干旱脅迫對(duì)翠菊苗期生理生化特性的影響1)

李嬙 王佳 崔虎亮 侯建偉

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，長春，130118)

翠菊(Callistephus chinensis(L)Nees)，又名江西臘、七月菊，菊科翠菊屬，1、2年生草本花卉，是常用的綠化、美化材料。隨著水資源日趨匱乏，城市綠化面積不斷增加，迫切需要應(yīng)用耐旱性強(qiáng)的植物進(jìn)行綠化。目前，我國對(duì)農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物的干旱脅迫研究較多，觀賞植物方面研究尚淺。試驗(yàn)以“吉農(nóng)大藍(lán)翠菊”為試材，就干旱脅迫對(duì)翠菊苗期生理生化特性的影響進(jìn)行了探討，旨在為研究干旱脅迫對(duì)園林植物生長影響提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)材料為“吉農(nóng)大藍(lán)翠菊”(Callistephus chinensis(L.)Nees‘Jinongda Blue’)，由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院提供，試驗(yàn)在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院園林試驗(yàn)基地進(jìn)行。2011年3月10日播種，栽培基質(zhì)為V(園土)∶V(草炭)∶V(爐渣)=3∶2∶1，翠菊幼苗長出2片真葉后分苗，常規(guī)肥水管理。5月22日選取生長健壯，長勢(shì)一致的植株移栽到上口徑為255 mm，下口徑為180 mm的花盆里，每盆1株，裝入土壤2.5 kg(含水量21.87%)。植株生長狀況穩(wěn)定后，使用盆栽控水法進(jìn)行干旱脅迫處理。

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，在塑料拱棚內(nèi)進(jìn)行，設(shè)置5個(gè)水分梯度，每個(gè)梯度的土壤相對(duì)含水量占田間土壤最大持水量的百分?jǐn)?shù)分別為：CK(80% ～90%)、T1(65% ～75%)、T2(50% ～60%)、T3(35% ～45%)、T4(20% ～30%)，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10株，共150株。處理前充分澆透1次水，達(dá)到水分梯度10d后測(cè)定各項(xiàng)生理生化指標(biāo)，取樣部位為植株上部功能葉。

試驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)包括翠菊的葉片相對(duì)含水量，超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性，游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，丙二醛質(zhì)量摩爾濃度，細(xì)胞膜透性。采用文獻(xiàn)[1]中的方法測(cè)定葉片相對(duì)含水量;按文獻(xiàn)[2]中的方法測(cè)定SOD和POD活性、游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、丙二醛質(zhì)量摩爾濃度;細(xì)胞膜透性采用相對(duì)電導(dǎo)率法測(cè)定。

數(shù)據(jù)用 Microsoft Excel(2003)和 DPS(v7.05版)軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)葉片相對(duì)含水量的影響

如表1所示，葉片的相對(duì)含水量隨干旱脅迫程度的加強(qiáng)，呈下降趨勢(shì)。處理T3和處理T4的葉片相對(duì)含水量較對(duì)照的降幅高于處理T1和處理T2的。方差分析表明，處理間存在著顯著差異。為了進(jìn)一步辨析各處理間的差異情況，進(jìn)行了差異顯著性測(cè)驗(yàn)，由測(cè)驗(yàn)結(jié)果可以看出，對(duì)照CK和處理T1、T2(分別低于對(duì)照4.37%和8.77%)之間差異不顯著。處理T3和處理T4(分別比對(duì)照低12.97%和15.47%)較對(duì)照CK差異性顯著?？梢姼珊得{迫程度越深，翠菊葉片水分流失的越多。

表1 干旱脅迫對(duì)翠菊生理生化指標(biāo)的影響

2.2 干旱脅迫對(duì)游離脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)和丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的影響

由表1可知，隨著干旱脅迫程度加強(qiáng)，翠菊的脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢(shì)，在處理T2處加速上升。差異顯著性測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)照CK同其他處理間差異顯著，處理T4脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照CK的平均增幅為79.05%，處理T4與其他處理間差異性顯著。0.01水平上對(duì)照CK與處理T1和T2差異不顯著，與處理T3和T4差異極顯著。分析可知隨著干旱脅迫加劇，翠菊通過積累脯氨酸來降低逆境的傷害。

從表1中可以看出，翠菊的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度隨著干旱脅迫加劇顯著增加，各處理均高于對(duì)照。差異顯著性測(cè)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)照CK與其他處理間差異顯著，處理T1、T2同處理T3、T4之間也表現(xiàn)出顯著差異。0.01水平上對(duì)照CK與其他處理差異極顯著，各個(gè)處理之間差異不顯著?？梢?，干旱脅迫程度越深，翠菊的膜系統(tǒng)損傷越重。

