干旱脅迫對鼓節(jié)竹生理生化的影響1)

何天友 殷彪 賴金莉 張盟 任可 陳凌艷 榮俊冬 陳禮光 鄭郁善

(福建農(nóng)林大學(xué)，福州，350002)

在植物的生長過程中，當(dāng)細胞吸水量大于耗水量時會出現(xiàn)水分虧缺的現(xiàn)象，植物出現(xiàn)缺水現(xiàn)象的適應(yīng)性和耐受能力稱為植物的抗旱性[1]。干旱作為一種多維的脅迫，引起植物從表型、生理、生化及分子水平的一系列變化。嚴(yán)重的干旱可能導(dǎo)致光合作用的終止和新陳代謝的紊亂，最終導(dǎo)致植物的死亡[2]。因此，對于植物的抗旱性研究顯得尤為重要，探索植物的抗旱性對研究植物的耐旱機制及培育耐旱植物新品種具有重要的理論意義。

鼓節(jié)竹(Bambusatuldoides‘Swolleninternode’)是簕竹屬(Bambusa)青竿竹(Bambusatuldoides)的栽培品種，其稈形奇特，是南方城市常見的園林綠化樹種，具有較高的觀賞價值。目前，鼓節(jié)竹的相關(guān)研究主要集中在抗寒性[3-5]、滯塵效應(yīng)[6]、防風(fēng)固沙[7]及土壤根際酶活[8]等方面；雖然對沿海沙地鼓節(jié)竹相關(guān)生長特性和自然干旱脅迫下的形態(tài)和生理指標(biāo)也有研究[9-12]，但對鼓節(jié)竹具有較強的抗旱潛力和干旱脅迫的研究較少。因此，研究不同干旱脅迫對鼓節(jié)竹各項生理指標(biāo)的影響具有重要意義。

本研究以一年生鼓節(jié)竹分株苗為試驗材料，對鼓節(jié)竹進行4個不同梯度的干旱脅迫處理，分析鼓節(jié)竹葉片生理生化指標(biāo)的變化，以期了解鼓節(jié)竹對土壤水分的適應(yīng)能力。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試材料為一年生鼓節(jié)竹分株苗，均來自福建省福州市南嶼鎮(zhèn)的福州青芳竹種園。該地區(qū)屬于典型的海洋性亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，年降水量900～2 100 mm，年平均氣溫18 ℃，無霜期326 d，年日照時間1 700～1 980 h，土壤類型主要表現(xiàn)為紅壤，適合鼓節(jié)竹的生長[13-14]。2017年11月份將帶土球的鼓節(jié)竹分株苗移栽到直徑為55 cm，深35 cm的生長盆中，盆內(nèi)基質(zhì)為m(泥炭土)∶m(紅壤)=1∶2的混合土，每盆裝混合土30 kg，在實驗前利用1∶1000(體積比)的多菌靈水溶液對土壤進行消毒，并在太陽光下暴曬2 d，自然風(fēng)干后過篩裝盆。實驗苗種植在福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院溫室大棚內(nèi)，在干旱脅迫處理前按常規(guī)大棚盆栽苗水分管理要求澆水，并定期進行除蟲除草劑施肥，正常生長5個月后，對其進行土壤含水量的控制。

