高温胁迫对黑穗醋栗(Ribs nigrum L.)幼生理生物特性的影响

摘要

本试验于2010-2012年在东北农业大学黑穗醋栗种质资源圃和小浆果种质资源实验室进行，以耐热性不同的4个黑穗醋栗品种C4(R.nigrumL.C4)、黑丰(R.nigrumL.heifeng)、亚德(R.nigrumL.yade)、岱莎(R.nigrumL.daisha)1年生扦插苗为试材，设置不同的高温(35℃、42℃)处理相同时间(5d)和同一高温(42℃)胁迫不同的时间(3d、5d、7d)，以正常生长的25℃为对照，探讨高温胁迫对耐热性不同的黑穗醋栗光合作用、荧光参数及生理生化指标(相对膜透性、MDA含量、SOD、POD、CAT活性、脯氨酸含量和可溶性蛋白含量)的影响，并对7个生理指标进行主成分分析，筛选耐热性相关指标；以期为黑穗醋栗的优质丰产和适宜栽培区域划分提供理论依据。主要结果如下：
　　 1.无论是耐热品种黑丰和C4，还是不耐热品种亚德和黛沙，在42℃高温胁迫后期(7d)，MDA和膜透性均显著增加。尤其是不耐热品种亚德，相对膜透性和MDA含量增加幅度均是最大，明显高于其它三个品种。耐热品种黑丰增加幅度仅是亚德的1/3，表明不耐热品种亚德在高温下细胞膜电解质大量外渗，细胞膜脂过氧化程度严重，且随着胁迫时间的增加，膜破坏加重。
　　 2.黑穗醋栗在高温胁迫下产生自我保护机制，无论是在35℃还是42℃下，在胁迫初期抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性均升高，渗透调节物质游离脯氨酸含量增加，但不同品种间有差异，耐热品种黑丰游离脯氨酸含量在42℃高温下持续增加，而其它三个品种胁迫5d后开始下降，表明耐热品种能通过持续积累体内游离脯氨酸含量，减轻高温对细胞的伤害。
　　 3.相对于42℃的高温，在35℃下胁迫相同的天数(5d)，黑穗醋栗的相对膜透性、MDA含量，SOD、POD酶活性增加幅度均小，表明随着胁迫温度增加，膜脂过氧化程度严重，电解质渗透增加，膜系统伤害严重。就不同品种而言，黑丰在高温下(35℃和42℃)的SOD、POD酶活性均明显高于亚德，尤其是在42℃下(处理5d)，黑丰POD酶活性达到25.00 U/g，是亚德的2.7倍，表明耐热品种的抗氧化能力明显强于不耐热品种。
　　 4.高温胁迫对黑穗醋栗叶片的光合速率有明显影响，不同温度(35℃和42℃)不同品种之间有明显差异。在42℃下，黑穗醋栗的Pn持续下降；而在35℃下，Pn呈现先下降后上升的趋势。在35℃下，胁迫第3d，黑丰品种的Pn最高，是14.75μ mol·m-2·s-1，而亚德的Pn最小，只有4.09μ mol·m-2·s-1。
　　 5.不同高温胁迫下，引起黑穗醋栗Pn下降的原因不同，在35℃胁迫下，品种C4叶片的Pn下降主要是由气孔因素引起的，而其他三个品种则是由非气孔因素引起的。而在42℃胁迫下，黑穗醋栗Pn的下降主要是由气孔因素引起的。
　　 6.高温不但对黑穗醋栗的净光合速率有影响，而对光系统Ⅱ结构也有显著影响。在35℃胁迫下，黑穗醋栗叶片的Fv/Fm只是胁迫初期有小幅的降低，表明此时高温对光系统Ⅱ的结构影响不大。而在42℃高温胁迫下第7d，与初始相比，黑穗醋栗的Fv/Fm下降70％，qp下降50％，ETR下降20％左右，表明在42℃高温下光系统Ⅱ结构受到明显伤害。NPQ增加40％左右，其中耐热品种黑丰增加70％，表明黑穗醋栗在高温逆境下可以通过热耗散释放过剩光能，减轻高温对光合机构的伤害。
　　 7.利用主成分分析法，将膜透性、MDA含量、抗氧化酶等7个生理生化指标分为2个主成分，第1主成分为MDA、电导率，CAT活性，第2主成分为可溶性蛋白含量、POD活性。第1主成分贡献率为54％，可用来评价黑穗醋栗幼苗的耐热性。