干旱及復(fù)水對辣木幼苗生理特性的影響

翁愛芳 李源 張力 李向林 王宏信

摘要[目的]研究干旱及復(fù)水對辣木幼苗生理特性的影響。[方法]以辣木（Moringa oleifera）為試驗材料，研究干旱脅迫4、8、12、16 d和復(fù)水處理4、8 d辣木幼苗根際土壤相對含水量、葉片相對含水量、葉綠素a、葉綠素b及其葉綠素總含量和抗氧化酶的變化特性。[結(jié)果]水分脅迫下，根際土壤相對含水量和葉片相對含水量呈逐漸下降趨勢；葉綠素a和葉綠素總含量呈現(xiàn)下降—上升—下降趨勢，葉綠素b含量和葉綠素a/b則表現(xiàn)出先上升后下降趨勢；辣木幼苗過氧化物酶（POD）活性隨著干旱時間的持續(xù)呈現(xiàn)先降低再上升趨勢，辣木幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性則表現(xiàn)出上升—下降—上升的趨勢，但在干旱脅迫前8 d，2種抗氧化酶活性變化差異并不顯著（P>0.05）。復(fù)水后，各生理指標得到不同程度恢復(fù)，除POD活性顯著低于CK外（P<0.05），其他指標均與CK無顯著差異（P>0.05）。[結(jié)論]辣木幼苗具有一定的耐旱能力，復(fù)水對干旱脅迫具有緩解作用。

關(guān)鍵詞干旱脅迫；復(fù)水；辣木幼苗；葉片抗氧化酶

中圖分類號S718.43文獻標識碼A文章編號0517-6611（2018）05-0130-03

Abstract[Objective]To study drought stress and rehydration on physiological characteristics of Moringa oleifera seedlings. [Method]To inverstigate the physiological mechansims of drought adaption and protective enzyme system of Moringa oleifera under drought stress （stopped watering for 0 d， 4 d， 8 d， 12 d， 16 d and subsequent 4 d， 8 d rewatering treatments. [Result]The results showed that under water stress， the soil relative water content and the leaf relative water content decreased with the progression of drought whereas the content of chlorophyll a and total chlorophyll decreased first and increased，then decreased again.The content of chlorophyll b and total chlorophyll a/b was increased first，then decreased.The activities of superoxide dismutase （SOD） decreased first，then increased，however peroxidase（POD） increased first and decreased， then increased again.After rewatering treatments， most parameters were recovered in certain dedress，however，POD activities were significantly lower than the contol. [Conclusion]Based on these differences， it is concluded the Moringa oleifera has a great tolerating ability for drought and rewatering can release the drought stress.

Key wordsDrought stress；Rehydration；Moringa oleifera seedlings；Antioxidant enzyme system

辣木（Moringa oleifera）為辣木科（Moringaceace）辣木屬（Moringa Adans）多年生熱帶落葉喬木，其種子富含油脂，葉子、樹皮、根可用于治療多種疾病，是一種具有較高商業(yè)價值的樹種[1]。目前，辣木已經(jīng)在我國南方各地，如臺灣、福建、廣東、云南、海南等地廣泛引種[2]。近年來，我國南方地區(qū)降水趨勢呈現(xiàn)季節(jié)性差異較大，經(jīng)常出現(xiàn)季節(jié)性干旱，導(dǎo)致植物受旱等現(xiàn)象[3]，因此對植物進行干旱脅迫和復(fù)水后恢復(fù)適應(yīng)能力的研究具有重要意義。研究表明，當植物面臨干旱時，體內(nèi)的活性氧增加，細胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)發(fā)生變化，植物個體生長受到抑制[4]，而在植物體內(nèi)對緩解干旱脅迫起到重要作用的是抗氧化酶體系。目前對此已有眾多報道，如香樟幼樹（Cinnamomum camphora）[5]、長春藤（Hedera nepalensis var.sinensis）[6]、塊根紫金牛（Ardisia corymbifera var.tuberifera）[7]等保護酶的活性變化與植物個體的抗旱能力有一定關(guān)系。截至目前，對辣木的研究主要側(cè)重于苗木培育[8]、營養(yǎng)成分[9]、藥理活性的研究[10]，而對其受到生理逆境脅迫的研究較少，更未涉及干旱和復(fù)水過程中其生理生化變化的研究?；诖?，該研究以辣木為試驗材料，研究干旱脅迫及復(fù)水條件下辣木幼苗的抗旱生理特性，以期為辣木繁殖栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試辣木為1年生印度改良辣木（M.oleifera）PKM1品種，2017年3月初從西南大學(xué)苗圃起苗，去除基質(zhì)，清洗稱量鮮重后，栽植于塑料盆內(nèi)（盆口直徑為30 cm、深40 cm，盆底直徑為25 cm），每盆裝土6.25 kg，加入一定量復(fù)合肥，充分拌勻，并保證其正常生長。

