高溫脅迫對(duì)多花梾木幼苗葉片生理因子的影響

周余華 梁宇翔

摘要：以一年生多花梾木（Cornus florida L.）幼苗為試驗(yàn)材料，在35～44 ℃人工模擬高溫環(huán)境下，研究不同梯度高溫對(duì)多花梾木葉片色差、葉綠素含量、葉片含水量、熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)、超氧化物歧化酶（SOD）活性等形態(tài)特征和葉片生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，（1）與對(duì)照組（35 ℃恒溫）相比，隨著高溫脅迫溫度的提高，多花梾木莖葉逐漸褪色萎縮脆化，具體表現(xiàn)為葉片色差不斷增大、葉片相對(duì)含水量（LRWC）與葉綠素含量均下降、葉片熒光能力隨溫度上升而降低;（2）高溫影響多花梾木葉片酶活性，具體表現(xiàn)為超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性不斷升高，丙二醛（MDA）含量呈上升趨勢(shì)并在43 ℃達(dá)到最大值，且多花梾木形態(tài)變化的臨界點(diǎn)較其內(nèi)部生理變化臨界點(diǎn)出現(xiàn)略遲。綜上，高溫對(duì)多花梾木幼苗生長(zhǎng)的影響較大，多花梾木具有一定的耐熱性，但不可忍受超過40 ℃以上的長(zhǎng)期高溫。

關(guān)鍵詞：高溫脅迫;多花梾木;形態(tài)特征;生理特征;熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)

中圖分類號(hào)：S685.990.1?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）11-0085-07

收稿日期：2020-09-22

基金項(xiàng)目：江蘇省林業(yè)科技創(chuàng)新與推廣項(xiàng)目（編號(hào)：LYKJ[2018]07）;江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院項(xiàng)目（編號(hào)：2017kj10）。

作者簡(jiǎn)介：周余華（1964—），男，江蘇泰興人，博士，副教授，主要從事園林植物的教學(xué)、生產(chǎn)及研究工作。E-mail：uua16hot@126.com。

隨著人口的不斷增加，城市化和工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，大氣中CO2濃度也隨之持續(xù)增加，溫室效應(yīng)問題日益突出。環(huán)境因子（如溫度升高、雨水增多等）的改變給植物增加了生長(zhǎng)乃至存活的挑戰(zhàn)[1]。高溫脅迫作為植物在生存環(huán)境中的主要逆境因子，通過改變植物的生理作用，對(duì)許多植物產(chǎn)生傷害，不可逆轉(zhuǎn)地影響植物體生長(zhǎng)和發(fā)育過程[2-4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)不同的園林植物進(jìn)行高溫脅迫研究，目前已取得較大成果。多花梾木（Cornus florida L.）作為世界著名的園林觀賞植物，原產(chǎn)于加拿大南部與美國(guó)東南部地區(qū)[5-7]，種植于長(zhǎng)江中下游地區(qū)無疑會(huì)受到夏季高溫的影響。

多花梾木具有較強(qiáng)的耐寒性，華東地區(qū)冬季無防護(hù)措施的條件下，一年生幼苗未遭凍害且無明顯病蟲害。在適宜的氣候環(huán)境條件下，多花梾木幼苗生長(zhǎng)較慢，2年后幼苗成長(zhǎng)速率加快[8-10]。常州、蘇州、上海、杭州等地引種后也能順利度夏。

對(duì)多花梾木來說，高溫是造成多花梾木生長(zhǎng)受限、長(zhǎng)枝虧欠的主要因素。本研究以生長(zhǎng)狀況良好的一年生多花梾木植株為試驗(yàn)材料，探索不同高溫梯度下多花梾木的形態(tài)變化和生理生化反應(yīng)，以期在短期高溫條件下，通過人為措施緩解或消除高溫帶來的不利影響，從而探索多花梾木耐高溫生理機(jī)制，選育耐高溫多花梾木品種，并了解多花梾木在高溫傷害下的緊急救治措施。多花梾木的應(yīng)用潛力尚未完全開發(fā)，其景觀和生態(tài)價(jià)值尚未得到充分的展示。因此，研究多花梾木的耐高溫性能對(duì)挖掘多花梾木潛在價(jià)值，推廣綠化種植具有較大意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)在江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院研發(fā)樓內(nèi)。選用植株健壯、生長(zhǎng)狀況良好的一年生多花梾木盆栽苗，生長(zhǎng)高度基本一致，每盆質(zhì)量6 kg（含沙壤土，有機(jī)質(zhì)含量為15.827 g/kg）左右、葉片數(shù)超過80張（不含嫩葉），每盆1株。每個(gè)處理計(jì)30盆，3次重復(fù)。

