水分脅迫對蘭花“曙光”生理生化指標(biāo)的影響研究

徐銳仙+劉忠貴

摘 要：以蘭花“曙光”為材料，研究初花期水分脅迫對植株的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉和氨基酸含量的影響。結(jié)果表明：與對照處理（5d）澆水一次的處理對植株產(chǎn)生的效果相比，每隔15d澆水一次植株的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸含量最高，每隔10d澆水一次和每隔15d澆水一次植株的淀粉都較高，且差異不顯著，同時(shí)每隔20d澆水一次時(shí)，上述生理生化指標(biāo)含量均下降，表明隨水分脅迫強(qiáng)度的加劇，葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸積累下降。

關(guān)鍵詞：蘭花“曙光”；水分脅迫；生理生化指標(biāo)

中圖分類號(hào) S68 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）12-32-04

1 引言

‘曙光是由母本西藏虎頭蘭‘黃素花（Cymbidium tracyanum L.Castle）和父本大雪蘭（Cymbidium mastersii）雜交選育而成的蘭花新品種。四季常綠，葉帶狀，14～20枚；花葶高52～55cm，著花6～12朵，花朵自然水平展開9.6～13.2cm，有香味；萼片和花瓣均為金黃至卵黃色，切花瓣稍寬（1.4±0.2）cm，唇瓣左右裂片之間有2行金黃色毛，合蕊柱背和腹面為紅色；花期40～60d，瓶插期20～45d。適宜在亞熱帶或氣候相近的溫暖地區(qū)保護(hù)地栽培，并且該植物具有適應(yīng)范圍、溫度的廣泛性的特點(diǎn)，為其推廣性的栽培及觀賞方面的應(yīng)用提供了可能性[1]。

植物除因土層中缺水引起水分脅迫外，干旱、淹水、冰凍、高溫或鹽堿條件等不良環(huán)境作用于植物體時(shí)，都可能引起水分脅迫。不同植物及品種對水分脅迫的敏感度不同，影響不一。如劉福建等[2]報(bào)道了水分脅迫對澳洲堅(jiān)果生理生化指標(biāo)的影響，表明在水分脅迫下，處理間的葉綠素、總糖和淀粉含量隨水分脅迫強(qiáng)度的加劇而下降。王丹等[3]報(bào)道了水分脅迫對草莓葉片生理特性的影響，表明隨著脅迫程度的增加和脅迫時(shí)間的延長，可溶性糖和脯氨酸的積累增加。王存綱等報(bào)道了水分脅迫對大巖桐生理生化指標(biāo)的影響[4]，湯偉權(quán)等報(bào)道了水分脅迫對大葉鐵線蓮生理生化指標(biāo)的影響[5]，李光等報(bào)道了[6]水分脅迫對金線蘭地上莖組培苗生理生化的影響。而對于水分脅迫下蘭花新品種“霞光”花期植株的生理特性指標(biāo)的研究目前尚未見報(bào)道。為此，本研究通過測定分析水分脅迫不同時(shí)間與對照處理下蘭花“霞光”的生理生化的變化規(guī)律，探索水分脅迫與蘭花“霞光”花期的關(guān)系，為蘭花的抗旱機(jī)理和栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料 供試材料為蘭花‘曙光植株，選擇外形、株高和葉片數(shù)大致相當(dāng)?shù)模?年復(fù)花的優(yōu)良植株，均為本課題組的自主培育的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的蘭株。

2.2 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)于2013年7月在公司大棚內(nèi)進(jìn)行，將挑選出的12盆植株分為4組，每組3盆，對植株進(jìn)行編號(hào)。采用每隔5d、10d、15d、20d澆一次水的控水方法，待到植株開花的初期，于早晨8：00～9：00，選取開花植株的葉片，并洗凈待測。栽培環(huán)境：大棚內(nèi)布有20%的遮光網(wǎng)，栽培基質(zhì)一律使用1/4樹皮+1/4泥炭+1/4椰糠+1/4陶粒的混合基質(zhì)[7]，日溫（22±2℃），夜溫（12±2℃）。

2.3 測定方法

2.3.1 葉綠素的測定方法[8] 稱取新鮮葉片0.1g，剪碎，放入研缽中，加入少量石英砂、碳酸粉及2～3mL80%丙酮，研磨勻漿，再加入純丙酮10mL研成勻漿，暗處靜置約10min。將提取液過濾到25mL棕色容量瓶中，用丙酮反復(fù)沖洗研缽與研棒數(shù)次，并用少量丙酮反復(fù)沖洗濾紙和殘?jiān)?，直到無綠色為止，以便色素全部轉(zhuǎn)移入容量瓶，最后用純丙酮定容至25mL刻度線，搖勻，并保存于暗處備用檢測。在波長663nm和645nm下測定吸光度（A663和A645），依據(jù)公式（1）～（4），分別計(jì)算出葉綠素a和葉綠素b的濃度：

