干旱和盐胁迫对花生渗透调节和抗氧化酶活性的影响

张冠初，张智猛，慈敦伟，丁 红，杨吉顺，史晓龙，3，田家明，3，戴良香

(1.山东省花生研究所，山东 青岛 266100；2.沈阳农业大学 农学院，辽宁 沈阳 110866；3.新疆农业大学 农学院，新疆 乌鲁木齐 830052)

植物生长过程中常常遭遇盐害、冷害、涝害、虫害、干旱等逆境胁迫。在自身突变和环境筛选的作用下，形成了生态系统的多样性和种群的多样性[1-3]。然而在开发利用盐碱地的过程中，人工辅助能的投入打破了原有的生态位，生产出更多社会需求的产品。花生作为中度耐盐作物，通过耐盐品种筛选[4]，大水压盐[5]，选择最佳播期、适宜密度[6]，施肥[7]等一系列措施使种植效益逐年提高，但是受降雨量分布不均、早春多风干旱、蒸发强烈等自然环境因素的影响[8]，致使盐分集聚表层土壤[9]，造成干旱和盐碱双重胁迫。以往关于花生非生物胁迫方面的研究大多集中在单一因素的逆境胁迫，有关旱盐双重胁迫对渗透调节物质及抗氧化酶活性影响的研究鲜有报道。因此，针对花生开花期是水分需求敏感时期且盐碱地花生开花期易遭遇阶段性干旱的现象[10]，本试验采用外源施加NaCl盆栽试验，模拟大田干旱和盐胁迫环境，以探究花生开花期盐胁迫对花生产量、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性变化的影响，明确干旱与盐胁迫的交互效应，为盐碱地花生合理灌溉、高产、稳产提供理论指导。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选择花生品种花育25号(HY25)为试验材料。供试土壤基本理化性质：土壤pH值7.7，土壤有机质含量13.23 g/kg，全磷(P2O5)0.84 g/kg，全钾(K2O)10.53 g/kg，全氮1.70 g/kg，水解氮(N)92.1 mg/kg，速效磷(P2O5)11.7 mg/kg，速效钾(K2O)103.2 mg/kg。

1.2 试验设计

试验于2015年在山东省花生研究所试验站防雨棚中进行，播种于同批次、同规格的塑料盆中。土壤采自山东省花生研究所试验站耕地表层土(0～20 cm)。土壤装盆前过筛，筛孔直径≤1 cm。充分混匀后每盆装土量为18 kg，土壤含水量为9.72%。采用裂区试验设计，主区为盐胁迫处理，设置2个水平，分别为耕层原土和盐胁迫处理(控制土壤含盐量0.3%)；副区为水分处理，水分胁迫程度按 Hsiao[11]的标准划分，反映土壤含水量占土壤最大持水量的百分数。设置2个水平，分别为中度干旱(45%田间最大持水量)和正常浇水(75%田间最大持水量)，详情见表1。当50%植株开花时(开花期)，盐胁迫处理以NaCl水溶液形式施入土壤，晾晒3 d后再进行干旱处理。土壤含水量控制采用称重法，持续胁迫10 d后复水，然后正常生长至收获。

表1 试验设计各个处理编码Tab.1 The different number of experimental design respectively

1.3 样品采集与测定

1.3.1 样品采集 分别于干旱处理前(DAT0)、干旱处理后3 d(DAT3)、6 d(DAT6)、9 d(DAT9)、复水后第10 天(DAR10)上午9：00采取各处理植株的功能叶，液氮速冻后于-80 ℃超低温冰箱保存备用。

1.3.3 荚果产量及产量构成因素 收获时考察农艺性状，包括单株结果数、单株荚果干质量、双仁果数等。在风干荚果中随机选取有经济价值的荚果计算双仁果率和出仁率。

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0数据统计软件进行分析，并且对DAT9数据进行双因素方差分析，使用Origin 8.5作图。

2 结果与分析

2.1 干旱和盐胁迫对花生叶片SOD活性的影响

图1可见，随胁迫时间的延长，各处理SOD活性(以鲜质量计)变化趋势因胁迫类型的不同而不同。D处理叶片的SOD活性呈现单峰曲线式变化，峰值时较CK升高7.03%，差异显著，之后有小幅下降，DAR10时，与CK间差异不显著。S处理和DS处理的SOD活性随着胁迫时间的延长呈下降趋势，S处理降幅平稳，而DS处理在胁迫DAT3至DAT6时降幅高达30.35%，之后降幅降低，DAT9时，S处理和DS处理叶片的SOD活性分别为CK的80.06%，59.28%，各处理间差异均显著。DAR10时，DS处理叶片的SOD活性持续降低，但幅度减小，较CK和S处理分别降低45.35%和25.38%。干旱和盐胁迫对叶片SOD活性存在显著的交互作用(P=0.007)，旱盐互作加剧了盐胁迫对花生叶片SOD活性的抑制作用。

