沙尘胁迫对库尔勒香梨叶片可溶性蛋白和叶绿素含量的影响

摘要：沙尘胁迫是影响南疆农作物产量的主要因素之一，叶绿素和可溶性蛋白含量是农作物估产和农情监测方面的重要指标，本试验选取4年生库尔勒香梨为材料，对其叶片进行轻度沙尘覆盖（2 mg/cm2）和重度沙尘覆盖（9 mg/cm2）处理，以无沙尘覆盖为对照，并分别在处理后的第7、14、28 d和42 d测定叶片可溶性蛋白和叶绿素含量，探讨沙尘胁迫对库尔勒香梨生理指标的影响以及库尔勒香梨对沙尘胁迫的响应。结果表明：库尔勒香梨叶片在轻度和重度沙尘覆盖条件下，随着处理天数的延长可溶性蛋白和叶绿素含量上升；在处理时间相同的条件下，重度比轻度沙尘覆盖条件下的叶片可溶性蛋白和叶绿素含量上升快；而Chla/Chlb值下降，且相同处理时间下重度比轻度沙尘覆盖条件下的叶片叶绿素a/b值下降快，表明沙尘胁迫越重对香梨叶片可溶性蛋白、叶绿素含量和叶绿素a/b值影响越大。库尔勒香梨长时间受到沙尘胁迫后，通过提高自身的抗沙能力去适应沙尘环境。

关键词：沙尘胁迫；库尔勒香梨；叶片；可溶性蛋白；叶绿素

中图分类号：S661.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）09-0069-04

AbstractDust stress is one of the main factors influencing the crop yields in Southern Xinjiang. The contents of chlorophyll and soluble protein were important indexes for crop yield estimation and agricultural condition monitoring. In order to explore the changing mechanism of soluble protein and chlorophyll contents in the Korla fragrant pear leaves under long-term dust stress， the leaves of 4-year-old Korla fragrant pear were selected and covered with 2 mg/cm2（mild） and 9 mg/cm2 （severe） dust for 7， 14， 28 and 42 days respectively with no dust cover as contrast. The soluble protein and chlorophyll contents in the leaves were determined. The results showed that under the treatments of mild and severe dust coverage， the soluble protein and chlorophyll contents were on the rise with the extension of treating days. As the processed time was same， the soluble protein and chlorophyll contents under severe dust coverage rose faster than those under the mild dust coverage； the Chla/Chlb value decreased， and it decreased faster under the severe dust coverage. It was showed that the severe the dust coverage was， the larger the soluble protein and chlorophyll contents and Chla/Chlb value were affected. The Korla fragrant pear could adapt to the sand and dust environment through increasing its resistance to dust after sufferring dust stress for a long time.

KeywordsDust stress； Korla pear； Leaves； Soluble protein； Chlorophyll

库尔勒市位于塔克拉玛干沙漠附近，属于新疆沙尘天气多发地区[1，2]。沙尘天气对当地的空气质量和农作物产量产生了巨大的影响[3]。沙尘可通过遮阴作用减弱太阳光，影响植物的呼吸和光合作用[4]，降低果树的坐果率[5]。因此，探讨沙尘对植物的危害，寻求减灾方法，成为了研究重点。目前很多研究结果发现，沙尘能降低果树叶绿素和可溶性蛋白含量。Sharifi等研究表明，蒙尘覆盖导致莫哈韦沙漠灌木（Mojave Desert shrubs）叶片温度升高，叶片细胞受到损伤，叶绿素含量降低[6]。吴春燕等研究表明，叶面粉尘对植物生理代谢有负面影响，如降低叶绿素a、b及总叶绿素含量等[7]。赵海珍等研究发现沙尘可引起香梨叶片物理和化学伤害[8]；而帕提古力等的研究结果显示沙尘胁迫不仅影响阿月浑子叶片的SOD和CAT活性，而且降低了可溶性蛋白含量[9]。

