淹水脅迫對滁菊形態(tài)及部分生理指標(biāo)的影響

連洪燕，王雪娟，吳 燕

(安徽科技學(xué)院 城建與環(huán)境學(xué)院，安徽 鳳陽 233100)

滁菊(Chrysanthemum morifolium)是菊科多年生草本菊，又稱甘菊、白菊，其藥用及保健價值居全國四大名菊(其余為徽菊、杭菊、亳菊)之首，具有清熱解毒、明目活血、延年益壽等功效。滁菊亦是安徽著名道地藥材之一，系中國名牌農(nóng)產(chǎn)品、國家無公害農(nóng)產(chǎn)品、國家地理標(biāo)志產(chǎn)品，也是滁州市唯一享有國家標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)產(chǎn)品［1］，目前對滁菊的研究主要集中在其藥用價值及栽培管理養(yǎng)護上［2－6］，對其抗逆境的研究相對比較少。滁州地處江淮間丘陵地帶，為北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均降水量1035.5mm，夏季炎熱多雨，降雨后在某些排水不良或地下水位過高的土壤和低洼地常會出現(xiàn)水分過多的狀況造成對植物的危害。本文通過人工模擬澇漬環(huán)境以研究滁菊在淹水逆境下的形態(tài)及生理指標(biāo)的變化，為加強滁菊的養(yǎng)護管理、提高其經(jīng)濟效益提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗在安徽科技學(xué)院西區(qū)種植園進行。2012年4月15日，將滁菊幼苗移栽于瓦盆中，每盆1株。從移栽之日起進行澆水、除草等正常養(yǎng)護管理。

2012年6月12日下午4時進行預(yù)試驗。17日下午4時選取生長健壯、長勢一致的生長期滁菊植株進行正式處理。試驗設(shè)對照(正常生長管理養(yǎng)護，不做任何處理)、處理Ⅰ(淹水1d后排水，然后正常管理養(yǎng)護)、處理Ⅱ(淹水2d后排水，然后正常管理養(yǎng)護)、處理Ⅲ(淹水3d后排水，然后正常管理養(yǎng)護)、處理Ⅳ(淹水4d后排水，然后正常管理養(yǎng)護)5個梯度，其中對照試驗材料30株，其余梯度各20株。采樣時間為每個處理排水時及排水后間隔24h直至試驗材料外觀性狀穩(wěn)定。

1.2 測定方法

1.2.1 形態(tài)特征觀察 試驗期間，定期觀察記錄滁菊外觀形態(tài)方面的變化。

1.2.2 生理生化指標(biāo)的測定 可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，脯氨酸含量采用酸性茚三酮法［7］測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 滁菊形態(tài)特征的變化

表1 不同處理滁菊形態(tài)特征的變化Table1 The exterior morphology of Chrysanthemum morifolium under waterlogging stress

通過表1可以看出，隨著排水時間的延長，各處理滁菊出現(xiàn)了不同程度的反應(yīng)。對照外觀正常，未出現(xiàn)明顯變化;處理Ⅰ因淹水時間較短，個別植株萎蔫發(fā)黃程度出現(xiàn)了輕微—嚴(yán)重—緩和的變化趨勢，在排水后7d，植株整體恢復(fù)長勢，與對照基本無異;處理Ⅱ與處理Ⅰ相比，植株萎蔫發(fā)黃的數(shù)量增多且情況更為嚴(yán)重，最后出現(xiàn)了部分植株死亡部分長勢恢復(fù)的現(xiàn)象;處理Ⅲ因淹水時間較長，在排水初期即萎蔫發(fā)黃干枯現(xiàn)象嚴(yán)重，排水5d后半數(shù)以上植株死亡，剩余趨于長勢恢復(fù);處理Ⅳ因為淹水時間最長，淹水期間已經(jīng)對其造成了嚴(yán)重的損害，所以排水之后全部植株萎蔫發(fā)黃干枯現(xiàn)象嚴(yán)重，排水4d后植株即全部死亡。

2.2 滁菊生理生化指標(biāo)的變化

2.2.1 滁菊可溶性糖含量的變化 植物體內(nèi)的碳素營養(yǎng)狀況常以糖的含量作為顯著指標(biāo)，糖是參與調(diào)節(jié)滲透脅迫的小分子物質(zhì)，在植物對水分脅迫的適應(yīng)性調(diào)節(jié)中，是增加滲透性溶質(zhì)的重要組成成分［8］。