主要試驗(yàn)儀器：多功能全自動(dòng)人工氣候箱、CM-700d/600d 分光測(cè)色儀、SPAD葉綠素含量測(cè)定儀、Handy PEA 高速連續(xù)激發(fā)式熒光儀、超低溫冰箱、離心機(jī)、梅特勒ML204型萬分之一天平等。盆栽苗脅迫試驗(yàn)在全自動(dòng)智能人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 預(yù)試驗(yàn)

2019年7—9月對(duì)多花梾木進(jìn)行盆栽苗的初步脅迫試驗(yàn)，擬定2組，各選10盆。根據(jù)全國(guó)各地引種情況及日本各地栽植情況，擬設(shè)定溫度為35、40 ℃，觀察人工氣候箱內(nèi)植株葉片隨脅迫進(jìn)行的反應(yīng)變化[11]，得出相應(yīng)的平均存活天數(shù)分別約34.1、24.7 d。

1.2.2 脅迫試驗(yàn)

隨后根據(jù)預(yù)試驗(yàn)植株的存活天數(shù)，確定脅迫起始溫度為35 ℃，最終溫度為45 ℃，于2019年10月14日進(jìn)行高溫脅迫試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置2組，同時(shí)進(jìn)行，T為試驗(yàn)組（35～45 ℃的高溫脅迫）30盆，3次重復(fù)，CK為對(duì)照組（35 ℃保持不變）;試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用單因子完全隨機(jī)變量（表1）。試驗(yàn)前用與盆栽苗冠幅大小一致的軟質(zhì)透水無紡袋將多花梾木植株土球包裹，并在盆栽苗底部墊有半徑一致的托盤，及時(shí)澆水保持托盤內(nèi)水分，利用土壤對(duì)水分的虹吸能力保持植株水分平衡。

試驗(yàn)伊始，將盆栽苗置于人工氣候箱內(nèi)，并保持相鄰2株5 cm左右間隔，盡量減少植株間的相互影響。調(diào)節(jié)氣候箱內(nèi)初始環(huán)境參數(shù)，光照度為3 000 lx，光處理14 h，暗處理10 h（模擬北半球夏季晝夜長(zhǎng)短變化），其他環(huán)境因子保持不變。脅迫初始溫度為35 ℃，之后每隔2 d上升2 ℃，當(dāng)溫度達(dá)到39 ℃時(shí)每隔2 d上升1 ℃（表1）。根據(jù)長(zhǎng)江中下游氣候特點(diǎn)，39 ℃已處于高溫狀態(tài)，為緩解高溫對(duì)植物帶來的生理影響，使植物更易適應(yīng)高溫，并利于試驗(yàn)進(jìn)一步進(jìn)行，將溫度的調(diào)整放緩。調(diào)整溫度達(dá)44 ℃時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)期間，每隔2 d進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定和葉片采樣工作，指標(biāo)測(cè)定和葉片采樣時(shí)間為20：00。測(cè)定時(shí)，葉片樣本均選自每株盆栽苗的中間部位，含水量測(cè)定樣本來自植株基部。采樣工作則選擇不同植株同樣部位的葉片1～3張，共20張，采樣完畢后葉片樣品立即放入密封袋中，標(biāo)好序號(hào)，用冰袋包裹放置于-180 ℃超低溫冰箱密封保存，以供后期測(cè)樣。

1.3 試驗(yàn)測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 葉片生長(zhǎng)形態(tài)與形色指標(biāo)測(cè)定

植株的外部生長(zhǎng)形態(tài)通過觀察記錄葉片的形態(tài)變化表示，根據(jù)葉片的生長(zhǎng)狀況和外觀質(zhì)量，將葉片外觀形態(tài)分為5個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)為飽滿正常，Ⅱ級(jí)為比較飽滿正常，Ⅲ級(jí)為失水皺縮，Ⅳ級(jí)為嚴(yán)重失水皺縮，Ⅴ級(jí)為完全失水焦枯（表2）。