库尔勒香梨（Pyrus brestschneideri Rehd）是南疆主栽果树之一[10]，因其果实大小适中，香味浓郁，皮薄肉脆，清甜爽口，细嫩，维生素C含量丰富且耐贮藏等特点[11]，远销欧美、东南亚等地区，已经成为当地重要的经济收入来源。但是库尔勒地区沙尘天气的频繁发生，极大影响了香梨的产量和品质。研究沙尘胁迫对库尔勒香梨生理指标的影响，对于指导香梨的安全生产具有重要意义。叶绿素和可溶性蛋白含量是农作物估产和农情监测方面的重要指标，因此，本研究以库尔勒香梨为材料，用长时间人工沙尘覆盖试验方法，探讨了沙尘胁迫对库尔勒香梨叶片可溶性蛋白和叶绿素含量的影响以及库尔勒香梨对沙尘胁迫的响应，以期为干旱区沙尘环境中植物生理机制的研究及安全生产提供参考。

1材料与方法

1.1研究区概况

本研究野外试验和叶片采样工作在阿克苏地区温宿县佳木试验站完成，叶片生理指标的测定和分析在新疆农业大学生物实验室进行。阿克苏地区温宿县佳木试验站（80°32′E，41°15′N）地处大陆性干旱荒漠气候区，降水量少，多大风降温天气，土壤主要为沙壤土。

1.2试验材料

供试果树为生长状况良好的4年生库尔勒香梨树（树高3.2 m，株行距6 m×4 m）。选取植株中上层同等叶龄、大小一致、受光充足、无病虫害的成熟功能叶片进行人工覆沙处理。所用沙尘来自于库尔勒市郊区。

1.3试验设计与处理方法

人工沙尘覆盖试验设计：以无沙尘覆盖叶片为对照，分别设计轻度沙尘覆盖（2 mg/cm2）和重度沙尘覆盖（9 mg/cm2）7、14、28、42 d的处理。每处理10片叶，共100片叶。

具体覆尘方法：根据轻度和重度覆尘量把所需的沙尘准备好（沙尘覆盖量根据何芳等[12]的方法确定，然后用水打湿标注好的叶片，把准备好的沙尘平均覆盖到叶片表面上，每次刮风或下雨后立即检查叶片上的沙尘覆盖状况，如果出现沙尘脱落，根据所需量重新覆盖。对照在一般情况下一周用清水清洗一次，在发生沙尘天气的情况下及时清洗。每个处理结束后把叶片从果树上剪下来，做好标记带到实验室测定可溶性蛋白和叶绿素含量。

可溶性蛋白和叶绿素含量均采用分光光度法[13]测定。

1.4数据处理

数据采用SPSS 20软件进行统计分析，采用Microsoft Excel 2003作图。

2结果与分析

2.1沙尘胁迫对库尔勒香梨叶片可溶性蛋白含量的影响

由图1可知，轻度沙尘覆盖条件下，叶片可溶性蛋白含量随着处理时间的延长呈上升趋势，其中处理14 d和28 d的可溶性蛋白含量差异不显著，但均显著高于处理7 d的含量，处理42 d时可溶性蛋白含量显著高于其它处理。重度沙尘覆盖条件下，随着处理时间的延长，叶片可溶性蛋白含量也呈上升趋势，处理7 d和14 d时差异不显著，但显著低于处理28 d和42 d时含量。以上结果表明，沙尘覆盖胁迫时间越长，叶片可溶性蛋白含量越高。

相同沙尘覆盖天数下，重度沙尘覆盖处理的叶片可溶性蛋白含量明显高于轻度沙尘覆盖。处理第7 d，轻度沙尘覆盖的叶片可溶性蛋白含量比对照减少0.037 mg/gFW，降低8%，差异不显著，而重度沙尘覆盖的叶片可溶性蛋白含量显著上升，比对照增加0.169 mg/gFW，提高26%。处理第14 d，轻度和重度沙尘覆盖叶片的可溶性蛋白含量差异不显著，但均显著高于对照。处理第28 d，重度沙尘覆盖叶片的可溶性蛋白含量显著高于轻度沙尘覆盖的，并且均显著高于对照。到第42 d时，轻度沙尘覆盖叶片的可溶性蛋白含量显著上升，而重度沙尘覆盖叶片的可溶性蛋白含量增长不显著。以上结果表明，重度沙尘覆盖对香梨叶片可溶性蛋白含量影响较大。