1.2 實驗設(shè)計

根據(jù)應(yīng)葉青等[15]對毛竹的研究方法，設(shè)置以下4個處理：對照組(CK)的土壤含水量為最大田間持水量的75%～80%；輕度干旱(LD)的土壤含水量為最大田間持水量的55%～60%；中度干旱(MD)的土壤含水量為最大田間持水量的40%～45%；重度干旱(SD)的土壤含水量為最大田間持水量的20%～25%[15]。每個處理3盆苗，每盆5株，計12盆(1盆苗1個重復(fù)，每個處理3盆3個重復(fù))。實驗處理前5天對實驗苗停止?jié)菜_始進行干旱脅迫，根據(jù)土壤重量和含水量補充水分使土壤含水量保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。實驗期間每天18:00對盆栽進行稱質(zhì)量，結(jié)合TDR350便攜式土壤水分速測儀測定土壤含水量，根據(jù)測定結(jié)果及土壤質(zhì)量量向盆內(nèi)補充水分，使土壤含水量在控制范圍內(nèi)，并在盆口套塑料袋防止水分蒸發(fā)。利用環(huán)刀法[16]測定最大田間持水量，通過公式計算土壤最大田間持水量為44%，因此，CK的土壤含水量為33%～35.2%，LD的土壤含水量為24.2%～26.4%，MD的土壤含水量為17.6%～19.8%，SD的土壤含水量為8.8%～11%。實驗期間進行不定期的除草和除筍。

1.3 采樣方法

分別于脅迫前及脅迫后的7、14、21、28、35、42、49、56 d進行采樣，測定鼓節(jié)竹各項生理生化指標(biāo)。樣葉選擇的規(guī)格為植株頂部往下第3～5片成熟的功能葉片，采樣結(jié)束后把樣品放入液氮桶內(nèi)速凍，帶回實驗室進行相關(guān)指標(biāo)的測定，進行實驗之前去掉葉片中脈，當(dāng)天沒測完的樣品儲存于冰箱內(nèi)-80 ℃保存。每個處理每個指標(biāo)在每個時期進行3次生物學(xué)重復(fù)，測定結(jié)果取平均值。

1.4 生理生化指標(biāo)的測定方法

光合色素采用直接浸提法[17]測定，并分別計算葉綠素a，葉綠素b，葉綠素(a+b)及類胡蘿卜素等4種光合色素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法測定[18]；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用黃嘌呤酶法測定[19]；過氧化物酶(POD)活性的測定采用羥胺法測定，過氧化氫酶(CAT)活性采用可見光法測定[20]；脯氨酸(PRO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)利用酸性茚三酮法測定[21]，可溶性糖(SS)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蒽酮比色法[22]；可溶性蛋白(SP)質(zhì)量濃度采用考馬斯亮藍法[23]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007對原始數(shù)據(jù)進行整理，SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行分析方差分析和多重比較，利用Origin 8.0進行數(shù)據(jù)圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下，鼓節(jié)竹葉片的形態(tài)變化

在干旱脅迫過程中，鼓節(jié)竹的葉片發(fā)生了失水、皺縮、黃化、長斑及脫落等現(xiàn)象。其中對照組保持正常的生長，葉色濃綠；輕度干旱脅迫下的葉片外形生長狀況與對照組差異不顯著，在脅迫結(jié)束后葉片依然保持綠色，只有少部分葉片失水干枯；中度干旱脅迫前期，鼓節(jié)竹生長較為正常，葉色變化不明顯，葉緣部分失水，部分葉片背面出現(xiàn)斑點，在脅迫42 d后開始出現(xiàn)葉片萎蔫干枯的現(xiàn)象，至脅迫結(jié)束時依然有2/3的葉片保持綠色；在重度干旱脅迫過程中，脅迫35 d后，鼓節(jié)竹的生長開始受到抑制，葉片出現(xiàn)失水皺縮的現(xiàn)象，脅迫結(jié)束時有1/2的葉片枯萎脫落，其余生長狀況不佳。

