柑橘砧木耐旱性评价及其与根系形态的相关性研究|江阴雨辰互联

2023年7月17日发(作者：)

摘要 .............................................................................................................................. I

Abstract ....................................................................................................................... III

第1章：文献综述 ....................................................................................................... 1

1.1 植物的旱害研究 ............................................................................................. 1

1.1.1 干旱对植物的影响 ................................................................................ 1

1.1.2 植物适应干旱的机理 ............................................................................ 1

1.2 干旱对植物影响的研究现状 .......................................................................... 2

1.2.1 干旱胁迫下对植物叶片的影响 ............................................................. 2

1.2.2 干旱胁迫下对植物根系的影响 ............................................................. 2

1.2.3 干旱胁迫下对植物光合作用的影响 ..................................................... 3

1.2.4 干旱胁迫下对植物渗透调节的影响 ..................................................... 4

1.2.5 干旱胁迫下对保护酶活性及MDA的影响 .......................................... 6

1.2.6 干旱胁迫下对内源激素的影响 ............................................................. 7

1.3 柑橘的旱害研究 ............................................................................................. 8

1.3.1 干旱对柑橘的影响 ................................................................................ 8

1.3.2 柑橘砧木耐旱性的研究进展 ................................................................ 9

1.4 研究的目的和意义 ....................................................................................... 10

第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价 .......................................................................... 11

2.1 试验材料与设计 ........................................................................................... 11

2.1.1 试验材料 ............................................................................................. 11

2.1.2 干旱处理 ............................................................................................. 12

2.2 测定及分析方法 ........................................................................................... 12

2.2.1 旱害指数和旱害率的调查 .................................................................. 12

2.2.2. 相关生理指标的测定 ......................................................................... 13

2.2.3 数据分析方法...................................................................................... 16

2.3 结果分析 ....................................................................................................... 17

2.3.1 干旱胁迫下砧木实生苗叶片形态表现 ............................................... 17

2.3.2 干旱胁迫下砧木实生苗生理指标测定结果 ....................................... 18

2.3.3 干旱胁迫下砧木实生苗生化指标测定结果 ....................................... 20

2.4 10种柑橘砧木实生苗各项生理生化指标的耐旱系数综合分析 .................. 21

2.4.1 10种柑橘砧木实生苗各个指标的隶属函数分析 ................................ 22

西南大学硕士学位论文

2.4.2 10种柑橘砧木实生苗耐旱性的综合评价 ........................................... 22

2.4.3 10种柑橘砧木耐旱性与相关指标的相关性........................................ 24

2.5 讨论 ............................................................................................................... 24

第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价 .......................................................................... 27

3.1 试验材料与设计 ........................................................................................... 27

3.1.1 试验材料 ............................................................................................. 27

3.1.2 干旱处理 ............................................................................................. 27

3.2 试验内容和方法 ........................................................................................... 27

3.2.1 光合指标的测定 .................................................................................. 27

3.2.2 生理生化指标的测定 .......................................................................... 28

3.3 数据处理和分析 ........................................................................................... 28

3.4 结果与分析 ................................................................................................... 28

3.4.1 干旱胁迫下嫁接苗光合指标的测定结果 ........................................... 28

3.4.2 干旱胁迫下嫁接苗生化指标测定结果 ............................................... 31

3.4.3 干旱胁迫下嫁接苗生理指标测定结果 ............................................... 33

3.5 10种砧木嫁接苗各项生理生化指标的耐旱系数综合分析 .......................... 36

3.5.1 10种柑橘砧木嫁接苗各个指标的隶属函数分析 ................................ 36

3.5.2 10种柑橘砧木嫁接苗耐旱性综合评价 ............................................... 37

3.5.3 10种柑橘砧木耐旱性与生理指标的相关性........................................ 39

3.6 讨论 ............................................................................................................... 39

3.6.1 柑橘砧木耐旱性与叶片光合作用的关系 ........................................... 39

3.6.2 柑橘砧木耐旱性与叶片生理生化的关系 ........................................... 40

第4章不同柑橘砧木根系形态与耐旱性的关系 ....................................................... 43

4.1试验材料和设计 ............................................................................................ 43

4.1.1 试验材料 ............................................................................................. 43

4.1.2 试验设计 ............................................................................................. 43

4.2 数据处理与分析 ........................................................................................... 43

4.3 结果与分析 ................................................................................................... 43

4.3.1 不同时期的柑橘砧木根系形态观察 ................................................... 44

4.3.2 基于WR软件的柑橘砧木根系形态指标测量结果分析 .................... 45

4.4 10种柑橘砧木各项根系形态指标的综合分析 ............................................. 47

4.5 10种柑橘砧木耐旱性与根系形态指标的关系 ............................................. 47

4.5.1 柑橘砧木实生苗耐旱性与根系形态指标的相关性 ............................ 47

4.5.2 柑橘砧木嫁接苗耐旱性与根系形态指标的相关性 ............................ 48 目录

4.6 讨论............................................................................................................... 49

第5章讨论与结论 ..................................................................................................... 51

参考文献 .................................................................................................................... 53

附录I缩略词（Abbreviation） ................................................................................. 65

致谢 ............................................................................................................................ 67

发表论文及参加课题一览表...................................................................................... 69

摘要

柑橘砧木耐旱性评价及其与根系形态的相关性研究

细胞生物学专业硕士研究生刘晓纳

指导老师赵晓春教授

朱世平副研究员

摘要

我国大多数柑橘主要种植在山地和丘陵地区，由于降雨不均、灌溉设施不完善，常有干旱的发生。干旱已经成为影响柑橘生产的一个重要环境因素。选择和利用耐旱性强的柑橘砧木是解决干旱问题的一个重要途径。砧木作为果树的地下部分，对果树吸收营养和水分、抵御环境胁迫有着非常重要的作用。根系作为吸收营养和水分的器官，其对水分和养分的吸收能力直接影响了植株的生长及发育。有研究证明，根系的形态结构主要受遗传背景控制，而且根系的形态与水分和养分的吸收能力有密切关系。单子叶植物中控制根系形态结构的基因已有报道，并发现其对植物耐旱性有明显的影响。目前，对于柑橘耐旱性的研究主要是地上部份在干旱胁迫下的生长和形态变化，以及生理生化的响应机制。对于柑橘砧木根系的生长特性、根系构型等与耐旱之间的关系的研究还未见报道。本研究利用不同种质类型的砧木，对砧木根系的生长及根系形态的遗传多样性，和耐旱性的关系进行了初步研究。

本研究利用红柠檬（Citrus limonia Osbeck “Hongningmeng”）、XC-009(C.

junos)、Z-006(Poncirus hybrid)、卡里佐枳橙(C. sinensis × Poncirus trifoliata

“Carrizo”)、资阳香橙(citrus junos “Ziyangxiangcheng”)、扁平橘(C. Depressa Hayata

“Shiikuwasha”)、Z-021（Poncirus trifoliata）、KPJ-030(C. reticulata)、ZZ-030(Poncirus

hybird)、ZZ-022(Poncirus hybrid) 等10种不同遗传背景的柑橘砧木作为实验材料，对其实生苗和嫁接了纽荷尔脐橙的嫁接苗进行干旱处理，对植物的表型特征和相关生理生化指标进行测定和分析，利用主成分分析法和隶属函数对各项指标进行综合分析，评价柑橘砧木耐旱性的强弱。并对不同砧木的根系生长情况和形态结构做了观察和比较分析。对柑橘实生苗旱害指数和旱死率聚类的分析结果表明，10种柑橘砧木间的耐旱性存在较大的差异，大致可以分为3类：卡里佐枳橙，ZZ-030，Z-006，KPJ-030为强耐旱砧木（R），ZZ-022，Z-021为中等耐旱砧木（M），资阳香橙，扁平橘，XC-009，红柠檬对干旱较为敏感为弱耐旱砧木（S）。对干旱胁迫下柑橘砧木实生苗的丙二醛（MalondiadehydeMDA）、可溶性蛋白（Soluble

proteinSSC）、脯氨酸（ProlinePRO）含量和超氧化物歧化酶（Superoxide

dismutaseSOD）、过氧化氢酶（Catalase CAT）、过氧化物酶（Peroxidase POD）活I 西南大学硕士学位论文

性等生理生化指标的测定和综合分析得到的耐旱力排序为：ZZ-022>Z-006>ZZ-030>资阳香橙>KPJ-030> Z-021>卡里佐枳橙>红柠檬>XC-009>扁平橘。生理生化指标的评价结果和旱害指数的评价结果具有高度相关性。各个生理生化指标与综合耐旱性的相关性存在明显的差异，SSC和PRO与耐旱性呈现显著相关，相关系数分别为0.715和0.716；POD、MDA与耐旱性呈正相关，但不显著，相关系数为0.556、0.458。

不同的砧木实生苗在植株形态上有较大的差异，为了减少因地上部分植株体积大小造成的蒸腾量差异对耐旱性评价的影响，对不同砧木嫁接了纽荷尔脐橙的嫁接苗进行了耐旱评价。通过对净光合速率（Net photosynthetic rate Pn）、气孔导度(Stomatal conductance Gs)、蒸腾速率（Transpiration rate Tr）、胞间CO2间浓度(Intercellular CO2 concentration Ci)、SOD、POD、CAT、脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖（SS）等指标进行综合评价，10种柑橘砧木嫁接苗的耐旱性依次为：ZZ-030>卡里佐枳橙>ZZ-022>扁平橘>Z-021>Z-006>资阳香橙>红柠檬>XC-009>KPJ-030。相关性评价结果和实生苗的综合耐旱评价结果相似，PRO与耐旱性综合评价的结果呈显著的正相关（相关系数为0.898）；另外，SSC、SOD、Pn、CAT与耐旱性也呈一定的正相关（相关系数分别为0.456、0.605、0.370、0.380）。

10种柑橘砧木的根系形态进行了观察，对主根长度、根系总长度、总表面积、总体积和平均直径等指标进行测定，利用综合隶属函数进行了综合评价，结果表明，10种砧木之间的根系形态结构差异非常明显，ZZ-022、ZZ-030、红柠檬的综合隶属函数值最大，表现为根系的总根长度、总表面积、总体积和平均直径等较大，且侧根数量多，侧根密度较大。而扁平橘表现为最差。这些差异说明根系形态的结构特点主要受遗传因素的控制。通过对根系形态结构与耐旱性进行比较分析发现，主根长度与耐旱性呈极显著正相关（相关系数0.836），根系的总体积和平均直径呈显著相关和正相关，相关系数分别为0.715、0.687。

本研究结果指出，不同的柑橘砧木种质的耐旱性存在明显差异，主要受遗传因素的影响。生理生化指标的综合分析结果与旱害指数的测定结果有高度相关性，其中PRO、SSC与耐旱性具有高度正相关。根系的形态结构在不同种质之间存在显著差异，表现出明显的遗传多样性，而且根系形态指标中的主根长度、平均直径、体积与耐旱性具有显著正相关。

关键词：柑橘砧木；干旱胁迫；耐旱性评价；根系构型；相关性分析

II Abstract

Studing ondrought resistance ofrootstocks and itscorrelation

with root morphology in citrus

Master Candidate: Liu Xiaona

Supervisor: Prof. Zhao Xiaochun

Assiate Prof. Zhu Shiping

Abstract

Citrus is mainly grown in mountainous and hilly areas in China. Due to uneven

rainfall and poor irrigation facilities, The drought has become an important

environmental factor affecting citrus production. Selection and use of the

drought-resistant citrus rootstocks is the most economical and essential way to solve

this issue. The

rootstock, as the underground part of the fruit trees, is very important on

the absorption of water and nutrition for the fruit tree and protection of the tree from

environmental streses. The ability of root up taking nutrients and water directly affects

the growth and development of whole plants. Previous researches have shown that the

morphology configuration of the roots is dominated by the genetic background, and

greatly related to its ability to absorb water and nutrients. The genes controlling root

morphology configuration in monocotyledonous plants have been identified to have

significant effect on plant drought tolerance. At present, the research on drought

tolerance in citrus is mainly focus on the changes on growth and morphology, also the

physiological and biochemical response mechanism of above-ground part of plant

under drought stress. There is no report on relationship between the growth

characteristics and architecture of root system and drought tolerance of the plant. In

this research, the rootstocks of different citrus species were used as materials to

evaluate the drought tolerance and study the characteristics of the root system, and

their relationship with drought resistance.

In the study, 10 kinds of citrus rootstocks with different genetic backgrounds were

used as experimental materials, including: Hongningmeng (Citrus limonia Osbeck cv

“Hongningmeng”), XC-009 (C. junos), Z-006 (Poncirus hybrid), Carrizo citrange (C.

sinensis × Poncirus trifoliata cv Carrizo citrnage), Ziyangxiangcheng (C. junos cv

“Ziyangxiangcheng), Shiikuwasha (C. depressa Hayata cv “Shiikuwasha”), Z-021

(Poncirus trifoliata), KPJ-030 (C. reticulata), ZZ-030 (Poncirus hybrid), ZZ-022

III 西南大学硕士学位论文

(Poncirus hybrid). The seedlings and grafted trees were subjected to drought treatment,

and the morphology and parameters of physiology and biochemistry were measured

and analyzed. The tolerance to drought stress was evaluated by using the principal

component and

membership function. At the same time, the root growth and

morphological structure of different root stocks were observed.

The results showed that there were significant differences in drought resistance

among the 10 rootstocks, which could be divided into 3 categories: resistant rootstocks

(R), including Carrizo citrange, ZZ-030, Z-006, KPJ-030; medium rootstocks (M),

including ZZ-022 and Z-021; susceptible rootstocks (S), including Ziyangxiangcheng,

Shiikuwasha, XC-009, Hongningmeng. According to comprehensive evaluation results

derived from analysis the date of physiological and biochemical measurements,

including the contents of malondialdehyde (MDA), soluble protein (SSC), proline

(PRO), and the activities of superoxide diamutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase

(POD), the drought-resistant of those rootstocks were in the order: ZZ-022 > Z-006 >

ZZ-030 > Ziyangxiangcheng > KPJ-030 > Z-021 >Carrizo citrange >Hongningmeng >

XC-009 > Shiikuwasha. The results of physiological and biochemical indexes were

highly correlated with the results of drought indexes. However, there were obvious

differences in the correlation between physiological and biochemical indexes with

comprehensive drought tolerance. SSC and PRO were significantly correlated with

drought tolerance, with correlation coefficiencies at 0.715 and 0.716, respectively.

