胡椒扦插苗对涝渍胁迫的生理响应.pdf

生物技术进展生物技术进展 2023 年 第 13 卷 第 4 期 565 574Current Biotechnology ISSN 20952341研究论文研究论文Articles胡椒扦插苗对涝渍胁迫的生理响应杨华庚1，黎彬1，李娜1，杨毅敏1，吴友根1，21.海南大学热带作物学院，海口 570228；2.海南大学三亚南繁研究院，海南崖州湾种子实验室，海南 三亚 572025摘要：探究了胡椒扦插苗对涝渍胁迫的生理响应机制，旨在为胡椒抗涝渍栽培提供科学依据。以维持田间持水量的70%5%为对照处理，采用双套盆法对生产上常用的胡椒扦插苗进行涝渍胁迫处理，分别测定涝渍胁迫1、3、6、9 d的超氧阴离子产生速率、过氧化氢和丙二醛含量、抗氧化酶活性、渗透调节物质和光合色素含量以及根系活力的变化。结果表明，涝渍胁迫1 d，胡椒扦插苗的脯氨酸含量比对照处理增加了27.24%，与对照组相比差异不显著（P0.05），而超氧阴离子产生速率、叶绿素b、过氧化氢和丙二醛含量则明显上升，并显著高于对照组（P0.05）。SOD、POD活性明显上升，并显著高于对照组，叶绿素b含量虽有所降低，但仍显著高于对照组（P0.05），其他生理参数测定值不同程度地低于对照处理。此时，胡椒扦插苗的少部分根系已腐烂，少量的叶片褪绿变黄，无明显的萎蔫现象。涝渍胁迫6 d，胡椒扦插苗的SOD、POD、CAT、APX活性、可溶性蛋白和可溶性糖含量、叶绿素a/b和类胡萝卜素/总叶绿素比值以及根系活力不同程度地下降，并显著低于对照，而超氧阴离子产生速率、脯氨酸含量、叶绿素a和b含量、总叶绿素和类胡萝卜素含量、过氧化氢和丙二醛含量均有不同程度地上升，并显著高于对照组（P0.05）。此时，胡椒扦插苗的绝大部分或全部根系已腐烂，大部分叶片或几乎全部叶片出现枯萎、变黄、脱落，最终植株死亡。研究结果表明，胡椒扦插苗对涝渍胁迫敏感，易受涝渍危害。试验结果初步揭示了胡椒怕涝渍的生理响应机制。关键词：胡椒；涝渍胁迫；生理响应机制；敏感性DOI：10.19586/j.20952341.2023.0053 中图分类号：S565.2 文献标志码：APhysiological Response of Black Pepper(Piper nigrum L.)Cutting Seedlings to Waterlogging StressYANG Huageng1，LI Bin1，LI Na1，YANG Yimin1，WU Yougen1，21.College of Tropical Crops，Hainan University，Haikou 570228，China；2.Hainan Yazhou Bay Seed Laboratory，Sanya Nanfan Research Institute of Hainan University，Hainan Sanya 572025，ChinaAbstract：The aim of this study is to explore the physiological response mechanism of black pepper in response to waterlogging stress and provide scientific basis for preventing waterlogging stress injury of black pepper.Black pepper cutting seedlings which is used commonly in black pepper production were treated with pot waterlogging to investigate the effects of waterlogging stress on the production rate of superoxide anion，the content of hydrogen peroxide and malondialdehyde，the activity of antioxidant enzymes，the content of osmoregulation substances and photosynthetic pigments，and root activity at the 1st，3rd，6th，9th day of the 9-day waterlogging