2.2 干旱脅迫下，鼓節(jié)竹生理生化指標(biāo)的變化

由表1可知，隨干旱程度的增強和時間的延長，鼓節(jié)竹葉片丙二醛(MAD)的質(zhì)量摩爾濃度呈整體上升的趨勢。在干旱脅迫前，鼓節(jié)竹葉片丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度，MD和SD處理與CK差異不顯著(P>0.05)，LD處理與CK相比差異顯著(P<0.05)，但各處理之間的差異不顯著(P>0.05)。從脅迫35 d開始，各處理之間，丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度差異顯著(P<0.05)。丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度在不同的干旱脅迫下，呈現(xiàn)不同幅度的上升趨勢，且脅迫越嚴(yán)重，丙二醛積累越多。LD處理，丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度上升較緩慢且在整個脅迫過程中變化幅度最小，脅迫處理56 d之后與干旱脅迫前相比上升了59.79%；MD和SD處理，丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度急劇上升，脅迫56 d后與干旱脅迫前相比分別上升了269.21%和430.74%。

表1 干旱脅迫下鼓節(jié)竹丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度

由表2可知，隨干旱程度的增強和時間的延長，鼓節(jié)竹葉片過氧化物酶(POD)活性整體呈先升后降的趨勢。在干旱脅迫前，鼓節(jié)竹葉片過氧化物酶活性，SD處理與CK差異顯著(P<0.05)，LD和MD處理與CK差異不顯著(P>0.05)。在整個脅迫過程中，鼓節(jié)竹的過氧化物酶活性呈現(xiàn)無明顯規(guī)律的下降趨勢。LD處理，隨著時間的增加，過氧化物酶活性先增加后下降，脅迫21 d達到最大值；MD處理，在脅迫0～14 d的過程中，過氧化物酶活性呈現(xiàn)急劇上升的變化趨勢，脅迫14 d過氧化物酶活性達到最大值，隨著時間的增加曲折下降直到56 d達到最低值；SD處理過氧化物酶活性在脅迫0～7 d的過程中急劇上升達到峰值，隨著時間的增加一直下降直到49 d達到最低值。

表2 干旱脅迫下鼓節(jié)竹過氧化物酶活性

由表3可知，在干旱脅迫前，各處理間的超氧化物歧化酶(SOD)活性差異不顯著(P>0.05)；干旱脅迫7 d，MD和SD處理與CK相比超氧化物歧化酶活性差異顯著(P<0.05)；干旱脅迫21 d，LD處理與CK相比超氧化物歧化酶活性存在顯著差異(P<0.05)；干旱脅迫7～21 d，3種處理的超氧化物歧化酶活性均無顯著的差異(P>0.05)，脅迫28～35 d，3種處理的超氧化物歧化酶活性均存在顯著差異(P<0.05)，之后從42 d開始到脅迫結(jié)束，MD和SD處理下的超氧化物歧化酶活性差異不顯著(P>0.05)。LD處理，隨著脅迫時間的增加，鼓節(jié)竹的超氧化物歧化酶活性一直上升，直到脅迫結(jié)束時達到峰值；而MD和SD處理，超氧化物歧化酶活性先升高后下降，MD和SD處理的最大值分別出現(xiàn)在脅迫42 d和35 d；干旱脅迫56 d，與干旱脅迫前相比，LD、MD和SD處理的超氧化物歧化酶活性分別增加了20.09%、28.53%、35.24%。

表3 干旱脅迫下鼓節(jié)竹超氧化物歧化酶活性的變化

由表4可知，干旱脅迫7 d之后，3種不同的干旱脅迫處理與CK相比，過氧化氫酶(CAT)活性均存在顯著差異(P<0.05)；從脅迫28 d開始，4個處理之間均存在顯著差異(P<0.05)。LD處理，隨著脅迫時間的增加過氧化氫酶活性呈快速增長的趨勢，且在脅迫前期(脅迫21 d)急速上升，在脅迫結(jié)束(56 d)達到最大值；MD處理，過氧化氫酶活性在脅迫42 d達到最大值，之后出現(xiàn)略微下降的趨勢；SD處理，隨著脅迫時間的增加，過氧化氫酶活性先增強后減弱，在前28 d急速增長，在脅迫28 d時達到峰值，在脅迫28～35 d期間極速下降，35 d之后緩慢下降，直到脅迫56 d達到最低值。與干旱脅迫前相比，LD、MD和SD處理的過氧化氫酶活性分別上升了311.82%、636.50%和448.53%。