叶片可溶性蛋白含量的影响

2.2沙尘胁迫对库尔勒香梨叶片总叶绿素含量的影响

表1显示，轻度和重度沙尘胁迫条件下，随着处理时间的延长，库尔勒香梨叶片的叶绿素含量均呈上升趋势，且差异达极显著水平。与对照相比，轻度沙尘胁迫处理7 d时的叶绿素含量显著降低，重度沙尘胁迫下降差异达极显著水平。相同处理时间下重度沙尘覆盖叶片的叶绿素含量上升速度比轻度沙尘覆盖的快。处理第14 d，重度沙尘覆盖叶片的叶绿素含量比对照增加0.20 mg/gFW，提高11%；第42 d，轻度和重度沙尘覆盖的叶绿素含量分别比对照增加0.22、0.38 mg/gFW，分别提高12%、19%。表明，重度胁迫较轻度胁迫对库尔勒香梨叶片叶绿素含量的影响大。

2.3沙尘胁迫对库尔勒香梨叶绿素a/b的影响

表2显示，轻度沙尘胁迫处理7、14、28、42 d的库尔勒香梨叶片叶绿素a/b值均与对照差异极显著。而重度沙尘胁迫处理7、14、28 d的叶绿素a/b值与对照差异极显著。

叶绿素a/b值随着处理天数的延长呈先升高后下降的趋势，且相同处理时间下重度沙尘覆盖的下降速度比轻度沙尘覆盖的快；至处理第42 d，轻度和重度沙尘覆盖叶片的叶绿素a/b值分别比对照下降11%和20%，说明重度沙尘覆盖对香梨叶片叶绿素a/b值影响较大。

CK4.31±0.09cC4.31±0.09cC74.46±0.02bB3.84±0.01bB144.76±0.02aA4.34±0.02aA284.43±0.01bB2.68±0.02dD423.89±0.01dD3.60±0.01cC

3讨论

随着沙尘胁迫时间的延长，轻度沙尘覆盖叶片的可溶性蛋白含量先降低后升高，这可能与沙尘胁迫初期叶片还没适应外界环境变化，体内蛋白质降解有关；但之后由于植物叶片对沙尘胁迫环境逐步适应，诱导产生新的蛋白[14-16]，增加了可溶性蛋白含量，从而有利于提高库尔勒香梨树的抗沙性。重度沙尘覆盖条件下，库尔勒香梨叶片可溶性蛋白含量随着胁迫时间的延长呈现不断升高的趋势，可能是沙尘胁迫越严重诱导产生的新蛋白越多，从而更有利于提高库尔勒香梨树抗沙性[15]。本研究结果与宋晓玲[17]的研究结果相似。

轻度和重度沙尘胁迫条件下，随着处理天数的延长，库尔勒香梨叶片叶绿素含量均呈上升趋势，而叶绿素a/b值随着处理天数的延长呈先升高后下降的趋势，长时间沙尘胁迫阻碍叶片与外界的气体交换，导致了一定程度的“遮阴现象”。叶绿素是与光合作用密切相关的指标，其含量的升高，对提高光合速率有一定的贡献[14-16]。叶绿素a和b是光合作用的主要色素，叶绿素a的功能是将汇聚的光能转变为化学能进行光化学反应，叶绿素b的功能主要是收集光能。有关研究表明，遮阴可使单位面积叶绿素含量增加[17]，叶绿素a/b值下降，这不仅有利于叶片对光能的捕获和吸收，而且有利于对弱光的利用[18]，这与沙尘胁迫下库尔勒香梨叶片叶绿素含量变化相似，说明植物对不同逆境的适应可能存在共同的生理基础[19]。

4结论

4.1库尔勒香梨叶片轻度和重度沙尘覆盖条件下，随着处理天数的延长，叶片可溶性蛋白和叶绿素含量均上升，而叶绿素a/b值先上升后下降。

4.2在相同处理时间下，重度沙尘覆盖处理的叶片可溶性蛋白含量和叶绿素含量比轻度沙尘覆盖处理的上升快，而叶绿素a/b值较轻度沙尘覆盖的下降快，表明沙尘胁迫越重，对香梨叶片可溶性蛋白含量和叶绿素含量及叶绿素a/b值影响越大。参考文献：

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