treatment，respectively.Maintain 70%5%of the field water capacity was used as the control group.The results indicated that when the plant was waterlogged for 1 day，the proline content of black pepper cutting seedlings increased by 27.24%compared to the control group，and there was no significant difference compared with the con收稿日期：20230415；接受日期：20230607基金项目：国家林草局推广示范基金项目（2020 TG 02）；作物学学科优秀本科生创新人才培养计划课题（ZWCX2018040）资助。联系方式：杨华庚 E-mail:hg-生物技术进展生物技术进展 Current Biotechnologytrol group，while the superoxide anion production rate，the content of chlorophyll b（Chl b），hydrogen peroxide and malondialdehyde increased significantly，and the difference were significant.And other measured physiological parameter value was lower than the control group to varying degrees.Meanwhile，the root tip of black pepper cutting seedlings began to brown and necrosis，while plants above ground part in black pepper cutting seedlings showing no symptoms of waterlogging injury were observed，and the leaves were still dark green.When the plant was waterlogged for 3 days，the content of soluble protein，proline and total chlorophyll of black pepper cutting seedlings increased slightly，and there was no significant difference compared with the control group.The activities of SOD and POD increased significantly and were significantly higher than that of the control group.Although Chl b content decreased，it was still higher than that of the control group.The superoxide anion production rate，the content of hydrogen peroxide and malondialdehyde decreased significantly，but still higher than the control group.However，superoxide anion production rate，malondialdehyde content had no significant difference compared with the control group.And other measured physiological parameter value was lower than the control group to varying degrees.Meanwhile，a few roots of black pepper cutting seedlings had rotted out，a small number of leaves turned from