POD and MDA were positively correlated with drought tolerance, but not significant;

The correlation coefficiencies were 0.556 and 0.458.

Different size of the plant and morphology of leaf among the 10 seedling

rootstocks may affect the judgment of drought tolerance of the rootstock. To reduce the

effects of drought-resistant evaluation influenced by differences of transpiration due to

the volume of plants above-ground parts, Newhall navel orange (is) was

grafted onto the rootstocks to evaluate the drought resistance. According to the results

of comprehensive analysis of photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs),

transpiration rate (Tr), intercellular CO2 concentration (Ci), SOD, POD, CAT, PRO,

MDA, SSC, soluble sugar (SS). The drought resistance of 10 grafted seedlings were

ranged as, ZZ-030 > Carrizo citrange > ZZ-022 > Shiikuwasha > Z-021 > Z-006 >

Ziyangxiangcheng > Hongningmeng > XC-009 > KPJ-030. This result is very similar

to the result evaluated with seedlings: Among the analyzed parameters, PRO

demonstrated significant correlation with the result of comprehensive evaluation with

IV Abstract

(correlation coefficiency of 0.898); In addition, the SSC, SOD, Pn, CAT were also

positively correlated to drought tolerance, but less significant (correlation

coefficiencies of 0.456, 0.605, 0.370, 0.380, respectively).

Root morphology of the 10 citrus rootstocks was observed and compared. The

parameters of length of taproots, total length of roots, total surface area, volume and

average diameter of the roots were determined, and analyzed by comprehensive

membership function. Results showed that there were significant differences on root

morphological configuration among the 10 rootstocks. The ZZ-022, ZZ-030 and

Hongningmeng demonstrated the highest values of comprehensive membership

function. Those rootstocks possess the higher values on total root length, surface area,

volume and average diameter of the root system; the number and density of lateral

roots. The “Shiikuwasha” had lowest value. The variations on the morphology of the

roots among different rootstocks indicated that the structure features of the root system

are dominated by genetic factors. Meanwhile, results showed that there was highly

significantly positive correlation between the length of roots and drought tolerance at

(correlation coefficiency of 0.836). The average diameter as well as volume of root

system was significantly and positively correlated with (The correlation coefficiencies

of 0.6866 and 0.7148, respectively).

The results of this study indicated that there were significant differences on the

drought tolerance among different genotypes of citrus rootstocks, suggesting the

significance of genetic influence on drought tolerance. The results of comprehensive

analysis based on physiological and biochemical indexes were highly correlated with

the results of drought tolerance indexes. Among those parameters, PRO and SSC were

highly positively correlated with the drought resistance. The morphological

configuration of root system was significantly different among different germplasms,

showing obvious genetic diversity. The length of taproot, average diameter and volume

of the root were positively correlated with drought tolerance.

Key words: Citrus rootstocks; Drought stress; Evaluation of drought tolerance; Root

configuration; Correlation analysis

V 第1章文献综述

第1章文献综述

1.1 植物的旱害研究

1.1.1 干旱对植物的影响

干旱在全世界的农业生产中普遍存在，干旱灾害具有伤害较大、地域分布广、影响时间长，发生的频率高等特点。根据农业部的统计，全世界因为干旱造成的损失几乎和其他所有环境因子所造成的损失相等（曹仪植, 1990）。它带来的社会和经济的巨大损失是难以估价的。干旱对植物的影响是非常广泛和深刻的，干旱对植株生长的各个不同的阶段均会造成影响，包括植株的萌发、营养生长和生殖生长等过程，还影响植株的代谢过程，包括光合作用、呼吸作用、酶活力、营养元素和水的吸收和运输等。同时干旱对植物生产力的影响是最常见的环境胁迫。轻度和重度干旱对植物的伤害比较容易观察，通常是植株对干旱敏感的部分最先发生萎蔫，主要是因为植株缺水导致植物内部的组织、细胞发生了可逆或不可逆的变化，如：植物细胞膜透性和组织结构的改变。组织结构的变化会影响植物光合作用、呼吸作用，同时还会影响植物蛋白质的分解，渗透物质的积累，核酸代谢和激素代谢等。重度干旱胁迫下会引起植株机械性的损伤，最终导致植株死亡。

1.1.2 植物适应干旱的机理

植物生长要长期适应自身所处的自然环境，它们在干旱胁迫下的抗旱性表现都是由其植物本身的生理抗性和结构特性，以及植株的生长发育过程中与环境相配合的程度决定的（Ivano et al., 2015），而对于不同的植物它们是采取不同的途径来忍耐和抵御干旱胁迫的影响，这就是植物对干旱的忍受能力。

很多学者根据植物对干旱的反应，将植物的耐旱机理分成两类，其一是避旱性，即植物逃避干旱。植物避旱的主要适应机制是植物在干旱胁迫下还能保持一定的水分，能够使细胞处于相对比较正常的水分环境中，减少和降低干旱对其的伤害。其二是耐旱性（分为延迟脱水和忍耐脱水两类），高水势延迟脱水耐旱是通过保持水分的吸收和减少水分的散失，来保持高的组织水势，在保持植株水分吸收中，根系占有很大作用，植物具有深广而密的根系布局，能够保持更好的水分吸收来抵御干旱。植物也可以通过气孔关闭、减少叶蒸腾面积（通过叶子卷曲、折叠及角度、方位的变化）来减少水分损失（Paleg

et al., 1983）。低水势忍耐脱水耐旱是通过保持膨压和忍耐脱水。保持膨压主要是通过渗透调节的作用和增加组织弹性来保持膨压。通过原生质耐脱水能力来忍耐脱水。植物的耐旱性是植物经受住干旱胁迫的能力，这种能力是一种复合性状（Ivno

et al., 1996）。是一种形态指1 西南大学硕士学位论文

标、水分生理生态特征、生理生化、光合作用、呼吸作用、原生质结构特点等的综合反映。即植物遭受干旱胁迫时，植物一般通过保持水分的吸收和减少水分的丧失来维持体内的水分平衡，进而是通过植物的细胞壁的弹性和渗透调节变化来保持一定的膨压，来提供植物在干旱胁迫下继续生长的力量（李吉月, 1991）。但是在干旱胁迫下，果树一般是通过这两种适应方式共同作用的。

1.2 干旱对植物影响的研究现状

1.2.1 干旱胁迫下对植物叶片的影响

光合作用的直接场所是植物的叶片。不同植物的叶片有大小、结构、厚度、颜色、茸毛、蜡质、叶片气孔数量以及开度、栅栏细胞的层数等区别，这些都与水分胁迫相关（Ghassen

et al., 2015）。李军（1997）等人通过对6 个核桃无性系叶片的栅海比、主脉厚度、主脉两端厚角细胞层数、叶型等叶片解剖结构指标进行了测定和观察，评价了抗旱性。程瑞平（1992）和曲桂敏（1999）的研究表明在干旱胁迫下，成龄的功能叶片与新生长的嫩叶相比，嫩叶对干旱胁迫反应更为敏感，轻度干旱胁迫下，就会出现了一系列的反应特征，比如叶片卷曲，萎蔫失水等。同时在水分胁迫下小麦（Naotet al., 1995; Monneveuxet al., 2012）玉米（Liet al.,

2008）柑橘（Fanet al., 2013）叶片生长会受到抑制，叶片面积会趋向于变小，叶片密度和厚度会减少，叶片数量、叶片的的生物量也会下降。另外，轻度干旱胁迫会驱使苹果树上各类叶片成熟，严重的干旱胁迫还会进一步导致长枝的基部叶和短枝叶急剧衰老甚至脱落，并促进长枝上部叶的成熟（伏健民等, 1993），同时还会引起叶片萎蔫，叶片黄化，枯死，脱落等症状。更有研究表明水分胁迫下还会使植物的幼叶变厚，栅栏组织明显加厚，上、下表皮细胞变扁、纵/横径变小，栅栏细胞在干旱胁迫时会变细长，海绵细胞变小，而老叶则变薄，栅栏组织的厚度也不同程度的减少细胞形状变化不及幼叶明显，同时气孔变大且下陷，气孔密度减小（Chartzoulakiset al., 2002）。

通过对灌木叶片组织结构的结果表明，叶片组织结构越紧密，气孔密度越大，植物叶片越厚，对水分利用效率就越高，耐旱性就强，这主要是因为叶片气孔变小减少了水分蒸发量，能够使叶片保持更多的水分，同时叶片较厚能够使叶肉细胞壁暴露在细胞间隙部分的面积综合大，胞间CO2浓度高，即光合速率高，对水分的利用效率就高，这样利于耐旱。所以，植物的叶片组织结构的紧密度，气孔数量和形态变化都可以作为抗旱性强弱的指标（常英俏等, 2012）。

1.2.2 干旱胁迫下对植物根系的影响

根系是植物的重要器官之一，它作为植物水分吸收的主要器官，其数量、体2 第1章文献综述

积、重量和生理状况等与作物抗旱性的强弱具有高度的相关性（Tinget al., 2011），根系与植物的生长和产量有重要关系，其粗细、分布、须根数量等方面的差异（Xiuet al., 2013）严重影响植物的生长状况，以及对逆境的抗性，因此，如何选择更深更粗壮的根系是近年来旱地农业研究的热点。当植物遭受干旱胁迫的时候，植物的地上部分各项生理指标的生物量均会下降，如果提高根冠比重来适应干旱，植物就可以吸收更多的水分和营养物质，进而提高植物对水的竞争能力（Pérez-Pérezet al., 2008; 冯广龙等, 1997）。

干旱对根的影响是多方面的,包括根构型，根长、须根数量、具有强吸收水分和营养物质功能的细根(直径1

1.2.3 干旱胁迫下对植物光合作用的影响

植物的光合作用极易受到干旱胁迫的影响，植物在轻度水分胁迫下，光合作用就会下降，生长受到抑制。光合作用是植物生长的基础，光合指标也是植物干旱胁迫下的鉴定指标之一（付士磊等, 2006）。

很多学者普遍认为植物在干旱胁迫下对植物的光合作用的抑制主要包括气孔抑制和非气孔抑制。果树遭受干旱胁迫时，主要是通过气孔开张使叶片获得足够的二氧化碳，使植物的叶片能够进行充足的蒸腾作用，同时通过气孔的关闭能够防止植物体过多的水分蒸发，以抵抗干旱带来的危害（杨洪强等, 1994）。可见气孔的调节在植物干旱胁迫中起到了至关重要的作用。而对于一般植物在水分胁迫3 西南大学硕士学位论文

下测定的光合指标主要有：叶片的蒸腾速率、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度，叶绿素含量等，很多研究结果表明其蒸腾强度越低，叶绿素含量越高，光补偿点越低，光饱和点越高（景芸, 2004; 刘建伟等, 1994）。干旱胁迫下，为了减少蒸腾，会限制叶片伸展、引起气孔关闭，叶肉中的CO2含量就会降低，增加叶肉细胞阻力，进一步抑制Pn，同时植物叶片的光合色素的合成、光合作用过程中相关酶活性也会受到抑制，导致Pn下降(Jaleelet al., 2009)，光合速率下降。山毛榉树苗（Guidolottiet al., 2012）枣树（刘世鹏等, 2006）在水分胁迫下叶片气孔密度先升后降，气孔大小先减后增大，其光合速率、蒸腾速率、水分利用率均受到了抑制。在葡萄（王振兴等, 2014）上也发现，干旱胁迫下葡萄光合作用的净光合速率与气孔导度呈曲线相关。同时气孔运动控制了植株的水分状况（Schurret al.,

1992），这也已在苹果（兰彦平等, 2001）、桃（Zhanget al., 2014）、柑橘类（Xiet al.,

2016）葡萄（Wanget al., 2012）、山毛榉（Arendet al., 2016）、核桃（张继祥等, 2004）等果树上发现了这种气孔反应。

植物在中度和重度干旱胁迫下，植物细胞的气孔不是完全张开，而是处于关闭或半关闭状态，细胞间隙的CO2浓度会下降，植物光合作用效率降低，植物叶绿体的结构会发生变化甚至会发生解体，植物体内的酶活性会降低。同时植物的光合色素也会降解，抑制光系统I和光系统II（冯胜利等 2009; Reddyet al., 2004），这主要是由植物的非气孔限制导致的，即通过引起了植物叶肉细胞光和活性降低的缘故从而导致光合速率下降（姚庆群等, 2005）。所以植物在干旱胁迫下，主要是受到了气孔抑制和非气孔抑制的这两者的共同作用来影响植物的光合效率。

1.2.4 干旱胁迫下对植物渗透调节的影响

渗透调节是植物适应干旱逆境的重要生理机制，Jones最早是在水稻、高粱、小麦等作物上发现了干旱可以诱导渗透调节的发生（Joneset al., 1978），它可以维持细胞膨胀或者协助植株在水分胁迫下生长（Honget al., 2006）。主要是通过促进植物细胞内的渗透调节，生化机制来维持水的吸收帮助植物适应干旱条件（Sanderset

al., 2012）。

渗透物质在干旱胁迫下渗透调节中占有重要作用，渗透调节的主要物质有很多包括无机离子（如：K+、Cl-、Na+、Ca2+、Mg2+等）和有机溶质（如可溶性糖、脯氨酸、可溶性蛋白和甜菜碱等）。无机离子的主要作用是调节植物液泡渗透势，来维持细胞正常的膨压。有机溶质的作用主要是调节细胞质的渗透势，对植物的细胞膜和蛋白质起到保护作用。植物在轻度和中度干旱胁迫下，植物是通过自身的渗透调节来维持细胞的膨压，保持植物的正常水分，保持植物正常生长。程瑞平（1992）等研究结果表明，干旱胁迫下，苹果叶片中不同矿质元素在干旱胁迫4 第1章文献综述

