PEG脅迫對不同椰棗品種耐旱生理的影響

張寧 徐中亮 符海泉 Abdelaal W B 李東霞 王義 王富有

摘 ?要：為了評價‘Sewi‘Helali‘Khadrawy3個椰棗品種的耐受干旱脅迫能力，本研究采用不同濃度的聚乙二醇（PEG）進行脅迫處理，探討不同品種椰棗種子、椰棗幼苗在聚乙二醇脅迫下生長指標和生理指標的變化特征。結果顯示：在種子萌發階段，‘Khadrawy在高濃度PEG脅迫下種子萌發率最高，‘Sewi次之;在幼苗期，3個品種在受到15%PEG和25%PEG脅迫時，‘Khadrawy鮮株重和根長均最大，其耐受滲透脅迫能力最強，葉片中生理指標脯氨酸含量較高，丙二醛含量較低，因此‘Khadrawy在高濃度PEG脅迫下生長量大，滲透調節能力最強，‘Sewi耐脅迫能力次之，‘Helali較差。綜上結果，‘Khadrawy品種可能更適合干旱地區種植，比如海南的樂東、東方、三沙市和三亞等常年干旱少雨地域，鹽堿化地域種植，而‘Helali可能更適合有一定降水量但降水量較少地域種植，比如海南昌江、陵水，云南元江等。

關鍵詞：椰棗;聚乙二醇;脅迫;脯氨酸;丙二醛

Abstract： In order to evaluate the drought stress tolerance of three date palm cultivars （‘Sewi ‘Helali ‘Khadrawy）， different concentrations of PEG were used for stress treatment to discuss the characteristics of growth index and physiological index changes of date palm seeds and seedlings of different varieties under PEG stress. ‘Khadrawy had the highest seed germination rate under high PEG stress， followed by ‘Sewi cultivars. At the seedling stage， when the three cultivars were subjected to 15% PEG and 25% PEG stress， the fresh plant weight and root length of ‘Khadrawy were the highest， the osmotic stress tolerance ability was the strongest， the physiological index content of proline was high， and the content of malondialdehyde （MDA） was low. Therefore， ‘Khadrawy had a large growth capacity and the strongest osmotic regulation ability under high concentration PEG stress， ‘Sewi was the second， and ‘Helali was the third. In conclusion， ‘Khadrawy may be more suitable for planting in arid regions， such as Ledong， Dongfang， Sansha and Sanya in Hainan， which are perennial arid and rainless， and salinization regions， while ‘Helali may be more suitable for planting in regions with a certain amount of precipitation but less precipitation， such as Changjiang， Lingshui in Hainan and Yuanjiang in Yunnan.

Keywords： date palm; PEG; stress; proline; malondialdehyde （MDA）

椰棗樹（Phoenix dactylifera）是阿拉伯國家的重要木本糧食作物，被譽為“阿拉伯民族之樹”，椰棗樹和椰棗在阿拉伯人民日常生活中扮演了極為重要的角色，椰棗營養價值極高，是阿拉伯一些國家重要的出口農作物，在中東阿拉伯國家的生態和經濟建設中發揮著重要作用[1]。中國同阿拉伯國家友誼源遠流長，特別在共建“一帶一路”過程中，中國本著互利共贏的原則開展中阿務實合作，擬在海南島、三沙群島等海島地區引種椰棗，發展椰棗產業，豐富國民食品種類。因海南海島地區四面環海，容易發生海水倒灌，引發土壤鹽堿化[2]，淡水缺乏，土壤干旱限制了椰棗產業在海島地區的發展，椰棗種類眾多，所以篩選和培育耐干旱等耐受滲透脅迫能力強的椰棗品種具有重要的意義[3]。國內目前對椰棗的研究主要集中在組織培養[4]，果實發育過程的表達圖譜研究[5]等;國外研究有Rasmia等[6]利用酵母菌和氨基酸處理椰棗幼苗可降低鹽脅迫為害，Haddad等[7]分析了與干旱和鹽迫相關的椰棗樹特異蛋白[8]。對椰棗逆境脅迫評價研究較少[5]，對椰棗生長的鹽堿脅迫研究較多[9-10]，比如中國地域遼闊，生態環境種類多樣化，海南、云南、廣州等高溫干熱地區適合種植椰棗[11];在世界椰棗主栽國，椰棗品種類型眾多，不同品種對干旱脅迫的適應能力強弱不同。國內目前對于不同生源地椰棗品種栽培適應性及抗旱能力等方面的研究，尚未見報道。因此評價不同椰棗品種的抗干旱能力，根據其特點，在我國不同氣候地區試種就顯得十分重要。本研究對不同生源地的3個椰棗品種在種子萌發階段和幼苗生長階段進行不同濃度的PEG脅迫處理，模擬干旱環境，通過分析生長指標和生理指標的變化，評價3個椰棗品種的耐滲透脅迫能力，為高效引種、抗逆品種選育和品種的區域推廣提供參考。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