green to yellow，and there was no obvious wilting phenomenon.For 6 days after waterlogging，the activities of SOD，POD，CAT and APX，the content of soluble protein and soluble sugar，the ratio of Chl a to Chl b（Chl a/b）and carotenoid to total chlorophyll in black pepper cutting seedlings leaves decreased to varying degrees and were significantly lower than that of the control group，while the superoxide anion production rate，proline content，the content of Chl a and Chl b，the content of total chlorophyll and carotenoid，the content of hydrogen peroxide and malondialdehyde were increased to varying degrees and were significantly higher than that of the control group.Meanwhile，all roots of black pepper cutting seedlings had rotted away，and most or almost all the leaves wither，turn yellow，fall off and finally died.The results showed that there are sensitive to waterlogging stress and susceptible to waterlogging damage.The physiological response mechanism of black pepper cutting seedlings afraid of waterlogging was preliminarily revealed.Key words：black pepper（Piper nigrum L.）；waterlogging stress；physiological response mechanism；sensibility涝渍危害是农业生产中常见的自然灾害，给作物生产造成重大损失。据报道，全球约有10%的作物种植面积受涝渍胁迫影响，导致作物减产15%80%1。涝渍胁迫主要通过影响作物的生理代谢过程以及改变作物的干物质分配状态，使作物生长发育受到显著抑制而导致作物减产1-3。大量研究表明，涝渍胁迫下，随着活性氧的大量生成和过量积累，氧化胁迫进一步加剧，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）等抗氧化酶活性被诱导增强4-6，抗坏血酸（ascorbic acid，ASA）、还原性谷胱甘肽（glutathione，GSH）等抗氧化物质含量明显增加5，提高了细胞清除活性氧的能力，有助于减缓膜脂过氧化对细胞造成的伤害。此外，还可通过促进可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白等渗透调节物质的积累5-6，提高细胞的渗透调节能力，减轻植株的涝渍危害。但持续和严重的涝渍胁迫会显著降低光合色素含量和净光合速率，明显抑制光合作用7-8，影响光合产物的生成，使植物生长明显受到抑制。涝渍胁迫还会明显降低根系活力9，破坏根系的渗透调节机制，严重削弱根系的抗氧化能力，使活性氧大量积累，从而导致根系产生过氧化伤害，使根系开始变褐甚至腐烂死亡10。但这些研究主要集中于农作物、林木和果蔬等植物上，而对热带经济作物的涝渍研究鲜有报道。胡椒（Piper nigrum L.）属胡椒科胡椒属多年生常绿藤本植物，是世界上重要的热带香辛作物，在我国热带地区均有栽培，其中海南是我国最大的胡椒产区。在我国的热带地区，夏秋季节由于连续的大强度集中降雨，常使胡椒种植园内土壤水分处于过饱和状态，或因排水不畅而积水，从而导致胡椒植株烂根死亡，给胡椒生产造成了严重的损失。