表4 干旱脅迫下鼓節(jié)竹過氧化氫酶活性的變化

由表5可知，隨干旱程度的增強和時間的延長，脯氨酸(PRO)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈整體上升的趨勢。在干旱脅迫前，各處理之間的脯氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著(P>0.05)，脅迫49 d開始，LD處理的脯氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與CK存在顯著差異(P<0.05)；脅迫7 d開始，MD和SD處理的脯氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與CK存在顯著差異(P<0.05)。在干旱脅迫下，鼓節(jié)竹葉片脯氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著脅迫時間及脅迫程度呈現(xiàn)上升的趨勢，在脅迫結(jié)束(56 d)達到最大值。LD處理，脯氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在脅迫前42 d與CK相差不大，之后急速上升，在脅迫56 d到達最大值；MD和SD處理，脅迫前7 d與CK相比差異不大，之后急速上升，直到脅迫結(jié)束達到最大值，MD和SD處理的脯氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加的幅度較大。

表5 干旱脅迫下鼓節(jié)竹脯氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由表6可知，隨干旱程度的增強和時間的延長，可溶性糖(SS)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈整體上升的趨勢。脅迫前28 d，LD處理與CK的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著差異(P>0.05)，脅迫28 d后，LD處理與CK的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異(P<0.05)；MD和SD處理與CK的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在顯著差異(P<0.05)，且隨著脅迫時間的增加，鼓節(jié)竹體內(nèi)的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)快速上升的趨勢，在脅迫56 d時達到峰值。脅迫結(jié)束(56 d)與脅迫前相比，LD、MD和SD處理的可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別上升了229.67%、142.67%和224.39%。

表6 干旱脅迫下鼓節(jié)竹可溶性糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由表7可知，隨干旱程度的增強和時間的延長，可溶性蛋白(SP)質(zhì)量濃度呈整體上升的趨勢。在干旱脅迫前，各處理之間的可溶性蛋白質(zhì)量濃度差異不顯著(P>0.05)，脅迫7 d后，SD處理與CK的可溶性蛋白濃度相比存在顯著差異(P<0.05)，脅迫21 d后，LD和MD處理與CK的可溶性蛋白質(zhì)量濃度相比存在顯著差異(P<0.05)。LD處理，鼓節(jié)竹的可溶性蛋白質(zhì)量濃度在前7 d與干旱脅迫前相比呈下降的趨勢，隨后一直上升直到脅迫結(jié)束達到最大值；MD和SD處理的可溶性蛋白質(zhì)量濃度則呈現(xiàn)出曲折上升的趨勢，但在脅迫末期出現(xiàn)下降的趨勢。在脅迫結(jié)束時，與干旱脅迫前相比，LD、MD和SD處理的可溶性蛋白質(zhì)量濃度分別增加了96.63%、71.50%和62.39%。

表7 干旱脅迫下鼓節(jié)竹可溶性蛋白的質(zhì)量濃度的變化

由表8可知，隨干旱程度的增強和時間的延長，鼓節(jié)竹葉片的光合色素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈整體下降的趨勢。

表8 干旱脅迫下鼓節(jié)竹光合色素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

處理葉綠素b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·g-1脅迫前脅迫7d脅迫14d脅迫21d脅迫28d脅迫35d脅迫42d脅迫49d脅迫56dCK(1.816±0.038)a(1.964±0.199)a(1.988±0.041)b(1.911±0.028)b(1.704±0.083)c(1.580±0.067)d(1.555±0.067)d(1.560±0.087)d(1.616±0.199)dLD(1.741±0.122)a(2.223±0.060)b(1.88±0.091)ab(2.205±0.069)c(1.660±0.096)c(1.453±0.025)c(1.415±0.080)c(1.356±0.159)c(1.220±0.106)cMD(1.756±0.137)a(2.134±0.071)b(1.759±0.100)a(1.438±0.165)a(1.155±0.111)b(1.088±0.064)b(0.889±0.058)b(0.867±0.081)b(0.723±0.011)bSD(1.815±0.097)a(2.145±0.127)b(1.719±0.161)a(1.344±0.149)a(0.981±0.100)a(0.868±0.105)a(0.509±0.142)a(0.243±0.029)a(0.356±0.137)a

