水淹脅迫對尖葉杜英和水蒲桃幼苗生理特征的影響

薛 立， 許祝莨， 李秋靜， 侯曉麗， 郝云亭

(1.華南農(nóng)業(yè)大學林學院， 廣東 廣州 510642； 2.臺山市紅嶺種子園， 廣東 臺山 529223)

水淹脅迫對尖葉杜英和水蒲桃幼苗生理特征的影響

薛 立1， 許祝莨2， 李秋靜1， 侯曉麗1， 郝云亭1

(1.華南農(nóng)業(yè)大學林學院， 廣東 廣州 510642； 2.臺山市紅嶺種子園， 廣東 臺山 529223)

以尖葉杜英和水蒲桃幼苗為試驗材料，人工模擬水淹脅迫環(huán)境，共設置水位在土壤表面和土表上5cm處2種水淹強度，分別水淹7、14、21、28、35天以及水淹35天后恢復正常生長7天，測定幼苗葉片的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)含量。結(jié)果表明：隨著水淹深度的增加，尖葉杜英幼苗的葉綠素含量多顯著低于對照，水蒲桃幼苗的葉綠素含量一般大于對照；2種幼苗的可溶性糖含量一般都高于對照，水蒲桃葉片可溶性糖含量的增幅大于尖葉杜英。2種幼苗在水淹深度為5cm時的可溶性蛋白質(zhì)含量均顯著小于對照。除了水淹35天外，2種幼苗其他水淹處理的SOD活性均顯著大于對照；尖葉杜英幼苗的MDA含量比對照顯著增加，而水蒲桃幼苗的MDA含量保持穩(wěn)定。由葉綠素、可溶性糖和丙二醛的變化來判斷，水蒲桃的抗水淹能力強于尖葉杜英。

幼苗； 水淹脅迫； 生理指標； 尖葉杜英； 水蒲桃

水淹脅迫是植物遭受的主要非生物脅迫之一[1]。我國擁有1.8萬km的海岸線，眾多河流和面積廣闊的大型湖泊，形成了數(shù)千公頃的高水位低濕地和季節(jié)性積水地，而且每年有增加之勢[2]。水淹脅迫引起植物的生理指標，如葉綠素[3]、可溶性糖[4]、可溶性蛋白[5]、超氧化物歧化酶(SOD)[6]、丙二醛(MDA)[7]等發(fā)生變化。一些學者對植物的水淹脅迫進行了研究，如潘瀾等[8]對植物淹水脅迫的生理學機制研究進展進行了綜述，高健等[9]對楊樹(Populus)、李婭等[10]對秋華柳(Salixvariegata)、汪貴斌等[11]對喜樹(Camptothecaacuminata)、葉龍華等[12]對灰木蓮(Manglietiaglauca)等樹種、黃香蘭等[13]對紅荷木(Schimawallichii)等樹種、張向峰等[14]對馬尾松(Pinusmassoniana)、吳麗君等[15]對赤皮青岡(Cyclobalanopsisgilva)的水淹脅迫進行了報道。尖葉杜英和水蒲桃是華南地區(qū)重要的園林綠化樹種，研究這2種幼苗的抗?jié)程匦?，可以為篩選抗?jié)持参?，改善澇漬地區(qū)的生態(tài)環(huán)境提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗材料

試驗在華南農(nóng)業(yè)大學林學院教學苗圃和森林培育實驗室進行。淹水處理所用的尖葉杜英和水蒲桃幼苗為營養(yǎng)袋培育的實生苗，購于廣東省龍眼洞林場林木種苗示范基地。幼苗生長基本情況見表1。以長60cm、寬37cm、深17cm的塑料盆作淹水處理器。

表1 各樹種幼苗生長基本情況Tab1 ThebasicgrowthSituationoftwokindseedlings(cm)樹種平均地徑平均苗高平均冠幅尖葉杜英074319水蒲桃075315

1.2試驗方法

① 選取形態(tài)長勢基本一致的營養(yǎng)袋培育的實生幼苗，于2009年10月23日開始，將各個樹種的幼苗放入塑料盆中進行水淹處理。共設置水位在土壤表面和土表上5cm處2種水淹強度，同時選擇正常栽培管理的幼苗作對照。所有的水淹處理每天都補水1次，對照每天定時定量澆水1次。各處理均在室溫下進行，室內(nèi)溫度為28℃左右，相對濕度為 75%～85%。分別水淹7天、14天、21天、28天、35天以及水淹35天后把盆中水倒掉使幼苗恢復正常生長7天后，選擇生長良好，大小均一的葉片進行生理特征測定。不同樹種的相同指標均在早晨08：30采樣，每個指標選6株苗木采樣，采集每株植株的第3位至第8位功能葉，用自來水輕輕沖洗除去表面污物，再用蒸餾水沖洗2～3次后，用吸水紙輕輕吸干葉片表面水分，混合采集葉片后進行指標測定，重復3次。