葉片的形色指標(biāo)（色度）采用分光測(cè)色儀CM-700d/600d進(jìn)行色差測(cè)定。選取植株中上部固定位置較大的葉片，使用校正后的分光測(cè)色儀測(cè)量固定葉片的上部位置，將第1次測(cè)定的葉片數(shù)據(jù)記為初始標(biāo)準(zhǔn)色，其L（照度/亮度）、a（紅綠值）、b（黃藍(lán)值）即為初始標(biāo)準(zhǔn)色三參數(shù)，此后每次測(cè)量所得數(shù)據(jù)為對(duì)比色（對(duì)比參數(shù)），以ΔL、Δa、Δb作為相應(yīng)色差指標(biāo)。ΔE為總色差變化。其中ΔE在（0，0.5]之間表示變化微小;在（0.5，2.0]之間表示變化一般;在（2.0，4.0]之間表示變化較大;>4.0則表示變化非常大。

計(jì)算公式：

ΔE（NBS）=（ΔL）2+（Δa）2+（Δb）2。（1）

1.3.2 葉片含水量測(cè)定

葉片含水量通過烘干稱質(zhì)量法測(cè)定。在植株底部選取大小適中的葉片取樣，每株取3片，首先稱量葉片采下后的質(zhì)量，記為葉片鮮質(zhì)量m1;隨即將所有稱質(zhì)量后的葉片放入蒸餾水中充分浸泡5 h后，取出并擦干葉片表面水分，此時(shí)測(cè)量葉片飽和質(zhì)量，記為m2;最后將葉片放置105 ℃的烘干箱中殺青30 min后，再用80 ℃烘干箱烘烤12 h至葉片恒質(zhì)量，此時(shí)測(cè)量葉片干物質(zhì)的質(zhì)量，記為葉片干質(zhì)量m3。通過公式計(jì)算葉片含水量（LWC）、葉片相對(duì)含水量（LRWC）。

計(jì)算公式為

LWC=m1-m3m1×100%。（2）

LRWC=m1-m3m2-m3×100%。（3）

1.3.3 葉片葉綠素含量測(cè)定

選擇相同植株中上部同一葉片，每隔2 d使用SPAD葉綠素儀器進(jìn)行葉綠素相對(duì)含量測(cè)量，同一葉片測(cè)量5次，取平均值作為葉綠素含量，記錄數(shù)據(jù)并比較葉綠素相對(duì)含量隨試驗(yàn)溫度升高的變化。

1.3.4 熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定

使用Handy PEA高速連續(xù)激發(fā)式熒光儀測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)，測(cè)量前首先選擇固定健康葉片部位進(jìn)行30 min金屬片閉光暗反應(yīng)，隨后每次測(cè)定工作重復(fù)3次，測(cè)定的葉綠素?zé)晒鈪?shù)指標(biāo)包括初始熒光產(chǎn)量（Fo）、最大熒光產(chǎn)量（Fm）、PSⅡ系統(tǒng)的最大量子效率（Fv/Fm）和PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）。

計(jì)算公式：

Fv/Fm=Fm-FoFm;（4）

Fv/Fo=Fm-FoFo。（5）

1.3.5 生理生化指標(biāo)測(cè)定

試驗(yàn)測(cè)定的生理生化指標(biāo)包括超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、丙二醛（MDA）含量，均為植物細(xì)胞內(nèi)存在的化學(xué)物質(zhì)，這些指標(biāo)活性或含量的高低與植物氧代謝活動(dòng)和植物體衰老及抗逆性有著密切的關(guān)系。測(cè)定方法如下：

SOD活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法測(cè)定，以抑制NBT光化學(xué)還原作用從而確定酶活性大小，其中SOD活性單位以抑制NBT光化學(xué)還原的50%為1個(gè)酶活性單位表示。

計(jì)算公式為

SOD活性（U/g）=（D0-Ds）×VtD0×0.5×Fw×Vs。（6）

其中，D0為光下對(duì)照管吸光度;Ds為樣品測(cè)定管吸光度;Vt為樣品提取液總體積（mL）;Vs為測(cè)定時(shí)取粗酶液量（mL）;Fw為樣品鮮質(zhì)量（g）。