下发生了不同的反应，含量出现下降的有K+、Fe2+、Mg2+、Mn2+，磷含量基本不变。李子在干旱胁迫下细胞内的调节物质积累的量越多，抗旱性越强（王有年等,

2003）。杨敏生（1997）通过对毛白杨无菌系在干旱胁迫下研究，结果也表明干旱胁迫对植株均有一定提高渗透调节及维持膨压的作用，其渗透调节的物质积累的量越多，抗旱性较强。这在苹果（Xiaet al., 2016）、白桦（孙国荣等, 2001）上也发现了一致性。而葡萄在干旱胁迫下，渗透调节物质并不大量积累，渗透调节能力较弱，抗旱力表现不好（夏阳, 1993）。

相对于脯氨酸的研究，在国内外很多研究学者认为脯氨酸是一种亲和物质，积累到一定数量时，会影响渗透调节，这一点是被很多学者认可的。在干旱胁迫下，植物体内的脯氨酸保护细胞膜蛋白结构的完整性，增强细胞膜的柔韧性，保持体内自由基的平衡，防止细胞内的酶变性，使细胞体内的pH维持在一定的水平，进而增加植物的耐旱能力（曹仪植等, 1985）。黑加仑（热依扎•朱木斯别克等,

2013）板栗（马双艳等, 2003）等植物在水分胁迫下的渗透调节物质脯氨酸、可溶性蛋白含量会随着水分胁迫天数增加而大量积累，来保持原生质与环境渗透平衡，减少在干旱胁迫下水分的散失。但在柑橘（张云贵等, 1995）、苹果（马双艳等, 2003）、梅杏（陆爱华等, 1989）的研究中发现，在水分胁迫下这些植物的体内不会大量积累脯氨酸，而是积累一定的脯氨酸，并且抗旱能力强会比抗旱能力弱的增加的幅度会大一些，这也在玉米（Tarighaleslamiet al., 2012）、柑橘（聂华堂等, 1991）、葡萄（刘崇怀 1991）、草莓（吴林等, 1996）上得到了验证。因此很多学者把脯氨酸在水分胁迫下的含量作为这些植物耐旱能力比较重要的生理指标之一（陈立松等, 1999）。但在水分胁迫下抗旱智利草莓与对干旱敏感的威州草莓的脯氨酸含量都没有发现大幅度的增加（Baolinet al., 1993），张木清（1994）等人发现在水分胁迫下甘蔗脯氨酸的积累与品种的抗旱性无关，认为脯氨酸积累只是植株在严重缺水的一种损伤变化。可见不同的植物在干旱胁迫下影响的指标也是不相同的。

可溶性糖在植物干旱胁迫下也会产生反应，且不同植物不同品种可溶性糖在干旱胁迫下变化不同。在水分胁迫下抗旱小麦比不抗旱的小麦品种积累更多的可溶性糖（郭瑞等, 2012），蔗糖的积累能够产生超饱和的液体，从而防止细胞塌陷，限制一些大分子的混合，进而实现对细胞的保护使细胞处于稳定的状态，即抵抗抗逆性能力就会增强。但是有学者指出，葡萄（邹原东等, 2015）、板栗（武燕奇等, 2016）的轻度干旱胁迫下与可溶性糖的积累没有直接关系。但是在中度、重度干旱胁迫下，可溶性糖会大量积累。元宝枫幼苗随着干旱胁迫的加深叶片中的可溶性糖会持续增加（顾振瑜等, 1999），可见可溶性糖在一定程度上可以反应一些植物的抗旱性。

5 西南大学硕士学位论文

1.2.5 干旱胁迫下对保护酶活性及MDA的影响

在干旱胁迫下，植物出现了双重化的作用，其一是提高了植物体内活性氧的产生速率，其二是破坏植物体内的细胞保护酶系统及抗氧化和还原剂的含量，使植物体内活性氧的产生和清除处于不平衡状态，这些活性氧包括超氧阴离子（O2-）、羟基自由基（.-OH）、过氧化氢（H2O2）、单线态氧（-O2）等。导致细胞膜系统破坏，导致植物的光合器官与功能被破坏，光合速率下降。在植物生长正常情况下，植物体内不会产生过多的活性氧，不会导致细胞伤害，这主要是由含氧自由基的酶包括SOD、POD、CAT等起作用使其活性氧的产生和清除处于平衡状态。其中SOD的主要功能是清除O2-然后产生H2O2，而POD和CAT可以清除体内的H2O2，对于植物SOD、POD和CAT是植物抵抗干旱的第一层也是响应最快的保护系统，该保护系统能够保护植物免受干旱引起的氧化损伤。所以，含氧自由基的酶在植物的干旱胁迫中起着重要作用。

在干旱胁迫下，体内的自由基生长和清除之间的平衡被打破，膜脂过氧化反应加剧，产生了更多的活性氧（孙梅霞等, 2004），这时保护酶在植物体内起到了重要的作用。许长城等（1993）研究表明：干旱胁迫下，保护酶活性呈现升高趋势。使植物体内的活性氧的产生和清除趋于处于平衡状态。更有研究表明，植物随着干旱胁迫程度的不同，保护酶系统的清除能力也发生着变化，轻中度胁迫下，植物体内的保护酶SOD活性会增加（张仁和等, 2011; Lyuet al., 2016），CAT活性呈现先升高后降低（聂磊等, 2001; 刘艳等, 2004），POD会表现大幅度升高，这些酶活性的变化主要是促进植物体内活性氧产生和清除处于平衡状态，加速枝梢的成熟状态，防止干旱胁迫下产生有害的自由基对细胞的伤害（熊正英等, 1995），大量的研究表明，干旱胁迫下，抗旱性较强的植物具有较高的保护酶活性，而表现出比较低的膜脂过氧化水平。如在4个品种白三叶研究结果表明抗旱性强的植株具有较高得到SOD、POD和CAT活性，并且这三种酶的活性均随着干旱胁迫时间的延长，呈现先升高后减低的变化趋势（刘海艳等2010）。板栗的苗木在水分胁迫下也得到了一致的结果，并且在重度水分胁迫下板栗的SOD、POD、CAT、APX具有协同作用，主要是为了有效清除植株体内过多的自由基，使其活性氧处于动态平衡，提高苗木对水分胁迫的能力（张鹏等, 2010）。邓胜兴（2009）研究表明，在轻度和中度水分胁迫下，柑橘叶片中的SOD和CAT活性变化趋势不同，SOD随着干旱胁迫呈现逐渐升高的趋势，而CAT则表现出了先下降后升高的变化趋势。且SOD活性的变化与植物体内抗氧化胁迫能力呈现正相关从而表现出比较好的抗旱性，这已在青杨（孙昌祖等, 1993）、柿树（姚允聪等, 1994）、荔枝(陈立松等, 1998)、樟子松（夏新莉等, 2000）等林木植物上得到了证实。

6 第1章文献综述

MDA（丙二醛）也是植物膜脂过氧化的主要产物之一，常被作为植物耐旱性的评价指标之一。在苹果（杨晓玲等, 1996）、柿子（姚允聪等, 1993）、板栗（吕长平等, 1996）等的研究中都发现，在水分胁迫下，MDA含量随干旱胁迫强度的增加都呈现上升趋势。在龙眼（潘东明等, 1997）等实验中证实抗旱性强得品种MDA含量低于抗旱性弱的品种，主要是因为MDA起到膜脂过氧化作用，其含量越高，生物膜破坏越严重，抗逆性越弱，所以MDA也可以作为抗旱研究的一个指标。

1.2.6 干旱胁迫下对内源激素的影响

植物体内的激素有很多，都是从植物体的产生部位运送到植物体的作用部位调控着植物的生长发育、代谢过程。植物的内源激素主要包括脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）、生长素(CK)等。当植物受到干旱胁迫时，植物体内的内源激素就会参与反应，首先是体内的受体接受信号分子，然后将逆境的信号分子传递到第二信使，来启动植物体内蛋白的磷酸化来调节转录因子的表达，引起激素的调控，同时在干旱胁迫下植物体内的水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）含量也发生着变化，参与到植物的抗旱胁迫中，这些激素能够抑制植物的光合作用，引起气孔关闭、叶片衰老枯萎的生理作用。有研究表明果树在干旱胁迫下受到的反应时内源ABA含量会提高，并且根中产生的ABA决定着叶片ABA的累积,且当植物的干旱解除，ABA含量会减少，能够很快恢复到原来水平（Liuet al., 2016），在干旱胁迫下大米（Dinget al., 2016）、玉米（胡秀丽等, 2009）的ABA含量都会增加，可见ABA的累积程度与植物的干旱胁迫相关，陈立松（2002）在荔枝上也证明了此结果，其结果还表明抗旱性强的荔枝在水分胁迫下ABA累积含量明显高于抗旱性弱的品种。惠竹海（2007）在酿酒葡萄上也得到了一致的结果。所以很多学者认为ABA含量可以作为植物抗旱性评价的指标，认为它的主要作用是引起气孔的关闭来减少植物的蒸腾作用（Fujitaet al., 2005）。同时Becker的研究也表明，ABA的作用还可以通过激活植物体内的保卫细胞中的K+、Ca2+进出细胞来改变保卫细胞的膨压，用来抑制植物的气孔开度或关闭（Beckeret al.,2003）。所以激素ABA与干旱胁迫密不可分。

GA、IAA的作用是促进植物生长发育，在干旱胁迫下，植物体内的GA的变化，很多学者得出了的结论不一，在荔枝（陈立松等, 2002）、芒果（陈由强等, 2000）研究中表明，在干旱胁迫下，荔枝和芒果中的GA含量大幅度下降，而何卫军（2008）在酿酒葡萄“赤霞珠”和“黑比诺”研究表明，叶片中GA含量随着水分胁迫是逐渐下降的，且抗旱性强的品种，植物体内的GA自身调节的能力就越大，合成的GA就越少。这结论和惠竹梅（2007）的研究结果一致。而在柑橘枳壳、纽荷尔脐橙7 西南大学硕士学位论文

中的研究表明，枳壳中GA的变化趋势随着水分胁迫呈现先下降后上升再下降的趋势，而纽荷尔脐橙的GA含量呈现先上升后下降的趋势。同时不同植物在水分胁迫下IAA的变化趋势也不一样，在酿酒葡萄研究表明，植物体内的IAA含量随着干旱胁迫呈现先下降后上升的变化趋势（何卫军等, 2008）。而荔枝在干旱胁迫下叶片内的IAA含量是逐渐减少的，而ABA含量是逐渐上升的（陈立松等,

2002）。同时研究发现干旱胁迫下中的IAA含量的变化与GA含量的变化呈现正相关，GA含量的变化与IAA含量呈负相关，这也说明了不同的激素之间与干旱胁迫下也是紧密相连的。

植物体内不仅不同激素在干旱胁迫下关系是紧密相连，而且激素与保护酶的活性，渗透调节物质也是密不可分的。小麦在干旱胁迫下，小麦的叶片质膜会受损，保护酶活性会随着水分胁迫呈下降趋势，而丙二醛和水杨酸的含量会上升，主要是因为小麦中的水杨酸（ASA）能够提高氧自由基保护酶的含量来清除超氧离子自由基来维持体内活性氧的平衡（贺继临等, 1998）。而林木在水分胁迫下，林木组织中的ABA的浓度会增加（梁建生等, 1998），相反林木的气孔导度和气孔开放率均下降，保护酶活性升高，林木通过这些激素及生理生化指标、保护酶的相互作用来适应干旱的胁迫（KRÕÕTet al., 2002），这也在苹果（ Weiet al.,

2011）、葡萄（Linet al., 2015）、核桃（Vahdatiet al., 2008）、桃（Kobashiet al., 2000）中得到证实。干旱胁迫下，不同激素之间也是相互联系的。有研究表明在水分胁迫下植物的ABA含量会增加，IAA含量会下降，GA和ZR的消长趋势基本是相同的（贾瑞丰等, 2013），且ABA含量与保护酶活性呈现负相关。可见在干旱胁迫下，激素对植物的影响是很大的，并且与其他指标的密切相关。

1.3 柑橘的旱害研究

1.3.1 干旱对柑橘的影响

我国人多地少，人均耕地面积更少，柑橘作为重要的经济作物，其种植也秉承“不与粮食作物争地”的方针，因此大多数柑橘主要种植在山区或者半山区，土层普遍瘠薄，缺乏人为灌溉条件，再加上大部分地区的年降雨量的季节分布不均匀等种种原因，导致我国大部分柑橘果园干旱常常发生，给柑橘生产造成巨大损失。干旱胁迫下对柑橘形成的最明显的生理效应是柑橘砧木的生长受到了抑制，进而影响植物体内各个生理代谢活动（陈善福等, 1999），干旱可能还会引起砧木和接穗在生理上嫁接不亲和而导致的生理性病害（彭寿, 1980;杨方云等 2002; 赵学源等, 1997; 吴世盘等, 1997）。在干旱胁迫下，柑橘砧木的形态特征、光合作用、呼吸作用、渗透调节物质、抗氧化酶系统和相关激素都会受到很大的影响，柑橘叶片会普遍出现叶片萎蔫、黄化、落叶枯枝等，果实会因为失水变小和变软，水8 第1章文献综述

分含量不充足，甜度和酸度会有变化，严重影响了柑橘果实的质量和产量。部分果园还会形成大片死树，据重庆市农业局统计，全市的柑橘种植面积为17.2hm2，受干旱影响的面积就可达97%，直接造成经济损失高达7.6亿元，特别是最近几年新兴起的果园幼树死亡高达305万株（江才伦等, 2007），可见干旱对柑橘的危害有多大。