② 葉綠素含量測定參照陳建勛等[16]分光光度法測定葉綠素含量；可溶性蛋白含量的測定按照考馬斯亮藍G-250法測定；SOD活性的測定按照氯化硝基四氮唑藍(NBT)光化還原法測定；MDA含量的測定按照陳建勛等[16]的方法測定；可溶性糖含量的測定參照李合生蒽酮比色法測定[17]。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel和SAS 8.1軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1水淹脅迫對幼苗葉片葉綠素含量的影響

由圖1可以看出： 在水淹持續(xù)7天、28天、35天和35天后恢復生長7天時，2種水淹處理的尖葉杜英葉片葉綠素含量均顯著低于對照(P<0.05)，且2個處理間差異不顯著；在水淹14天、21天時，葉綠素含量隨著水淹處理深度的增加顯著下降后顯著上升(P<0.05)，仍顯著低于對照(P<0.05)。在水淹持續(xù)7天時，水蒲桃各處理的葉綠素含量均與對照無顯著差異；隨著水淹深度的增加，水淹14天、21天和28天的葉綠素含量顯著上升后顯著下降(P<0.05)；水淹35天和35天后恢復7天的葉綠素含量顯著上升后下降到顯著低于對照的水平(P<0.05)。

2.2水淹脅迫對幼苗葉片可溶性糖含量的影響

圖2結(jié)果表明： 隨著水淹處理深度的增加，在水淹持續(xù)7天的尖葉杜英葉片可溶性糖含量小幅下降；水淹14天時，可溶性糖含量顯著上升后顯著下降(P<0.05)；水淹21天、28天、35天及35天后恢復7天時的可溶性糖含量呈上升趨勢，水淹5cm處理的顯著高于對照(P<0.05)；水淹28天時可溶性糖含量持續(xù)上升，21天、35天及35天后恢復7天的可溶性糖含量逐漸上升。水淹持續(xù)7天、14天、28天、35天、35天后恢復7天的水蒲桃葉片可溶性糖含量在2種水淹處理時均顯著高于對照(P<0.05)，2種處理間差異不顯著。水淹21天的葉片可溶性糖含量顯著上升(P<0.05)。

圖1 水淹脅迫強度對葉綠素含量的影響Fig.1 The effects of chlorophyll content by submergence stress

圖2 水淹脅迫強度對葉片可溶性糖含量的影響Fig.2 The effects of soluble sugar content by submergence stress

2.3水淹脅迫對葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

圖3結(jié)果表明：水淹持續(xù)7天、14天、21天、35天后恢復7天時，水淹0cm處理的尖葉杜英葉片可溶性蛋白質(zhì)含量與對照差異不顯著，水淹5cm處理的顯著低于對照(P<0.05)；隨著水淹深度的增加，水淹28天時的可溶性蛋白質(zhì)含量先顯著上升后顯著下降(P<0.05)；水淹35天的可溶性可溶性蛋白質(zhì)含量顯著下降(P<0.05)。隨著水淹深度的增加，在水淹持續(xù)7天、21天的水蒲桃葉片可溶性蛋白質(zhì)含量顯著上升后顯著下降(P<0.05)；水淹14天、28天、35天的水蒲桃葉片可溶性蛋白質(zhì)含量顯著下降(P<0.05)。35天后恢復7天時，水淹0cm處理的可溶性蛋白質(zhì)含量與對照差異不顯著，水淹5cm處理的顯著低于對照(P<0.05)。

圖3 水淹脅迫對葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的影響Fig.3 The effects on schudle protein content of leaf by submergence stress

2.4水淹脅迫對葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

圖4結(jié)果表明：隨著脅迫強度的加深，水淹持續(xù)7天的尖葉杜英葉片SOD活性顯著上升后顯著下降(P<0.05)，水淹14天的SOD活性顯著上升(P<0.05)后略升，水淹21天、28天的尖葉杜英SOD活性在2種水淹處理時均顯著高于對照(P<0.05)，水淹35天的SOD活性先顯著下降(P<0.05)后回升到對照水平；2種水淹處理的SOD活性在水淹35天后恢復7天時均顯著低于對照(P<0.05)。隨著脅迫強度的加深，水淹持續(xù)7天的水蒲桃葉片SOD活性先顯著上升(P<0.05)后略降，水淹14天的SOD活性顯著上升后顯著下降(P<0.05)，水淹21天、28天時，2種水淹處理的SOD活性均顯著高于對照(P<0.05)；水淹35天的SOD活性略降后顯著下降(P<0.05)，35天后恢復7天的SOD活性顯著下降(P<0.05)后顯著上升(P<0.05)。

