干旱脅迫對3種野生花卉生理特性的影響

趙 丹，趙蓮綺，楊建偉，史寶勝

干旱脅迫對3種野生花卉生理特性的影響

趙 丹1，趙蓮綺1，楊建偉2，史寶勝1

（1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院，河北 保定 071000；2. 興隆縣林業(yè)局，河北 興隆 067300）

以繡線菊、京山梅花和天目瓊花3種野生花卉為試驗(yàn)材料，研究不同土壤水分，包括輕度、中度以及重度干旱脅迫（土壤水分梯度設(shè)置為CK、30%、50%、80%）對3種植物生理特性的影響。結(jié)果表明，輕度和中度脅迫下，3種植物SOD活性急劇上升，隨著脅迫程度的增加，天目瓊花SOD活性呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，京山梅花和繡線菊則先上升后下降，3種植物MDA，可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈現(xiàn)逐步上升趨勢?？傮w來說，輕度和中度脅迫下，天目瓊花各項(xiàng)生理指標(biāo)較穩(wěn)定，重度脅迫下，3種植物生理指標(biāo)均產(chǎn)生顯著變化。綜合分析，天目瓊花有較強(qiáng)的耐旱性。

野生花卉；干旱脅迫；生理特性；耐旱性

我國水資源匱乏，分布明顯不均，導(dǎo)致許多地區(qū)植被單一，生長速度慢[1]。而華北作為半干旱地區(qū)，水資源短缺已成為我省園林綠化引種的重要限制因素[2]，因此研究干旱脅迫對于植物生長具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也為我省耐旱性園林植物引種提供一定的參考。

繡線菊（）、京山梅花（）和天目瓊花（）為我省觀賞價(jià)值良好的野生花卉。目前，人們對3種植物的研究主要為栽培[3]、分類[4]和對弱光環(huán)境[5]、重金屬污染[6]及鹽堿地的適應(yīng)性[7]等，而對其抗旱生理研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)通過對比干旱脅迫下3種野生花卉葉片中、超氧化物歧化酶（SOD）活性及丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、可溶性糖含量變化，探究3種植物的耐旱性，同時(shí)為耐旱植物的篩選提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料、地點(diǎn)與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為繡線菊（）、京山梅花（）和天目瓊花（）3種野生花卉。于2017年4月上旬，選擇2年生長勢大小近似的健康植株，每種60株，將植株從苗圃中起栽并種植于花盆中（選用直徑30 cm，高28 cm的塑料花盆），盆土的營養(yǎng)土∶河沙∶園土為2∶2∶1，統(tǒng)一過篩稱重，帶土盆重16 kg，每盆栽一株，澆足定根水，進(jìn)行常規(guī)管理，確保植株成活。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

于2017年6中旬在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行干旱脅迫試驗(yàn)，7月中旬在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行生理測定。

1.3 試驗(yàn)方法

選擇生長較好、長勢一致的3種植物，每種60株盆栽苗移入透光通風(fēng)的防雨棚中適應(yīng)生長，經(jīng)過30 d充分緩苗后開始干旱處理，干旱處理于2017年6月15日開始，至7月15日結(jié)束，處理時(shí)間為30 d。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)水分梯度：1）適宜水分（CK土壤最大持水量的80%以上），土壤質(zhì)量含水量（）為18.32%~19.54%；2）輕度干旱（土壤最大持水量的80%），為14.66%~15.88%；3）中度干旱（土壤最大持水量的50%），為10.99%~12.21%；4）重度干旱（土壤最大持水量的30%），為7.33%~8.55%。同種每次一種植物取3株進(jìn)行試驗(yàn)，要定期監(jiān)測土壤質(zhì)量含水量，以及植株在土壤所占含水量的比例，每次要選取并未取過的新的葉片植株來進(jìn)行試驗(yàn)，用來測定野生花卉葉片中的超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、可溶性糖。要確保各個(gè)梯度的土壤質(zhì)量含水量在提前設(shè)定的范圍內(nèi)。

2 測定指標(biāo)與數(shù)據(jù)分析方法

2.1 測定指標(biāo)方法

使用硫代巴比妥酸法測定葉片中的丙二醛（MDA）含量；利用蒽酮比色法測定葉片中的可溶性糖含量；葉片可溶性蛋白含量利用考馬斯亮藍(lán)法測定；葉片SOD活性利用氮藍(lán)四唑（NBT）法測定。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)的整理采用Excel 2003，并采用SPSS 22. 0對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3 結(jié)果分析

