论文部分内容阅读
摘要:为筛选NaC1胁迫对葡萄影响的主要指标,建立评价葡萄抗盐性体系提供理论依据,以沙培1年生‘达米娜’葡萄自根苗为试验材料,研究6个浓度NaCI胁迫10天后,葡萄根系和叶片相对电导率、叶片超氧阴离子产生速率、H202含量、抗氧化酶(SOD、CAT、POD、APX)活性、植株新梢长度和总生物量的变化。结果表明:与对照相比,随着NaC1浓度的升高,根系和叶片相对电导率呈逐渐上升趋势,叶片超氧阴离子产生速率和H202含量增加,叶片中SOD和CAT活性呈先升高后降低的趋势,APX活性呈现“降低一升高一降低”的趋势,而POD活性呈下降的趋势;高浓度NaC1胁迫下,新梢长度和植株总生物量降低,叶片超氧阴离子产生速率和H202含量增加可能与较低的抗氧化酶活性有关。通过主成分分析得到,新梢长度、叶片CAT活性、H202:含量和APX活性可作为不同浓度NaC1胁迫对葡萄影响的评价指标。
关键词:葡萄;盐胁迫;主成分分析
0引言
盐害会对植物造成渗透胁迫、离子毒害和氧化胁迫,抑制植物的生长发育。盐渍土在国内主要分布在西北、华北、东北及沿海地区,西北地区盐碱地葡萄缺铁黄化是一个普遍现象,因此筛选耐盐性较强的栽培品种对于推动盐碱区域葡萄产业发展具有重要意义。葡萄属于对盐敏感的非盐生植物,一般葡萄能正常生长的耐盐能力是土壤中总盐量的0.14%-0.3%。一定浓度的盐胁迫下,葡萄细胞膜透性增加,膜脂过氧化程度加重,活性氧的累积产生氧化胁迫,叶片光合能力下降,叶片细胞结构改变。
主成分分析法是在不损失或很少损失原有信息的前提下,将多个指标转化为新的个数较少且彼此独立或相关性较小的综合指标,从而达到简化的目的。前人运用主成分分析法分析4个酿酒葡萄的抗寒性,得出抗性强弱㈣,筛选出相对含水量、细胞膜透性、K+/Na+作为棉花苗期耐盐鉴定的综合评价指标。运用主成分分析法评价不同浓度NaC1胁迫对葡萄植株的影响目前尚未见报道。笔者研究不同浓度NaC1胁迫对葡萄植株生长、叶片抗氧化酶活性和膜脂过氧化程度的影响,并采用主成分分析法筛选NaC1胁迫对葡萄影响的主要指标,以期为建立筛选评价葡萄抗盐性体系提供参考依据。
1材料与方法
1.1试验材料与试验处理
试验于2015年3月-2016年12月在山西省农业科学院果树研究所玻璃温室内进行。试验材料为欧亚种葡萄品种‘达米娜’,1年生自根苗,定植于直径25 cm、高35 cm的花盆中,置玻璃温室沙培,待长出3~4片叶时,浇Hoagland营养液。于地上部长至7-8片叶时,选取长势一致的苗木开始处理。处理共6个:(1)对照,Hoagland营养液;(2)50 mmol/LNa+处理,Hoagland营养液+50 mmol/L NaCl;(3)100 mmol/L Na+处理,Hoagland营养液+100 mmol/L NaC1(4)200 mmol/LNa+处理,Hoagland营养液+200 mmol/L NaC1(5)300 mmol/L Na+处理,Hoagland营养液+300 mmol/LNaC1;(6)400 mmol/L Na+处理,Hoagland营养液+400 mmol/LNaCl。每个处理重复3次,每个重复10株幼苗。为避免盐激反应,Na+处理中,NaC1浓度以每天50 mmol/L递增,全部处理于同一天达到目标浓度,此时为NaC1处理第0天,此后于处理第10天时分别取全株鲜样,测量地上部新梢长、植株鲜重,取中部第3-5节叶片和新根测定相对电导率,剩余叶片用液氮冷冻,放-80℃超低温冰箱,于10月在山西省农业科学院果树研究所葡萄与葡萄酒研发中心测定抗氧化酶活性、超氧阴离子产生速率和过氧化氢含量。
1.2测定项目和方法
1.2.1质膜透性测定采用相对电导率法。