POD活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定，以過氧化氫（H2O2）將愈創(chuàng)木酚氧化后的產(chǎn)物在470 nm處的吸光度變化測(cè)定，每分鐘D470 nm增加0.01記為1個(gè)酶活力單位（U）。

計(jì)算公式為

POD活性（U/g）=ΔD470 nm×VtVs×0.01×Fw。（7）

其中，ΔD470 nm為470 nm波長(zhǎng)下吸光度變化;Vt為提取酶液總體積（mL）;Vs為測(cè)定時(shí)取用酶液體積（mL）;Fw為樣品鮮質(zhì)量（g）。

MDA含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法測(cè)定，離心后的多花梾木樣片上清液于分光光度計(jì)上450、532、600 nm處的吸光度D450 nm、D532 nm、D600 nm根據(jù)公式計(jì)算得出。

計(jì)算公式為

MDA含量（μmol/g）=[6.45×（D532 nm-D600 nm）-0.56×D450 nm]×VtFw。（8）

1.3.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)記錄在試驗(yàn)前設(shè)計(jì)的各指標(biāo)對(duì)應(yīng)表格內(nèi)，數(shù)據(jù)處理和分析使用Excel 2010軟件，圖表和圖像編輯使用PS軟件修調(diào)完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片生長(zhǎng)形態(tài)的影響

高溫脅迫下，多花梾木葉片的外部生長(zhǎng)形態(tài)發(fā)生了十分顯著的改變。由圖1、圖2、圖3可知，第2天在初始溫度為35 ℃的脅迫下，葉片外觀為Ⅰ級(jí)：葉色正常，葉片飽滿完整，無萎蔫焦枯或灼傷現(xiàn)象;第4至第8天，脅迫溫度在37～40 ℃之間，葉片葉色基本正常，葉片比較飽滿，僅小面積或葉邊緣出現(xiàn)萎蔫焦枯或灼傷現(xiàn)象，葉片外觀為Ⅱ級(jí);第10天，脅迫溫度達(dá)到41 ℃，此時(shí)，葉片的外部生長(zhǎng)形態(tài)發(fā)生了較大的變化，葉色失綠變淡，葉片皺縮，大面積出現(xiàn)萎蔫焦枯或灼傷現(xiàn)象，尚有生命體征，葉片外觀為Ⅲ級(jí);脅迫試驗(yàn)進(jìn)行的第12天至第14天，葉片外觀為Ⅳ級(jí)：葉片嚴(yán)重失水枯黃;第16天，此時(shí)在44 ℃高溫下，葉片外觀為Ⅴ級(jí)：葉片完全失水，全部焦枯，葉片完全失去生命體征。與脅迫試驗(yàn)組（T）相比，對(duì)照組的多花梾木葉片癥狀變化不大（表3），經(jīng)過16 d僅在葉邊緣出現(xiàn)少許干枯反卷現(xiàn)象。

第10天脅迫溫度達(dá)到41 ℃時(shí)為脅迫試驗(yàn)葉片變化的分水嶺，此時(shí)葉片尚有生命體征，在此之前，葉片葉色基本正常，整體飽滿;此后多花梾木葉片變化巨大，迅速失水皺縮變淡，直至葉片完全失水死亡。

分光測(cè)色儀測(cè)定的葉片色差指標(biāo)包括a（紅綠值）、b（黃藍(lán)值）、L（照度/亮度）3個(gè)參數(shù)，對(duì)比參數(shù)Δa、Δb、ΔL。當(dāng)a、b、L均為正值時(shí)，其中Δa若為正值，則說明葉色較初始溫度脅迫時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)a色紅，反之則表示偏綠;Δb若為正值，則說明葉色較初始溫度脅迫時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)b色黃，反之則表示偏藍(lán);ΔL若為正值，則說明葉色較初始溫度脅迫時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)L色度明亮，反之則表示偏暗。