試驗地：中國熱帶農業科學院椰子研究所國家棕櫚種質資源圃。

椰棗品種名及生源地：‘Sewi（埃及）、‘Helali（阿聯酋）、‘Khadrawy（巴基斯坦）。PEG-6000購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。試驗時間為7月。

1.2 ??方法

1.2.1 ?椰棗種子萌發階段PEG-6000耐受性 ?選擇成熟飽滿、均勻一致的椰棗種子作為萌發材料，將種子置于0.5%高錳酸鉀浸種1?h，進行消毒。分別用H2O（對照）、15% PEG、25% PEG、35% PEG、45% PEG處理種子，每盆播種15粒椰棗種子，每個處理3次重復，在28 ℃恒溫培養箱中培養，每5?d統計1次發芽情況，第35天統計最終發芽情況。

1.2.2 ?椰棗幼苗PEG-6000耐受性 ?選擇成熟飽滿、均勻一致的椰棗種子作為萌發材料，將種子置于0.5%高錳酸鉀浸種1?h，進行消毒。將種子播種在含有蛭石、珍珠巖和草木灰的營養缽里，待出苗葉片未羽化時期，選擇生長健壯整齊，高度30?cm左右的椰棗幼苗作為供試材料，每個處理3次重復，每個處理10株幼苗。PEG-6000脅迫處理，以水為對照，15% PEG和25% PEG處理幼苗。間隔1?d處理1次。共處理10次，20?d后從營養缽中取出完整的植株，測定重量和根長后，剪取葉片測定生理生化指標。

1.2.3 ?測定方法及指標 ?（1）發芽率、相對變化量。發芽率=發芽種子數/供試種子數×100%;相對變化量=變化量/對照組×100%。

（2）生長指標的檢測方法。鮮株重：選取長勢均勻的椰棗完整植株，用水沖洗干凈，吸干表面水分，稱鮮株重量，不同處理選擇10株;幼苗根長：測定鮮株重量后，用直尺測量根長。

（3）生理生化指標測定[12]。細胞膜相對透性：電導率法;脯氨酸：酸性茚三酮法;丙二醛含量的測定：硫代巴比妥酸法。

1.3 ?數據處理

試驗數據用Excel軟件整理，用SPSS 22軟件進行單因素、多因素方差分析、多重比較及顯著性分析，用R語言（3.6.2）進行相關性分析。

2 ?結果與分析

2.1 ?PEG脅迫對椰棗種子萌發的影響

由表1可以看出，不同濃度的PEG處理椰棗種子后，對3個品種的種子發芽率均產生了不同程度的影響。在第15天，在15% PEG、25% PEG的脅迫處理下3個品種均發芽，其中15% PEG處理下的發芽率顯著高于對照組。在第25天，15% PEG處理下的‘Khadrawy的發芽率顯著高于對照組，‘Sewi‘Helali的發芽率與對照組差異不顯著;25% PEG處理下，‘Sewi‘Helali‘Khadrawy的發芽率分別為47%、39%、50%，極顯著低于對照組;35% PEG處理下，‘Sewi‘Helali‘Khadrawy的發芽率分別為13.3%、10%、18%，極顯著低于對照組;在第25天時‘Khadrawy的發芽率最高。在第30天，除45%PEG處理外，3個品種的發芽率達到高峰，15% PEG處理下只有‘Helali的發芽率顯著低于對照組，25% PEG和35% PEG處理下，3個品種發芽率均顯著低于對照組，而45% PEG脅迫處理下，3個品種均未發芽。由此可見，15% PEG脅迫可以在一定程度上提高種子的發芽率，隨著脅迫時間的延長，脅迫濃度的增加，‘Khadrawy的發芽率最高，‘Sewi次之。