1.3.2 柑橘砧木耐旱性的研究进展

干旱胁迫下不同果树的各种器官生长、数量、体积、结构等均受到限制和影响（郑书星等, 2005; 姚允聪等, 2001），并且柑橘是需水量较大的果树树种，季节性的干旱也严重影响柑橘果树的产量和质量，所以很多学者对此进行了很多相关的研究，来评价不同柑橘砧木的耐旱性，找到一种或者几种适应能力强，抗旱性较强的柑橘砧木来生产上应用。

目前，常用柑橘砧木中抗旱性较强的主要有粗柠檬、兰卜莱檬、枳橙、香橙、酸橙、酸柚、枳柚等（魏召新等, 2006; 胡章琼等, 2000; 杨义伶等, 2011）。它们的相似点是根系体积较大，比较发达，主根较长，在土壤中分布较深，须根分布广而密度大，能够吸收土壤中更多的水分和营养物质。但是随着我国柑橘产业的发展实施战略，各个柑橘产区日趋规模化、专业化，并且产区的土壤、地形、气候条件复杂，差异比较明显，所以各个柑橘产区对柑橘砧木的要求也不尽相同，同时不同柑橘品种对砧木的要求也不一致，所以对于不同地区选择哪种砧木比较合适，效益比较高，有待我们进行研究。Perez-Perez等通过对“Cleopatra” mandarin和卡里佐枳橙嫁接Lanelate甜橙进行相关干旱的对比实验，包括干旱胁迫下叶片水分含量的对比、营养生长和生殖生长对比试验，结果表明“Cleopatra”mandarin抗旱性强于卡里佐枳橙（Ávilaet al., 2011）。García（2007）、杨仪伶（2012）用7种不同的柑橘砧木作为实验材料通过旱害指数，一些生理生化指标的综合分析进行耐干旱评价，得到了耐旱性评价三湖红橘>枸头橙>卡里佐枳橙>臭皮柑>枳壳>枳柚>崇义野橘>三湖化红>酸柚。刘晓纳（2016）等人对10种不同柑橘砧木进行耐旱性评价，发现枳壳在10个品种中的耐旱性较强，扁平橘则表现最弱。Rodiguez-Gamir等通过Fomer-Alcaide no.5及亲本Cleopatra mandarin 和枳壳嫁接，通过叶片含水量比较，以及相关指标测定的比较分析，结果表明Fomer-Alcaide

no.5抗旱性强于亲本Cleopatra mandarin 和枳壳（Rodríguez-Gamiret al.,2010）。综合上述的研究，大部分的柑橘耐旱性研究都集中在叶片形态指标和生理生化指标上进行耐旱的研究，但是砧木作为果树生长的基础，对柑橘的产量和质量影响较大，但对于砧木作为地下部分对耐旱性的影响研究很少，尤其是对根系构型与耐旱力相关性的研究目前还未见报道。

9 西南大学硕士学位论文

1.4 研究的目的和意义

在果树栽培上，一般采用嫁接方式繁殖苗木。砧木对接穗的生长发育、开花结果、营养状况、光合能力、抗逆性和适应性都有重要的影响（Rodríguez-Gamir

et al., 2010）。正确选用砧木，能增强果树的抗逆性和适应性，从而扩大种植范围，促进果树正常生长发育和丰产、稳产，提高果实品质（周开兵等, 2005; Georgiouet

al.,1999）。干旱是我国多数柑橘产区的灾害性因素之一，选择和应用抗旱砧木是解决柑橘干旱问题的重要途径之一。

我国是柑橘属植物的原产国之一，拥有大量种质资源，多年来，很多研究者对柑橘种植资源的调查和收集、良种培育引种、病虫害防治、生产技术等方面进行了很多研究工作，取得了比较好的成果。砧木作为果树生长的基础，其根系在土壤中的空间分布及结构类型在一定程度上决定了植株对水分和营养的吸收能力，对产量和果品质量有明显的影响。根系的生理状态和耐旱性的关系有较多的研究，但是关于果树根系形态与环境的作用及其与耐旱性的关系未见报道，本研究利用不同遗传背景的砧木种质，对根系形态与耐旱性的关系进行分析评价，同时通过植物的抗氧化酶系统和渗透调节机制研究评价耐旱性，来寻求植物耐旱性评价的一些可靠指标，为今后的干旱地区柑橘砧木的选择及柑橘砧木耐旱性研究提供科学依据，希望能够更好的解决果树生产中的理论和实际问题。

10 第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价

第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价

柑橘是通过嫁接进行繁殖的果树，其中用做砧木的优良种质资源，要求其对特定地区，特定气候具有良好的适应性，与多种接穗具有良好的嫁接亲和性，有利于坐果与果实成熟，在特定的地区，具有较高的耐病性和抗虫性，同时砧木的好坏也影响着柑橘的产量和质量。柑橘砧木长期以来主要是处于半人工栽培状态且实生柑橘砧木种类繁多，并且现在大部分的研究只是集中在少数种类的柑橘砧木资源上，研究大部分也集中在生态学特性上、栽培管理技术等方面的研究，而在柑橘砧木实生苗种质资源遗传多样性上、抗逆性研究等方面的工作少之甚少，同时缺乏系统和科学评价，本实验通过评价不同柑橘砧木的耐旱性，找到一种或几种环境适应能力强、抗旱性较强的柑橘砧木。来供生产上应用，对于我国柑橘产业的发展具有十分重要的意义。

2.1 试验材料与设计

2.1.1 试验材料

本研究以一年生的盆栽幼苗为实验材料，供试材料采自国家果树种质（重庆）柑橘圃。10份供试砧木材料为：红柠檬（C. limonia Osbeck “Hongningmeng”）；XC-009（ Siebold. ex Tanaka）；Z-006（Poncirus hybrid）；卡里佐枳橙（C. sinensis

× Poncirus trifoliata ‘Carrizo’）；资阳香橙（ “Ziyangxiangcheng”）；扁平桔（C. Depressa Hayata“Shiikuwasha”）；Z-021（P. trifoliata Raf）；KPJ-030（C.

reticulata Blanco）；ZZ-030（Poncirus hybrid）；ZZ-022（Poncirus hybrid）（详见表2-1）于 2014 年 9-11 月采集柑橘砧木种子，精选饱满充实的种子，播种到培养皿上进行催芽，挑选发芽一致的种子播种于苗钵，在温室中进行培养。待幼苗长出 3-5 片真叶时，一部分幼苗备用，另一部分移栽到高30 cm、口径28 cm的营养钵中，每盆种植1株，营养基质配比为营养土:蛭石:椰茸=1:1:1，正常管理，培育6个月备用。

11 西南大学硕士学位论文

表2-1 10种柑橘砧木名称及来源

Table 2-1 The name and source of ten citrus rootstocks

种类

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐枳橙

资阳香橙

扁平桔

Z-021

KPJ-030

ZZ-030

ZZ-022

拉丁文

C. limonia Osbeck

C. junos Siebold. ex Tanaka

Poncirus hybrid

C. sinensis×Poncirus trifoliata

C. junos Siebold. ex Tanaka

C. Depressa Hayata

P. trifoliata Raf.

C. reticulata Blanco

Poncirus hybrid

种子采集地

国家种质（重庆）柑橘圃

2.1.2 干旱处理

本试验在避雨网室内进行，采用盆栽控水，自然干旱的方式进行干旱胁迫处理。实验材料于2014年12月中旬播种，4~5片真叶后移栽到高30 cm、口径28 cm的营养钵中，每盆种植1株，营养基质配比为营养土:蛭石:椰茸=1:1:1。移栽6个月（8月11日），每株材料长出大概20片叶子后进行干旱处理，设2组实验，分别设对照和处理，每组有12株苗，第一组材料主要用于观察干旱过程中植株形态变化，第二组材料主要用于采集样品进行生理和生化指标测定。在干旱处理前，所有的材料均浇足水，并采样作为对照，之后分别在第5、10、15和25天采集叶片并测定各项生理生化指标。取样均在上午9 点钟左右进行，从上至下取新梢第3至7叶位完全展开的叶片，采后迅速放入冰盒中带回实验室进行相关指标的测定，每个指标的测定均重复3次。

2.2 测定及分析方法

2.2.1 旱害指数和旱害率的调查

从干旱处理开始，对柑橘砧木实生苗和嫁接苗每天进行观察砧木叶片变化。评价标准主要参考野生梨砧木耐旱性的旱害指数分级标准（樊卫国等, 2007），根据柑橘砧木干旱胁迫下的植株形态变化，将旱害的级别分为：0级，植株生长发育与未处理对照无明显差异；1级，植株发生轻度萎蔫；2级，植株叶片发生中度萎蔫；3 级，植株叶片发生重度萎蔫（植株叶片发生全株萎蔫）；4级，植株叶片严重萎蔫（叶片严重黄化且约1/3叶片干枯）；5级，植株叶片约有50%叶片黄化干枯，并有部分脱落。旱害指数=Σ（代表级值×株数）/（最高级值×处理总株数）12 第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价

×100%、旱死株率（%）=（死亡株数/处理的总株数）×100%

2.2.2. 相关生理指标的测定

生理生化指标的测定所需的试剂盒是由科铭生物公司提供（Comin）。

丙二醛（Malondiadehyde，MDA）测定方法：

试剂组成和配制：提取液：液体100ml*1瓶，4℃保存；

试剂一：液体30ml*1瓶，4℃保存；

MDA提取：

取0.1g的叶片。加入1ml提取液（试剂盒中提供），进行冰浴匀浆，8000g 4℃离心10min，置冰上待测。

测定步骤：

吸取0.3ml试剂一与1.5ml离心管中，再加入0.1ml样本，混匀。95℃水浴中保温30min（盖紧，防止水分散失），置于冰浴上冷却，10000g，20℃，离心10min，吸取200ul上清液与96孔板中，在酶标仪中测定532nm和600nm处的吸光值，记为A532和A600，△A=A532-A600。

MDA含量计算公式：

MDA含量（nmol鲜重）=〔△A*V反总/(€*d)*109〕/(W*V样/V样总)=51.6*△A/W

V反总：反应体系总体积，4*10-4L；€：丙二醛摩尔消光系数，155*103L/mol/cm；96孔板光径，0.5cm；V样：加入样本体积，0.1ml；V样总：加入提取液体积，1ml；W：样本质量。

超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性测定方法：

试剂组成和配制：提取液：100ml*1瓶，4℃保存；

试剂一：5ml*1瓶，4℃保存；

试剂二：粉剂*3瓶，4℃保存，用时每支加4ml蒸馏水，充分溶解，现配先用；

SOD酶液提取：

取0.1g的叶片加入1ml的提取液，进行冰浴匀浆，8000g4℃离心10min，取上清，置冰上待测。

测定步骤：

测定前将试剂一、二、四25℃水浴5min以上，样本测定在EP管中依次加入下列试剂充分混匀，室温静置30min，560nm处测定各管吸光值A。

13 西南大学硕士学位论文

试剂名称（μl）

试剂一

试剂二

试剂三

样本

试剂四

蒸馏水

测定管

100

对照管

100

计算公式：抑制百分率=（A对照管-A测定管）/A对照管*100%

SOD活性（U/g鲜重）=〔抑制百分率/（1-抑制百分率）*V反总〕/(W*V样/V样总)*样本稀释倍数=11.11*抑制百分率/（1-抑制百分率）/W*样本稀释倍数

过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性测定方法

试剂组成和配制：提取液：液体100ml*1瓶，4℃保存；

试剂一：液体20ml*1瓶，4℃保存；

试剂二：液体1瓶，4℃保存，用时加入3ml试剂一充分溶解代用；

试剂三：液体3ml*1瓶，4℃保存；

粗酶液提取：

取0.1g的叶片。加入1ml提取液，进行冰浴匀浆，800g4℃离心10min，置冰上待测。

测定步骤：

测定前将试剂一、试剂二和三放在25℃水浴10min以上，在96孔板上按顺序依次加入以下试剂，立即混匀并计时，记录470nm下30s时的吸光值A1和1min30s后的吸光值A2，计算△A=A2-A1。（△A在0.005-0.5之间）

试剂名称（μl）

样本

蒸馏水

试剂一

试剂二

试剂三

测定孔

120

POD活性计算（按样本鲜重计算）：

单位定义：每g组织在每ml反应体系中每分钟A470变化0.005为一个酶活力单位。

POD（U/g鲜重）=△A*V反总/（W*V样/V样总）/0.005/T=5000*△A/W

过氧化氢酶（Catalase，CAT）测定方法

试剂组成和配制：提取液：液体100ml*1瓶，4℃保存；

14 第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价

工作液：液体24ml*1瓶，4℃保存；

粗酶液提取：

取0.1g的叶片。加入1ml提取液，进行冰浴匀浆，8000g4℃离心10min，置冰上待测。

测定步骤：

（1）测定前将CAT检测工作液在25℃水浴10min以上。

（2）在96孔板上加入10μl样本和190μl工作液，混匀5s立即计时，记录240nm下初始吸光值A1和1min后的吸光值A2。计算△A=A1-A2。

CAT计算活性：

单位的定义：每g组织每分钟催化1nmolH2O2降解定义为一个酶活性单位。

CAT（nmol/min/g 鲜重）=〔△A*V反总/(€*d)*109〕/(W*V样/V样总)/T=459*△A/W

脯氨酸（Proline，PRO）含量测定方法；

试剂组成和配制：提取液：液体100ml*1瓶，4℃保存；

试剂一：冰乙酸25ml*1瓶，4℃保存；

试剂二：液体25ml*1瓶，4℃保存；

试剂三：甲苯50ml*1瓶，4℃保存；

样品测定准备：

取0.1g叶片加入1ml的提取液，进行冰浴匀浆研磨，之后置95℃水浴提取10min；1000g，25℃离心10min，取上清，冷却后待测。（试剂一、试剂三试剂盒中提供）