處理葉綠素(a+b)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·g-1脅迫前脅迫7d脅迫14d脅迫21d脅迫28d脅迫35d脅迫42d脅迫49d脅迫56dCK(5.293±0.025)a(5.471±0.216)a(5.368±0.256)b(5.130±0.108)b(4.949±0.062)c(5.029±0.055)d(4.975±0.108)d(4.867±0.110)d(4.971±0.073)dLD(5.426±0.166)a(5.775±0.022)a5.357±0.106)b(5.545±0.077)c(4.882±0.086)c(4.634±0.045)c(4.544±0.097)c(4.187±0.056)c(4.050±0.195)cMD(5.317±0.141)a(5.643±0.030)a4.59±0.270)a(4.230±0.176)a(3.850±0.179)b(3.725±0.143)b(3.529±0.020)b(3.491±0.032)b(3.255±0.061)bSD(5.402±0.086)a(5.613±0.114)a(4.262±0.077)a(3.868±0.188)a(3.084±0.005)a(2.599±0.043)a(1.945±0.176)a(0.952±0.031)a(1.103±0.158)a

處理類胡蘿卜素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/mg·g-1脅迫前脅迫7d脅迫14d脅迫21d脅迫28d脅迫35d脅迫42d脅迫49d脅迫56dCK(1.155±0.009)a(1.234±0.134)c(1.142±0.044)b(1.061±0.051)b(1.098±0.008)c(1.074±0.019)c(1.129±0.109)c(1.042±0.059)c(1.067±0.016)dLD(1.255±0.108)a(1.131±0.099)bc(1.018±0.016)a(1.007±0.043)ab(0.980±0.063)b(0.962±0.032)b(0.909±0.029)b(0.922±0.068)b(0.864±0.036)cMD(1.239±0.066)a(1.290±0.010)c(1.016±0.036)a(1.066±0.059)b(1.024±0.012)bc(0.913±0.026)b(0.903±0.022)b(0.855±0.014)b(0.765±0.033)bSD(1.253±0.076)a(0.958±0.008)a(1.003±0.068)a(0.927±0.060)a(0.658±0.020)a(0.529±0.028)a(0.28±0.022)a(0.268±0.056)a(0.166±0.022)a

各脅迫處理下的葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)在脅迫前7 d均無顯著差異(P>0.05)，在脅迫35 d后，4個處理的葉綠素a的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異(P<0.05)。在干旱脅迫前28 d，LD處理與CK的葉綠素a的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在一定的差異，但差異不顯著(P>0.05)；在脅迫35 d之后，LD處理與CK的葉綠素a的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(P<0.05)。MD和SD處理的葉綠素a的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在脅迫前7 d與CK差異不顯著(P>0.05)；在干旱脅迫14 d后，MD和SD處理的葉綠素a的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與CK存在顯著差異(P<0.05)。

葉綠素b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在脅迫前7 d呈現(xiàn)略微上升的趨勢，7 d之后便呈下降的趨勢。在脅迫35 d后，LD處理與CK的葉綠素b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(P<0.05)；在脅迫21 d后，MD和SD處理與CK的葉綠素b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有顯著的差異(P<0.05)；脅迫35 d，4個處理的葉綠素b的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均存在顯著差異(P<0.05)。