1.2.2酶活性测定称取剪碎的葡萄叶片1.5 g,加9 mL预冷的提取液(pH 7.8磷酸缓冲液,含0.1 mmol/LEDTA,1%PVP),冰浴研磨,于4℃下12000xg(10470 r/min)离心20 min,上清液即为酶提取液。超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定按Giannopolitis和Ries的方法进行,过氧化氢酶(CAT)活性的测定按Aebi的方法测定,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性按Nakano等的方法测定,过氧化物酶(POD)活性按愈创木酚法测定。
1.2.3超氧阴离子产生速率和过氧化氢(H202)含量的测定超氧阴离子产生速率的测定参照Elstner等的方法。按照Brennan等的方法测定过氧化氢(H2O2)含量。
1.3数据处理与统计分析
采用Microsoft Excel 2003软件进行数据处理和作图,利用SPSS 17.0软件进行one-way方差分析(P<0.05)、主成分分析。
2结果与分析
2.1不同浓度NaC1对‘达米娜’葡萄根系和叶片细胞膜透性的影响
如图1所示,随着NaC1浓度的升高,‘达米娜’葡萄根系和叶片的相对电导率呈逐漸升高的趋势,当NaC1浓度达到100、200 mmol/L时,根系和叶片的相对电导率显著高于对照,分别为对照的1.25、1.22倍;低浓度NaC1(50、100、200 mmol/L)处理之间的根系和叶片的相对电导率差异不显著;300 mmol/LNaCl处理的根系电导率显著高于50、100mmol/L的,叶片相对电导率显著高于3个低浓度处理的,但显著低于400 mmol/L处理的。
2.2不同浓度NaC1对‘达米娜’葡萄叶片超氧阴离子产生速率和H202含量的影响
与对照相比,NaCl胁迫下葡萄叶片中的超氧阴离子产生速率加快,H202含量升高(图2)。随着NaC1浓度的升高,超氧阴离子产生速率均显著加快,为对照的1.15-1.82倍,当NaCl浓度达到300 mmol/L,超氧阴离子产生速率最大,400 mmol/L时降为对照的1.53倍,但也显著高于低浓度(50、100、200 mmol/L)处理的(图2A)。叶片中H202含量随NaCl浓度的升高呈先上升后下降的趋势,300mmol/LNaCl处理的叶片H202含量显著高于其他处理,为对照的1.46倍;200 mmol/LNaC1处理的叶片H202含量显著高于对照、50 mmol/LNaC1处理的,但与100、400 mmol/L处理的差异不显著;其他4个处理之间差异不显著(图2B)。
关键词:葡萄;盐胁迫;主成分分析
0引言
盐害会对植物造成渗透胁迫、离子毒害和氧化胁迫,抑制植物的生长发育。盐渍土在国内主要分布在西北、华北、东北及沿海地区,西北地区盐碱地葡萄缺铁黄化是一个普遍现象,因此筛选耐盐性较强的栽培品种对于推动盐碱区域葡萄产业发展具有重要意义。葡萄属于对盐敏感的非盐生植物,一般葡萄能正常生长的耐盐能力是土壤中总盐量的0.14%-0.3%。一定浓度的盐胁迫下,葡萄细胞膜透性增加,膜脂过氧化程度加重,活性氧的累积产生氧化胁迫,叶片光合能力下降,叶片细胞结构改变。
主成分分析法是在不损失或很少损失原有信息的前提下,将多个指标转化为新的个数较少且彼此独立或相关性较小的综合指标,从而达到简化的目的。前人运用主成分分析法分析4个酿酒葡萄的抗寒性,得出抗性强弱㈣,筛选出相对含水量、细胞膜透性、K+/Na+作为棉花苗期耐盐鉴定的综合评价指标。运用主成分分析法评价不同浓度NaC1胁迫对葡萄植株的影响目前尚未见报道。笔者研究不同浓度NaC1胁迫对葡萄植株生长、叶片抗氧化酶活性和膜脂过氧化程度的影响,并采用主成分分析法筛选NaC1胁迫对葡萄影响的主要指标,以期为建立筛选评价葡萄抗盐性体系提供参考依据。
1材料与方法
1.1试验材料与试验处理