生产实践表明，胡椒具有怕涝渍习性，然而目前有关胡椒涝渍胁迫的机制研究鲜有报道，尚不清楚胡椒怕涝渍的生理机制。为此，本研究拟从活性氧代谢、抗氧化酶活性、渗透调节物质等方面，探讨胡椒扦插苗对涝渍胁迫的生理响应特性，初步揭示胡椒怕涝渍的生理机制，旨在为胡椒的抗渍害栽培提供科学依据。566杨华庚，等：胡椒扦插苗对涝渍胁迫的生理响应1材料与方法1.1试验材料试验以生产上常用的大叶种胡椒扦插苗作为试验材料。胡椒扦插苗从海南本地的胡椒育苗圃中购回。选择株龄、长势、大小基本一致，且生长健壮和无病虫害的胡椒扦插苗栽种于装有4.5 kg疏松肥沃营养土的塑料桶（口宽21 cm，底宽15 cm，高21 cm）内，每桶栽植2株胡椒扦插苗。栽植后将胡椒扦插苗放置于适宜胡椒苗生长的环境条件下培养3个月，使其恢复生长，期间进行合理的水肥管理，于当年的8月，选出生长一致、长势良好、无病虫害的胡椒扦插苗作为试验材料。1.2试验设计人工模拟涝渍胁迫处理，采用双套盆法，把胡椒扦插苗移入塑料大桶后，加水使水面淹没植株根部并高于基质表面13 cm，每日观察，及时补充散失水分，保证渍水所需的水面高度。以维持田间持水量的70%5%为对照处理（CK）。每处理共9桶苗，设3次重复，每重复3桶苗。分别于渍水1、3、6、9 d采摘枝条顶端位置相同的最近成熟叶片测定生理指标变化，同时采集相应的根尖部分测定根系活力变化。1.3生理指标测定1.3.1SOD、POD、CAT活性测定取0.5 g鲜叶片剪碎，放入事先预冷的研钵内，分次加入5 mL预冷的0.05 mol L-1磷酸缓冲液（内含1%的聚乙烯吡咯烷酮 PVP，pH 7.8），用少量石英砂在冰浴上研磨成匀浆，将匀浆放置在冰箱内澄清后，取出澄清液放入离心管内，在4 10 500 g冷冻离心机内离心20 min，取上清液测定相关酶活性。SOD活性测定采用氮蓝四唑（nitroblue tetrazolium，NBT）法11，以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位。POD活性测定采用愈创木酚法12，以每分钟吸光度值（OD470）增加0.01定义为一个酶活性单位；CAT活性测定采用紫外吸收法13，以每分钟吸光度值（OD240）减少0.01定义为一个酶活性单位。1.3.2APX 活性测定取 0.5 g 鲜叶片剪碎，放入事先预冷的研钵内，分次加入 5 mL 预冷的含1 mmol L-1 EDTA-Na2的 50 mmol L-1磷酸缓冲液（pH 7.0），用少量石英砂在冰浴上研磨成匀浆，将匀浆放置在冰箱内澄清后，取出澄清液放入离心管内，在4 10 500 g冷冻离心机内离心20 min，取上清液测定酶活性。APX活性采用紫外比色法14测定，以每分钟吸光度值（OD290）减少0.01定义为1个酶活性单位。1.3.3丙二醛含量测定参考孔祥生和易现峰的方法13，采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量。1.3.4活性氧代谢指标测定O2-生成速率测定采用羟胺法15；H2O2含量测定采用硫酸钛法13。1.3.5渗透调节物质含量测定可溶性糖含量采用蒽酮比色法；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法；脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取，酸性茚三酮比色法11测定。1.3.6根系活力测定采用氯化三苯基四氮唑（tripheny tetrazolium chloride，TTC）还原法测定根系活力13。1.3.7光合色素含量测定采用无水乙醇和丙酮等体积混合提取液混合法16 测定光合色素含量。1.4数据整理与统计分析数据采用Excel软件进行整理并绘制。应用SPSS 17.0 统计软件中的 Duncans 法和 Pearson correlation coefficient法分别进行数据的差异显著性和相关性分析。2结果与分析2.1涝渍胁迫对胡椒扦插苗植株形态的影响涝渍胁迫下，对照处理植株叶片正常，呈深绿色，且根系有大量的白色吸收根；涝渍胁迫1 d，胡椒扦插苗的根尖开始褐变并坏死，但叶色仍为深绿色；涝渍胁迫3 d，胡椒扦插苗的少部分根系已经腐烂，但地上植株部分仅有少量的叶片褪绿变黄，无明显的萎蔫现象。涝渍胁迫6 d，胡椒扦插苗的绝大部分根系已腐烂，大部分叶片变黄萎蔫。