2.5水淹脅迫對葉片丙二醛含量的影響

圖5結(jié)果表明： 隨著脅迫強度的加深，水淹持續(xù)7天、35天的尖葉杜英葉片MDA含量顯著上升(P<0.05)；水淹持續(xù)14天、21天、28天的尖葉杜英MDA含量顯著上升(P<0.05)后保持穩(wěn)定；35天后恢復生長7天的葉片MDA含量顯著上升后顯著下降(P<0.05)。水淹持續(xù)7天、14天、21天和28天時，2種水淹處理的水蒲桃葉片MDA含量與對照無顯著差異；水淹35天以及35天后恢復生長7天的MDA含量顯著上升后顯著下降(P<0.05)。

圖4 水淹脅迫對葉片SOD活性的影響Fig.4 The effects on SOD activity of leaf by submergence stress

圖5 水淹脅迫對葉片丙二醛含量的影響Fig.5 The effects on MDA conteut of leaf by submergence stress

3 結(jié)論與討論

(1) 水淹各處理尖葉杜英幼苗的葉綠素含量多顯著低于對照，說明其受脅迫程度高，抗?jié)承圆皇呛軓?。這與張玉瓊等[18]對水稻、李陽生等[19]對小麥、郝玉蘭等[20]對玉米的研究結(jié)果一致。水淹各處理水蒲桃幼苗的葉綠素含量一般大于對照。Ye et al.[21]認為水淹處理使葉綠素含量上升，是植物在水淹時加強了葉綠素的合成，表明植物對水淹有較強的反應能力，是植物抗?jié)承詮姷谋憩F(xiàn)。水蒲桃幼苗在水淹深度為0cm時的葉綠素含量大于水淹深度為5cm時的，表明其抗水淹能力隨水淹深度增加而減弱。

(2) 2種幼苗水淹處理的可溶性糖含量一般都高于對照。水蒲桃葉片可溶性糖含量的增幅大于尖葉杜英。可溶性糖增幅越大，植株越耐澇，因為可溶性糖既可以調(diào)節(jié)細胞的滲透勢，又可為呼吸提供大量底物[22]。尖葉杜英幼苗在水淹深度為5cm時的可溶性蛋白質(zhì)含量一般與對照無顯著差異。2種幼苗在水淹深度為5cm時的可溶性蛋白質(zhì)含量都顯著小于對照，可能是該種水淹脅迫程度使植物體蛋白質(zhì)合成受到抑制，蛋白質(zhì)分解增加[23]。

(3) 除了水淹35天外，2種幼苗在受水淹脅迫后的SOD活性均顯著大于對照，說明尖葉杜英和水蒲桃有一定的清除活性氧的能力，有利于抗?jié)场?cm和5cm水淹處理的尖葉杜英幼苗的MDA含量顯著高于對照，說明其細胞膜受到了明顯傷害，抗?jié)承匀?。這與汪宗立等[24]的研究結(jié)果一致。水蒲桃的MDA含量總體保持在一個穩(wěn)定水平，與對照差異不顯著，表明其可能有較強的防止膜脂過氧化作用的能力，耐澇性強。這與前人研究結(jié)論[25-26]相一致。

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(文字編校：唐效蓉)

EffectsofsubmergencestressonphysiologicalcharacteristicsofElaeocarpusapiculatusandSyzygiumjambosseedlings

XUE Li1, XU Zhuliang2, LI Qiujing1, HOU Xiaoli1, HAO Yunting1

(1.College of Forestry, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China；2.Hongling Seed Orchard of Taishan, Taishan 529223, China)

Studies on physiological changes of seedlings ofElaeocarpusapiculatusandSyzygiumjamboswere conducted under submerged stress environment, it takes two kinds of submergence stress level of surface on soild and 5 cm up the surface, and the days submergence in 7, 14, 21, 28, 35 days, and in normal growth of 7 day after submergence 35 days, and the contents of chlorophyll, soluble sugar, soluble protein, super oxide dismutase (SOD) activity and content of malondidehyde (MDA) of these seedlings were determined. The results showed that with increasing submergence depth, the chlorophyll content of most treatments ofE.apiculatusseedlings was lower than the control, whereas that ofS.jambosseedlings was generally greater than the control; the content of soluble sugar of the two kind seedlings was generally greater than the controls, and increment ofS.jamboswas greater than theE.apiculatus; the content of soluble protein of the two kind seedlings with submerged 5 cm was significantly smaller than the controls; SOD activity of the two kind seedlings was significantly greater than the controls except for 35 d treatment; Compared to the controls, MDA content ofE.apiculatussignificantly increased, whereas that ofS.jambosremained steady. In view of chlorophyll, soluble sugar and MDA, the submerging resistance ofS.jambosseedlings was stronger thanE.apiculatusseedlings.

seedling; submergence stress; physiological index;Elaeocarpusapicalatus;Syzygiumjambos

2013-09-11

廣東省林業(yè)局資助項目“林分改造優(yōu)良鄉(xiāng)土闊葉樹種篩選”(F08018)。

薛 立(1958-)，男，湖南省桃江縣人，教授，博士，博導，主要研究方向為森林生態(tài)和森林培育。

Q 945.78; S 718.4

A

1003 — 5710(2014)01 — 0001 — 06

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 01. 001