样本测定步骤：

（1）取0.25ml样本+0.25ml冰乙酸+0.25ml试剂二于有盖EP管中，置95℃水浴中保温30min(盖紧，防止水分散失)，每10min震荡一次。

（2）待冷却后，加入0.5ml的甲苯，震荡30s，静置片刻，使色素转至试剂三中；取200ul上层溶液于96孔板中，于酶标仪中520nm波长出比色，记录吸光值A。

计算公式=〔（A+0.0021）/0.02605*V1〕/(W*V1/V2)=38.4*(a+0.0021)/W

可溶性蛋白含量（Soluble protein，SSC）测定方法

试剂组成和配制：试剂一：液体*1瓶，4℃保存；

标准瓶：液体*1瓶，4℃保存；

样品中可溶性蛋白的提取：

取0.1g的叶片。加入1ml提取液（蒸馏水），进行冰浴匀浆，8000g4℃离心10min，

取上清，即待测液。

测定操作：

1 空白管：取EP管，加入40μl蒸馏水，250μl试剂一，混匀后室温静置10min，取200μl于96孔板中，于595nm比色，10-20min完成比色，记为A空白管。

15 西南大学硕士学位论文

2 标准管：取EP管，加入40μl标准液，250μl试剂一，混匀后室温静置10min，取200μl于96孔板中，于595nm比色，10-20min完成比色，记为A标准管。

3 测定管：取EP管，加入40μl测定液，250μl试剂一，混匀后室温静置10min，取200μl于96孔板中，于595nm比色，10-20min完成比色，记为A测定管。

计算公式：C标准管*（A测定管-A空白管）/(A标准管-A空白管)=50*（A测定管-A空白管）/(A标准管-A空白管)

（C标准管：标准品蛋白质浓度，50μg/ml）

可溶性糖（Soluble sugar，SS）测定方法

试剂组成和配制：试剂一：粉剂*1瓶，4℃避光保存；

试剂二：10ml*1瓶，4℃保存；

样品中可溶性糖提取：

取0.1g叶片加入1ml的蒸馏水，进行冰浴匀浆研磨，到入有盖离心管中，置95℃水浴提取10min（盖紧，以防止水分散失），冷却后，8000g，25℃离心10min，取上清于10ml试管中，用蒸馏水定容至10ml，摇匀备用。

测定步骤：

工作液配置：在试剂一中加入2.5ml试剂二，充分溶解后使用，如果较难溶解，可以加热搅拌溶解。

按照下表进行加样（在EP管中进行反应）混匀，置95℃水浴10min（盖紧，防止水分散失），冷却至室温后，取200μl转移到96孔板中，于620nm分别读取空白管和测定管吸光值，△A=A测定管-A空白管。

试剂μl

样本

蒸馏水

工作液

浓硫酸

空白管

200

测定管

200

按样本鲜重计算：

可溶性糖=〔(△A+0.07)/4.275*V1〕/(W*V1/V2)=2.34*(△A+0.07)/W

2.2.3 数据分析方法

采用Excel进行数据的平均数分析; 用系统分析软件SPSS 18软件对数据进行方差分析、隶属函数、主成分和相关性分析。方差分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA），多重比较用Duncan法。

利用Excel对干旱胁迫各指标性状的耐旱系数（相对值）求隶属函数，采用主成分分析法确定指标的权重，加权求和得出柑橘砧木品种的耐旱度量值，以耐16 第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价

旱度量值进行分析，对耐旱性进行综合评价。生理生化指标的耐旱系数：通过紫外分光光度计测定OD值，利用公式进行计算耐旱系数，隶属函数值：各生理指标中与耐旱指数呈正相关的用于计算隶属函数值，呈负相关的计算反隶属函数值。

模糊数学的隶属函数值计算公式为：

U(ij)=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)

反隶属函数值计算公式为:

U(ij)=l-(Xij-Xjmin)/ (Xjmax-Xjmin)

U(ij)表示第i个品种第j个指标的（反）隶属函数值；Xij表示第i个品种第j个指标的测定值；Xjmax和Xjmin分别表示各品种第j个指标的最大和最小测定值。综合评价值：主成分分析法确定了权重之后，第j个指标新的隶属函数值等于原来的隶属函数值乘以权重，再把每个指标的隶属函数值相加，得到综合评价值，通过综合评价值的大小评价耐旱性的强弱[27]。

D=Σ[U(Xij)*Wj] j=1，2，………，n 式中，Wj为指标的权重。式中D值为柑橘砧木品种在干旱胁迫条件下用综合评价所得的耐旱性综合评价值。

2.3 结果分析

2.3.1 干旱胁迫下砧木实生苗叶片形态表现

根据各砧木旱害指数和旱害率计算出各个品种的旱害指数和旱害率，从表2-2中可以看出，不同柑橘砧木的旱害率和旱害指数存在着差异，表明在干旱胁迫中不同砧木受到了不同程度的伤害，同时也表明不同品种之间存在着耐旱性之间的差别。从表2-2中可以看出干旱胁迫下，随着干旱时间的延长，10种砧木叶片发生萎蔫的时间和程度不同。“红柠檬”在干旱处理10 d时开始发生叶片萎蔫，旱害指数为16.6%，处理到50 d时，旱害指数为100%；而“资阳香橙”和“扁平橘”在干旱处理60 d时叶片开始萎蔫，Z-021在干旱处理70 d时叶片开始萎蔫，旱害指数为10%，而其他枳及其杂种在干旱处理达到70 d时叶片仍没有表现出萎蔫症状。

表2-2 10 种柑橘砧木实生苗在干旱胁迫下的表现

Table 2-2 Performance of 10 rootstocks under drought stress

品种

0 10

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐

资阳香橙

0 100

0 0

100

旱害率

100

16.6

100

33.3

10 20 30

旱害指数

40 50 60 70

100

23.3

16.5 50

66.7 96.7 100 100

6.67

13.3

17 西南大学硕士学位论文

扁平橘

Z-021

KPJ-030

ZZ-030

ZZ-022

0 0

33.3

16.6

23.3

旱害指数和旱死率为指标，利用SPSS软件对不同柑橘砧木的耐旱性进行聚类分析，通过聚类分析可将10种柑橘砧木的耐旱性分为3类（如图2-1），即强耐旱（卡里佐枳橙，ZZ-030，Z-006，KPJ-030），中等耐旱（ZZ-022，Z-021），弱耐旱（资阳香橙，扁平橘，XC-009，红柠檬），但植物的耐旱性是一个综合能力，而旱害率和旱害指数的反应都是干旱胁迫下植物的表观特征，只能在一定程度上反应植物的耐旱性，对于植物的耐旱性评价，还需综合其他指标进行综合评价和鉴定。

图2-1 旱害指数聚类分析

Fig. 2-1 Cluster analysis of drought damage index

2.3.2 干旱胁迫下砧木实生苗生理指标测定结果

丙二醛（MDA）是膜质过氧化作用的主要产物之一，在一定程度上MDA含量的高低可以表示细胞膜脂过氧化的程度和植物对逆境条件反应的强弱（王宇超等, 2010）。从图2-2看出，大部分砧木种质的MDA含量在干旱胁迫处理期间主要呈上升趋势。在干旱处理早期（10 d前），KPJ-030、ZZ-030和ZZ-022中的MDA含量降低，可能是因为经过前期的干旱处理，植物体内产生修复功能，如酶防御系统启动等，从而产生耐旱性，说明这3个品种对干旱胁迫有一定的适应性或耐受性，但随着干旱的加剧，过氧化程度不断加深，其防御系统不足以抵消过氧化作用，MDA含量又开始升高。红柠檬、扁平橘、XC-009、KPJ-030在干旱胁迫下的MDA含量变化幅度非常大。方差分析结果表明，同一品种在不同程度的干18 第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价

旱处理下丙二醛的含量有显著差异（p<0.05）。

图2-2 干旱胁迫下MDA、PRO、SSC的含量变化

Fig 2-2 The change of MDA, PRO, SSC content under drought stress

注：小写字母表示同一品种不同处理之间差异显著（p<0.05）。A. 红柠檬；B. XC-009；C. Z-006；D. 卡里佐枳橙；E. 资阳香橙；F. 扁平橘；G. Z-021；H. KPJ-030；I. ZZ-030；J. ZZ-022。

Note: The lowecased letters mean significant difference among different treatments of the same rootstock（p<0.05）. A. Hongningmeng; B.

XC-009; C. Z-006; D. Carrizo citrange; E. Ziyangxiangcheng; F. Shiikuwasha; G. Z-021; H. KPJ-030; I. ZZ-030; J. ZZ-022.

由图2-2可以看出，在干旱胁迫下可溶性蛋白含量的变化趋势在多数砧木中都是先升高后下降，但XC-009的变化趋势是先升高后下降再升高。不同品种的变化幅度存在明显差异。红柠檬、资阳香橙、扁平橘、Z-021、KPJ-030、ZZ-030、19 西南大学硕士学位论文

ZZ-022的可溶性蛋白含量在干旱胁迫第5 天达到了最大值。与对照相比，分别增加了75.94%（扁平橘）>63.88%（Z-021）>64.30%（资阳香橙）>35.86%（KPJ-030）>

30.78%（红柠檬）>9.60%（ZZ-022）>8.69%（ZZ-030）；而“卡里佐枳橙”和Z-006在干旱胁迫下第15 天达到最大值，分别比对照增加了78.58%、69.43%。方差分析结果表明，同一品种在不同程度的干旱处理下可溶性蛋白的含量存在显著差异（P<0.05）。

脯氨酸是一种能起渗透调节和渗透保护作用的氨基酸，正常情况下含量很低。植物在逆境条件下时，普遍表现出脯氨酸的积累（孟鹏等, 2010）。从图2-2中可知，10种柑橘砧木种质的脯氨酸含量在干旱胁迫处理下均表现逐渐上升的趋势，上升最大值与对照相比分别增加了192.47%（Z- 006）>189.50%（XC- 009）>152.97%（卡里佐枳橙）>135.47%（红柠檬）>106.21%（ZZ-030）>104.41%（ZZ-022）>88.75%（Z-021）>68.68%（扁平橘）>55.57%（KPJ-030）。

2.3.3 干旱胁迫下砧木实生苗生化指标测定结果

超氧化物歧化酶SOD是影响植物体内O2-和H2O2浓度的关键酶，具有防御超氧阴离子自由基对细胞伤害的作用，因此，SOD活性的高低是判断植物耐旱能力强弱的重要指标之一。从图2-3可以明显看出，在干旱胁迫下，各砧木种质的SOD活性变化规律基本一致，即先升后降，都在第5天达到了最大值。但是在变化幅度上却有着明显的差异，其中ZZ-022、Z-006和“卡里佐枳橙”相比对照增加最多，分别增加了27.14%、37.86%和24.31%。“红柠檬”、KPJ-030和扁平橘则增加不明显，分别为5.34%、6.23%、12.21%。方差分析结果表明，不同持续干旱处理天数对SOD的活性有显著影响（P<0.05），不同的柑橘砧木品种在不同干旱处理天数下SOD活性的变化趋势明显不同。

从图2-3中可以看出，在干旱胁迫处理期间，ZZ-030、ZZ-022、Z-021、“卡里佐枳橙”和“资阳香橙”中POD酶的活性都在处理第5天时达到最大值。“扁平橘”、“红柠檬”和KPJ-030中的POD活性的变化总趋势是逐渐增加，但增加幅度不大。Z-006和“资阳香橙”的POD水平总体保持平稳，XC-009的变化比较大。方差分析结果表明，同一品种在不同的干旱处理天数POD的活性差异较大（P<0.05）。

从图2-3中可以看出，在干旱逆境下，大部分砧木中CAT 酶活性的变化趋势是先升高后下降。XC-009、Z-006、“卡里佐枳橙”、“资阳香橙”、“扁平橘”、Z-021、KPJ-030、ZZ-030 和ZZ-022 的CAT 活性在处理第5天达到最大值，与对照相比增加幅度较大的是卡里佐枳橙、Z-021、ZZ-030、KPJ-030 和ZZ-022，分别比对照增加了445.84%、270.84%、75.71%、228.75%和59.68%；而XC-009、Z-006、‘资阳香橙’和‘扁平橘’分别增加了31.17%、31.90%、50.46%和55.46%。但‘红柠檬’的CAT20 第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价

活性随干旱处理时间的延长一直增加，在干旱处理25天时最大。方差分析结果表明，同一品种在不同的干旱处理条件CAT活性差异较大（P<0.05）

图2-3 干旱胁迫下SOD、POD和CAT 的含量变化

Fig 2-3 The changes SOD, POD, CAT activityt under drought stress

Note: The lowecased letters mean significant difference among different treatments of the same rootstock（p<0.05）. A. Hongning⁃meng; B.

XC-009; C. Z-006; D. Carrizo citrange; E. Ziyangxiangcheng; F. Shiikuwasha; G. Z-021; H. KPJ-030; I. ZZ-030; J. ZZ-022.

