紫珠耐熱抗旱性初步研究

童 俊，周 媛，郭彩霞，陳法志，許 林，董艷芳，徐冬云

(武漢市林業(yè)果樹(shù)科學(xué)研究所，湖北省園林植物工程技術(shù)中心，湖北 武漢 430075)

紫珠(CallicarpabodinieriLèvl.)又名白棠子，為馬鞭草科紫珠屬落葉灌木，是湖北省重要的野生植物資源，兼具藥用及觀賞價(jià)值，開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景廣闊。紫珠原產(chǎn)我國(guó)黃河、長(zhǎng)江及珠江流域中下游各省(區(qū))，日本及越南也有野生分布。常見(jiàn)于海拔500 m以下低山的溪邊山坡灌叢中[1-2]。紫珠通常株高1.2～2.0 m左右，聚傘花序腋生，花朵呈粉紅、淡紫等色，6月至7月開(kāi)花，7月底8月初開(kāi)始結(jié)果，果實(shí)球形。9月至10月成熟后呈紫色，有光澤，經(jīng)久不落[3-4]。

武漢市林業(yè)果樹(shù)科學(xué)研究所在紫珠引種馴化、栽培繁殖及品種選育方面開(kāi)展了大量研究，針對(duì)武漢地區(qū)夏季高溫干旱的氣候條件，我們對(duì)紫珠的耐熱抗旱性進(jìn)行了初步研究，為今后紫珠的園林推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為武漢市林業(yè)果樹(shù)科研所從野生植物中馴化栽培成功的兩年生紫珠盆栽苗，花盆口徑25 cm, 高20 cm，所用基質(zhì)為普通園土。

1.2 方法

在人工控制高溫干旱環(huán)境下，對(duì)紫珠進(jìn)行外觀形態(tài)觀測(cè)和相關(guān)生理生化指標(biāo)檢測(cè)。采樣時(shí)間為早上8:00-9:00，采樣部位為中部成熟葉片，相關(guān)生理指標(biāo)的測(cè)定均參照李合生方法[5]，主要包括丙二醛(MDA)含量(巴比妥酸顯色法)、超氧物歧化酶(SOD)活力(氮藍(lán)四唑法)、過(guò)氧化物酶(POD)活性(愈創(chuàng)木酚法)、可溶性蛋白(考馬斯亮藍(lán)G-250染色法)、葉綠素含量(乙醇提取法)、脯氨酸含量(茚三酮法)、可溶性糖含量(苯酚法)等，所有試驗(yàn)均重復(fù)3 次。

1.2.1 耐熱性試驗(yàn)

每天10:00-17:00 置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行高溫鍛煉，設(shè)定溫度為45 ℃，光照14 h/10 h(明/暗)，每天澆水。每3天測(cè)1次植株在高溫脅迫下的相關(guān)生理指標(biāo)，同時(shí)觀察記錄植株在高溫條件下的外部形態(tài)表現(xiàn)，連續(xù)測(cè)定4 次，至其外部形態(tài)明顯受害失去觀賞價(jià)值為止。

1.2.2 抗旱性試驗(yàn)

于室內(nèi)進(jìn)行抗旱鍛煉，在試驗(yàn)前3 天對(duì)所有植株進(jìn)行連續(xù)澆水處理，使每盆基質(zhì)處于飽和含水狀態(tài)，以澆透水后1 天作為干旱脅迫基點(diǎn)，觀測(cè)期間不進(jìn)行澆水處理。每3天采集1 次植物葉片測(cè)定1次其在水分脅迫條件下的相關(guān)生理指標(biāo)，同時(shí)觀察記錄植株在干旱條件下的外部形態(tài)表現(xiàn)，連續(xù)測(cè)定4 次，至其外部形態(tài)明顯受害失去觀賞價(jià)值為止。

2 結(jié)果與分析

2.1 耐熱性生理指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

從表1可知：在高溫脅迫下，植物組織內(nèi)的各物質(zhì)含量和酶活性都發(fā)生了一定的變化。其中MDA含量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，到第9 天略有升高；SOD活性、可溶性蛋白質(zhì)含量先上升，在第3 天時(shí)達(dá)到最高，后逐漸降低；葉綠素含量均隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；而脯氨酸含量先急劇增加然后降低后又增加。

表1 紫珠耐熱性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 抗旱性生理指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

從表2可知：在干旱脅迫下，紫珠組織內(nèi)的各相關(guān)生理指標(biāo)也發(fā)生了改變。其中MDA含量、SOD活性隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，葉綠素含量先降低后增加然后又有所降低，可溶性糖含量均先增加后下降最后又略有增加，脯氨酸含量先急劇增加然后急劇降低后又迅速增加。

表2 紫珠抗旱性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3 紫珠高溫和干旱逆境脅迫下的外部形態(tài)表現(xiàn)

