/L2/Mb组合叶片POD活性显著低于YH/Mb组合，根系POD活性显著低于 YH/77-34/Mb 组合。同时在淹水后3～14 d过程中，同一处理时间下各组合根系的POD活性也始终高于叶片。

2.3 淹水后不同砧穗组合对岳华叶片和根系CAT活性的影响

由图3可知，各组合叶片和根系的CAT活性大体呈现先上升后下降的趋势，淹水后3 d迅速上升，YH/L2/Mb组合CAT活性在淹水后3 d达到最高值，其他3种组合在淹水后7 d时达到最高值，之后持续下降，4种组合均在淹水后35 d降至最低。各组合间叶片和根系CAT活性也在淹水后0～14 d出现显著差异，淹水后3 d YH/L2/Mb组合最高且显著高于其他组合;到淹水后7、14 d，均是YH/GM256/Mb最高，YH/L2/Mb最低，且二者间差异显著。同时在淹水后3～14 d，同一处理时间下各组合根系的CAT活性一直低于叶片。

2.4 淹水后不同砧穗组合对岳华叶片和根系APX活性的影响

由图4可知，各组合叶片和根系的APX活性与SOD、POD活性相似，也呈现先上升后下降的趋势，淹水后3 d迅速上升，淹水后7 d达到最高值，之后持续下降，淹水后35 d降至最低。各组合间叶片根系的APX活性在淹水后0～28 d、淹水后3～14 d出现显著差异，均是YH/GM256/Mb组合最高，YH/L2/Mb 组合最低，且二者间差异显著。在整个淹水过程中，同一处理时间下各组合根系的APX活性也始终高于叶片。

2.5 淹水后不同砧穗组合对岳华叶片和根系游离脯氨酸含量的影响

游离脯氨酸（Pro）作为渗透调节物质之一，可以调节细胞内渗透势来缓解逆境对植物的伤害，其含量增加是对逆境的一种自卫反应。由图5可知，在整个淹水过程中，各组合叶片和根系中的游离脯氨酸含量呈先上升后下降的趋势，淹水3 d后迅速上升，淹水后7 d达到最高值，之后持续下降，但淹水后14 d仍处于较高水平，淹水后35 d降至最低，低于未淹水时含量。YH/GM256/Mb组合叶片和根系脯氨酸含量在淹水后3～14 d一直处于最高。各组合间叶片脯氨酸含量仅在淹水后7、14 d存在显著差异，淹水后7 dYH/GM256/Mb组合显著高于其他组合，YH/L2/Mb组合显著低于其他组合;淹水后14 d，YH/Mb组合显著低于YH/GM256/Mb组合。各组合间根系脯氨酸含量仅在淹水后7 d存在显著差异，YH/GM256/Mb组合显著高于其他组合，YH/L2/Mb 显著低于YH/GM256/Mb、YH/Mb组合。各组合在淹水后0～14 d，同一处理时间下根系游离脯氨酸含量高于叶片，但在淹水后28～35 d，根系低于叶片。

3 讨论与结论

植物遭受水分胁迫时，会启动一系列适应机制，通过提高保护酶活性和一些非酶类抗氧化物含量，增强对活性氧和自由基的清除能力，从而减轻对细胞的伤害。SOD是植物抗氧化系统的第一道防线，可以催化超氧阴离子自由基发生歧化反应，形成氧分子和过氧化氢，避免超氧自由基对细胞膜的过氧化作用。POD是以酚类化合物为底物分解HO，能够反映植物生长发育的特点、体内代谢状况以及对外界环境的适应性。CAT是生物体内清除过氧化氢的主要酶类之一，存在于植物组织的过氧化体中，主要作用是催化HO分解为HO和O。APX廣泛存在于植物细胞的溶质、过氧化物酶体、线粒体和叶绿体中，能够以抗坏血酸为电子供体还原HO为HO，是叶绿体中清除HO的关键酶。脯氨酸是植物体内主要的渗透调节物质之一，可以保护酶和植物体内细胞膜结构和功能。本试验发现，在整个淹水过程中，各砧穗组合叶片和根系中SOD、POD、CAT、APX活性大体呈先上升后下降趋势，说明淹水前期植株体内产生较多的活性氧诱导了酶保护系统，使4种抗氧化酶活性升高，以便清除活性氧，减轻其对植物细胞的伤害。随着淹水时间延长，胁迫伤害加重，超过植株自身承受能力，导致4种抗氧化酶活性逐渐降低，这与杨宝铭等在苹果、彭克勤等在水稻、王娟在牡丹和陈玉明等在猕猴桃上的研究结果一致。其中YH/GM256/Mb组合的保护酶活性一直保持较高，说明该组合更加有效清除树体组织中的活性氧和自由基，通过减少脂质过氧化水平増强植物对淹水的耐受性;YH/Mb和YH/77-34/Mb组合居中，YH/L2/Mb组合保护酶活性最低。游离脯氨酸含量变化趋势与保护酶活性一致，淹水后7～14 d出现差异，其中YH/GM256/Mb组合的游离脯氨酸含量一直最高，说明其在缓解淹水毒害方面，作用更大;YH/77-34/Mb组合居中，YH/Mb和YH/L2/Mb组合含量较低。

GM256作为中间砧，在淹水后7～14 d，叶片和根系中4种抗氧化酶活性和游离脯氨酸含量高于其他组合，说明其可能增强了对活性氧和自由基的清除能力，降低细胞渗透势，从而减轻对细胞的伤害，使植物更能适应淹水环境。建议在降水量较多的辽宁丹东、大连等地优先考虑该组合。

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