21 西南大学硕士学位论文

2.4 10种柑橘砧木实生苗各项生理生化指标的耐旱系数综合分析

2.4.1 10种柑橘砧木实生苗各个指标的隶属函数分析

植物的耐旱性是一个复合的，综合多种因素的表现，为了更好地说明10 种柑橘砧木的耐旱性强弱，利用模糊数学的隶属函数对10种柑橘砧木的耐旱性进行了综合评价（表2-3）。对各个生理生化指标的耐旱系数进行隶属函数分析，求其平均值，从图中可以看出ZZ-022的隶属函数平均值最大，其中SSC、PRO所占的比重较大，而扁平橘的隶属函数平均值最小。

表2-3 各项生理生化指标的隶属函数值

Table 2-3 The subordinative function values of the physiological and biochemical parameters

品名

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐枳橙

资阳香橙

扁平橘

Z-021

KPJ-030

0ZZ-030

ZZ-022

SOD

1.000

0.171

0.439

0.210

0.000

0.604

0.002

0.616

0.316

0.610

POD

0.585

0.116

0.354

0.637

0.289

0.000

0.954

0.007

1.000

0.741

CAT

0.239

0.699

0.135

0.311

1.000

0.000

0.026

0.531

0.113

0.072

MDA

0.102

0.000

0.715

0.551

0.390

0.400

1.000

0.447

0.699

0.504

SSC

0.000

0.593

0.931

0.963

0.414

0.431

0.417

0.337

0.818

1.000

PRO

0.288

0.557

1.000

0.280

0.890

0.000

0.127

0.602

0.561

0.834

平均值

0.369

0.356

0.596

0.492

0.473

0.239

0.421

0.423

0.585

0.628

2.4.2 10种柑橘砧木实生苗耐旱性的综合评价

主成分分析法可将多个原始指标转换为综合指标进行分析，这样能较好的综合反映柑橘砧木品种间的耐旱性差异。对柑橘砧木的6个生理生化指标进行主成分分析表明（表2-4），第一主成分中的主要因素是POD、丙二醛、CAT，对耐旱性影响的贡献率是44.703%，第二个主成分的主要因素是POD和脯氨酸；第三个主成分的主要指标是POD、SOD和CAT。前3个主成分的累计方差贡献率达81.812%，因此可以用这3个主成分来分析评价柑橘砧木的耐旱性，可见与这3个主成分相关的指标在柑橘砧木干旱评价中占有非常重要的地位。其各个主成分

中各项指标所占的权重如表。

22 第2章柑橘砧木实生苗耐旱性评价

表2-4耐旱系数的主成分分析

Table 2-4 The principal component analysis of physiological and biochemical parameters

主成分

POD

0.769

-0.450

0.312

0.123

-0.292

0.093

SOD

-0.528

-0.013

0.674

0.493

0.157

-0.013

系数

MDA

0.768

-0.357

-0.192

0.127

0.479

0.020

CAT

-0.835

-0.037

-0.461

0.275

0.010

0.114

SSC

0.616

0.403

-0.340

0.560

-0.160

-0.051

PRO

0.382

0.874

0.229

-0.124

0.122

0.084

特征值

2.682

1.258

0.968

0.680

0.380

0.032

累计贡献率

44.703

65.676

81.812

93.138

99.470

100.00

以这6个耐旱指标（SOD、POD、CAT、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白（SSC）、脯氨酸（PRO）为依据，根据耐旱系数计算出各品种生理生化指标的模糊隶属函数值，以前3个主成分中各性状的特征值作为各指标的权数与之相乘，以每个主成分所对应的特征值除以主成分特征值之和作为主成分综合模型中各主成分的系数，得到主成分综合模型。

主成分综合模型为：U1=0.769X1-0.528X2 +0.768X3-0.835X4+0.616X5+0.382X6

U2=-0.450X1-0.013X2-0.357X3-0.037X4 +0.403X5+0.874X6

U3=0.312X1 +0.674X2-0.192X3-0.461X4-0.340X5+0.229X6

在综合模型中，X1-X6分别代表POD、SOD、丙二醛、CAT、可溶性蛋白和脯氨酸。每个指标前的系数为该指标的权重，得到的综合U 值即耐旱度量值越大，其耐旱性越强（表2-5）。根据耐旱性度量值可将10 种柑橘砧木的耐旱性进行排序如下：ZZ-022>Z-006>ZZ-030>资阳香橙>KPJ-030>Z-021>卡里佐枳橙>红柠檬>XC-009>扁平橘。

表2-5 耐旱度量值分析

表2-5 Measurement of the drought tolerance

品种

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐枳橙

资阳香橙

扁平橘

-0.089

-0.006

1.441

1.226

0.281

0.253

-0.070

0.645

0.823

0.137

1.041

0.023

0.792

-0.244

0.119

-0.171

0.537

-1.149

耐旱力

0.633

0.393

2.385

1.192

1.870

-0.872

排序

23 西南大学硕士学位论文

Z-021

KPJ-030

ZZ-030

ZZ-022

1.784

0.167

1.762

1.509

-0.508

0.478

0.112

0.607

-0.017

0.953

0.189

0.363

1.258

1.599

2.064

2.480

2.4.3 10种柑橘砧木耐旱性与相关指标的相关性

通过各个指标的系数与综合分析的不同柑橘砧木的耐旱力进行相关性分析，从表2-6中可以看出10种柑橘砧木材料的SSC和PRO与柑橘砧木的耐旱性呈现显著正相关关系，与POD、MDA呈现正相关但不显著，但与SOD、CAT呈现出负相关。可见，PRO、SSC在柑橘砧木的耐旱性评价中占有重要作用。

表2-6 10种柑橘砧木耐旱性与生理指标相关性分析

Table 2-6 The correlation between of drought tolarence and physiological of 10 citrus rootstocks

指标

SOD

POD

CAT

MDA

SSC

PRO

耐旱力

SOD

-0.175

-0.371

-0.393

-0.309

-0.104

-0.137

POD

-0.464

0.559

0.297

-0.073

0.556

CAT

-0.505

-0.249

0.414

-0.116

MDA

0.391

-0.017

0.458

SSC

0.414

0.715*

PRO

0.716*

耐旱力

注：*，**分别表示在0.05和0.01条件下差异显著。

Note: * and ** indicate significant difference at p<0.05 and p<0.01, respectively.

2.5 讨论

干旱胁迫下，植株叶片因水分丧失，导致水势下降，使叶片发生萎蔫。植株水势下降的程度与细胞渗透压的调节能力大小相关（郭华军, 2010），同时也影响到植株和叶片的萎蔫程度。因此可以根据叶片的萎蔫程度对植株耐旱性进行评价。

植物对干旱胁迫的响应是一个十分复杂的过程（宋家壮等, 2012），在干旱胁迫下，多种生理生化代谢途径都会受到影响。SOD是防御超氧阴离子自由基对细胞伤害的抗氧化酶，其活性的高低是植物抗旱性的重要指标，在保护酶系统中处于核心地位（曹翠玲等, 1996）。CAT与SOD具有协同作用，它可以将H2O2直接转化为H2O，维持活性氧在较低水平（王宝山, 1988）。POD也是植物体内重要的保护酶之一，与SOD、CAT密切相关。与CAT一起分解体内产生的H2O2，生成24 西南大学硕士学位论文

H2O，它与植物的抗逆境能力密切相关（熊正英等, 1995），SOD、POD、CAT三种酶结合能阻止自由基对细胞的伤害，抑制膜脂过氧化作用的发生。方治军等（2010）报道，干旱胁迫能引起柑橘SOD、CAT和POD等保护酶的活性不同程度的升高。在本研究中，10种柑橘砧木实生苗3种酶的活性都是先升高后降低，而且酶活性的变化程度在不同柑橘砧木品种间存在明显的差异，且同一种质内几种酶的变化趋势有所不同。

植物在干旱胁迫下，往往会发生膜脂过氧化作用，MDA是其中几个主要的产物之一（党云萍等, 2012），随着干旱胁迫的加剧，MDA的含量在柑橘砧木实生苗中持续升高，意味着细胞膜透性也一直在增强。细胞膜是植物细胞的第一道防线，它的完整性直接关系到植物的代谢功能及抗逆性。但在不同柑橘砧木品种中上升幅度也不同，ZZ-030、ZZ-022、Z-006和‘卡里佐枳橙’在干旱胁迫下MDA上升的幅度较小。

在干旱胁迫下，植物可以通过可溶性蛋白的积累来降低植物的渗透势，进行渗透调节，但是不同的物质可溶性蛋白积累的程度不同，研究可溶性蛋白在干旱胁迫下的变化规律是研究抗旱的重要基础，它与抗旱性存在着密切的关系。10种柑橘砧木实生苗的可溶性蛋白的含量都随着干旱胁迫呈现先增加后减少的趋势，但是不同的砧木在不同干旱胁迫下变化幅度不同。

脯氨酸作为一种能起到渗透压调节和渗透保护作用的氨基酸，在正常生长情况下的植株中含量很低，当植物在逆境条件下，会导致脯氨酸含量的提高。10种柑橘砧木实生苗在干旱胁迫后期脯氨酸含量都明显升高。这与孟林等对偃麦草（孟林等, 2011）、安玉艳等（2011）对杠柳的研究结果一致。且脯氨酸与柑橘砧木耐旱性评价的相关性最高。这与丁玉梅（2013）在马铃薯上的研究结果一致。

25 西南大学硕士学位论文

26 第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价

第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价

众所周知，砧木实生苗的生长能力并不决定嫁接后苗木的生长能力，砧木实生苗的抗逆性也并不一定决定着嫁接后苗木的抗逆性，同时，因不同砧木在植株形态上具有较大的差异，蒸腾量相差极大，对根系吸水能力的要求也存在明显差异。为了减少因地上部分植株体积大小造成的蒸腾量差异对耐旱性评价的影响，同时也为了解不同柑橘砧木与接穗之间在耐旱上的相互关系，需要对不同的柑橘砧木嫁接苗的抗逆性进行评价。结果对砧木品种的选择应用和优化砧穗组合有重要的指导意义。

3.1 试验材料与设计

3.1.1 试验材料

本材料以一年生盆栽的供试材料采自国家果树种质（重庆）柑橘圃。10份供试砧木材料和第二章相同，于 2014 年 11 月采集柑橘砧木种子，精选饱满充实的种子，播种到培养皿上进行催芽，挑选发芽一致的种子播种于苗钵，在温室中进行培养。待所有幼苗长出 3-5 片真叶后，一部分留在苗钵备用，另一部分将幼苗移入移栽到高30 cm、口径28 cm的营养钵中，每盆种植1株，营养基质配比为营养土:蛭石:椰茸=1:1:1。正常管理，抚育1年进行嫁接。抚育6个月备用。

3.1.2 干旱处理

设2组实验，分别设对照和处理，每组有12株苗，实验于2016年10月14日进行。在干旱处理前，所有材料均浇足量的水。在0d、8d、20d进行光合指标的测定，分别在第0d、10d、20d采集叶片并测定各项生理生化指标。采样的原则和方法与第2章相同。

3.2 试验内容和方法

3.2.1 光合指标的测定

在干旱处理过程中，选择晴朗的天气，上午9:00-11:00，使用便携式光合测定仪（美国Li-COR公司）对每个品种的10片植株成熟叶片进行测定植物叶片的净光合速率（Pn, μmol.m-2.s-1）、气孔导度（Gs, mmol.m-2.s-1）、蒸腾速率（Tr, mmol.m-2.s-1）、胞间CO2浓度（Ci, μ-1）。测定前，对光合测定仪进行较准，每株苗子选取10片叶子，每片叶子读取5次Pn、Gs、Tr、Ci值等参数，对结果求其平均值。测定前，对光合测定仪进行匹配，使用过程中不稳定时要匹配一次，光量子通量是红蓝光源600μmol.m-2.s-1，空气流速是-1。

27 西南大学硕士学位论文

3.2.2 生理生化指标的测定

从干旱处理开始，分别在第0d、10d、20d采集叶片并测定各项生理生化指标。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢（CAT）、过氧化物酶（POD）、可溶性蛋白（SSC）、脯氨酸（PRO）、丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)的测定方法与第2章相同。

3.3 数据处理和分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS18软件进行数据统计和主成分分析、相关性分析，具体方法与第2章相同。

3.4 结果与分析

3.4.1 干旱胁迫下嫁接苗光合指标的测定结果

从表3-1中可以看出，在干旱处理前10种柑橘砧木嫁接苗的净光合速率在干旱胁迫同一时期存在差异，随着干旱胁迫，以及外界光照、温度等因素变化的影响，10种柑橘砧木净光合速率都有所下降，且都低于干旱胁迫前的净光合速率。在干旱胁迫20天时，Z-006、“卡里佐枳橙”、“资阳香橙”、ZZ-030、ZZ-022的净光合速率均高于其他5个砧木品种，这可能是为了植物在干旱胁迫光合作用的进行，为植物的生命活动提供更多的物质和能量保证。且在干旱胁迫20天时，“红柠檬”、XC-009、“扁平橘”、KPJ-030差异不显著，而与其他品种之间差异显著。

表3-1 干旱胁迫对10种柑橘砧木叶片净光合速率（Pn）的影响（单位μmol.m-2.s-1）

Table 3-1 Effect on leaf Pn of different citrus rootstocks seedings under drought stress

品种

时间/天

0 8 20

1.65 ±0.23cd

1.76 ±0.12cd

3.04 ±0.08ab

2.73 ±0.61ab

3.45 ±0.24a

2.30 ±0.00bc

1.44 ±0.13d

1.62 ±0.09cd

2.32 ±0.35bc

1.78 ±0.12cd

1.12 ±0.10d

1.06 ±0.09d

3.01 ±0.06a

2.31 ±0.12b

3.11 ±0.12a

1.16 ±0.20cd

1.32 ±0.21cd

1.07 ±0.09d

2.15 ±0.24b

1.61 ±0.12c

0.97 ±0.16e

0.95 ±0.06e

2.88 ±0.16a

2.42 ±0.19bc

2.80 ±0.25ab

1.08 ±0.08e

1.19 ±0.10de

0.97 ±0.09e

2.20 ±0.06c

1.57 ±0.14d

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐枳橙

资阳香橙

扁平橘

Z-021

KPJ-030

ZZ-030

ZZ-022

注：不同小写字母表示在p<0.05水平上差异显著。

Note: Different lowercased letters indicate significant difference at p<0.05.