3.1 干旱脅迫對3種野生花卉SOD活性的影響

正常水分條件下，繡線菊、京山梅花、天目瓊花葉片中SOD活性差異不大，見表1。繡線菊和京山梅花在輕度和中度干旱脅迫條件下，SOD活性呈現(xiàn)急劇上升趨勢，在土壤含水量50%條件下達(dá)最大值，與對照組相比，繡線菊上升了141.38%，京山梅花上升了180.25%，重度干旱脅迫下均有所回降，其中繡線菊回降較為顯著（＜0.05）。與繡線菊和京山梅花變化趨勢不同，隨著干旱脅迫的加劇，天目瓊花SOD活性呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢，在80%、50%和30%土壤水分條件下與對照相比分別增加了242.58%、302.10%和314.30%。

表1 干旱脅迫對植物SOD活性的影響 U/g

注：同列字母不同表示差別顯著（=0.05），相同字母相同則差別不明顯，以下同。

3.2 干旱脅迫對3種野生花卉葉片中MDA含量的影響

正常水分條件下，繡線菊、京山梅花、天目瓊花葉片中MDA含量見表2。隨著干旱脅迫的增加，MDA均呈上升趨勢，80%水分條件下，與對照組相比均無顯著差異，至50%水分條件下，均與對照組差異明顯，繡線菊、京山梅花和天目瓊花與對照相比分別增長了174.44%、121.08%和26.01%，至30%水分條件下，3種植物的MDA含量均急劇增加，分別比對照增加了320.42%、199.76%和145.05%。

3.3 干旱脅迫對3種野生花卉的可溶性糖含量的影響

干旱脅迫對3種植物可溶性糖含量影響如表3所示。隨著干旱脅迫增加，可溶性糖含量均逐漸上升，80%水分條件下，與對照組相比，天目瓊花上升明顯，上升7.68%，京山梅花、繡線菊上升不顯著，但也上升2.00%和2.14%。在50%水分條件下，與對照組相比，天目瓊花顯著上升，增長104.69%，京山梅花上升了99.58%，繡線菊上升了12.24%。至30%條件下，3種植物可溶性糖含量均顯著增加，與對照相比分別上升了36.55%、156.28%和171.26%。

表2 干旱脅迫對植物MDA含量的影響 nmol/g

表3 干旱脅迫對植物可溶性糖含量的影響 mg/g

3.4 干旱脅迫對3種野生花卉的可溶性蛋白含量的影響

干旱脅迫對3種植物可溶性蛋白含量影響如表4所示。隨著干旱脅迫增加，可溶性蛋白逐漸上升，土壤含水量80%條件下，與對照組相比，3種野生花卉均無顯著變化。在含水量50%條件下，天目瓊花與對照組相比增長了42.82%，京山梅花與繡線菊均增長了48.74%和8.70%。在30%條件下，與對照組相比，天目瓊花上升了63.22%，京山梅花上升了88.09%，繡線菊上升了38.41%。

表4 干旱脅迫對植物可溶性蛋白含量的影響 mg/g

4 討論

SOD是植物保護(hù)系統(tǒng)中的主要保護(hù)性酶，并且是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其活性與植物抗性密切相關(guān)[8]。植物可通過改變其自身SOD活性來保護(hù)植物組織，減少由于活性氧的積累而造成植物損壞，對植物具有保護(hù)作用。研究表明，隨著干旱脅迫的上升，繡線菊和京山梅花SOD活性均先升高后降低，天目瓊花SOD活性則持續(xù)上升，并且3種植物中天目瓊花的SOD活性更高，可以更好應(yīng)對干旱脅迫并減少活性氧的積累，提高適應(yīng)能力，增強(qiáng)抗旱性。而繡線菊、京山梅花的SOD活性在重度干旱條件下下降比較顯著，植物體內(nèi)的保護(hù)酶較少，活性氧積累多，給植物帶來傷害，降低植物的抗旱性。

MDA是膜脂過氧化過程中的分解產(chǎn)物，MDA含量越高，則細(xì)胞膜損傷程度越大[9]，代謝功能下降，植物抗旱性越弱。試驗(yàn)可知，隨著干旱脅迫不斷加深，繡線菊、京山梅花、天目瓊花3種野生花卉都有不同程度的增長。繡線菊MDA與對照組相比增長速度快，MDA對于細(xì)胞膜損傷嚴(yán)重，植物代謝功能受到損傷，抗旱性較弱。天目瓊花MDA增長較慢，細(xì)胞膜損傷較小，其抗旱能力強(qiáng)。

可溶性糖是植物組織中重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的上升會(huì)增加植株滲透壓，減輕水分散失，提高植物抗旱性[10]。試驗(yàn)表明，隨著干旱脅迫程度增加，天目瓊花的可溶性糖含量顯著上升，由于植物體內(nèi)滲透壓的影響，隨著可溶性糖的不斷累積，使水分更容易被根系吸收，保持土壤水分，實(shí)現(xiàn)植物的抗旱性。天目瓊花可溶性糖含量與對照組相比明顯上升，表明植物可以通過提高可溶性糖含量來抵御干旱逆境，保持根系吸水能力，減少水分流失，提高抗旱性。繡線菊、京山梅花的可溶性蛋白含量積累較少，根系吸收能力弱，水分流失快，抗旱性弱。

