短葶山麥冬對不同強度干旱脅迫的生理響應(yīng)

潘王韻 吳蘇律 陳明堃等

摘? 要：通過選擇使用聚乙二醇6000（PEG6000）模擬不同強度的干旱脅迫，測定分析短葶山麥冬6個生理生化指標(biāo)，判定在不同強度的干旱脅迫下短葶山麥冬所具有的抗旱性。結(jié)果表明，短葶山麥冬的可溶性糖含量在10%濃度脅迫下大幅增加，在20%濃度脅迫下則只有微量增加;POD酶的活性在10%濃度脅迫下的增幅要大于在20%濃度脅迫時的增幅;MDA含量在10%濃度下少量增加，而在20%濃度脅迫下大量增加;葉綠素a、葉綠素b、蛋白質(zhì)含量在受到干旱脅迫時均有所減少。說明短葶山麥冬在脅迫濃度為10%的干旱環(huán)境下耐旱性最強。

關(guān)鍵詞：短葶山麥冬;聚乙二醇6000;干旱脅迫;生理生化指標(biāo)

中圖分類號 S687文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）06-0017-04

Abstract：This experiment uses polyethylene glycol 6000（PEG6000） to simulate drought stress of different intensity （10% moderate stress and 20% severe stress）.By measuring 6 physiological and biochemical indexes of Liriope muscari （Decne.） Bailey to analyze the physiological response of Liriope muscari （Decne.） Bailey under drought stress.The results showed that the soluble sugar content of Liriope muscari （Decne.） Bailey increased significantly under 10% PEG6000 stress，but only slightly under 20% stress.And the increase of POD enzyme activity under the moderate stress of 10% concentration was greater than that in the severe stress of 20% concentration;the content of MDA increased in a small amount in 10% concentration，but in 20% concentration.The Chlorophyll a，chlorophyll b and protein content decreased under drought stress.The results showed that Liriope muscari （Decne.） Bailey had the strongest drought tolerance under 10% stress.

Key words：Liriope muscari （Decne.） Bailey;Polyethylene glycol 6000;Drought stress;Physiological and biochemical indices

短葶山麥冬（Liriope muscari （Decne.） Bailey）屬于百合科山麥冬屬，為多年生常綠草本植物，具有常綠、耐蔭、耐寒、耐旱、抗病蟲害等多種優(yōu)良性狀[1]。它不僅在綠化中起著重要的作用，在園林方面的應(yīng)用前景也十分廣闊，生長過程中幾乎無需護理，在自然環(huán)境下也能很好生長，是理想的園林綠化造景材料。另外，其還具有很高的藥用價值，塊根可以潤肺止咳，補氣生津。

目前有關(guān)短葶山麥冬的研究主要集中在栽培管理[2-3]、化學(xué)成分[4]和藥理活性[5-7]等方面，對其干旱脅迫方面的研究鮮見報道[8]。比較深入的研究如范海蘭等[9-11]研究不同土壤水分梯度條件下短葶山麥冬光合作用—光響應(yīng)特性，得出50%和35%的土壤田間持水量提高了短葶山麥冬的水分利用效率。通過研究土壤水分脅迫對短葶山麥冬碳、氮代謝等若干生理指標(biāo)的影響，探討短葶山麥冬的水分適應(yīng)性，結(jié)果表明不同生育期短葶山麥冬葉片色素含量對水分脅迫響應(yīng)規(guī)律不同。同時研究發(fā)現(xiàn)在不同土壤水分條件下，短葶山麥冬光合速率均在10∶00達到最大值，光合速率日變化總體表現(xiàn)為單峰型曲線。王倩[12]發(fā)現(xiàn)在水分脅迫下短葶山麥冬對輕度干旱適應(yīng)良好，對中度干旱具有一定耐受力，在重度干旱下生長不良。

隨著全球氣候變化的加劇，水資源將會更加短缺[13]，因此加強植物對干旱適應(yīng)性評價的研究顯得十分重要。短葶山麥冬是一種常見且實用的綠化植物，為了更好的應(yīng)用在園林中，研究其抗旱性具有重要意義。聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，越來越廣泛地被應(yīng)用于植物抗旱性研究。它具備條件易控制、重復(fù)性好、周期短、方法簡單等優(yōu)點，適合早期鑒定[12]，可以有效避免一些外部條件對測定指標(biāo)產(chǎn)生影響，模擬出最接近自然干旱的環(huán)境。本實驗通過模擬不同強度的干旱脅迫（10%中度、20%重度），測定脅迫24h后短葶山麥冬的各項生理指標(biāo)，使用軟件對各項指標(biāo)進行方差分析，以評價短葶山麥冬的抗旱性。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 研究材料來源于福建泉州羅溪鎮(zhèn)短葶山麥冬GAP建設(shè)示范基地主栽品種，為百合科山麥冬屬短葶山麥冬（Liriope muscari（Decne.）Bailey）。用統(tǒng)一規(guī)格的盆種植于福建省福州市福建農(nóng)林大學(xué)田間實驗室2號樓溫室大棚內(nèi)。實驗于2017年10月進行。