葉綠素(a+b)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在脅迫的前7 d呈現(xiàn)上升的趨勢，在第7 d達到最大值，之后呈現(xiàn)下降的趨勢。在脅迫35 d后，LD處理與CK的葉綠素(a+b)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(P<0.05)；在脅迫14 d后，MD和SD處理與CK的葉綠素(a+b)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著差異(P<0.05)。

各個處理處理下的類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅在第56 d存在顯著差異(P<0.05)；在脅迫35～42 d，LD和MD處理與CK的類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(P<0.05)，但LD和MD處理的差異不顯著(P>0.05)；從脅迫7 d開始，SD處理與CK的類胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著(P<0.05)。

3 討論

3.1 干旱脅迫對鼓節(jié)竹葉片形態(tài)的影響

干旱脅迫下，由于葉片組織含水量的降低植物葉片形態(tài)會發(fā)生一系列的變化，如葉片失水萎蔫會影響正常的生理代謝，甚至死亡[24]；同時植物通過提高根冠比，構(gòu)建更發(fā)達的根系吸收土壤中的水分維持生長，從而提高植物的抗旱性[25]。本研究中，輕度干旱脅迫，鼓節(jié)竹葉片除了少數(shù)失水干枯外，其余均保持綠色；中度干旱脅迫，鼓節(jié)竹2/3的葉片保持綠色；重度干旱脅迫，鼓節(jié)竹有1/2葉片干枯脫落，其余生長不佳。因此，鼓節(jié)竹在輕度和中度干旱脅迫下依然有較多的綠色葉片，具有出較強的抗旱性；鼓節(jié)竹在重度干旱脅迫下生長不佳，對持續(xù)重度干旱脅迫的耐受性差。與趙蘭等[26]的研究結(jié)果基本一致。

3.2 干旱脅迫對鼓節(jié)竹生理酶及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

植物體內(nèi)丙二醛(MDA)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與植物的抗旱性成反比，丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著干旱脅迫程度的增加與脅迫時間的延長而持續(xù)增加[27-28]；張玲[29]研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下，引種地被竹葉片的丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著脅迫時間的增加先降低后上升，并且丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化與竹種和實驗條件等因素相關(guān)。本研究中，干旱脅迫使鼓節(jié)竹葉片的丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升，輕度干旱脅迫下變化幅度小，而中度和重度干旱脅迫下則呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢，說明鼓節(jié)竹葉片在一定程度上遭受干旱環(huán)境所導(dǎo)致的氧化脅迫，且這種脅迫隨著干旱的程度的加深而增大。與單長卷等[30]對鄉(xiāng)土禾草的研究結(jié)果一致。此外，在中度和重度干旱脅迫7～28 d時，鼓節(jié)竹葉片丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增幅較大，隨后增幅逐漸變小，表明鼓節(jié)竹遭受脅迫時具有自我調(diào)整的能力。靳月等[31]對閩楠的研究發(fā)現(xiàn)，閩楠幼苗葉片的丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在中度干旱脅迫中期通過自我調(diào)整，使丙二醛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到峰值后趨于平穩(wěn)，這與本研究結(jié)果相類似。