由圖1可知，排水后不同處理的滁菊葉片中可溶性糖含量都發(fā)生了不同程度的變化，處理Ⅰ的可溶性糖含量呈現(xiàn)先急劇下降后緩慢上升的趨勢，試驗后期與對照趨于接近。6月19日至20日，處理Ⅰ的可溶性糖含量分別高于對照94.1%，28.9%，6月21日至26日，處理Ⅰ的可溶性糖含量分別低于對照45.1%，33.7%，23.5%，13.1%，12.9%，5.2%，6 月21 日(排水后3d)可溶性糖含量達(dá)到最低值(21.1%);處理Ⅱ的可溶性糖含量呈現(xiàn)先緩慢上升后緩慢下降的趨勢，且明顯高于對照。6月20日至26日可溶性糖含量分別高于對照 41.3%，58.1%，67.7%，67.8%，63.1%，14.9%，19.4%，6 月 22 日(排水后 3d)可溶性糖含量達(dá)到最大值(68.4%)，試驗后期脯氨酸含量也呈現(xiàn)與對照接近的趨勢;處理Ⅲ可溶性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢且高于對照，6月21日至26日可溶性糖含量分別高于對照30.4%，77.2%，35.4%，44.1%，16.1%，12.6%，可溶性糖含量最大值于6月22日(排水后2d)出現(xiàn)，達(dá)到72.3%;處理Ⅳ的可溶性糖呈現(xiàn)明顯下降趨勢，6月22日至24日可溶性糖含量分別高于對照245.5%，71.3%，4.4%，6月25日至26日可溶性含量低于對照42.8%，44.8%，最大值于6月22日(排水1d)時出現(xiàn)，達(dá)到140.9%，最小值于6月26日(排水5d)時出現(xiàn)，為20.2%。

圖1 不同淹水－排水處理對滁菊葉片中可溶性糖含量的影響Fig.1 The variation of soluble sugar in leaves of Chrysanthemum morifolium after relieving waterlogging stress

2.2.2 滁菊脯氨酸含量的變化 由圖2可知，排水后四種處理的葉片脯氨酸含量都發(fā)生了比較明顯的變化。處理Ⅰ的脯氨酸含量呈現(xiàn)上升－下降－上升－下降的趨勢，變化比較復(fù)雜，但含量明顯高于對照。6月 19 日至 26 日，處理Ⅰ的脯氨酸含量分別高于對照 137.8%，234.3%，86.9%，97.5%，148.5%，84.4%，75.8%，42.08%，6月20日(排水后2d)脯氨酸含量達(dá)到最大值(22.2μg/g)，試驗后期處理Ⅰ與對照脯氨酸含量趨于相近;處理Ⅱ的脯氨酸含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，6月20日至26日脯氨酸含量分別高于對照317.1%，806.6%，887.3%，932.7%，525.7%，500.9%，250.7%，6 月 22 日(排水后 3d)脯氨酸含量達(dá)到最大值(82.2μg/g)，試驗后期脯氨酸含量也呈現(xiàn)與對照接近的趨勢;處理Ⅲ脯氨酸含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，6月21日至 26日脯氨酸含量分別高于對照 663.2%，863.6%，918.7%，669.4%，810.7%，525.1%，脯氨酸含量最大值于6月22日(排水后2d)出現(xiàn)，達(dá)到80.2μg/g;處理Ⅳ的脯氨酸含量基本呈現(xiàn)下降趨勢，6月22日至26日脯氨酸含量分別高于對照 958.1%，851.5%，801.1%，661.3%，373.1%，最大值于6月22日(排水1d)時出現(xiàn)，達(dá)到88.1μg/g。

圖2 不同淹水－排水處理對滁菊葉片中脯氨酸含量的影響Fig.2 The variation of proline content in leaves of Chrysanthemum morifolium after relieving waterlogging stress

3 結(jié)論與討論

3.1 外觀形態(tài)的變化

在本試驗中因為淹水逆境的影響，滁菊的外部形態(tài)發(fā)生了一系列的變化且變化主要集中在葉片上。在排水初期，不同處理的滁菊已經(jīng)表現(xiàn)出受害癥狀，隨著時間延長，不同處理表現(xiàn)有差異:對照長勢健壯，外觀正常;處理Ⅰ由萎蔫發(fā)黃到長勢有所緩和，后期植株長勢恢復(fù)良好;處理Ⅱ排水初期葉片萎蔫嚴(yán)重發(fā)黃，后個別植株長勢有恢復(fù)趨勢;處理Ⅲ排水初期葉片傷害嚴(yán)重，后期個別植株長勢有緩和趨勢，部分植株死亡;處理Ⅳ受傷害程度最深，試驗后期全部死亡。