小写字母分别表示在0. 05 水平差异显著。图2-6、表2同。

2.2 干旱和盐胁迫对花生叶片POD活性的影响

图2可见，随干旱胁迫时间的延长，各处理POD活性(以鲜质量计)变化趋势因胁迫类型的不同而不同。D处理叶片的POD活性变化较小，与CK差异不显著，受胁迫类型和强度影响较小，在DAT3和DAT9时略有降低，而S处理和DS处理的POD活性随着胁迫时间的延长均呈下降趋势，S处理降低缓慢，而DS处理在DAT3-DAT6时降幅较大，幅度为19.43%。在DAT3、DAT6、DAT9时，S和DS处理均与CK差异显著。 DAR10时，DS处理的POD活性持续下降，较CK和S处理分别降低47.03%，24.68%，处理间差异显著。复水未能使DS处理的POD活性恢复到S处理的水平，干旱与盐胁迫对POD活性存在显著交互作用(P=0.019)，旱盐交互抑制了花生叶片的POD活性，复水未解除对花生叶片POD活性的抑制作用。

图2 旱盐胁迫下花生叶片POD活性的变化Fig.2 Changes in POD activity under stress of drought and saline

2.3 干旱和盐胁迫对花生叶片CAT活性的影响

图3可见，随胁迫时间的延长，D处理叶片的CAT活性(以鲜质量计)呈单峰式变化趋势，峰值出现在DAT6时，较CK升高7.64%，差异显著，复水10 d后，CAT活性下降，较CK增加3.88%。S处理和DS处理随着胁迫时间的延长呈现下降的趋势。DAT9时，S处理和DS处理的CAT活性较CK分别降低10.57%和22.36%，差异显著。DAR10时，DS处理叶片的CAT活性较S处理降低36.66%，差异显著，干旱和盐胁迫存在显著交互作用(P=0.003)，旱盐交互加剧了对花生叶片CAT活性的抑制作用。

图3 旱盐胁迫下花生叶片CAT活性的变化Fig.3 Changes in CAT activity under stress of drought and saline

2.4 干旱和盐胁迫对和MDA的影响

图4 旱盐胁迫下花生叶片含量的变化Fig.4 Changes in content under stress of drought and salt

图5 旱盐胁迫下花生叶片MDA含量的变化Fig.5 Changes in MDA content under stress of drought and salt

2.5 干旱和盐胁迫对叶片渗透调节物质含量的影响

由图6可见，随干旱胁迫时间的延长，D处理、S处理和DS处理叶片中可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)、游离氨基酸(AA)、可溶性糖(SS)的含量(以鲜质量计)均呈增加趋势。DAT0时，S处理Pro和AA的含量相较于SP和SS对盐胁迫响应更为敏感，与CK差异显著，花生遭遇S处理时首先通过增加叶片中Pro和AA的含量来降低自身水势。在DAT3时，除SS外，D处理叶片中SP、Pro、AA含量与CK均差异显著。DAR10时，D处理叶片中SP、Pro、AA、SS含量分别为CK的113.53%，105%，97.04%，104.15%，除SP外，SS、Pro、AA含量均与CK差异不显著，复水解除了干旱胁迫对花生生长渗透胁迫的危害程度；而DS处理的SP、Pro、SS含量较S处理高出14.52%，24.20%，11.82%，差异显著，复水未能降低DS处理下花生叶片中SP、Pro、AA、SS含量。双因素方差分析结果表明，干旱和盐胁迫对SP、Pro、AA、SS含量的影响无显著交互作用(P值均大于0.05)，干旱和盐胁迫均使花生叶片中渗透调节物质含量增加，但旱盐互作对花生叶片渗透调节物质的增加作用不显著。

图6 旱盐胁迫下花生叶片渗透调节物质含量的变化Fig.6 Changes in the content of osmoregulation substance of peanut leaves under stress of drought and salt

2.6 干旱和盐胁迫对花生产量的影响

由表2可知，DS处理显著降低了花生的单株荚果数、双果仁率、单株产量和出仁率，DS处理的单株产量和出仁率较S分别降低19.63%和16.54个百分点，差异显著。相较于CK，D处理的单株产量降低2.74%，出仁率降低2.31个百分点，差异不显著。因此，盐胁迫下花生遭遇开花期短期干旱较非盐碱地遭遇短期干旱对花生产量、出仁率的危害更加严重。方差分析得出，干旱和盐胁迫对单株产量和出仁率均存在显著的交互效应(P分别为0.031和0.045)，旱盐互作加剧了DS处理对花生生长的危害，使单株产量和出仁率显著降低。

表2 旱盐胁迫对花生产量及产量构成因素的影响Tab.2 The effects of peanut yield and yield component under the stress of drought and saline

3 讨论与结论

参考文献：

[1] Iversen C M，Childs J，Norby R J，et al.Fine-root growth in a forested bog is seasonally dynamic，but shallowly distributed in nutrient-poor peat[J].Plant and Soil，2018，424(1-2)：123-143.

[2] Meena H N，Meena M，Yadav R S. Comparative performance of seed types on yield potential of peanut (ArachishypogaeaL.) under saline irrigation[J]. Field Crops Research，2016，196：305-310.