可溶性蛋白可以在不良環(huán)境下通過滲透調(diào)節(jié)提高植物的適應(yīng)性[11]，它也有一個(gè)強(qiáng)大的親水膠體，影響細(xì)胞的水分保留，植物依靠可溶性蛋白的活性積累來降低滲透性，并進(jìn)行的滲透調(diào)節(jié)[12]。試驗(yàn)結(jié)果表明，繡線菊、京山梅花、天目瓊花可溶性蛋白含量在干旱脅迫期間均有不同程度的增加，3種野生花卉在干旱脅迫下產(chǎn)生調(diào)節(jié)蛋白，通過滲透調(diào)節(jié)的作用，不斷適應(yīng)土壤中水分的減少。一般來說，可溶性蛋白的含量上升幅度較大的植物抗旱的能力會(huì)比較強(qiáng)，相反的，則抗旱性比較弱。由此可以看出，3種野生花卉中，天目瓊花抗旱性比較強(qiáng)，而繡線菊的抗旱性則比較弱。

綜合各項(xiàng)指標(biāo)分析，3種野生花卉中，抗旱性從大到小依次為天目瓊花＞京山梅花＞繡線菊。

[1] 王瑗,盛連喜,李科,等.中國水資源現(xiàn)狀分析與可持續(xù)發(fā)展對策研究[J].水資源與水工程學(xué)報(bào),2008(3):10-14.

[2] 楊建偉,孫桂芳,趙丹,等.干旱脅迫對麻葉繡線菊光合及熒光參數(shù)的影響[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2018,41(3):49-54.

[3] 李念祥,畢廣有.幾種繡線菊適應(yīng)性研究及利用評價(jià)[J].防護(hù)林科技,2017(8):55-56.

[4] 李佳,陳偉,樊澤璐,等.七里峪三裂繡線菊種群的遺傳分化研究[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào),2017,31(4):80-85.

[5] 劉慧民,馬艷麗,王柏臣,等.兩種繡線菊耐弱光能力的光合適應(yīng)性[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2012,32(23):7519-7531.

[6] 曹玲,司守霞,王慶成.鎘對東北楓和東北山梅花生長和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào), 2017,32(3):67-70.

[7] 楊永莉.滄州鹽堿地天目瓊花引種適應(yīng)性研究[J].中國園藝文摘,2018,34(3):57-58,85.

[8] 張靜,趙亮明,鄒志榮.不同蘋果砧木組培苗抗旱性的比較研究[J].果樹學(xué)報(bào),2013,30(1):88-93.

[9] 張治安.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2004:68-70.

[10] 潘昕,邱權(quán),李吉躍,等.干旱脅迫對青藏高原6種植物生理指標(biāo)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(13):3558-3567.

[11] LIU L D, LI CD, SUN H C, et al. Effect of Water Stress on Carbohydrate Metabolism in Cotton with Varying Boll Size[J]. Cotton Science,2007,19(2):129-133.

[12] 桑子陽,馬履一,陳發(fā)菊.干旱脅迫對紅花玉蘭幼苗生長和生理特性的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2011,31(1):109-115.

Effects of Drought Stress on Physiological Characteristics of Three Wild Flowers

ZHAO Dan1, ZHAO Lianqi1, YANG Jianwei2, SHI Baosheng1

(1. College of Landscape and Travel, Hebei Agricultural University, Baoding, Hebei 071000, China; 2.Forestry Bureau of Xinglong County, Xinglong, Hebei 067300, China)

Taking the three wild flowers,andastest materials, the effects of different soil moisture, including mild, moderate, and severe drought stress on the physiological characteristics of three plants were studied(the soil moisture gradients were set to ck, 30%, 50%, and 80%). The results showed that: Under mild and moderate stress, SOD activity of the three plants increased sharply. With the increase of stress degree, SOD activity ofshowed a continuous upward trend and that ofandrose first and then decreased. The contents of MDA, soluble sugar and soluble protein in the three kinds of plants showed a gradual upward trend. Generally speaking, under mild and moderate stress, the physiological indexes ofare relatively stable. Under severe stress, the physiological indexes of the three plants have significant changes. Comprehensive analysis shows thathas strong drought tolerance.

wild flowers; drought stress; physiological characteristics; drought tolerance

10.3969/j.issn.1673-2065.2020.04.007

趙 丹（1994—），男，河北無極人，在讀碩士。

史寶勝（1969—），男，河北高陽人，教授，博士生導(dǎo)師，Email: baoshengshi@163.com

河北省科技廳項(xiàng)目（17226320D）；河北省林業(yè)廳項(xiàng)目（1704487）

S714.7

A

1673-2065(2020)04-0027-04

2019-06-04

（責(zé)任編校：李建明 英文校對：李玉玲）