涝渍胁迫9 d，胡椒扦插苗的全部根系及地下蔓节均已腐烂（图1），地上蔓干枯，几乎所有的叶片已发黄萎蔫，并枯萎脱落，植株完全死亡。结果表明，涝渍胁迫下胡椒扦插苗根系比地上部先出现受害症状。短期内（3 d）胡椒扦插苗的受害相对较轻，但随着涝渍胁迫时间的延长，胡椒扦插苗的受害就越严重，甚至出现死亡。2.2涝渍胁迫对胡椒扦插苗活性氧代谢的影响超氧阴离子和过氧化氢是细胞中的主要活性氧成分。如图2所示，涝渍胁迫下，胡椒扦插苗叶567生物技术进展生物技术进展 Current Biotechnology片的超氧阴离子产生速率呈先升后降再缓慢增加的变化趋势，最大值出现在涝渍胁迫1 d，而最小值出现在涝渍胁迫3 d。涝渍胁迫3 d，超氧阴离子产生速率仍比对照组增加了62.34%，但与对照组相比差异不显著。其他涝渍处理的超氧阴离子产生速率均显著高于对照组。涝渍胁迫下，胡椒扦插苗叶片的过氧化氢含量也呈先升后降再增加的变化趋势，最小值出现在涝渍胁迫3 d。各涝渍处理的过氧化氢含量与对照相比均存在显著差异。由此可见，涝渍胁迫促进了胡椒扦插苗叶片活性氧的产生和积累。2.3涝渍胁迫对胡椒扦插苗膜脂过氧化的影响丙二醛是细胞膜脂过氧化的产物，其含量的多少常用来反映细胞膜脂过氧化的程度。涝渍胁迫下，胡椒扦插苗叶片的丙二醛含量呈先升后降再增加的变化趋势，最小值出现在涝渍胁迫3 d，但仍比对照组增加13.95%。涝渍胁迫69 d，丙 二 醛 含 量 已 比 涝 渍 胁 迫 1 d 高 出 2.22%20.23%。除涝渍胁迫3 d的丙二醛含量与对照组无显著差异外，其他涝渍处理的丙二醛含量与对照相比均存在显著差异（P0.05，图 3）。结果表明，涝渍胁迫加剧了胡椒扦插苗的膜脂过氧化程度。2.4涝渍胁迫对胡椒扦插苗抗氧化酶活性的影响从图4可看出，随涝渍胁迫时间的延长，胡椒扦插苗叶片中SOD、POD、CAT和APX活性呈先降后升再降的变化趋势。涝渍胁迫1 d，胡椒扦插苗叶片中SOD、POD、CAT和APX活性均显著下降，降幅分别达到7.85%、30.45%、76.98%和87.87%。涝渍胁迫 3 d，SOD、POD、CAT 和 APX 活性均明显上升，除SOD和POD活性显著高于对照组外，05101520253035CK1369超氧阴离子产生速率/(nmolmin-1g-1)涝渍时间/dacbbbc05101520253035CK1369涝渍时间/dabcbad过氧化氢含量/(molg-1)注：不同小写字母表示在P0.05水平上差异具有统计学意义。图2涝渍胁迫对胡椒扦插苗叶片超氧阴离子产生速率和过氧化氢含量的影响Fig.2Effects of waterlogging stress on superoxide anion production and hydrogen peroxide content in leaves of black pepper cutting seedlings0510152025CK1369涝渍时间/dabaab丙二醛含量/(molg-1)注：不同小写字母表示在P0.05水平上差异具有统计学意义。图3涝渍胁迫对胡椒扦插苗叶片丙二醛含量的影响Fig.3Effects of waterlogging stress on malondialdehyde content in leaves of black pepper cutting seedlings图1涝渍胁迫对胡椒扦插苗植株形态的影响Fig.1Effect of waterlogging stress on root morphology in black pepper cutting seedlings568杨华庚，等：胡椒扦插苗对涝渍胁迫的生理响应CAT 和 APX 活性仍比对照组分别降低 7.11%和24.28%。涝渍胁迫 6 d 和 9 d，SOD、POD、CAT 和APX的活性均显著低于对照组（P0.05）。由此可见，涝渍胁迫下胡椒扦插苗的SOD和POD在清除过量活性氧中发挥了更为重要的作用。2.5涝渍胁迫对胡椒扦插苗渗透调节物质的影响可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸是细胞内重要的渗透调节物质。如图5所示，胡椒扦插苗叶片的可溶性蛋白含量呈先降后升再降趋势。