王运强，戴照义，郭凤领，李金泉

（湖北省农业科学院经济作物研究所，武汉，430064）

铁是植物生长所必需的微量元素之一，参与光合作用及其他生理代谢活动。石灰性和碱性土壤易造成植物缺铁[1]，而全世界约有40%的石灰性和碱性土壤，不同植物种类或同一植物的不同品种之间耐低铁能力存在显著的基因型差异[2]，筛选和培育抗缺铁基因型作物是解决作物缺铁黄化问题的一条经济有效的途径，而选择合适的生理生化指标是筛选和育种改良的重要前提。通过研究铁胁迫对甜瓜光合作用及生理特性的影响，以期为选育抗缺铁品种的改良利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验处理

试验于2010年3月在湖北省农业科学院经济作物研究所蔬菜基地内进行。甜瓜（Cucumis melo）选用厚薄皮杂交品种富康M688，由湖北省农业科学院经济作物研究所选育。种子催芽后播于沙盘中，子叶完全展开时，移入塑料盆中水培。1叶1心时进行不同铁浓 度 处 理 ，处 理 的 铁 浓 度 分 别 为 0，50，100，200，400 μmol/L，设 3 次重复。

1.2 测定方法

①过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧物歧化酶（SOD）三者活性测定参考李合生[3]的方法。

②叶绿素荧光在甜瓜幼苗铁处理7 d后，用FMS-2型（LI-COR生产）叶绿素荧光测定仪测定，暗适应20 min。

③叶绿素含量的测定用SPAD-502型手持叶绿素仪测定，以SPAD值表示。

2 结果与分析

2.1 不同铁浓度对甜瓜幼苗POD的影响

从图1可以看出，在不同铁浓度胁迫下，甜瓜幼苗POD活性不同。从第1天到第10天，随着铁浓度的增加，POD活性均明显升高；在第10天时，5种铁浓度处理POD活性达到最高。

2.2 不同铁浓度对甜瓜幼苗CAT的影响

由图2可以看出，随着铁浓度的增加，CAT活性逐渐升高。在第7天时，不同铁处理下CAT活性达到最高。在处理第10天时，5种铁浓度处理CAT活性与第7天相比略有下降，但仍随着铁浓度的增加而升高。

2.3 不同铁浓度对甜瓜幼苗SOD的影响

由图3可以看出，在第10天时，400 μmol/L铁处理时SOD活性最高；50 μmol/L铁处理时，SOD活性最低；50 μmol/L 和 100 μmol/L 铁处理之间变化不大，差异不显著。从第1天到第7天，随着处理天数的增加，SOD活性逐渐增大。

2.4 不同铁浓度对甜瓜幼苗叶绿素荧光动力学参数的影响

叶绿素荧光动力学参数可以反映植物叶片对光能的吸收和利用情况。由表1可知，低铁（0 μmol/L）和高铁（400 μmol/L）都会使 PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、潜在光化学效率（Fv/Fo）、光合电子传递速率（ETR）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光化学淬灭系数（qP）降低，而初始荧光（Fo）上升，并且差异显著（P＜0.05）。当铁浓度为 100 μmol/L 时，Fv/Fm、ETR、ΦPSⅡ、qP 达最大值。而Fv/Fo在铁浓度为50 μmol/L时值最大。

图1 不同铁浓度对甜瓜幼苗POD的影响

图2 不同铁浓度对甜瓜幼苗CAT的影响

图3 不同铁浓度对甜瓜幼苗SOD的影响

图4 不同铁浓度下甜瓜幼苗叶绿素含量的变化

表1 不同铁浓度对甜瓜幼苗叶绿素荧光动力学参数的影响

2.5 不同铁浓度下甜瓜幼苗叶绿素含量的变化

由图4可知，随着铁浓度的增加，叶绿素含量呈现先升高后降低的趋势。0 μmol/L铁处理叶绿素的含量最低，100 μmol/L铁处理叶绿素的含量最高。说明低铁和高铁处理都抑制了叶绿素的合成。

3 小结与讨论

植物在遭受逆境胁迫时，体内会产生防御机制以适应外界环境的胁迫。SOD、POD、CAT是细胞抵御活性氧伤害的酶保护系统，在清除超氧自由基、过氧化氢和过氧化物及阻止或减少羟基自由基形成方面起重要作用[4]。试验结果表明，随着铁浓度的增加，抗氧化物酶POD、CAT、SOD的活性均显著升高，这一结果说明抗氧化酶系统与植物所处的铁环境有关。现在关于环境胁迫对抗氧化物的影响仅仅从生理水平上进行检测，对其具体机制的了解还不够清楚，只有从分子层次来分析抗氧化物酶和环境胁迫的具体关系，才能更准确更深刻的揭示其原理，从而为选育抗铁胁迫甜瓜品种提供更可靠的理论依据。叶绿素荧光技术作为一种快速、灵敏、无损伤技术广泛用于研究和探测各种逆境对植物光合生理的影响。本试验结果表明，低铁和高铁胁迫都会使PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、潜在光化学效率（Fv/Fo）、光合电子传递速率（ETR）、光化学淬灭系数（qP）逐步降低，而导致初始荧光（Fo）上升。PSII最大光化学效率的降低说明此时叶片受到严重的光抑制。

叶绿素含量是被广泛用于评价植物铁胁迫状况的指标，可通过叶绿素含量的测定来确定植株铁处理的最佳浓度。本试验结果表明，随着铁浓度的增加，叶绿素含量呈现先升高后降低的趋势，但是总体差异不大，说明低铁和高铁处理都抑制了叶绿素的合成。

[1]周邦基，何雪晖.植物的营养[M].北京：北京农业出版社，1985：11-153.

[2]Jolley V D，Fairbands D J,Sterens W B,et al.Root ironreduction capacity for genotypic evaluation of iron efficiency in soybean[J].J Plant Nutr,1992,15(10):1 679-1 690.

[3]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2000.

[4]岳丽娟.铁胁迫对豌豆幼苗铁代谢、光合作用及抗氧化系统的影响[D].兰州：兰州大学，2009.