從紫珠受高溫和干旱逆境脅迫的外部形態(tài)表現(xiàn)來(lái)看，兩種脅迫表現(xiàn)的癥狀有所不同，高溫條件下葉片邊緣出現(xiàn)焦枯，而干旱時(shí)葉片萎蔫失水，且隨著逆境時(shí)間的增加癥狀越明顯，到后期脫落嚴(yán)重(如圖1,2所示)。試驗(yàn)表明：紫珠有一定的耐高溫干旱能力，能忍受45 ℃高溫連續(xù)9 天和持續(xù)9 天的干旱。

圖1 紫珠受高溫逆境脅迫的外部形態(tài)表現(xiàn)

圖2 紫珠受干旱逆境脅迫的外部形態(tài)表現(xiàn)

3 總結(jié)與討論

從耐熱抗旱性試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在高溫和干旱脅迫下，紫珠組織內(nèi)的各相關(guān)生理指標(biāo)均發(fā)生了改變，且兩種脅迫下同一生理指標(biāo)的變化趨勢(shì)表現(xiàn)較為一致。植物在逆境條件下，往往發(fā)生膜脂過(guò)氧化作用，MDA是其產(chǎn)物之一，通常利用它作為脂質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo)，表示細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度。MDA積累較少，細(xì)胞受傷害較小[6]。本試驗(yàn)中，高溫脅迫下的MDA積累較干旱脅迫少，表明高溫對(duì)植物細(xì)胞的傷害較干旱脅迫小。在活性氧清除系統(tǒng)中，SOD是起重要作用的抗氧化酶，能夠有效地清除超氧陰離子自由基，減輕膜脂過(guò)氧化導(dǎo)致的膜傷害，活性與抗氧化能力呈正相關(guān)[7]。本研究結(jié)果顯示：SOD活性總的趨勢(shì)是先上升后下降，表明紫珠通過(guò)酶活性增加，提高適應(yīng)脅迫的能力，但是當(dāng)脅迫其忍耐范圍保護(hù)酶活性開(kāi)始下降， SOD活性高峰均出現(xiàn)在3 天左右，但高溫脅迫第6 天的SOD活性仍處于較高水平，而干旱脅迫第6 天的SOD活性已經(jīng)降到很低，這與這與MDA檢測(cè)結(jié)果一致，也說(shuō)明紫珠耐熱性較抗旱性更強(qiáng)。在逆境條件下，植物體內(nèi)脯氨酸的含量會(huì)顯著增加，本試驗(yàn)中，紫珠脅迫初期脯氨酸含量即迅速增加，之后有所回落，到第9 天又迅速增加并維持一個(gè)較高水平，說(shuō)明紫珠具有一定的耐熱抗旱性。逆境條件一般抑制蛋白質(zhì)的合成并誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的降解，從而最終使植株體內(nèi)的總蛋白質(zhì)含量降低。本研究紫珠的可溶性蛋白含量呈先升后降趨勢(shì)，與前人研究結(jié)果一致[8]。葉綠素含量均隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，干旱條件下葉綠素含量后又有所波動(dòng)，可能與細(xì)胞失水后單位濃度增加有關(guān)。

總的來(lái)說(shuō)，紫珠具有一定的耐熱抗旱性，且耐熱性較抗旱性更強(qiáng)，可忍受45 ℃持續(xù)高溫達(dá)9 天，高溫解除后給予適宜條件受害狀況可得到一定緩解。持續(xù)干旱第3天植株即表現(xiàn)出萎蔫，5～6天后葉片失水嚴(yán)重，干枯脫落。因此，在武漢夏季高溫期間，水分管理十分重要。紫珠適應(yīng)性強(qiáng)，可以在園林工程綠化、盆栽盆景、切花應(yīng)用等領(lǐng)域增加和豐富植物品種類(lèi)型，促進(jìn)野生植物的開(kāi)發(fā)利用，改善城市綠化植物種類(lèi)單一的應(yīng)用現(xiàn)狀。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì).中國(guó)植物志：第65卷第1分冊(cè)[M].北京：科學(xué)出版社，1982:25.

[2] 李承水,王貴霞,張海燕,等.小紫珠生物學(xué)特性及育苗技術(shù)[J].河北林業(yè)科技，2006(12)：67.

[3] 童俊,陳法志,周媛,等.不同果色紫珠品系初探[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009,48(12)：3084-3085.

[4] 陳法志,童俊,許林,等.野生觀果植物白棠子的馴化繁育研究[J].北方園藝，2010(21)：64-67.

[5] 李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2000:105-263.

[6] 田學(xué)軍.高溫與植物耐熱性關(guān)系的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008，36(1)：133-134

[7] 郭慧,呂長(zhǎng)平,鄭智,等.園林植物抗旱性研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,15(7):53-55.

[8] 黃承玲,陳訓(xùn),高貴龍.3種高山杜鵑對(duì)持續(xù)干旱的生理響應(yīng)及抗旱性評(píng)價(jià)[J].林業(yè)科學(xué),2011,47(6):48-55.