1.2試驗方法

試驗在西南大學(xué)溫室大棚內(nèi)進行。棚中平均溫度為20～28 ℃，相對濕度為65%～80%。干旱脅迫開始時，盆中土壤相對含水量保持田間持水量的80%。對辣木進行持續(xù)干旱后進行復(fù)水處理，即2017年9月5日澆透水后，采用自然干旱的方法進行干旱脅迫，持續(xù)16 d后復(fù)水。分別在0、4、8、12、16 d、復(fù)水4 d（R4）和復(fù)水8 d（R8）進行土壤含水量的動態(tài)變化及辣木成熟葉片的相關(guān)生理指標測定。0 d作為對照處理（CK），每處理重復(fù)3次。干旱脅迫16 d后，第1次復(fù)水，將土壤含水量恢復(fù)至對照水平，過4 d再復(fù)水1次，在復(fù)水后第4、8天采集幼苗葉片（從各個方位選取成熟葉片）并立即用液氮速凍，然后帶回實驗室重復(fù)測定3次，取平均值。

1.3測定指標與方法

采用HH2土壤水分速測儀測定各處理盆中土壤體積含水量（SWC）；葉片相對含水量（RWC）采用烘干法測定[11]；葉綠素含量采用80%丙酮浸提法測定[12]；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定[12]；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑法測定[12]；游離脯氨酸含量采用酸性茚三酮法測定[12]；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚染色法測定，以每1 min內(nèi)變化0.1為1個酶活性單位[12]。

1.4數(shù)據(jù)分析

運用Excel 2007進行數(shù)據(jù)整理分析，利用SPSS 18.0軟件中Duncan檢驗法進行統(tǒng)計分析，用Origin 90繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫及復(fù)水處理下辣木幼苗根際土壤相對含水量的變化

從圖1可見，干旱脅迫條件下，不同處理的辣木幼苗根際土壤相對含水量均低于CK，隨著干旱脅迫的不斷持續(xù)，辣木幼苗根際土壤相對含水量呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，但復(fù)水后，根際土壤相對含水量迅速恢復(fù)。當干旱脅迫為16 d 時，根際土壤相對含水量為20.63%，顯著低于CK、4 d、8 d、12 d處理的根際土壤相對含水量（P<0.05），且分別低67.1%、61.24%、38.4%、16.0%。復(fù)水4 d（R4）、8 d（R8）后，根際土壤相對含水量持續(xù)增加到61.24%和64.20%，與CK無顯著差異（P>0.05），但顯著高于CK、4 d、8 d、12 d、16 d處理（P<0.05）。

2.2干旱脅迫及復(fù)水處理下辣木幼苗葉片相對含水量的變化

由圖2可知，CK的葉片相對含水量為95.98%，隨著干旱脅迫程度的加劇，辣木幼苗葉片相對含水量呈下降趨勢。其中，辣木幼苗相對含水量在脅迫前 8 d 下降幅度較小，而在脅迫 16 d 葉片相對含水量為66.55%，顯著低于CK、4 d、

8 d、12 d處理的葉片相對含水量（P<0.05），分別低30.66%、

2819%、26.17%、9.11%；復(fù)水4 d（R4）、8 d（R8）后，葉片相對含水量增加到93.49%和93.78%，與CK、4 d、8 d處理無顯著差異（P>0.05）。

2.3干旱脅迫及復(fù)水處理下辣木幼苗葉綠素的變化

由表1可知，隨著干旱脅迫的加劇，辣木幼苗葉片的葉綠素總含量呈下降—上升—下降的趨勢，隨著復(fù)水次數(shù)和時間的增加，葉綠素總量呈上升趨勢，但未達到CK水平。葉綠素a含量與葉綠素總含量表現(xiàn)出相同趨勢。葉綠素b含量則在干旱脅迫和復(fù)水過程中表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。葉綠素a/b則在干旱脅迫和復(fù)水過程中表現(xiàn)出上升—下降—上升的趨勢。其中，葉綠素總含量、葉綠素a含量、葉綠素b含量在受到干旱脅迫8 d時分別比CK顯著增加8.48%、10.60%、1653%（P<0.05），并達到最大值。隨著干旱脅迫的進行，葉綠素總含量和葉綠素a含量逐步下降，16 d時降至最低，而葉綠素b含量則出現(xiàn)逐步下降的趨勢，在復(fù)水8 d（R8）并未達到CK水平，但與CK相比差異不顯著（P>0.05）。葉綠素a/b在干旱脅迫4 d時為最大值，然后持續(xù)下降到16 d為最小值，隨著復(fù)水次數(shù)和時間的增加，又逐步上升。

2.4干旱脅迫及復(fù)水處理下辣木幼苗葉片抗氧化酶的變化

2.4.1

POD活性。由圖3可知，辣木幼苗POD活性隨著干旱時間持續(xù)表現(xiàn)出先降低再增加的趨勢，復(fù)水后急劇降低。辣木幼苗POD活性在受到干旱脅迫前期4、8 d逐步降低，但與CK相比差異不顯著（P>0.05），干旱脅迫16 d時，POD活性達到最大值，與CK處理相比差異顯著（P<0.05）。復(fù)水4 d（R4）、8 d（R8）后，POD活性分別較CK降低20.17%和4201%，且存在顯著差異（P<0.05）。

