土壤含水量對馴化的野生牡丹Pro、MDA及根系活力的影響

張佑麟，黃 玲，劉志雄，費永俊

土壤含水量對馴化的野生牡丹Pro、MDA及根系活力的影響

以馴化的野生牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr)為材料，對3個不同土壤相對含水量(40%、60%、100%)梯度下根系中游離脯氨酸(Pro)含量、根系中丙二醛(MDA)含量和根系活力進(jìn)行了測定，探討牡丹根系的耐濕性。結(jié)果表明：隨著土壤相對含水量的增加，牡丹根系活力逐漸減弱，根中的游離Pro含量不斷增加，而MDA呈先上升后下降的趨勢。說明馴化的野生牡丹根系有一定的耐濕能力，能根據(jù)土壤濕度的變化做出積極的生理響應(yīng)。

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr)；耐濕性；生理特性；根系

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr)為芍藥科芍藥屬多年生觀花亞灌木，是我國特有的傳統(tǒng)名花，花大艷麗，觀賞價值極高，在我國已有1600多年的載培歷史[1-2]。牡丹根系為肉質(zhì)直根系，忌澇，但土壤水分過多會造成爛根，易滋長病蟲害；而水分不足又會影響植株的正常生長和發(fā)育，進(jìn)而影響其觀賞價值。我國長江中下游地區(qū)地下水位偏高，梅雨季節(jié)土壤濕度過飽和，嚴(yán)重限制了牡丹在這些地區(qū)的園林應(yīng)用[2]。因此，篩選和馴化耐澇的牡丹品種，滿足江南地區(qū)對牡丹的市場需求，具有極大的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。前人從生物學(xué)特性、葉片的生理生化響應(yīng)等方面評價了少數(shù)牡丹品種對水澇脅迫的耐受能力[2-3]。而牡丹根系對水澇脅迫生理響應(yīng)方面的研究則未見報道。然而，根是植物體感受水澇脅迫最先和最直接的器官。因此，直接評價水澇脅迫下根系的生長發(fā)育狀況和生理生化響應(yīng)，對植物的栽培管理有重要的指導(dǎo)意義和實用價值。本研究以人工馴化的野生牡丹為材料，分析不同土壤相對含水量梯度中牡丹根系的活力、游離脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量等變化，旨在為牡丹在江南地區(qū)的栽培管理和引種馴化奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的牡丹為人工馴化野生牡丹實生苗，植于高35cm、直徑25cm的塑料盆中，溫室栽培，處理前常規(guī)水肥管理。該野生牡丹從湖北五峰引種，已在長江大學(xué)植物園馴化栽培8a，能正常開花結(jié)實。

1.2 方法

選取長勢較為一致的牡丹9盆，設(shè)100%、60%、40%共3個土壤相對含水量梯度(相對含水量=(土壤含水量(%)/土壤田間持水量(%))×100%)，每處理3盆，在植物生長箱中進(jìn)行。每天18:30進(jìn)行觀察稱重并補(bǔ)充水分，在淹水第2、4、6d測定Pro含量、MDA含量以及根系活力。Pro含量測定采用酸性茚三酮比色法[4]，MDA含量測定采用硫代巴比妥酸法[5]，根系活力測定采用李合生的TTC法[6]，重復(fù)3次，用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同土壤相對含水量對牡丹根系Pro含量的影響

圖1 不同土壤含水量處理下牡丹根系的游離脯氨酸含量

圖2 不同土壤含水量處理下牡丹的根系MDA含量

圖3 不同土壤相對含水量下牡丹的根系活力

從圖1可以看出，隨著土壤相對含水量的升高，牡丹根系中Pro含量也相應(yīng)增加，而且Pro含量隨著脅迫時間的延長呈上升趨勢；從增幅來看，3個處理根系Pro含量的增幅表現(xiàn)出先大后小，土壤相對含水量60%的Pro含量前期上升幅度最大，后期增幅緩慢，而土壤相對含水量40%的Pro含量增幅相對穩(wěn)定平緩。

2.2不同土壤相對含水量對牡丹根系丙二醛(MDA)含量的影響

從圖2可以看出，在3種土壤相對含水量下，隨著處理時間的增加，牡丹根系中MDA含量總體呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢；而且淹水后第2、4、6d牡丹根系中的MDA含量均是相對含水量100%的最高，40%的次之，60%的最少。

2.3 不同土壤相對含水量對牡丹根系活力的影響

從圖3可以看出，牡丹根系系活力隨著土壤相對含水量的增加逐漸減弱，而同樣土壤相對含水量下牡丹根系活力隨著水分脅迫的時間延長也逐減弱，但相同脅迫天數(shù)下土壤相對含水量越高，牡丹根系的活力越弱。