2.2 ?PEG脅迫對椰棗幼苗生長指標的影響

在PEG脅迫下，3個椰棗品種的鮮株重均呈下降趨勢，其中，15% PEG和25% PEG處理后，與對照的鮮株重相比，‘Sewi的鮮株重無顯著性差異，而‘Helali和‘Khadrawy的鮮株重顯著降低，PEG脅迫對‘Helali和‘Khadrawy的鮮重影響較大，對‘Sewi影響較?。ū?）。隨著PEG脅迫濃度的增加，‘Sewi和‘Helali的根長均呈極顯著增長的趨勢;‘Khadrawy的根長在15% PEG脅迫下達到最長，明顯高于其他2個品種，在25% PEG脅迫下根長減少，差異極顯著;對于‘Sewi和‘Helali，增加PEG脅迫濃度，促進根的伸長;PEG脅迫濃度達到25%，抑制‘Khadrawy根的伸長。由此可見，不同品種在受到脅迫時，由鮮重和根長指標判斷，‘Khadrawy品種在脅迫環境下生存能力更強。

2.3 ?椰棗幼苗對滲透脅迫的生理生化指標響應

2.3.1 ?PEG處理對椰棗幼苗細胞質膜透性的影響 ?植物細胞的細胞質有一層細胞膜包圍，質膜具有選擇透性的功能，在極端環境下，如果植物受到傷害，細胞膜會受到不同程度的傷害，質膜透性會增大，細胞膜的透性越大，表示受到的傷害越大。由表3可知，15% PEG處理后，‘Sewi‘Helali‘Khadrawy3個椰棗品種的幼苗細胞膜相對透性顯著減少，分別比對照組減少了28.5%、28.2%、19.4%。25% PEG處理后，‘Sewi‘Helali‘Khadrawy3個品種的幼苗細胞膜相對透性均增大，分別比對照組增大了66.3%、48.4%、37.2%，3個品種間達差異顯著。根據這一指標的差異可以判斷，3個椰棗品種耐受滲透脅迫能力最強的是‘Khadrawy，其次是‘Sewi。

2.3.2 ?PEG處理對椰棗幼苗脯氨酸含量的影響 ?在正常的環境下，植物體內游離脯氨酸含量處于較低水平，但是在植物處于逆境（干旱、低溫、高溫、鹽漬）下，植株體內脯氨酸含量會成倍地增加用于減輕逆境對植物造成的傷害。由表4可以看出，在15%PEG處理下，Sewi‘Helali‘Khadrawy3個椰棗品種葉片的脯氨酸含量相對增量分別達到19.8%、30.7%、37.80%;在25%PEG處理下，‘Khadrawy葉片的相對增量達106.8%，顯著高于‘Sewi和‘Helali。在細胞受到脅迫時，植物通過調節脯氨酸的含量來提高滲透脅迫適應能力。根據脯氨酸含量這一指標可以判斷出相較其他2個品種，‘Khadrawy在受到PEG脅迫時可以通過調節產生更多的脯氨酸來保護機體。