色差指標(biāo)變化結(jié)果如圖4所示，圖中Δa、ΔL均呈上升趨勢(shì)，Δa上升幅度最大，較初始a（紅綠值）最大峰值上升了6.18 NBS;ΔL上升幅度較小，在脅迫試驗(yàn)的16 d中僅上升了4.78 NBS;而Δb呈緩慢下降趨勢(shì)，其最小值較初始b（黃藍(lán)值）僅下降2.02 NBS。由此可知，在脅迫試驗(yàn)中，多花梾木葉片變紅變藍(lán)，即由綠色度逐漸變淺，葉片明暗度趨于穩(wěn)定。總色差變化ΔE在試驗(yàn)前10 d（37～41 ℃）基本介于變化一般與變化較大間，后6 d（42～44 ℃）變化非常大。

Δa、Δb、ΔL這3個(gè)指標(biāo)在37～41 ℃時(shí)總體變化不大，在一定小范圍內(nèi)略有波動(dòng)，整體趨勢(shì)比較穩(wěn)定。除ΔL外，Δa、Δb的值在持續(xù)高溫脅迫試驗(yàn)過程中，變化幅度分別為-1.71%、3.40%，ΔE在37～41 ℃間數(shù)值變化為-50.13%;在41～44 ℃間，

Δa、Δb大幅變化，其中Δa在此期間上升了76.03%;Δb變化幅度則為-11.68%。

綜上，葉片色差Δa、Δb、ΔL、ΔE這4個(gè)指標(biāo)的變化趨勢(shì)和葉片的外部生長(zhǎng)形態(tài)變化基本一致，以第10天時(shí)41 ℃為界，分為2個(gè)階段，第1階段（脅迫的前10 d）葉片外部變化不明顯，僅邊緣有少量焦枯褐斑，葉色僅有少量變化，綠色略有變淡，葉肉飽滿，富有一定彈性，總體生命特征明顯;第2階段（脅迫的后6 d），多花梾木葉片出現(xiàn)大量焦枯褐斑，葉色有較大變化，綠色迅速變黃變褐，葉邊緣反卷失水萎縮，葉片變脆變硬，直至完全死亡。

2.2 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片含水量的影響

試驗(yàn)期間，為了減少多花梾木在人工氣候箱中除溫度外其他因子的影響，每隔一定時(shí)間為盆栽苗補(bǔ)水，利用土壤的虹吸效應(yīng)，保持植株的水分基本平衡。后期溫度上升，水分蒸發(fā)加快，為繼續(xù)保持根際微環(huán)境和植株的水分供給，補(bǔ)水的間隔時(shí)間進(jìn)一步縮短。由圖5可知，對(duì)照組在35 ℃條件下無論是LWC（葉片含水量）還是LRWC（葉片相對(duì)含水量）均無較大變化，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)基本在初始含水量數(shù)值上下降了約10%;而在高溫脅迫的試驗(yàn)組，LWC和LRWC隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，整體呈下降趨勢(shì)。以第8天（40 ℃）為界，之前（含第8天）試驗(yàn)組LWC、LRWC變化幅度分別為2.97%、-27.82%;第8天之后，LWC、LRWC大幅下降了約45.02%、33.08%。尤其是第8天至第10天（40～41 ℃），LWC由73.01%直線下降到46.25%，下降了26.76%;同時(shí)LRWC下降了16.66百分點(diǎn);2個(gè)指標(biāo)均在第14天（43 ℃）達(dá)到最小值，均約為20%;此后第16天（44 ℃）有小范圍的回升。

2.3 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片葉綠素含量的影響

葉綠素含量測(cè)定結(jié)果見圖6。在16 d的試驗(yàn)中，試驗(yàn)組和對(duì)照組的葉綠素相對(duì)含量均隨試驗(yàn)進(jìn)行有不同程度的降低。T由59.59曲折下降至23.52，CK由63.52穩(wěn)步下降至53.41，分別下降了36.07、10.11。多花梾木試驗(yàn)組以第8天（40 ℃）為界，第1階段（第2天至第8天）小幅度下降8.85，僅占總下降范圍的24.5%;第2階段（第8天至第16天）大幅度下降27.2，占總下降范圍的75.5%;尤其是第10天（41 ℃），葉綠素相對(duì)含量（SPAD值）下降了10.75，此后每日約下降5，直至第16天達(dá)到最低值23.52，葉片葉綠素含量偏低，植株光合作用能力幾乎為0。