這表明無論是淹水時間的長或短對滁菊的外部形態(tài)均有明顯的影響，且滁菊外觀變化程度不完全一致，這是滁菊對不同時間的淹水脅迫的適應(yīng)能力和響應(yīng)時間不同造成其外部表現(xiàn)的差異性。滁菊淹水1d與2d后排水，植株葉片從萎蔫發(fā)黃到逐漸恢復(fù)生長，這表明滁菊受到淹水逆境傷害后通過自我調(diào)節(jié)機制又能夠恢復(fù)生長，沒有超過其自我調(diào)節(jié)范圍。

淹水3d和淹水4d后排水滁菊處理受傷害程度嚴(yán)重于淹水1d與2d后排水，這可能是由于土壤水分處于飽和狀態(tài)的時間過長，超過了滁菊正常的生理適應(yīng)范圍，從而影響了其正常的生理代謝，葉片出現(xiàn)干枯發(fā)黃，并隨時間延長傷害加重。排水后脅迫雖然解除，但是植株的生理功能已經(jīng)受到嚴(yán)重傷害，無法再進行自我調(diào)節(jié)，不能恢復(fù)到正常的生理功能狀態(tài)，植株逐漸死亡。

3.2 可溶性糖含量的變化

大量研究表明，植物為了適應(yīng)逆境條件，體內(nèi)會主動積累一些可溶性糖，以適應(yīng)外界環(huán)境條件的變化。淹水條件下，植株的可溶性糖不僅可提供必要的能量，還能調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝，因而能在一定程度上能減輕淹水的危害。

在本試驗中，隨著排水時間的延長，不同處理的滁菊可溶性糖含量呈現(xiàn)不同變化。處理Ⅰ先下降后上升，后期與對照趨同，處理Ⅱ與處理Ⅲ先上升后下降且都高于對照，處理Ⅳ呈現(xiàn)明顯下降趨勢。對照呈現(xiàn)變化與試驗處于夏季高溫降水頻繁有關(guān)，處理Ⅰ、處理Ⅱ可溶性糖含量值趨于對照說明滁菊有恢復(fù)生長的能力，這與其外觀表現(xiàn)相一致，這也說明滁菊在夏季淹水1～2d可恢復(fù)能力強。在排水期間處理Ⅳ滁菊植株受害嚴(yán)重出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，這與其淹水時間過長有關(guān)，這也表明滁菊淹水時間超過4d基本喪失恢復(fù)能力。

3.3 脯氨酸含量的變化

游離脯氨酸是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在正常條件下，作物體內(nèi)游離脯氨酸含量只約占游離氨基酸總量的百分之幾，但在逆境條件下，脯氨酸含量卻可以成倍增加，不過脯氨酸在濕害條件下，只能在植株體內(nèi)短時間積累。由于植物抗逆境的途徑是多種多樣的，從脯氨酸在逆境條件下的累積途徑來看，它既可能有適應(yīng)性的意義，又可能是細(xì)胞結(jié)構(gòu)受損傷的表現(xiàn)［9］。而從脯氨酸的作用來看，無論是其物理、化學(xué)性質(zhì)，還是對微生物的作用方面，它對植物的抗旱或滲透脅迫及脅迫解除后的恢復(fù)都是有益的［10］。

在本試驗中，不同處理在排水后植株的脯氨酸含量出現(xiàn)了不同程度的變化，且處理值明顯高于對照值，說明前期淹水脅迫造成的影響一直存在。處理Ⅰ后期脯氨酸含量與對照趨于一致說明植株恢復(fù)生長狀況良好，與外觀觀測情況相吻合，處理Ⅱ、處理Ⅲ的脯氨酸含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，這與淹水一定的時間引起滲透調(diào)節(jié)反應(yīng)超過一定限度，細(xì)胞內(nèi)某些功能發(fā)生了改變有很大關(guān)系。處理Ⅳ后期葉片脯氨酸含量急劇下降，這與植株死亡有直接關(guān)系，說明滁菊不耐長時間水淹，超過4d基本無恢復(fù)生長的可能。

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