1.2 實驗設(shè)計

1.2.1 實驗取樣 使用1/2霍格蘭營養(yǎng)液配制用于模擬干旱環(huán)境的的聚乙二醇（PEG-6000）溶液，實現(xiàn)干旱脅迫。設(shè)置3個脅迫濃度：0%、10%（中度）、20%（重度），其中0%為對照組，對照組的處理只倒入1/2的霍格蘭營養(yǎng)液，其他條件一致。每個脅迫濃度3次重復(fù)。所有處理均在自然環(huán)境下生長。在脅迫0、24h時，取生長正常、相似部位的葉片放入冰箱，保存于4°C低溫下。

1.2.2 實驗方法 葉綠素a、葉綠素b含量測定：葉綠素含量的測定方法[14];蛋白質(zhì)含量測定：考馬斯亮藍G-250法[14];可溶性糖含量測定：蒽酮比色法[14];丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量測定：硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）法[15];過氧化物酶（peroxidase，POD）活性測定：愈創(chuàng)木酚法[14]。

1.3 處理數(shù)據(jù) 將實驗數(shù)據(jù)用WPS軟件進行處理，并使用SPSS軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同強度的干旱脅迫下短葶山麥冬葉綠素a含量變化 從圖1可以看出，短葶山麥冬在受到干旱脅迫時，葉綠素a含量總體呈現(xiàn)快速下降的趨勢。對照組中，短葶山麥冬的葉綠素a含量微微下降;而在10%濃度的中度脅迫下，24h后短葶山麥冬的葉綠素a含量明顯下降;在20%濃度的重度脅迫下，葉綠素a依舊呈現(xiàn)下降趨勢，且趨勢大于中度脅迫。

2.2 不同強度的干旱脅迫下短葶山麥冬葉綠素b含量變化 干旱脅迫下的短葶山麥冬葉綠素b含量都呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。由圖2可知，對照組中短葶山麥冬的葉綠素b含量在脅迫24h時呈上升趨勢;而在10%濃度中度脅迫處理下，短葶山麥冬的葉綠素b含量在24h時微微下降;在20%濃度重度脅迫處理后，短葶山麥冬葉綠素b含量下降較為劇烈，下降量大于10%濃度下。

2.3 不同強度的干旱脅迫下短葶山麥冬可溶性糖含量變化 從圖3可得，對照組的可溶性糖含量變化極不明顯;而在進行了24h的10%濃度脅迫處理后，短葶山麥冬的可溶性糖含量大幅增加，呈現(xiàn)明顯的上升趨勢;在20%濃度脅迫處理下，短葶山麥冬的可溶性糖含量增加較少，但總體也呈上升趨勢。

2.4 不同強度的干旱脅迫下短葶山麥冬POD酶活性變化 從圖4可知，對照組的POD酶活性有微量下降，變化較小;在10%濃度脅迫處理24h后，短葶山麥冬的POD酶活性變強，呈現(xiàn)上升趨勢，但不明顯;在20%濃度重度脅迫處理24h后，短葶山麥冬POD酶的活性微微增加，呈現(xiàn)更不明顯的上升趨勢。

2.5 不同強度的干旱脅迫下短葶山麥冬蛋白質(zhì)含量變化 從圖5可知，對照組的短葶山麥冬蛋白質(zhì)含量增加，呈現(xiàn)上升趨勢，在受到干旱脅迫時，短葶山麥冬的蛋白質(zhì)含量大幅減少。在10%濃度脅迫處理24h后，短葶山麥冬的蛋白質(zhì)含量下降明顯;在20%濃度脅迫處理后，短葶山麥冬蛋白質(zhì)含量下降更劇烈，明顯大于10%脅迫濃度時。

2.6 不同強度的干旱脅迫下短葶山麥冬丙二醛含量變化 由圖6可知，短葶山麥冬的丙二醛含量在對照組中呈下降趨勢;在10%濃度脅迫處理24h后，丙二醛含量少量增加，呈現(xiàn)略微上升趨勢;而在20%濃度脅迫處理下，短葶山麥冬的丙二醛含量急劇增加。