2.3.3 ?PEG處理對椰棗幼苗丙二醛含量的影響 ?植物器官在逆境或者受到傷害時，膜脂發生氧化作用，丙二醛（MDA）是膜脂過氧化作用后的最終分解產物，在植物體內，其含量可以反映植物受傷害的程度，植物受到傷害越重，丙二醛的含量越高。由表5可以看出，3個椰棗品種的幼苗在經過15% PEG和25% PEG脅迫后，丙二醛含量均出現升高趨勢，在15% PEG脅迫下，‘Sewi的葉和‘Helali的根中丙二醛含量顯著增加，相對增量達到了34.7%和51.6%;在25% PEG脅迫下，‘Helali的葉和根中丙二醛含量大幅度上升，相對增量分別達到90.9%和78.3%，‘Sewi的葉和根中丙二醛相對增量分別達到83.5%和74.2%，‘Khadraw的葉和根中丙二醛相對增量達到82.2%和66.7%，‘Helali品種在受到脅迫時丙二醛變化量最大，差異極顯著，其次是‘Sewi。3個品種在脅迫下丙二醛含量均升高，說明椰棗幼苗在PEG處理下葉片膜脂過氧化作用加強，細胞受損程度加劇，細胞膜的保護功能遭到一定的破壞。

2.4 ?不同PEG濃度處理對椰棗幼苗滲透脅迫的生理生化指標相關性分析

根據R語言相關性分析結果（圖1）可知，丙二醛和脯氨酸的相關性最強，相關系數r達到0.97，植物在受到脅迫傷害時，膜脂發生過氧化作用，丙二醛含量開始增加，與此同時，機體通過調節脯氨酸來保護細胞，脯氨酸含量增加。鮮重量和根長、脯氨酸、丙二醛呈負相關，在受到脅迫時，植物生長受阻，鮮重量下降，植物為抵抗逆境，促使根伸長，以便獲取更多的營養物質，

由此可見適當的非生物脅迫可以在一定程度上促進根的生長，當脅迫達到一定程度，超出植物承受范圍，則抑制根的生長;鮮重量與細胞膜相對透性呈正相關，在植物受到脅迫，呼吸受阻，細胞膜的呼吸速率加快，滲透勢增大，但是椰棗幼苗在15% PEG脅迫時，細胞膜的相對透性有所下降，適當的脅迫一定程度減輕了電解質的相對外滲率，但是當PEG濃度增至25%時，電解質的相對外滲率大幅度升高，證明細胞膜受到了明顯的傷害。

3 ?討論

聚乙二醇（polyethylene glycol， PEG）作為一種高分子滲透調節劑，可以降低水勢，添加在栽培基質中可以模擬干旱的土壤環境影響植物生長，PEG溶液培養則是人們模擬干旱脅迫的常用手段[13-14]。

本研究發現，在PEG脅迫椰棗種子發芽的過程中，發芽勢在15% PEG處理下達到最高值，種子發芽率與對照組差異不顯著，椰棗種子在適當的PEG濃度脅迫下有助于促進種子萌發，提高發芽勢;在正常條件下，植物體內活性氧的產生和清除維持動態平衡。本研究中，PEG脅迫幼苗，引起膜脂過氧化作用加劇[15]，丙二醛含量升高，細胞膜系統因脂質過氧化作用而受損害，導致細胞膜透性增大。同時脯氨酸含量增高有利于提高細胞液濃度，維持細胞結構和滲透壓，降低脅迫對植物幼苗的傷害[16]，脯氨酸和膜脂過氧化產物丙二醛之間呈正相關，相關系數達到0.97。15% PEG處理提高了幼苗對活性氧的清除能力，維持了細胞膜結構的穩定性，增加了與抗脅迫有關的物質含量，所以細胞膜的相對透性在15% PEG處理下降低，從而提高椰棗幼苗耐受滲透脅迫能力。

在25% PEG脅迫下，不同椰棗品種細胞膜相對透性變化差異顯著，增量最大的是‘Sewi，達到66.3%，增量最小的是‘Khadrawy，不同椰棗品種脯氨酸增量差異顯著，‘Khadrawy增量最大，達到106.8%，不同椰棗品種丙二醛增量差異顯著，‘Helali品種丙二醛增量最大，達到90.9%，‘Khadrawy品種的增量最小，清除活性氧的能力顯著高于另外2個品種。綜上所述，3個品種的抗旱能力依次為：‘Khadrawy>‘Sewi>‘Helali，‘Khadrawy品種可能更適合常年干旱少雨的鹽堿化地域種植，而‘Helali可能更適合有一定降水量地域種植，‘Sewi品種的種植地域范圍更大。

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責任編輯：謝龍蓮