从表3-2中可以看出，干旱处理前扁平橘与卡里佐枳橙、ZZ-022的叶片蒸腾28 第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价

速率有显著差异，在干旱胁迫8天时，“资阳香橙”、Z-021、ZZ-030、ZZ-022的叶片蒸腾速率高于干旱处理前，干旱胁迫20天，Z-006、“资阳香橙”、ZZ-030的蒸腾速率高于其他砧木，可能是因为这三个品种对干旱胁迫的忍受力比较好，相对于其他品种受到的影响较小，其他品种反而对水分胁迫相对比较敏感，受到了干旱胁迫的抑制。

表3-2 干旱胁迫下10种柑橘砧木叶片蒸腾速率的影响（单位：mmol.m-2.s-1）

Table 3-2 Effect on leaf Tr of different citrus rootstocks seedings under drought stress

品种

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐枳橙

资阳香橙

扁平橘

Z-021

KPJ-030

ZZ-030

ZZ-022

0.13 ±0.00ab

0.15 ±0.03ab

0.34 ±0.04ab

0.10 ±0.00b

0.27 ±0.02ab

0.78 ±0.63a

0.14 ±0.01ab

0.46 ±0.12ab

0.25 ±0.03ab

0.03 ±0.00b

时间/天

0.11 ±0.01b

0.31 ±0.01b

0.01 ±0.00b

0.36 ±0.62a

0.10 ±0.01b

0.18 ±0.06b

0.25 ±0.11b

0.31 ±0.05b

0.14 ±0.10b

0.16 ±0.03cd

0.11 ±0.01e

0.30 ±0.02a

0.03 ±0.01f

0.20 ±0.00bc

0.09 ±0.01e

0.10 ±0.00e

0.12 ±0.01de

0.21 ±0.00b

0.13 ±0.01de

注：不同小写字母表示在p<0.05水平上差异显著。

Note: Different lowercased letters indicate significant difference at p<0.05.

由表3-3中可知，在干旱胁迫前，10个柑橘砧木的气孔导度存在着显著差异性，KPJ-030在处理前的气孔导度和其他几个品种差异最显著，随着干旱胁迫，10个柑橘砧木的气孔导度均显著低于干旱处理前的，且各个砧木的下降幅度不同，在干旱胁迫8天时，XC-009、“红柠檬”的气孔还导度相对与对照下降最多，相对对照，下降了50.40%，49.95%，而“卡里佐枳橙”、Z-006下降幅度最小，相对于对照，下降了的0.225%、3.07%，在干旱胁迫20天时，Z-006、ZZ-030、“资阳香橙”的气孔导读最大，为4.43 mmol.m-2.s-1，3.24 mmol.m-2.s-1、2.56 mmol.m-2.s-1，而在干旱胁迫8天时Z-006、KPJ-030的气孔导度最大，可见用单一的气孔导度指标不能够准确的判断和评价各个砧木的耐旱性，需综合各个指标来分析不同砧木的耐旱性。

29 西南大学硕士学位论文

表3-3干旱胁迫下对10种柑橘砧木叶片气孔导度的影响（单位mmol.m-2.s-1）

Table 3-3 Effect on leaf Gs of different citrus rootstocks seedings under drought stress

品种

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐枳橙

资阳香橙

扁平橘

Z-021

KPJ-030

ZZ-030

ZZ-022

2.15 ±0.01e

2.29 ±0.18e

4.44 ±0.06b

0.74 ±0.03f

3.21 ±0.19cd

2.50 ±0.00de

2.56 ±0.12de

6.75 ±0.82a

3.45 ±0.08c

0.84 ±0.11f

时间/天

1.08 ±0.06b

1.13 ±0.24b

4.30 ±0.25ab

0.74 ±0.24b

2.70 ±0.61ab

1.22 ±0.11b

2.91 ±6.53a

3.20 ±0.61ab

3.18 ±0.09ab

0.49 ±0.21b

1.01 ±0.02cd

1.05 ±0.17cd

4.43 ±1.05a

0.60 ±0.12d

2.56 ±0.14b

1.15 ±0.07cd

2.17 ±0.11bc

2.11 ±0.31bc

3.24 ±0.03b

0.50 ±0.21d

注：不同小写字母表示在p<0.05水平上差异显著。

Note: Different lowercased letters indicate significant difference at p<0.05.

由表3-4可知，在干旱处理前，10个柑橘砧木品种间的胞间CO2浓度（Ci）间存在着显著差异性，在干旱胁迫下，10个柑橘砧木材料的Ci受到了不同程度的影响。在干旱胁迫下，“红柠檬”、XC-009、“扁平橘”呈现了先升高后下降的趋势，而其他品种均呈现出了一直降低的趋势，且不同品种之间处在显著差异。Ci是植物进行光合作用的底物（Mejriet al.,2016），“红柠檬”、XC-009、“扁平橘”呈现了先升高后下降的趋势，可能主要是因为气孔关闭，植物叶片的细胞内进行代谢产生CO2在植物的细胞间积累所造成的。

表3-4 干旱胁迫下对10种柑橘砧木叶片胞间CO2的影响（单位μ-1）

Table 3-4 Effect on leaf Ci of different citrus rootstocks seedings under drought stress

品种

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐枳橙

资阳香橙

扁平橘

Z-021

KPJ-030

0ZZ-030

ZZ-022

551.06±5.33b

532.70±2.67bc

543.91±24.84bc

626.27±3.30a

485.87±13.18c

554.79±12.55b

536.89±1.96bc

616.82±30.04a

534.97±33.41bc

580.43±13.70ab

时间/天

586.79±9.61bc

598.06±15.37b

496.25±4.86d

562.35±7.42c

438.75±3.45e

664.67±7.56a

439.31±8.09e

504.75±3.58d

505.15±14.95d

562.60±2.60c

579.01±3.14a

583.40±10.82a

484.84±21.20d

555.97±2.17ab

435.76±15.26e

576.81±10.18a

436.06±2.53e

503.36±18.02cd

500.11±1.65cd

529.12±4.05bc

注：不同小写字母表示在p<0.05水平上差异显著。

Note: Different lowercased letters indicate significant difference at p<0.05.

30 第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价

3.4.2 干旱胁迫下嫁接苗生化指标测定结果

由图3-1可以看出，随着干旱胁迫程度的加剧，10种嫁接品种的MDA的含量呈现3种变化趋势，红柠檬表现出先升高后减低，XC-009、Z-006、“资阳香橙”、“扁平橘”、Z-021、KPJ-030呈现出先降低后升高，“卡里佐枳橙”、ZZ-030、ZZ-022则呈现出一直降低的趋势。当干旱胁迫第10天时，XC-009、Z-006、“资阳香橙”、“扁平橘”、Z-021、KPJ-030达到了最低值，较对照分别降低了19.5%、9.68%、3.44%、23.29%、9.19%、7.76%，可能是因为经过前期的干旱胁迫处理，植物体内产生修复功能，如酶防御系统启动等，从而产生耐旱性（芮海英等, 2013），方差分析结果显示，同一品种在不同时期的显著性差异不显著（P<0.05）。

图3-1 干旱胁迫下MDA、SSC的含量变化

Fig 3-1 The change of MDA and SSC content under drought stress

注：小写字母表示同品种不同处理之间差异显著（p<0.05）。A. 红柠檬；B. XC-009；C. Z-006；D. 卡里佐枳橙；E. 资阳香橙；F. 扁平橘；G. Z-021；H. KPJ-030；I. ZZ-030；J. ZZ-022。

Note: The lowecased letters mean significant difference among different treatments of the same rootstock（p<0.05）. A. Hongning⁃meng; B.

XC-009; C. Z-006; D. Carrizo citrange; E. Ziyangxiangcheng; F. Shiikuwasha; G. Z-021; H. KPJ-030; I. ZZ-030; J. ZZ-022.

31 西南大学硕士学位论文

研究表明，植物体内的可溶性蛋白质合成会在干旱胁迫下受到抑制，通常情况下往往还会有一些新的蛋白被诱导出来，造成蛋白质含量明显增加，抗旱性品种产生的可溶性蛋白质要早于其他品种，在重度干旱胁迫下，一些抗旱性的品种甚至会诱导基因更强的表达，以适应干旱的环境。

从图3-1可以看出植物的可溶性蛋白含量在干旱胁迫下，10种嫁接苗通过以上实验，在水分胁迫下呈现出四种趋势，XC-009、“卡里佐枳橙”、“资阳香橙”、ZZ-030、ZZ-022表现先升高后降低，相对于对照增加了13.33%、0.03%、22.54%、15.16%、21.78%。Z-006表现先降低后升高，相对于对照降低14.56%，“红柠檬”、“扁平橘”表现一直升高，Z-021、KPJ-030表现一直降低。且同一品种在不同时期显著性差异不显著（P<0.05）。

从图3-2中可以看出，水分胁迫下，10种柑橘砧木嫁接苗的可溶性糖都表现出了先降低后升高的趋势。在干旱胁迫10天后可溶性糖降低说明植物在干旱胁迫初期来抵御干旱，随着干旱胁迫增加，有效的调节体内的渗透机制，相比与对照，干旱胁迫10天，“红柠檬”、XC-009、Z-006、“卡里佐枳橙”、“资阳香橙”、“扁平橘”、Z-021、KPJ-030、ZZ-030、ZZ-022相比对照分别降低了29.31%、43.74%、41.46%、32.77%、42.24%、42.94%、38.52%、19.34%、58.60%、42.67%。在干旱胁迫25天时，相对于对照“红柠檬”、“卡里佐枳橙”增加的最多，分别较对照增加了76.80%、77.15%，ZZ-022、ZZ-030相比于对照增加最少。这种情况说明可能与植物对干旱胁迫的忍耐力的不同有一定的相关性，同时在水分胁迫下10种柑橘砧木的可溶性糖都有不同程度的增加。由此可见，可溶性糖含量的增加的确是水分亏缺的保护反应中的一种，可以作为植物抗旱性生理指标之一，也是很多植物的主要渗透调节剂（马焕成等, 1995），也是合成别的有机溶质的碳架和能量来源。对细胞膜和原生质交替亦有稳定作用，还可在细胞内无机离子浓度高时起保护酶类的作用（张海燕等, 1998）。

32 第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价

图3-2 干旱胁迫下SS、PRO的含量变化

Fig 3-2 The change of SS and PRO content under drought stress

Note: The lowecased letters mean significant difference among different treatments of the same rootstock（p<0.05）. A. Hongning⁃meng; B.

XC-009; C. Z-006; D. Carrizo citrange; E. Ziyangxiangcheng; F. Shiikuwasha; G. Z-021; H. KPJ-030; I. ZZ-030; J. ZZ-022.

分胁迫下时，植物需要积累溶质用来降低水势从而达到保持体内水分平衡的目的，产生的物质主要是脯氨酸，随着水分胁迫的加剧，积累量会越来越多（Moustakaset

al.,2011），所以在水分胁迫下，植物体内的脯氨酸含量的变化有利于我们研究植物的耐旱性。

从图3-2可以看出，在干旱胁迫25天，相较与对照XC-009增加最多，增加了47.06%，“卡里佐枳橙”、“红柠檬”、Z-021、ZZ-030、Z-006、“扁平橘”、KPJ-030、ZZ-022、“资阳香橙”，相比对照，分别增加了41.17%、37.98%、33.07%、31.50%、31.49%、31.00%、28.91%、28.37%、27.89%，说明在干旱胁迫下，XC-009、“卡里佐枳橙”最先在干旱胁迫下做出反应。目前，脯氨酸被公认是最好的判断植物抗旱性的其中一项指标，但是为了准确的判断，最好与其它指标一起综合判断。

3.4.3 干旱胁迫下嫁接苗生理指标测定结果

33 西南大学硕士学位论文

超氧化物歧化酶（SOD）是氧自由基代谢的第一种酶类，被认为是关键酶（马旭东等, 2015），并且该酶类也是众多专家学者的一个研究热点，同时SOD也是防御超氧阴离子自由基对细胞伤害的抗氧化酶，所以很多学者认为，SOD是判断植物抗旱能力强弱的重要指标之一（李雪凝等, 2016）。

从图3-3可以明显看出，10种柑橘砧木品种在干旱胁迫下，超氧化物歧化酶活性变化规律是一致的，都是先降低后升高，但是在变化幅度上却有着明显的不同，在干旱胁迫第10天时下降幅度相比与对照分别降低了46.98%（扁平橘）>38.18%（卡里佐枳橙）>37.70%（ZZ-030）>37.43%（红柠檬）>36.69%（旺苍大叶枳）>32.98%（尼8047）>34.36%（资阳香橙）>32.59%（ZZ-022）>32.36%（东湖1号枳）>31.56%（朱桔），很多研究表明，在干旱胁迫初期，植物体内的酶活性的降低是植物对干旱胁迫的一种自我调节反应，随着胁迫程度的不断增大，植物体的气孔开始关闭，植物叶片的CO2浓度组建降低，影响着CO2的固定。当胁迫程度开始不断增加时，植物体内的叶绿素开始遭到破坏，从而引起O2-和H2O2含量的平衡的破坏，因而超氧化物歧化酶的活性有所上升。在干旱胁迫25天时，相比于干旱胁迫10天时，分别增加了了201.93%（ZZ-022）>159.64%（资阳香橙）>126.59%（朱桔）>113.93%（卡里佐枳橙）>96.79%（ZZ-030）>66.34%（尼8047）>59.88%（东湖1号枳）>52.48%（红柠檬）>48.24%（扁平橘）、14.67%（旺苍大叶枳）可见ZZ-022增加量是最大的。其次是资阳香橙、朱桔，增加最少的是旺苍大叶枳。且不同品种在干旱胁迫不同时期差异显著（p<0.05）。

34 第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价

图3-3 干旱胁迫下SOD、POD、CAT的活性变化

Fig 3-3 The change of SOD, POD, CAT content under drought stress

Note: The lowecased letters mean significant difference among different treatments of the same rootstock（p<0.05）. A. Hongning⁃meng; B.

XC-009; C. Z-006; D. Carrizo citrange; E. Ziyangxiangcheng; F. Shiikuwasha; G. Z-021; H. KPJ-030; I. ZZ-030; J. ZZ-022.