2.7 短葶山麥冬葉片生理指標(biāo)的方差分析 由表1可知，在不同強度的干旱脅迫下，短葶山麥冬各項指標(biāo)的差異均未達到顯著水平（P>0.05），說明短葶山麥冬在不同強度的干旱脅迫下，各項指標(biāo)受到的影響較小。模擬干旱脅迫對短葶山麥冬所造成的影響處在其自身可調(diào)節(jié)、恢復(fù)的范圍內(nèi)。

3 結(jié)論與討論

（1）對短葶山麥冬在不同濃度干旱脅迫下的生理指標(biāo)進行測定，結(jié)果表明，在中等干旱脅迫下短葶山麥冬的抗旱性最強。

實驗中，在20%濃度重度脅迫下的短葶山麥冬丙二醛含量驟然增加，10%濃度的中度脅迫下只少量增加，證明了短葶山麥冬在10%脅迫濃度下依然正常生長，在20%脅迫濃度下細胞損傷嚴(yán)重;蛋白質(zhì)在短葶山麥冬受到干旱脅迫時會出現(xiàn)大量減少的現(xiàn)象，這說明在缺水條件下，短葶山麥冬的蛋白質(zhì)合成受阻，20%濃度下蛋白質(zhì)的減少量要大于10%濃度的。植物細胞內(nèi)可溶性總糖含量增加，可以降低細胞內(nèi)物質(zhì)的滲透勢，有利于細胞從外界吸水從而增強抗旱力[16]。實驗中，10%中度脅迫濃度下短葶山麥冬可溶性糖的含量增幅較大，而在對照組和20%重度脅迫濃度下只有微量增加，說明在10%濃度的中度脅迫下，短葶山麥冬植物細胞內(nèi)物質(zhì)的滲透勢大于重度脅迫，正好說明了短葶山麥冬在中度脅迫下的抗旱力較強。通過方差分析，得出在3種脅迫濃度下，短葶山麥冬的各項生理指標(biāo)差異均不顯著，說明短葶山麥冬能通過自身進行調(diào)節(jié)、恢復(fù)，具有較強的抗旱性。

（2）在干旱脅迫下，短葶山麥冬的葉綠素a、葉綠素b含量均呈下降趨勢，這與陳劍成等[17]在研究凹葉厚樸幼苗在干旱脅迫0～30d下葉綠素含量變化的趨勢相似。丙二醛含量在10%、20%脅迫濃度下的變化與張博文等[18]在PEG-6000模擬干旱脅迫下5種草本植物的抗旱性研究中，黑麥草在10%、20%脅迫濃度下的變化趨勢相似?？扇苄缘鞍踪|(zhì)的含量在10%、20%脅迫濃度下呈現(xiàn)下降趨勢，與張科[19]在研究重慶市6種園林草本地被植物的耐旱性評價中，麥冬在受到10%、20%脅迫下的變化趨勢相似?？扇苄蕴呛康淖兓c謝小玉[20]在對辣椒開花結(jié)果期進行干旱脅迫時可溶性糖含量的變化趨勢相似。過氧化物酶的變化在10%、20%脅迫濃度下呈現(xiàn)上升趨勢，這與王倩[12]在對短葶山麥冬進行干旱脅迫以測定抗氧化代謝的影響的實驗中，10%濃度下POD酶上升含量較多，20%濃度下POD酶含量上升量相較于10%濃度時較少的趨勢相似。

（3）在干旱脅迫下，各項指標(biāo)隨著脅迫強度的增加而變化，短葶山麥冬葉片中蛋白質(zhì)、POD、MDA、可溶性糖、葉綠素a、b都有相應(yīng)降低和增加，并且這幾種生理指標(biāo)都具有一定的相關(guān)性的動態(tài)變化。比如，當(dāng)植物細胞因缺水遭受傷害時，其產(chǎn)生的丙二醛具有很強的細胞毒性，這種細胞毒性對許多生物功能分子具有很強的破壞作用，并能夠破壞原生質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)與功能。細胞膜脂過氧化作用強弱和質(zhì)膜破壞程度主要由丙二醛含量的高低反映[16]。

植物的抗旱性會制約植物的生長，因此，研究植物的抗旱性，對保護生態(tài)環(huán)境、綠化干旱地區(qū)及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都有著重大意義。本實驗?zāi)M干旱環(huán)境的脅迫方式，由常規(guī)的水培改為在土內(nèi)植物的根部直接加入聚乙二醇溶液，減少了水培前對植物根部的清潔和消毒等繁瑣步驟。這種方法在今后的模擬干旱脅迫環(huán)境實驗中都可采用。

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（責(zé)編：徐世紅）