2.4 高溫脅迫對(duì)多花梾木葉片熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響

植物的熒光參數(shù)是三大消耗葉綠素吸收光能的途徑之一，與光合電子轉(zhuǎn)移途徑和熱耗散途徑三者此消彼長(zhǎng)，葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化可以反映植物光合作用的基本情況。固定熒光產(chǎn)量（初始熒光產(chǎn)量，F(xiàn)o）作為光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）反應(yīng)中心處于完全開放時(shí)的熒光產(chǎn)量，可以反映經(jīng)過系統(tǒng)的電子傳遞;最大熒光產(chǎn)量（Fm），是PSⅡ反應(yīng)中心處于完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量，可以反映PSⅡ系統(tǒng)電子傳遞情況[12]。

由圖7可知，16 d的脅迫試驗(yàn)中，F(xiàn)o除第12天稍微下降外，總體基本呈平穩(wěn)上升趨勢(shì);Fm隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)持續(xù)下降，共下降了1 408，以第8天（40 ℃）和第12天（42 ℃）為分界點(diǎn)，F(xiàn)m在第2至第8天第1階段下降了525，第8天至第12天的第2階段下降了641，第12天至第16天的第3階段下降了242，3個(gè)階段下降范圍分別占總下降范圍的37%、46%、17%，第1、3階段變化較為平緩，第2階段下降幅度最大。通常情況下，初始熒光和最大熒光的大小一般不會(huì)存在較大的波動(dòng)，F(xiàn)o的持續(xù)上升和Fm的持續(xù)下降反映了PSⅡ系統(tǒng)的凈光合速率（Pn）持續(xù)下降;進(jìn)一步說明多花梾木葉片的熒光能力也隨著下降，光化學(xué)量子產(chǎn)量顯著下降，光合系統(tǒng)中熱耗散途徑耗能顯著減弱，高溫脅迫對(duì)葉片光合作用反應(yīng)機(jī)制產(chǎn)生了一定的不可逆?zhèn)Α?/p>

可變熒光（Fv）是Fm與Fo的差值，可變熒光Fv與最大熒光Fm的比值（Fv/Fm）則是PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量，可變熒光Fv與初始熒光Fo的比值（Fv/Fo）為葉綠素光合潛在活性，這2個(gè)指標(biāo)在植物非脅迫條件下生長(zhǎng)變化幅度很小，而在脅迫條件下明顯降低，尤其是Fv/Fm的降低常被用來判斷是否發(fā)生光抑制。由圖8可知，F(xiàn)v/Fm隨著試驗(yàn)天數(shù)的延長(zhǎng)不斷下降，由試驗(yàn)初始的0.81降低至0.57，其中第8天至第10天下降幅度最大，下降了約0.13，約占整個(gè)下降范圍的54%;光合潛在活性（Fv/Fo）在試驗(yàn)期間下降了3.40，以第8天（40 ℃）和第10天（42 ℃）為界，F(xiàn)v/Fo在第2至第8天的第1階段下降了1.16，約占整個(gè)下降范圍的34%;第8天至第10天的第2階段下降幅度最大，下降了1.44，約占整個(gè)下降范圍的43%;最后的第3階段下降幅度有所減緩，僅降低0.79，約占整體的23%。2個(gè)參數(shù)不同幅度的下降進(jìn)一步表示PSⅡ 系統(tǒng)損傷，PSⅡ捕獲光能能力和 PSⅡ潛在活性的持續(xù)下降，反應(yīng)中心在高溫脅迫下受到了嚴(yán)重的損壞。

2.5 高溫脅迫對(duì)多花梾木內(nèi)部生理生化指標(biāo)的影響

對(duì)多花梾木在高溫脅迫下的SOD活性、POD活性、MDA含量的測(cè)定結(jié)果見圖9。為期16 d的高溫脅迫試驗(yàn)中，SOD活性總體趨勢(shì)先降后升，以第6天（39 ℃）為界，第2天至第6天的第1階段，SOD酶含量下降了約35%，并在第6天達(dá)到整個(gè)試驗(yàn)SOD酶含量的最小值;此后在試驗(yàn)第2階段接下來的10 d 中，穩(wěn)步上升，但含量在第10～16天變化幅度不大，無明顯差異，由此可知SOD在反應(yīng)前期未過多參與抗氧化機(jī)制，后期植物反應(yīng)中心為確保植株體正常代謝，導(dǎo)致SOD活性上升。