涝渍0100200300400500600700800CK1369SOD活性/(Ug-1h-1)涝渍时间/dbcadd05001 0001 5002 0002 5003 000CK1369POD活性/(Ug-1min-1)bcacc020406080100120CK1369CAT活性/(Ug-1min-1)adabc0100200300400500600700CK1369APX活性/(Ug-1min-1)aebcd涝渍时间/d涝渍时间/d涝渍时间/d注：不同小写字母表示在P0.05水平上差异具有统计学意义。图4涝渍胁迫对胡椒扦插苗叶片中SOD、POD、CAT和APX活性的影响Fig.4Effects of waterlogging stress on the activities of SOD,POD,CAT and APX in leaves of black pepper cutting seedlings0.00.51.01.52.02.53.03.5CK1369可溶性蛋白含量/(mgg-1FW)涝渍时间/dabacb050100150200250CK1369涝渍时间/dcccba020406080100120140CK1369涝渍时间/dabbbb可溶性糖含量/(mgg-1 FW)脯氨酸含量/(gg-1FW)注：不同小写字母表示在P0.05水平上差异具有统计学意义。图5涝渍胁迫对胡椒扦插苗叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量的影响Fig.5Effects of waterlogging stress on the contents of soluble protein,soluble sugar and proline content in leaves of black pepper cutting seedlings569生物技术进展生物技术进展 Current Biotechnology胁迫1 d，可溶性蛋白含量明显下降，并显著低于对照组。涝渍胁迫 3 d，可溶性蛋白含量显著上升，并比对照组高出2.74%，而与对照组相比差异不显著。涝渍胁迫6 d和9 d，可溶性蛋白含量出现明显下降，并显著低于对照组。涝渍胁迫期间，可溶性糖含量均显著低于对照组，分别比对照组降低18.85%、16.43%、17.12%、13.40%。涝渍胁迫3 d内，胡椒扦插苗叶片脯氨酸含量的增加幅度较小，位于18.73%27.24%之间，均与对照组差异不显著。随着涝渍胁迫时间的延长，脯氨酸含量急剧上升。涝渍胁迫6 d和9 d的脯氨酸含量分别比对照组增加 1.83 倍和 4.49 倍，均显著高于对照组。可见，涝渍胁迫下胡椒扦插苗可溶性蛋白和脯氨酸的积累，在一定程度上增强了胡椒扦插苗的渗透调节能力，但可溶性糖不能很好地发挥渗透调节作用。2.6涝渍胁迫对胡椒扦插苗根系活力的影响根系活力是反映根系新陈代谢能力强弱的重要指标。如图6所示，涝渍胁迫下，胡椒扦插苗根系活力持续下降。胁迫1、3、6 d的根系活力分别比对照组下降了29.72%、42.91%、95.17%，与对照组相比，差异均达到显著水平。胁迫9 d的根系活力已趋于0，说明根系已基本死亡。结果表明，持续的涝渍胁迫会使胡椒扦插苗根系的吸收能力不断减弱，甚至丧失。2.7涝渍胁迫对胡椒扦插苗光合色素的影响从表1可看出，涝渍胁迫下，胡椒扦插苗的叶绿素a含量基本上呈先降后升的变化趋势。涝渍胁迫1 d，叶绿素a含量大幅下降，并显著低于对照组（P0.05）。涝渍胁迫6 d和9 d，叶绿素a含量已显著高于对照组。在涝渍胁迫期间，叶绿素b含量始终显著高于对照组，而叶绿素a/b比值却始终显著低于对照组。涝渍胁迫3 d内，胡椒扦插苗的总叶绿素含量变化幅度较小，且与对照组相比差异不显著。涝渍胁迫6 d和9 d，总叶绿素含量明显上升，并显著高于对照组。涝渍胁迫下，胡椒扦插苗的类胡萝卜素含量基本上呈先降后升的变化趋势。涝渍胁迫1 d，类胡萝卜素含量明显下降，并显著低于对照组。涝渍胁迫3 d，类胡萝卜素含量有所上升，但仍低于对照组水平，且与对照组相比差异不显著。涝渍胁迫6 d和9 d，类胡萝卜素含量已显著高于对照组。随着涝渍胁迫时间的延长，类胡萝卜素/总叶绿素比值总体上呈下降的趋势。涝渍胁迫3 d内，胡椒扦插苗的类胡萝卜素/总叶绿素比值下降幅度较小，位于4.25%7.52%，与对照组相比差异不显著。涝渍胁迫6 d和9 d时，类胡萝卜素/总叶绿素比值明显下降，并显著低于对照组水平。2.8胡椒扦插苗指标间的相关性分析从表2可知，超氧阴离子产生速率与过氧化050100150200250300350400450500CK1369涝渍时间/dbcdda根系活力/(gg-1h-1)注：不同小写字母表示在P0.05水平上差异具有统计学意义。