[3] Kumar K，Amaresan N，Madhuri K. Alleviation of the adverse effect of salinity stress by inoculation of plant growth promoting rhizobacteria isolated from hot humid tropical climate[J]. Ecological Engineering，2017，102：361-366.

[4] 慈敦伟，戴良香，宋文武，等. 花生萌发至苗期耐盐胁迫的基因型差异[J]. 植物生态学报，2013，37(11)：1018-1027.

[5] 王琳琳，李素艳，孙向阳，等. 不同隔盐措施对滨海盐碱地土壤水盐运移及刺槐光合特性的影响[J]. 生态学报，2015，35(5)：1388-1398.

[6] 张智猛，戴良香，慈敦伟，等. 种植密度和播种方式对盐碱地花生生长发育，产量及品质的影响[J]. 中国生态农业报，2016，24(10)：1328-1338.

[7] 孟德云，侯林琳，杨 莎，等. 外源多胺对盆栽花生盐胁迫的缓解作用[J]. 植物生态学报，2015，39(12)：1209-1215.

[8] 刘长坤．气候变化条件下黄河三角洲水资源时空演变特征研究[D].南京：南京信息工程大学，2012．

[9] Han G X，Luo Y Q，Li D J，et al. Ecosystem photosynthesis regulates soil respiration on a diurnal scale with a short-term time lag in a coastal wetland[J]. Soil Biology & Biochemistry，2014，68(1)：85-94.

[10] 赵长星，程 曦，王月福，等. 不同生育时期干旱胁迫对花生生长发育和复水后补偿效应的影响[J]. 中国油料作物学报，2012，34(6)：627-632.

[11] Hsiao T C.Plant responses to water stress[J].Annu Rev Plant Physiol，1973，24：519-570.

[12] Giannopolitis C N，Ries S K. Superoxide dismutases：I. Occurrence in higher plants[J]. Plant Physiology，1977，59(2)：309-314.

[13] Azarabadi S，Abdollahi H，Torabi M A，et al. ROS Generation，oxidative burst and dynamic expression profiles of ROS-scavenging enzymes of superoxide dismutase (SOD)，catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) in response toErwiniaamylovorain pear(PyruscommunisL.)[J]. European Journal of Plant Pathology，2017，147(2)：279-294.

[14] 张治安，陈展宇. 植物生理学实验技术[M]. 长春：吉林大学出版社，2008.

[15] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000：164-179.

[16] 赵世杰，许长成，邹 琦，等. 植物组织中丙二醛测定方法的改进[J]. 植物生理学通讯，1994，30(3)：207-210.

[17] 刘爱荣，张远兵，钟泽华，等. 盐胁迫对彩叶草生长和渗透调节物质积累的影响[J]. 草业学报，2013，22(2)：211-218.

[18] Gill S S，Tuteja N. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants[J]. Plant Physiology and Biochemistry，2010，48(12)：909-930.

[19] 邢建宏，潘德灼，谭芳林，等. NaCl胁迫对秋茄根系渗透调节物质含量的影响[J]. 生态环境学报，2017，26(11)：1865-1871.

[20] 李 州，王晓娟，彭丹丹，等. Na+对水分胁迫下白三叶抗氧化防御和有机渗透调节物质的影响[J]. 草业学报，2014，23(5)：175-183.

[21] 周钰佩，刘慧霞，于 成，等. 硅对不同盐生境下高羊茅生物量及渗透调节物质含量的影响[J]. 生态学报，2017，37(16)：5514-5521.

[22] 刘建新，王金成，王瑞娟，等. 旱盐交叉胁迫对燕麦幼苗生长和渗透调节物质的影响[J]. 水土保持学报，2012，16(3)：244-248.

[23] Larkindale J，Huang B.Thermotolerance and antioxidant systems inAgrostisstolonifera：involvement of salicylic acid. abscisic acid，calcium，hydrogen peroxide，and ethylene[J]. Journal of Plant Physiology，2004，161(4)：405-413.

[24] 华智锐，李小玲. 盐旱交叉胁迫对小麦幼苗渗透调节能力的影响[J]. 山西农业科学，2017，45(2)：166-171.

[25] 刘金萍，高 奔，李 欣，等. 盐旱互作对不同生境盐地碱蓬种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 生态学报，2010，30(20)：5485-5490.

[26] 黄 玮，李志刚，乔海龙，等. 旱盐互作对盐地碱蓬生长及其渗透调节物质的影响[J]. 中国生态农业学报，2008，16(1)：173-178.

[27] 李久道，金 华，朴世领，等. 羊草根，叶在干旱和盐胁迫下的生理反应[J]. 草业科学，2017，34(8)：1705-1710.

[28] 陈成升，谢志霞，刘小京. 旱盐互作对冬小麦幼苗生长及其抗逆生理特性的影响[J]. 应用生态学报，2009，20(4)：811-816.

[29] 姚海梅，李永生，张同祯，等. 旱-盐复合胁迫对玉米种子萌发和生理特性的影响[J]. 应用生态学报，2016，27(7)：2301-2307.