Ca=12.72A663-2.59A645 （1）

Cb=20.13A645-5.03A663 （2）

葉綠素CT=Ca+Cb （3）

式中：Ca和Cb分別為葉綠素a和葉綠素b的濃度（mg·g-1）。

葉綠體色素含量（mg·g-1FM）=

[C×提取液總體積（mL）×稀釋倍數(shù)FM（g）×1000] （4）

式中：C：葉綠體色素的濃度（mg·g-1）；FM：鮮重（g）。

2.3.2 可溶性糖、淀粉含量的測定方法（蒽酮法）[8] 稱取蘭花葉片鮮樣0.5g，剪碎放入具塞試管中，然后加入蒸餾水10mL，在水浴鍋中沸水浴20min，冷卻后過濾，濾液收集在100mL容量瓶中，定容即為可溶性糖待測液。每組樣品重復(fù)3次。將提取可溶性糖以后剩余的殘?jiān)迫朐嚬苤?，添?0mL蒸餾水，沸水浴15min，加入9.2mol·L-1的高氯酸溶液2mL，提取15min冷卻后過濾，定容至100mL，即為淀粉待測液，每組樣品重復(fù)3次。待測液分別在620nm波長下測定吸光度。代入公式（5）、（6）計(jì)算結(jié)果：

可溶性糖（mg·g-1）=[標(biāo)準(zhǔn)曲線所查出的值（μg）/103×提取液總體積（mL）×稀釋倍數(shù)樣品鮮重（g）×測量時(shí)加樣量（mL）×100] （5）

淀粉含量（mg·g-1）=[標(biāo)準(zhǔn)曲線所查出的值（μg）/103×提取液總體積（mL）×0.9樣品鮮重（g）×測量時(shí)加樣量（mL）] （6）

2.3.3 可溶性蛋白含量測定方法[8]（考馬斯亮藍(lán)法） 稱取蘭花葉片鮮樣0.2g，剪碎加入少許的石英砂和蒸餾水研磨，之后轉(zhuǎn)入10mL的容量瓶（用蒸餾水沖洗研缽2～3次合并于容量瓶中），定容至10mL。搖勻之后，取3mL勻漿移入離心管中，5 000g，離心10min，上清液移入燒杯中即為待測溶液。在595nm處，測定吸光度，并通過標(biāo)準(zhǔn)曲線查的蛋白質(zhì)的含量。代入公式（7）計(jì)算結(jié)果：

可溶性蛋白含量=[標(biāo)準(zhǔn)曲線所查出的值（μg）/103×提取液總體積（mL）×稀釋倍數(shù)樣品鮮重（g）×測量時(shí)加樣量（mL）] （7）

2.3.4 游離氨基酸含量的測定方法（茚三酮法）[9] 取葉片0.5g，剪成0.5cm寬的碎段，放入20mL的刻度試管中，加10mL蒸餾水，沸水浴加熱提取20min，冷卻后備用。用7200分光光度計(jì)比色（610nm、1cm光徑的比色皿），讀出吸光度（A）查標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出樣品氨基態(tài)氮的含量。代入公式（8）計(jì)算結(jié)果：

氨基酸含量=[標(biāo)準(zhǔn)曲線所查出的值（μg）/103×提取液總體積（mL）×稀釋倍數(shù)樣品鮮重（g）×測量時(shí)加樣量（mL）] （8）

2.4 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)用Excel 2003進(jìn)行繪制，處理；用統(tǒng)計(jì)分析軟件dps7.05進(jìn)行方差分析

3 結(jié)果與分析

3.1 水分脅迫對葉綠素含量的影響 從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著水分脅迫處理天數(shù)不同，蘭花“曙光”葉片中的葉綠素含量有明顯的差異（表1、表2）。由圖1可知，以對植株進(jìn)行5d澆水為對照，對植株進(jìn)行15d處理過的蘭花葉綠素含量顯著增加，增加幅度最大，葉綠素含量高于對照5d24.3%，10d16%，20d6.0%（P<0.01）；對植株進(jìn)行10d的處理與對照相較，葉綠素含量上升不顯著，上升幅度不顯著，高于對照7.2%（P<0.01）；而進(jìn)行隔20d澆水一次的處理蘭花葉片中的葉綠素含量上升量在10d處理和15d處理之間，分別高于10d處理9.3%，低于15d處理5.7%（P<0.01）。

3.2 水分脅迫對可溶性糖含量的影響 從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，水分脅迫對可溶性糖有明顯影響（表3、表4）。由圖2可知，以5d澆水一次的處理為對照，對植株15d澆水一次的處理中可溶性糖含量顯著增加，高出216.8%（P<0.01），其增加量為最高；對蘭花進(jìn)行15d澆水的組增加趨勢不明顯，上升趨勢最小，比5d澆水的高出47.6%（P<0.01）；水分脅迫處理天數(shù)為20d的處理中可溶性糖含量增加幅度介于15d處理與10d處理之間，高于對照組189.3%，低于15d處理8.7%，高于10d處理95.7%（P<0.01）。