2.3 干旱脅迫對(duì)細(xì)胞膜透性的影響

從表1中可以看出，翠菊的細(xì)胞膜透性隨著干旱脅迫加深而升高，方差分析結(jié)果表明，各個(gè)處理差異性顯著，都明顯高于對(duì)照CK。差異顯著性測(cè)驗(yàn)結(jié)果表明，處理T1、T2同處理T3、T4間差異顯著，處理T1和處理T2差異顯著，處理T3和處理T4差異不顯著。進(jìn)一步分析，對(duì)照CK和處理T1同其他處理之間差異極顯著。從而可知，翠菊的細(xì)胞膜損傷程度隨脅迫程度加深而加重。

2.4 干旱脅迫對(duì)SOD、POD活性的影響

由表2可知，翠菊的SOD活性隨時(shí)間的延長和程度的加深呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。在6月13日時(shí)，各處理的SOD活性與對(duì)照相比，隨著脅迫程度加深呈先上升后下降的趨勢(shì)，在T2處達(dá)到最高值591.75 U·g－1。方差分析表明各處理與對(duì)照間差異性顯著，經(jīng)過進(jìn)一步差異顯著性測(cè)驗(yàn)可以看出，各處理同對(duì)照在0.01水平上差異極顯著。6月27日以后，各處理的SOD活性隨脅迫程度加劇逐漸下降，各處理同對(duì)照間差異極顯著。

表3為干旱脅迫下POD活性的變化情況?？梢钥闯觯渚盏腜OD活性隨著脅迫程度的加深和時(shí)間的延長，先上升后下降。6月13日測(cè)定的POD活性各處理與對(duì)照相比為上升趨勢(shì)，平均增幅為46.53%，各處理同對(duì)照間在P=0.05水平時(shí)差異性顯著，在P=0.01水平時(shí)差異性極顯著。6月20日處理T2和T3間差異性不顯著，處理T4與對(duì)照差異性不顯著，其他各處理與對(duì)照均差異性極顯著。7月11日，各處理比最高活性時(shí)降低的百分?jǐn)?shù)分別為:處理 T127.81%、處理 T229.38%、處理T320.60%、處理 T414.63%，各處理與對(duì)照間均差異性極顯著，處理T3和T4間差異性不顯著。

表2 干旱脅迫下超氧化物歧化酶活性的變化

表3 干旱脅迫下過氧化物酶活性的變化

3 結(jié)束語

葉片相對(duì)含水量指在缺水與水分充分膨脹狀態(tài)下葉片含水量的比值，干旱脅迫下，該值一般呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[3]。本研究同樣得出這一規(guī)律。

干旱脅迫初期，為抵御活性氧的傷害，翠菊的SOD、POD活性表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，6月13日各處理的SOD活性均高于對(duì)照，T3和T4的增幅小于T1和T2，分析認(rèn)為，重度脅迫雖然使SOD活性有所上升，但是與輕度脅迫相比在一定程度上抑制了SOD活性的上升。隨著脅迫時(shí)間的延長和程度的加深，SOD和POD活性呈下降趨勢(shì)，表明此時(shí)脅迫程度超過了翠菊自身的協(xié)調(diào)閾值，抑制了SOD和POD活性，使之降低。隨著脅迫時(shí)間的延續(xù)，翠菊逐漸適應(yīng)了脅迫環(huán)境，SOD與POD活性又呈現(xiàn)了一定的上升趨勢(shì)。翠菊的抗氧化酶活性大體上呈現(xiàn)出先升高后降低，與康雯等[4]對(duì)五葉地錦SOD活性和范蘇魯?shù)萚5]對(duì)大麗花的POD活性研究結(jié)果相似。SOD與POD的活性互相協(xié)調(diào)減輕了活性氧對(duì)翠菊細(xì)胞的傷害。

在干旱條件下，植物通過積累游離脯氨酸促進(jìn)吸水，脯氨酸積累越多，植物的抗旱能力越強(qiáng)[6－7]。在對(duì)翠菊的干旱脅迫過程中，脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著干旱脅迫程度的加深呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這與陳洪國[8]對(duì)桂花幼苗的研究結(jié)果一致。

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化最終分解產(chǎn)物，其質(zhì)量摩爾濃度可以反映植物遭受傷害的程度[9]。細(xì)胞膜具有選擇透性，逆境傷害會(huì)造成細(xì)胞膜選擇透性改變或喪失，導(dǎo)致大量離子外滲，從而使組織浸出液的相對(duì)電導(dǎo)率升高。研究中，翠菊的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度和細(xì)胞膜透性隨著脅迫加強(qiáng)而呈上升趨勢(shì)，這與陳之歡[10]的研究結(jié)果相似。

研究結(jié)果表明，翠菊苗期能夠忍耐的最高干旱脅迫程度是 T2(50% ～60%)，當(dāng)脅迫程度高于50% ～60%時(shí)，翠菊無法正常生長，各項(xiàng)生理生化指標(biāo)呈現(xiàn)顯著變化。

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