图6涝渍胁迫对胡椒扦插苗叶片根系活力的影响Fig.6Effects of waterlogging stress on root activity in leaves of black pepper cutting seedlings表1涝渍胁迫对胡椒扦插苗光合色素含量的影响Table 1Effect of waterlogging stress on photosynthetic pigment content in leaves of black pepper cutting seedlings涝渍胁迫时间/dCK1369叶绿素a含量/(mgg-1)1.7090.096 b1.2540.062 c1.6260.103 b2.0450.048 a1.9150.005 a叶绿素b含量/(mgg-1)0.5150.108 c0.8770.063 b0.7370.129 b1.5380.146 a0.8240.029 b叶绿素a/b3.3940.519 a1.4320.031 c2.2320.236 b1.3390.096 c2.3260.076 b总叶绿素含量/(mgg-1)2.2230.222 c2.1310.125 c2.3630.230 c3.5830.194 a2.7390.034 b类胡萝卜素含量/(mgg-1)0.6750.014 b0.6230.008 c0.6640.020 b0.7260.017 a0.7040.002 a类胡萝卜素/总叶绿素0.3060.043 a0.2930.013 ab0.2830.025 ab0.2030.006 c0.2570.004 b注：同列数据后不同小写字母表示在P0.05水平上差异具有统计学意义。570杨华庚，等：胡椒扦插苗对涝渍胁迫的生理响应表2胡椒扦插苗指标间的相关性分析Table 2The correlation analysis between indicators of black pepper cutting seedlings指标X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X12X13X14X15X16X17X110.634*0.379-0.181-0.526*-0.116-0.090-0.574*-0.745*-0.731*0.079-0.700*0.097-0.293-0.581*-0.636*0.161X210.740*-0.605*-0.769*0.404-0.517*-0.585*-0.830*-0.905*-0.654*-0.055-0.640*0.384-0.893*0.004-0.504X31-0.622*-0.4140.746*-0.767*-0.682*-0.816*-0.833*-0.745*0.2400.4820.433-0.570*0.306-0.494X410.405-0.4640.829*0.668*0.530*0.536*0.693*-0.461-0.837*-0.773*0.587*-0.554*0.715*X51-0.1340.2000.1800.533*0.613*0.4370.183-0.397-0.1630.678*0.1390.265X61-0.823*-0.461-0.528*-0.534*-0.835*0.588*0.2750.476-0.1300.597*-0.465X710.775*0.654*0.611*0.769*-0.544*-0.561*-0.638*0.329-0.598*0.593*X810.827*0.763*0.372-0.015-0.402-0.2660.440-0.0510.309X910.972*0.4890.186-0.335-0.1210.618*0.1140.223X1010.571*0.149-0.410-0.1880.703*0.0840.303X111-0.668*-0.681*-0.778*0.520*-0.667*0.797*X1210.5000.830*0.0250.928*-0.746*X1310.898*-0.789*0.547*-0.895*X141-0.4950.824*-0.956*X1510.0010.627*X161-0.663*X171注：X1超氧阴离子产生速率；X2过氧化氢含量；X3丙二醛含量；X4可溶性蛋白含量；X5可溶性糖含量；X6脯氨酸含量；X7SOD活性；X8POD活性；X9CAT活性；X10APX活性；X11根系活力；X12叶绿素a含量；X13叶绿素b含量：X14总叶绿素含量；X15叶绿素a/b比值；X16类胡萝卜素含量；X17类胡萝卜素/总叶绿素。