3.3 水分脅迫對淀粉的影響 從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，水分脅迫對葉片中淀粉含量有一定影響（表5、表6）。由圖3可知，以蘭花進(jìn)行5d澆水的水分脅迫處理組為對照，相隔10d澆水的組植株葉片中淀粉含量明顯增加，增加量最高，為47.6%（P<0.01），15d澆水一次的處理次之，為32.6%（P<0.01），每20d澆水一次的處理中淀粉含量增加幅度較之對照最不顯著，上升量最低，高于對照17.5%（P<0.01）。

3.4 水分脅迫對可溶性蛋白的影響 從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，受水分脅迫影響，可溶性蛋白含量有著明顯變化（表7、表8）。由圖4可知，每隔15d進(jìn)行澆水的組與每隔5d澆水的處理（對照）相比，葉片中的可溶性蛋白含量顯著增加，增加91.3%（P<0.01）。10d澆水一次的處理中的可溶性蛋白含量與對照組中的差異不顯著，高出48.3%（P<0.01）。20d澆水的處理有上升趨勢，比5d澆水的對照高76.9%，高出變化趨勢低于15d處理14.9%但高于10d處理10.7%（P<0.01）。

3.5 水分脅迫對游離氨基酸含量的影響 從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著對土壤中水分含量的改變，蘭花葉片中游離氨基酸的含量有明顯差異（表9、表10）。由圖5可知，對蘭花進(jìn)行15d澆水處理的組，其葉片中的游離氨基酸含量明顯高于5d澆水的處理164.7%（P<0.01），澆水10d的處理與對照5d為為澆水相比，蘭花葉片中的氨基酸含量，沒有變化，間隔最長（20d）的組中游離氨基酸含量明顯下降，顯著低于對照27.3%，低于氨基酸含量最高的15d處理62.2%（P<0.01）。

4 討論

葉綠素是植物光合色素中最重要的一類色素，其含量可受多種逆境的脅迫而改變。葉綠素含量的多少在一定程度上反映了植物光合作用強(qiáng)度的高低，從而影響植物生長。在水分脅迫環(huán)境中，植物為了減緩由脅迫造成的生理代謝不平衡，細(xì)胞大量積累一些小分子有機(jī)化合物，如脯氨酸、甜菜堿等，以通過滲透調(diào)節(jié)來降低水勢，維持較高的滲透壓，保證細(xì)胞的正常生理功能。植物中的可溶性糖是水分脅迫誘導(dǎo)的小分子溶質(zhì)之一，可溶性糖類參與滲透調(diào)節(jié)，并可能在維持植物蛋白質(zhì)穩(wěn)定方面起到重要作用[10]。水分虧缺時(shí)細(xì)胞合成過程減弱而水解過程加強(qiáng)，淀粉水解為糖，蛋白質(zhì)水解形成氨基酸，水解產(chǎn)物又在呼吸中消耗；水分虧缺初期由于細(xì)胞內(nèi)淀粉、蛋白質(zhì)等水解產(chǎn)物增亥，吸呼底物增加，促進(jìn)了呼吸，時(shí)間稍長，呼吸底物減少，呼吸速度即降低，導(dǎo)致正常代謝進(jìn)程紊亂，代謝失調(diào)。在水分脅迫下，植物內(nèi)的正常蛋白質(zhì)合成會(huì)受到抑制。可溶性蛋白與調(diào)節(jié)植物的滲透勢有關(guān)，高含量的可溶性蛋白可以維持植物細(xì)胞較低的滲透勢，抵抗干旱帶來的迫害[11]。氨基酸是一類帶有氨基（-NH2）或亞氨基（-NH）的有機(jī)酸的總稱，是細(xì)胞的重要組成部分，在植物生命活動(dòng)中擔(dān)負(fù)著各種生理作用[12]。水分脅迫使植物中游離氨基酸增高，這些游離氨基酸的增加，對維持植物水勢起到滲透調(diào)節(jié)作用，同時(shí)也是脅迫下植物貯存物質(zhì)和能量的一種形式，以免造成過多的損害消耗并緩解分解產(chǎn)物引起的毒害[13]。由本次研究結(jié)果表明，每隔15d澆水一次的水分脅迫處理的植株葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸含量最高，每隔10d澆水一次和每隔15d澆水一次植株的淀粉都較高，且差異不顯著，而每隔20d澆水一次時(shí)，上述生理生化指標(biāo)含量均下降，說明每隔20d澆水一次時(shí)，已對蘭花植株產(chǎn)生了毒害。本研究的結(jié)論與上述相關(guān)研究結(jié)論一致。

5 結(jié)論

對蘭花“曙光”植株開花前和花期進(jìn)行每間隔15d一次的澆水的水分脅迫處理，促進(jìn)了葉綠素、可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和游離氨基酸的合成；每隔20d澆水一次時(shí)，上述生理生化指標(biāo)含量均下降，說明隨著水分脅迫強(qiáng)度的加劇，葉綠素、可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和游離氨基酸積累均在下降。因此，在栽培基質(zhì)通透性較好的情況下，建議蘭花‘曙光不超過15d澆一次水為宜。

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