试验于2015年3月-2016年12月在山西省农业科学院果树研究所玻璃温室内进行。试验材料为欧亚种葡萄品种‘达米娜’,1年生自根苗,定植于直径25 cm、高35 cm的花盆中,置玻璃温室沙培,待长出3~4片叶时,浇Hoagland营养液。于地上部长至7-8片叶时,选取长势一致的苗木开始处理。处理共6个:(1)对照,Hoagland营养液;(2)50 mmol/LNa+处理,Hoagland营养液+50 mmol/L NaCl;(3)100 mmol/L Na+处理,Hoagland营养液+100 mmol/L NaC1(4)200 mmol/LNa+处理,Hoagland营养液+200 mmol/L NaC1(5)300 mmol/L Na+处理,Hoagland营养液+300 mmol/LNaC1;(6)400 mmol/L Na+处理,Hoagland营养液+400 mmol/LNaCl。每个处理重复3次,每个重复10株幼苗。为避免盐激反应,Na+处理中,NaC1浓度以每天50 mmol/L递增,全部处理于同一天达到目标浓度,此时为NaC1处理第0天,此后于处理第10天时分别取全株鲜样,测量地上部新梢长、植株鲜重,取中部第3-5节叶片和新根测定相对电导率,剩余叶片用液氮冷冻,放-80℃超低温冰箱,于10月在山西省农业科学院果树研究所葡萄与葡萄酒研发中心测定抗氧化酶活性、超氧阴离子产生速率和过氧化氢含量。
1.2测定项目和方法
1.2.1质膜透性测定采用相对电导率法。
1.2.2酶活性测定称取剪碎的葡萄叶片1.5 g,加9 mL预冷的提取液(pH 7.8磷酸缓冲液,含0.1 mmol/LEDTA,1%PVP),冰浴研磨,于4℃下12000xg(10470 r/min)离心20 min,上清液即为酶提取液。超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定按Giannopolitis和Ries的方法进行,过氧化氢酶(CAT)活性的测定按Aebi的方法测定,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性按Nakano等的方法测定,过氧化物酶(POD)活性按愈创木酚法测定。
1.2.3超氧阴离子产生速率和过氧化氢(H202)含量的测定超氧阴离子产生速率的测定参照Elstner等的方法。按照Brennan等的方法测定过氧化氢(H2O2)含量。
1.3数据处理与统计分析
采用Microsoft Excel 2003软件进行数据处理和作图,利用SPSS 17.0软件进行one-way方差分析(P<0.05)、主成分分析。
2结果与分析
2.1不同浓度NaC1对‘达米娜’葡萄根系和叶片细胞膜透性的影响
如图1所示,随着NaC1浓度的升高,‘达米娜’葡萄根系和叶片的相对电导率呈逐漸升高的趋势,当NaC1浓度达到100、200 mmol/L时,根系和叶片的相对电导率显著高于对照,分别为对照的1.25、1.22倍;低浓度NaC1(50、100、200 mmol/L)处理之间的根系和叶片的相对电导率差异不显著;300 mmol/LNaCl处理的根系电导率显著高于50、100mmol/L的,叶片相对电导率显著高于3个低浓度处理的,但显著低于400 mmol/L处理的。
2.2不同浓度NaC1对‘达米娜’葡萄叶片超氧阴离子产生速率和H202含量的影响
与对照相比,NaCl胁迫下葡萄叶片中的超氧阴离子产生速率加快,H202含量升高(图2)。随着NaC1浓度的升高,超氧阴离子产生速率均显著加快,为对照的1.15-1.82倍,当NaCl浓度达到300 mmol/L,超氧阴离子产生速率最大,400 mmol/L时降为对照的1.53倍,但也显著高于低浓度(50、100、200 mmol/L)处理的(图2A)。叶片中H202含量随NaCl浓度的升高呈先上升后下降的趋势,300mmol/LNaCl处理的叶片H202含量显著高于其他处理,为对照的1.46倍;200 mmol/LNaC1处理的叶片H202含量显著高于对照、50 mmol/LNaC1处理的,但与100、400 mmol/L处理的差异不显著;其他4个处理之间差异不显著(图2B)。