3 討論與結(jié)論

根是植物吸收水分和無機(jī)養(yǎng)分的重要器官，也是多數(shù)植物生長在土壤中的唯一器官，當(dāng)土壤相對含水量升高到一定水平的時候，土壤中的含氧量就會大大的降低，造成土壤缺氧，根系生長發(fā)育所需的ATP將主要由根系通過無養(yǎng)呼吸提供，所產(chǎn)生的ATP只占有氧呼吸產(chǎn)生ATP的6%，因此，能量供不應(yīng)求，加上植物在缺氧環(huán)境下能產(chǎn)生一些代謝毒素和誘發(fā)膜脂過氧化作用，從而抑制根系的正常發(fā)育，嚴(yán)重時還能導(dǎo)致根尖細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能受損，造成根系死亡[7-9]。另一方面，植物在遭受水澇脅迫的時候，往往可以通過改變根系的形態(tài)結(jié)構(gòu)或調(diào)節(jié)根系內(nèi)部的生理生化特性來達(dá)到避逆和抗逆的目的，不同植物避逆和抗逆的能力則依據(jù)植物自身的遺傳特性和生理功能呈現(xiàn)出差異[10]。

脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，當(dāng)植物受到逆境脅迫時，細(xì)胞內(nèi)就會迅速積累大量Pro，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢和維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使植物呈現(xiàn)抗逆性[11]。本研究中，牡丹根系中Pro含量隨土壤相對含水量的升高而升高，并隨脅迫時間的延長而增加的情況，說明牡丹根系隨著土壤環(huán)境的變化，作出了積極的抗逆反應(yīng)。而在土壤相對含水量100%時，根系Pro含量前期上升幅度快但后期慢，可能因為高水量對根系傷害大，植物反應(yīng)迅速，但由于時間的延長，對根系造成了一定的傷害，根系活性降低，上升幅度小。本研究中MDA含量的變化和根系活力的變化也映證了這個結(jié)果。而在土壤相對含水量為40%時，根系中Pro含量的增幅相對穩(wěn)定平和，可能因為對植物根系造成的傷害最小，植物根系還能維持一個較高的生理活性水平，保證Pro含量持續(xù)增加。

丙二醛是細(xì)胞膜脂過氧化的主要產(chǎn)物，其含量高低，可反映細(xì)胞膜脂過氧化程度[12-13]。本研究中，隨著處理時間的增加，牡丹根系中MDA含量總體呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢，可能因為隨著后期植物根系對脅迫的適應(yīng)，膜脂的過氧化程度反而降低。從植物根系的生理活性變化情況來看，隨著脅迫時間的延長，牡丹根系的生理活性呈下降趨勢，并隨著壤相對含水量的增加呈上升趨勢，說明土壤相對含水量40%下，牡丹根系受傷害的程度最小。

上述根系活力、Pro和MDA變化暗示，馴化的野生牡丹根系有一定的耐濕能力，能根據(jù)土壤濕度的變化作出積極的生理響應(yīng)。

[1]趙利群，王 偉，高秀芹．7個紫斑牡丹品種寒地生長節(jié)律[J]．東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，37(11)：59-67．

[2]王 萍，王 榮，劉慶花，等．幾個牡丹品種耐澇性的比較[J]．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，27(2)：309-312．

[3]李宗艷，郭盤江，唐 岱，等.麗江牡丹不同品種的生物學(xué)特性及耐水淹脅迫能力[J]．東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，34(5)：44-46．

[4]鄒 琦．植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995：97-106．

[5]張志良，瞿偉菁．植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M]．北京：高等教育出版社，2003．

[6]李合生．植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社，2000．

[7]李 真，梅淑芳，劉 向，等．作物耐濕澇性研究進(jìn)展[J]．湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，48(11)：2866-2868．

[8]Hank G,Jane G.Mechanisms of anoxia tolerance in plants II.Energy requirements for maintenance and energy distribution to essential processes [J].Functional plant biology,2003,30：999-1036.

[9]Boamfa E I,Ram P C,Jackson M B,et al.Dynamic aspects of alcoholic fermentation of rice seedlings in response to anoxia and to complete submergence：Relationship to submergence tolerance [J].Annals of Botany,2003,91:279-290.

[10]趙可夫．植物對水澇脅迫的適應(yīng)[J]．生物學(xué)通報，2003，38(12)：11-14．

[11]Ashraf M,Foolad MR.Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance[J].Environmental and Experimental Botany,2007,59：206-216.

[12]張學(xué)昆，范其新，陳 潔，等．不同耐濕基因型甘藍(lán)型油菜苗期對缺氧脅迫的生理差異響應(yīng)[J]．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40(3)：485-491．

[13]范 川，李賢偉，張 健，等．毛豹皮樟4 個品種幼苗對水澇脅迫的生理響應(yīng)[J]．西北林學(xué)院學(xué)報，2009， 24(6)：10-14．

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.02.003

S685.11

A

1673-1409(2012)02-S006-03

2011-10-25

張佑麟(1986-)，男，陜西漢中人，碩士生，主要從事園林植物生理研究。

費永俊，E-mailfyj2010@163.com。