POD作为植物体内清除自由基伤害防护酶系成员之一，与植物的抗逆境能力密切相关，尤其是在水分胁迫下，POD活性往往降低，由于不同植物抗旱力不尽相同，POD活性变化幅度会产生差别，故可以将在水分胁迫下POD活性变化幅度作为品种间抗旱力判断的生物学指标（Junet al.,2013），从图中可以看出，随着35 西南大学硕士学位论文

干旱胁迫程度的加剧，10中柑橘砧木POD含量呈现出2种变化趋势，红柠檬、ZZ-022呈现出先降低后升高的趋势但是还是低于对照组的POD活性，而其他品种都呈现出随着干旱胁迫，POD的活性呈现一直下降的趋势。在干旱胁迫25天时，分别相对于对照10种柑橘砧木分别降低了55.55%（尼8047）>54.63%（旺苍大叶枳）>49.57%（卡里佐枳橙）>49.38%（红柠檬）>47.69%（东湖1号枳）>46.91%（扁平橘）>47.69（ZZ-022）>37.21%（ZZ-030）>31.65%（朱桔）>21.43%（资阳香橙）。且不同的品种在干旱胁迫10天和25天时的POD含量都与对照差异不显著，而干旱处理10天和25天与对照相比差异显著（P<0.05）。

CAT作为植物体内活性氧的清除酶，在正常情况下，植物体内活性氧的生成与清除处于平衡状态，不会导致植物细胞伤害，但在逆境胁迫下，这种平衡就会遭到破坏而有利于活性氧的产生，所积累的活性氧会引发或加剧细胞膜脂过氧化，造成膜系统的损伤，严重时导致细胞死亡[138]。从图中可以看出随着干旱胁迫10种柑橘砧木的CAT活性表现出了不同的趋势，红柠檬、尼8047在干旱胁迫下表现升高后降低，扁平橘、ZZ-022则表现先降低后升高，东湖一号枳则呈现一直降低的趋势，旺苍大叶枳、卡里佐枳橙，资阳香橙、朱桔、ZZ-030随着干旱胁迫CAT活性一直上升但是上升的幅度不同，在干旱胁迫25天相对于对照相比不同砧木分别增加了增加了345.46%（旺苍大叶枳）>173.17%（资阳香橙）>169.20%（卡里佐枳橙）>142.16%（朱桔）>45.90%（ZZ-030）。红柠檬、XC-009、卡里佐枳橙、ZZ-030在干旱胁迫0天、10天、25天的CAT差异不显著，其他品种在不同的干旱胁迫下表现出了差异显著（P<0.05）。

3.5 10种砧木嫁接苗各项生理生化指标的耐旱系数综合分析

3.5.1 10种柑橘砧木嫁接苗各个指标的隶属函数分析

植物的耐旱性评价是一个综合多种因素的表现，为了更好的说明不同柑橘砧木的耐旱性，对各个干旱胁迫指标的耐旱系数进行隶属函数分析，求其平均值（表3-5），得到如图所示的结果ZZ-030的隶属函数平均值最大，Z-021、ZZ-022、资阳香橙的隶属函数次之，而KPJ-030、红柠檬、XC-009的隶属函数最小。

36 第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价

表3-5各项指标的隶属函数值

Table 3-5 The subordinative function values of the parameters

指标

SOD

POD

CAT

MDA

SSC

PRO

Average

0.02

0.19

0.09

0.82

0.39

0.17

0.21

0.73

0.08

0.66

0.49

0.35

0.02

0.18

0.10

0.81

0.33

0.82

0.17

0.24

0.61

0.08

0.29

0.33

0.93

0.50

0.62

0.38

0.33

0.38

0.55

0.47

0.67

0.54

0.32

0.52

品种

0.67

0.00

0.03

0.88

0.34

0.60

0.48

0.20

0.55

0.43

0.84

0.46

1.00

0.35

0.00

0.40

0.48

0.20

0.53

0.65

0.78

0.28

0.52

0.16

0.51

0.11

1.00

0.72

0.17

0.23

0.49

0.16

0.82

0.86

0.47

0.05

0.21

1.00

0.12

0.48

0.30

0.59

0.60

0.49

0.57

0.47

0.44

0.00

0.44

0.38

0.61

0.32

0.51

0.32

0.13

0.74

0.01

0.34

0.53

0.40

0.44

0.41

0.52

0.30

0.93

0.89

0.83

0.09

0.58

0.54

0.43

0.14

0.00

0.82

0.55

0.82

0.53

0.49

0.74

0.53

0.69

0.52

注：A.红柠檬；B. XC-009；C. Z-006；D. 卡里佐枳橙；E. 资阳香橙；F. 扁平橘；G. Z-021；H. KPJ-030；I. ZZ-030；J. ZZ-022。

Note: A. Hongningmeng; B. XC-009; C. Z-006; D. Carrizo citrange; E. Ziyangxiangcheng; F. Shiikuwasha; G. Z-021; H. KPJ-030; I.

ZZ-030; J. ZZ-022.

3.5.2 10种柑橘砧木嫁接苗耐旱性综合评价

在干旱处理后，10种柑橘砧木的各项指标均有所变化，只用隶属函数不能比较出哪些指标在植物的干旱胁迫下占有重要作用，且相关指标太多，抓不住主次，所以本实验利用主成分分析方法进行分析，从表中可以看出从11个指标中总共提取了4个主成分，第一主成分中Gs、MDA在第一主成分中占有的比重较大，且第一主成分对耐旱性的贡献率是23.39%，第二主成分中Gs、POD、CAT、SSC占的比重较大，且累计贡献率是45.67%，第三主成分中Pn、Tr、SSC、PRO占的比重较大，且累计贡献率是65.27%，第四主成分中SOD、PRO占的比重较大，累计贡献率达到了84.34%（表3-6）。

表3-6 主成分分析

Table 3-6 The principal component analysis of physiological and biochemical parameters

系数

-0.112

-0.009

0.315

-0.183

-0.010

-0.267

0.043

0.016

主成分

0.474

0.357

-0.064

-0.194

0.106

-0.002

-0.186

0.168

37 西南大学硕士学位论文

SOD

POD

CAT

MDA

SSC

PRO

特征值

累计贡献率

0.091

-0.279

0.283

0.316

-0.016

-0.045

-0.043

3.082

23.39%

-0.084

0.204

0.273

0.016

0.274

-0.379

0.053

2.582

45.67%

0.062

0.139

-0.074

-0.013

0.281

0.111

2.099

65.27%

0.424

-0.060

0.047

0.183

0.066

0.050

1.514

84.34%

以筛选出的4个主成分为依据，用每个主成分中每个指标所对应的值乘以相对应的系数，即可得到每个柑橘砧木品种相对的主份系数。得到的主成分综合模型。

得到的主成分模型为：

U1=-0.112X1-0.009X2+0.315X3-0.183X4+0.091X5-0.279X6+0.283X7+0.316X8-0.016X9-0.045X10+3.082X11

U2=-0.010X1-0.267X2+0.043X3+0.016X4-0.084X5+0.204X6+0.273X7+0.016X8+0.274X9-0.379X10+0.053X11

U3=0.474X1+0.357X2-0.064X3-0.194X4+0.062X5+0.139X6-0.074X7-0.013X8+0.281X9+0.111X10+2.099X11

U4=0.106X1-0.002X2-0.186X3+0.168X4+0.424X5-0.060X6+0.047X7+0.183X8+0.066X9+0.050X10+1.514X11

在综合模型中，X1-X11分别代表不同品种相对指标的系数，每个指标前的系数为该指标的权重，得到的综合U值即为耐旱度量值，其越大，耐旱性越强。根据耐旱度量值可将10种柑橘砧木的耐旱性进行排序如下：ZZ-030>卡里佐枳橙>ZZ-022>扁平橘>Z-021>Z-006>资阳香橙>红柠檬>XC-009>KPJ-030。

表3-7 耐旱度量值分析

Table 3-7 Measurement of the drought tolerance

品种

红柠檬

XC-009

Z-006

卡里佐枳橙

资阳香橙

扁平橘

0.100

-0.221

0.197

-0.228

0.058

-0.009

-0.165

0.311

0.093

0.269

-0.237

-0.294

主成分

1.060

0.818

1.452

2.177

1.735

2.043

1.202

0.745

0.831

1.710

0.792

1.913

平均值

0.549

0.413

0.643

0.982

0.587

0.913

排序

38 第3章柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价

Z-021

KPJ-030

ZZ-030

ZZ-022

0.548

0.154

0.466

-0.139

0.123

-0.153

0.423

0.284

1.219

0.177

1.741

1.912

0.935

0.291

1.389

1.602

0.706

0.117

1.005

0.915

3.5.3 10种柑橘砧木耐旱性与生理指标的相关性

用SPSS18对11种柑橘砧木嫁接苗耐旱性评价指标与耐旱力进行相关性分析，从表中可以看出10种柑橘砧木材料的PRO与柑橘砧木的耐旱性评价等级相关分析呈现极显著的正相关关系，相关系数为0.898，与SSC、SOD、Pn、CAT 呈现关性，但是不显著，相关系数分别为0.456、0.605、0.370、0.380，但与Tr、Gs、SS呈现负相关，相关系数分别为-0.214、-0.137、-0.214。Ci与Gs之间存在极显著的负相关，相关系数为-0.786。分析可得可见脯氨酸在柑橘砧木耐旱性中占有重要作用，可把脯氨酸作为柑橘耐旱性评价的指标之一。

表3-8 10种柑橘砧木耐旱性与生理指标相关性分析结果

Table 3-8 The correlation result between of drought tolarence and physiological of 10 citrus

rootstocks

指标

SOD

POD

CAT

MDA

SSC

PRO

耐旱力

0.482

0.057

0.236

CO2

SOD

指标

POD

CAT

MDA

0.104

SSC

PRO

耐旱力

-0.433 -0.591 0.786** 1

-0.151 0.087

0.176

0.181

0.029

0.626

0.026

0.086

0.370

-0.092 0.217

0.165 -0.296 -0.393

-0.186 0.449

0.217

0.050

0.440

0.317

0.153

0.046

-0.270 1

-0.111 -0.278 0.081

-0.352 0.411 -0.553 0.413

0.477 -0.394 -0.061 0.583

-0.080 0.210

0.481

0.142

-0.461 -0.403 -0.049 -0.615 1

0.082

0.380

0.115

0.326

0.098

0.456

-0.392 -0.377

-0.214 -0.137

0.649* 0.009

0.605 0.041

-0.053 1

-0.214 0.898** 1

注：*，**分别表示在0.05和0.01条件下差异显著。

Note: * and ** indicate significant difference at p<0.05 and p<0.01, respectively.

3.6 讨论

3.6.1 柑橘砧木耐旱性与叶片光合作用的关系

在轻度和中度水分胁迫下，叶片的光合速率下降，主要原因是叶片气孔关闭39 西南大学硕士学位论文

的结果，本实验10种柑橘砧木在干旱胁迫下光合作用都受到了抑制，Pn、Gs在干旱胁迫初期都呈现下降的趋势，Tr、Ci则表现出了不同的变化趋势，并且不同的品种变化幅度差异显著，这与付士磊的研究结果有一致性[23]。

植物在干旱胁迫下，光合效率降低，植物的自身因素主要是叶片的气孔关闭导致的气孔限制和叶肉细胞光和活性下降导致的非气孔限制这两类（宋学贵等,

2014）。气孔限制主要是使胞间CO2浓度值降低，非气孔限制主要使胞间CO2浓度值升高，一般是这两者因素同时存在时，胞间二氧化碳的浓度变化会向占优势的一方发生变化。本实验中除了红柠檬和XC-009，其他品种都呈现出了降低趋势，此时可能原因是由于气孔的部分关闭造成的。在处理20天之后，叶片胞间二氧化碳还在降低，可能是因为植物的干旱胁迫受到轻度或者中度胁迫，对植物本身的组织和结构并没有造成重大伤害。这在桑树（于翠等, 2015）、黑云杉（李吉跃, 1999）干旱胁迫下已得到了验证。同时有学者还研究了在干旱胁迫下不同品种叶片的胞间CO2浓度降低的幅度不同，且耐旱性强的降低的幅度较小（邵瑞鑫等, 2016）。本文研究中ZZ-022在干旱胁迫下的胞间CO2浓度降低的幅度下降最小，与总耐旱性评价中ZZ-022耐旱性好相一致。并且本研究中胞间CO2浓度与耐旱力评价呈现正相关。说明可以用胞间CO2浓度下降的幅度作为耐旱指标。这与与姜晓丹（2012）研究结果具有一致性，他研究结果表明耐旱性强的果桑其胞间CO2浓度下降的幅度较耐旱性弱的下降的小。

3.6.2 柑橘砧木耐旱性与叶片生理生化的关系

在干旱胁迫下，植物体内的活性氧会大量积累，这时植物体内的酶促反应体系就会启动，来平衡植物体内的活性氧的动态平衡，保证植物体内的各个组织、器官正常进行生命活动，本研究中10种柑橘砧木的SOD活性在干旱胁迫下表现先减低后升高的趋势，POD活性在干旱胁迫下表现为减低，这与油菜（孔芳等,

2015）、红松（张丹等,2016）的研究结果一致。CAT则表现在干旱胁迫下CAT含量相对于对照表现为升高，这与玉米（白建芬等, 2012）、苎麻（刘飞虎等, 1998）研究结果一致。

植物在干旱胁迫下会大量积累脯氨酸，这在苜蓿（李波等, 2003）、马铃薯（丁玉梅等, 2013）、上已得到证实，在干旱胁迫下，它们的脯氨酸会大量积累进行渗透调节，且不同的品种上升的幅度不同，且耐旱性强的品种上升的幅度大于耐旱性较弱的品种，在本实验中10种柑橘砧木嫁接苗在干旱胁迫下，脯氨酸的含量都呈现上升的趋势，积累了脯氨酸，增强了柑橘砧木的渗透调节能力，同时脯氨酸与10种柑橘砧木嫁接苗的耐旱性呈现极显著相关，说明脯氨酸可以作为柑橘耐旱性评价的指标。这与樊卫国（Fanet al.,2013）结果一致。可溶性性蛋白、可溶性40

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