高溫脅迫下POD活性結(jié)果表明，經(jīng)過16 d的高溫試驗(yàn)，隨著試驗(yàn)處理時(shí)間的延長(zhǎng)，POD活性呈現(xiàn)先減后增再減的趨勢(shì)，以第8天（40 ℃）為界，前8 d的POD酶含量以每日約30%的下降率下降到第8天的最低值，此后含量不斷上升，并且達(dá)到最高值，比初始水平下的POD活性增加了43.9%，第16天進(jìn)一步下降。

高溫脅迫下MDA含量結(jié)果表明，經(jīng)過16 d的高溫試驗(yàn)，MDA酶含量隨時(shí)間延長(zhǎng)同樣呈先減后增再減的趨勢(shì)，含量前后上升了15%，第8天最低值和第14天最高值之前相差了約10 μmol/g;第2天至第8天（35～40 ℃）第1階段MDA含量持續(xù)下降，第8天后穩(wěn)步上升，試驗(yàn)前后MDA含量先減后增，反映多花梾木在面對(duì)高溫時(shí)響應(yīng)抵抗機(jī)制有一定的滯后性，尤其是在生理反應(yīng)方面。試驗(yàn)期正值盛夏，多花梾木在試驗(yàn)前期并未過多受到外界不良環(huán)境的影響，生理代謝活動(dòng)仍能進(jìn)行，故MDA含量持平甚至有下降趨勢(shì);后期啟動(dòng)抗氧化抵御措施的同時(shí)，MDA分泌也被進(jìn)一步激發(fā)，含量明顯升高，細(xì)胞體內(nèi)大量活性氧被高溫破壞。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

由試驗(yàn)過程中多花梾木各方面指標(biāo)變化表現(xiàn)來看，在高溫脅迫下，多花梾木的外部形態(tài)尤其是葉片發(fā)生了巨大的變化。葉片的外部形態(tài)在試驗(yàn)開始的前6 d未發(fā)生明顯變化，以第10天為界，這之前植物葉色基本正常，葉片外觀保持在Ⅰ～Ⅱ級(jí)內(nèi)，僅部分葉邊緣有泛黃現(xiàn)象，整體仍富有生命力，第10天植物尚有生命活力，第10天（41 ℃）后葉片外部形態(tài)不斷惡化，褪色現(xiàn)象加劇，葉片萎縮;而體內(nèi)含水量和葉綠素含量在第8天大幅下降，試驗(yàn)表明高溫破壞多花梾木PSⅡ反應(yīng)中心，使得葉片熒光能力下降，生長(zhǎng)過剩光能進(jìn)一步破壞葉綠素光合機(jī)構(gòu)，傷害植株體;內(nèi)部相關(guān)生理的變化臨界日期比植株外部形態(tài)變化臨界日期稍有提前。

從整個(gè)高溫脅迫期多花梾木的生長(zhǎng)性狀表現(xiàn)綜合來看，高溫對(duì)多花梾木生長(zhǎng)的主要影響表現(xiàn)在2個(gè)方面。一方面，高溫影響植株內(nèi)的水分代謝平衡和光合作用反應(yīng)機(jī)制，改變多花梾木體內(nèi)含水量、葉綠素含量、葉片熒光參數(shù)水平，進(jìn)而使葉片水分代謝紊亂和光合能力合成有機(jī)物質(zhì)能力下降，最終在外部形態(tài)上表現(xiàn)出葉片失綠枯黃、葉片萎縮脆化、莖稈失水蔫軟，不能保持挺立形態(tài);另一方面，高溫同時(shí)影響多花梾木葉片組織內(nèi)部生理生化參數(shù)含量，包括超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性及丙二醛（MDA）含量等，由于內(nèi)部生理反應(yīng)變化而影響的植物外部形態(tài)變化具有一定的滯后性，SOD、POD、MDA等相關(guān)植物內(nèi)部生理生化因子不斷地參與植物自身抵抗機(jī)制中以抵抗高溫氧化反應(yīng)，但高溫脅迫的強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)一步加強(qiáng)并超出多花梾木自身可承受能力后，植株體解毒和抵抗應(yīng)激反應(yīng)機(jī)制逐漸失效，細(xì)胞膜破裂，體內(nèi)高溫有毒物質(zhì)積累，進(jìn)一步對(duì)植物細(xì)胞和組織造成不可逆的傷害[13]。