2.4.2SOD活性。從圖4可以看出，辣木幼苗SOD活性隨著干旱時間持續(xù)表現(xiàn)出上升—下降—上升的趨勢，復(fù)水后急劇降低。在脅迫前8 d辣木幼苗SOD活性變化不顯著（P>0.05）。而8 d后，SOD活性明顯上升，并在12 d達到最大值，是CK的2.49倍。復(fù)水4 d（R4）、8 d（R8）后，SOD活性分別為CK的1.11和0.86倍，存在顯著差異（P<0.05）。

3討論

植物在干旱脅迫下，由于葉片迅速脫水，膜透性持續(xù)變大，膜功能受損，細胞電解質(zhì)外滲，而植物葉片內(nèi)的含水量與植物根際土壤含水量緊密相關(guān)[13]。在該試驗中，隨著干旱脅迫時間的增加，辣木幼苗葉片相對含水量和根際土壤相對含水量均呈下降趨勢，復(fù)水處理4 d后，恢復(fù)至對照水平。這表明在持續(xù)干旱條件下，辣木幼苗體內(nèi)水分嚴重匱缺，從而增加對根際土壤水分的消耗，導(dǎo)致土壤根際土壤含水量降低。但通過復(fù)水，均可恢復(fù)到對照水平，說明辣木解除水分脅迫后生理修復(fù)能力很強。

葉綠素是植物體內(nèi)參與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換的重要物質(zhì)。研究認為，水分脅迫在影響植物葉綠素合成的同時會促進植物體內(nèi)的葉綠色加速分解，導(dǎo)致植物葉片葉綠素含量降低[14]，因此植物體內(nèi)葉綠素含量對干旱脅迫反應(yīng)比較敏感。張丹等[15]研究表明，干旱脅迫下針葉和樹皮綠色組織葉綠素總含量和葉綠素a/b值降低。吳順等[16]研究表明，隨著干旱脅迫時間的延長，黃瓜幼苗葉綠素含量持續(xù)下降。在該試驗中，在干旱脅迫下，辣木幼苗葉片的葉綠素總含量呈下降—上升—下降的趨勢，在華北落葉松和油松幼苗[17]和構(gòu)樹[18]上也有類似的發(fā)現(xiàn)。原因可能是干旱脅迫下葉片內(nèi)部保護作用，使得葉綠素絕對含量減少，并且葉片中含水量降低，導(dǎo)致了葉綠素濃度反而增加。經(jīng)過復(fù)水后，葉綠素含量逐步恢復(fù)，但在該試驗設(shè)置范圍內(nèi)，復(fù)水8 d并未恢復(fù)到對照水平。該試驗中，隨著干旱脅迫時間的延長，辣木幼苗葉綠素a/b先上升后下降，原因可能是水分脅迫下總?cè)~綠素a不及總?cè)~綠素 b 穩(wěn)定，在活性氧的作用下更易被分解破壞。

過氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）是植物細胞抵御活性氧傷害的重要保護酶[19]。SOD是抵御活性氧（ROS）氧化損傷的重要酶，可以通過Haber-Weiss反應(yīng)清除體內(nèi)多余的超氧陰離子（2O2-+2H+→H2O2+O2），而POD和過氧化氫酶（CAT）通過一系列反應(yīng)可將H2O2分解為無害的H2O和O2[20]。

有研究發(fā)現(xiàn)，SOD活性在輕微或者短時間水分脅迫下呈現(xiàn)上升趨勢，持續(xù)更長時間的水分脅迫，就會開始下降[21]。該研究結(jié)果顯示，干旱脅迫前8 d，辣木幼苗SOD和POD活性均變化不大，但是POD活性在12 d顯著上升，在16 d達到最大值，而SOD活性則在12 d達到峰值。這表明辣木幼苗對干旱脅迫具有一定的耐受性。隨著復(fù)水過程的延續(xù)，SOD和POD活性逐漸下降，復(fù)水8 d后，POD活性低于對照，而SOD活性則和對照無顯著差異，說明活性氧引起的膜脂過氧化和氧化還原平衡紊亂得到了修復(fù)。

4結(jié)論

干旱脅迫下辣木幼苗根際土壤相對含水量、葉片相對水分含量、葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a/b、葉綠素總含量、抗氧化酶等指標的動態(tài)變化表明，干旱脅迫對辣木幼苗的生理生化具有明顯的脅迫作用，隨著干旱的延續(xù)，各指標變化趨勢不同，但經(jīng)過復(fù)水處理后，各指標得到一定恢復(fù)。從干旱及復(fù)水過程中辣木幼苗的生理生化變化來看，辣木幼苗具有一定的耐旱性，而且復(fù)水對干旱脅迫有緩解作用。

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