*和*分别表示相关性在P0.05和P0.01水平上具有统计学意义。571生物技术进展生物技术进展 Current Biotechnology氢含量存在显著正相关，与 POD、CAT和 APX 活性、可溶性糖含量、叶绿素 a 含量、叶绿素 a/b 比值、类胡萝卜素含量呈显著或极显著负相关。过氧化氢含量与丙二醛含量呈极显著正相关，与SOD、POD、CAT和APX活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、根系活力、叶绿素b含量、叶绿素a/b比值呈显著或极显著负相关。丙二醛含量与脯氨酸含量呈极显著正相关，与 SOD、POD、CAT 和APX活性、可溶性蛋白含量、根系活力、叶绿素a/b比值呈显著或极显著负相关。结果表明，涝渍胁迫可通过促进活性氧的过量积累，加剧膜脂过氧化作用来抑制或破坏胡椒扦插苗的抗氧化反应、渗透调节能力、光合能力和根系吸收活性等生理过程，进而影响胡椒扦插苗的抗涝渍能力。SOD活性与POD、CAT和APX活性呈显著或极显著正相关；POD活性与CAT、APX活性呈极显著正相关；CAT 活性与 APX 活性呈极显著正相关。结果表明这几个抗氧化酶之间存在明显的协同作用。叶绿素a含量与叶绿素总含量、类胡萝卜素含量呈极显著的正相关；叶绿素b含量与叶绿素总含量、类胡萝卜素含量呈显著或极显著正相关；叶绿素总含量与类胡萝卜素含量呈极显著正相关。这说明叶绿素a和叶绿素b的生成能显著促进总叶绿素和类胡萝卜素的合成与积累，总叶绿素的合成与积累能明显促进类胡萝卜素的合成与积累。3讨论涝渍条件下，耐渍涝的植物为了应对根系缺氧而产生低氧胁迫，会从解剖结构和形态特征方面产生一定的适应性改变，如根系产生大量的不定根1，17-18或形成发达的通气组织19-21，以促进根系对氧气的吸收和运输，进一步改善根系的通气条件，有利于提高植物对涝渍的忍耐能力。这是植物耐涝渍的重要特征1。试验发现，胡椒扦插苗于涝渍胁迫1 d，根尖就开始褐变并坏死，且从涝渍胁迫开始到植株死亡，从未观察到胡椒扦插苗根系有不定根形成。说明胡椒扦插苗对涝渍胁迫较敏感。正常条件下，植物细胞内活性氧的生成与清除往往处于动态平衡状态，但当植物遭受到逆境胁迫后，这种平衡被打破，过量的活性氧就会对细胞造成过氧化损伤22。丙二醛作为膜脂过氧化的主要产物，通常被用来衡量细胞氧化损伤的程度大小23。涝渍胁迫下，胡椒扦插苗的丙二醛含量与过氧化氢含量呈极显著正相关关系，但与超氧阴离子产生速率的相关性不显著。本研究结果表明涝渍胁迫下胡椒扦插苗的膜脂过氧化损伤主要是由细胞内过量积累H2O2所致，这与渍水胁迫期间木豆的氧化胁迫是由 H2O2的积累所引起的结果24相一致。试验结果表明，胡椒根系死亡是涝渍胁迫下胡椒扦插苗积累过量活性氧而引发的严重过氧化损伤的结果。涝渍胁迫下，由于受到日趋严重的氧化胁迫，SOD、POD、CAT、APX、GR等抗氧化酶活性被诱导增强，ASA和GSH等抗氧化物质也被诱导合成，以易于清除过量活性氧对植物细胞的损伤，从而有利于稳定细胞结构与功能，减缓涝渍胁迫对植物的危害1，23-25，这是植物应对涝渍胁迫的重要保护机制。涝渍胁迫1 d，随着胡椒扦插苗活性氧的大量积累以及膜脂过氧化作用加剧，SOD、POD、CAT和 APX活性受到了暂时抑制。但在涝渍胁迫3 d时，由于受到严重的氧化胁迫，胡椒扦插苗开始启动抗氧化反应，SOD、POD、CAT和APX活性均被诱导增强，但主要是依靠SOD、POD活性的增强，在一定程度上提高了清除活性氧的能力，使活性氧水平显著降低，减轻了膜脂过氧化对细胞的伤害，此时胡椒扦插苗受害轻微。随着涝渍胁迫时间的延长，于涝渍胁迫 6 d，SOD、POD、CAT和APX活性均受到了严重的氧化伤害，抗氧化酶的保护作用明显降低，使胡椒扦插苗受到了严重的涝渍危害。渗透调节是植物应对逆境胁迫的重要防御策略之一。可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸作为植物细胞内的重要渗透调节物质，在细胞内大量积累能维持细胞较高的渗透压，有助于增强细胞的耐脱水能力，稳定质膜结构，提高植物对逆境胁迫的耐受性1，26。涝渍胁迫前3 d，可溶性蛋白和脯氨酸有一定程度的积累，在减缓胡椒扦插苗的涝渍胁迫伤害上发挥了一定的渗透调节作用。涝渍胁迫诱导相关的酶蛋白、抗涝渍蛋白、伴侣蛋白以及其他新蛋白的合成，以参与