因此，多花梾木在持續(xù)面對(duì)35 ℃以上高溫脅迫時(shí)，有一定的適應(yīng)階段。此階段，植株內(nèi)生理生化反應(yīng)指數(shù)比較平穩(wěn)，葉片外部形態(tài)正常，內(nèi)部活性因子變化不大。隨著高溫脅迫強(qiáng)度加強(qiáng)，植物開始啟動(dòng)抵抗脅迫應(yīng)激反應(yīng)機(jī)制，此時(shí)葉綠素含量下降，葉色變淡，熒光能力有所下降，POD、MDA、SOD等內(nèi)部活性因子開始增加以抵抗高溫脅迫。當(dāng)溫度達(dá)到40 ℃后，隨著時(shí)間延長(zhǎng)和高溫脅迫強(qiáng)度進(jìn)一步加強(qiáng)，超出植物自身承受范圍，葉片急劇黃化、失水、萎蔫，葉綠素相對(duì)含量和葉片熒光能力迅速下降，內(nèi)部活性因子的活性不斷提高，但仍然不能減緩高溫脅迫導(dǎo)致的氧化進(jìn)程，最終在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的自身耐高溫活動(dòng)中逐漸喪失生命活力[14]。

3.2 討論與建議

脅迫是所有植物生長(zhǎng)和生存所面臨的不利環(huán)境因素的總稱，高溫也是植物所面臨的常見不利因素之一，對(duì)植物的傷害愈發(fā)嚴(yán)重，并且常常是不可逆和致命性的。損傷表現(xiàn)在植物細(xì)胞和組織的方方面面，一旦損傷，難以恢復(fù)，因此提前預(yù)防工作顯得尤為重要。研究植物因環(huán)境脅迫影響而導(dǎo)致的種種生理反應(yīng)變化，不僅可以探索不同植物對(duì)溫度的適應(yīng)范圍與了解植物抵御逆境條件下的生理變化機(jī)制，還可以指導(dǎo)生產(chǎn)，極大程度地提升植物的存活率，及時(shí)采取可行的防護(hù)和補(bǔ)救措施，提高植物的抗逆性和成活率。

植物的耐高溫特性和抗高溫傷害機(jī)制作為一個(gè)復(fù)合的總體性狀，常常受多重因素的影響。相關(guān)因素間的關(guān)系均有所區(qū)別，單一的指標(biāo)判定往往比較片面，不同指標(biāo)的判定結(jié)果都會(huì)存在差異。高溫脅迫對(duì)多花梾木的生長(zhǎng)性狀影響包括形態(tài)特征（形態(tài)指標(biāo)、解剖結(jié)構(gòu)）和生理特征（分子表達(dá)、活性因子含量）等多方面。本試驗(yàn)鑒于條件所限，樣本數(shù)量還有待增加;試驗(yàn)過程中的每天葉片脫落數(shù)量也未統(tǒng)計(jì)完全，后期研究時(shí)也可作為一項(xiàng)指標(biāo)納入統(tǒng)計(jì)范圍中;試驗(yàn)全程雖在人工氣候箱中進(jìn)行，樣本采集和測(cè)量工作也十分小心，但也不能完全排除外界環(huán)境和不當(dāng)操作對(duì)試驗(yàn)的影響;對(duì)于生理活性指標(biāo)POD活性和MDA含量在第16天的不明下降，還有待進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。從試驗(yàn)結(jié)果來看，在多花梾木形色與生理生化指標(biāo)變化的臨界期解除高溫脅迫，并置于正常環(huán)境條件下，多花梾木對(duì)高溫的應(yīng)激反應(yīng)機(jī)制有可能會(huì)恢復(fù)到試驗(yàn)前正常水平，同時(shí)植株在經(jīng)歷40 ℃以上高溫脅迫后，其自身耐熱能力較原來是否有一定提升也值得研究。由于外部形態(tài)變化的滯后性，內(nèi)部相關(guān)生理因子指標(biāo)能否在解除脅迫后重新回歸脅迫前的水平，也值得驗(yàn)證，以便日后根據(jù)多花梾木葉片萎蔫程度采取必要的措施來保護(hù)植株。

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