在干旱的環(huán)境中，植物積累更多的活性氧可以刺激抗氧化酶系統(tǒng)發(fā)揮其保護機制，增強保護酶(超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶)的活性以維持植物正常的氧化代謝，這是植物在干旱脅迫條件下的一種適應(yīng)機制。試驗結(jié)果顯示，在輕度干旱脅迫過程中，鼓節(jié)竹葉片中的超氧化物歧化酶活性和過氧化氫酶活性同時上升，共同起協(xié)同作用，有效的減輕活性氧對鼓節(jié)竹的傷害；在中度干旱脅迫下，鼓節(jié)竹葉片的超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性先升后降；而重度干旱脅迫下，過氧化物酶活性和過氧化氫酶活性的變化趨勢一致，表現(xiàn)為先上升后下降。因為在輕度干旱脅迫全過程及中度和重度干旱脅迫的前期，鼓節(jié)竹可通過積累大量的保護酶來降低活性氧造成的傷害，以保護抗氧化酶系統(tǒng)，而在中度和重度干旱脅迫的后期，酶活性下降，導(dǎo)致鼓節(jié)竹細胞代謝失調(diào)，細胞內(nèi)積累大量的自由基，保護酶系統(tǒng)受到破壞。因此，鼓節(jié)竹在輕度干旱脅迫全過程及中度和重度干旱脅迫前期可以調(diào)節(jié)自身的保護酶系統(tǒng)來維持植株的正常代謝，而長時間的中度和重度干旱脅迫在一定程度上影響鼓節(jié)竹的正常生長。該實驗結(jié)果與桐花樹[32]、甘蔗[33]、景天科等[34]植物在干旱脅迫下的研究結(jié)果類似，與顧大形等[35]對四季竹的研究在某種程度呈現(xiàn)相反的趨勢，主要是由于試驗竹種、試驗時間及外界環(huán)境氣候等不一致。

在干旱脅迫條件下，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累可以降低細胞滲透勢，保證細胞內(nèi)的水分平衡和細胞膨壓，從而達到抵御干旱的效果[36]。本研究中，脯氨酸、可溶性糖總體上隨著土壤水分的減少及脅迫時間的延長而持續(xù)上升。在輕度和中度干旱脅迫前期，可溶性糖上升的原因是光合系統(tǒng)在干旱脅迫下的轉(zhuǎn)運機能受到影響，阻礙了鼓節(jié)竹體內(nèi)的生物大分子的合成，而增加了蔗糖等低分子量物質(zhì)的合成；而在輕度和中度干旱脅迫后期及重度干旱脅迫過程中可溶性糖升高的原因是鼓節(jié)竹內(nèi)部的生長機能遭到破壞，使得植株生命活動減弱，對糖類的消耗能力降低，使得可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高[37]。根據(jù)抗氧化酶的變化情況，鼓節(jié)竹可耐受輕度干旱脅迫及較長時間的中度干旱脅迫，而對重度干旱脅迫的耐受性較弱，因此，輕度和中度干旱脅迫使鼓節(jié)竹通過積累糖類等物質(zhì)維持各項生理機能的正常運行，重度干旱脅迫使鼓節(jié)竹很多生理代謝過程受到阻礙，進而降低了對糖類的消耗。此外，在干旱脅迫條件下，植物積累脯氨酸和可溶糖的原因是一種為生長儲存碳源或能量的方式[25]，具體的原因有待后續(xù)進行進一步的研究。

為了適應(yīng)干旱環(huán)境，植物內(nèi)部調(diào)節(jié)系統(tǒng)會啟動與逆境相關(guān)的基因，以合成脅迫相關(guān)的蛋白質(zhì)來適應(yīng)逆境。本試驗中隨著脅迫時間的增加及脅迫程度的加深，鼓節(jié)竹的可溶性蛋白質(zhì)量濃度呈現(xiàn)上升的趨勢，說明在本實驗的干旱脅迫中，并沒有達到鼓節(jié)竹干旱適應(yīng)的臨界狀態(tài)，說明鼓節(jié)竹在遭受干旱脅迫時具有較強的自我調(diào)節(jié)能力和忍受能力。與班甜甜等[37]對草石蠶和季楊等[38]對鴨茅的研究結(jié)果相一致。

3.3 干旱脅迫對鼓節(jié)竹光合參數(shù)的影響

葉綠素等光合色素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，越有利于植物在低光照條件下有效吸收光能，有利于光合作用的進行，增加有機物的積累[39]。試驗發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫過程中，鼓節(jié)竹葉片各光合色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體呈下降趨勢；但輕度干旱脅迫變化幅度較平穩(wěn)，中度干旱脅迫其次，重度干旱脅迫下降幅度較大，表明鼓節(jié)竹葉片的光合色素對重度干旱脅迫較敏感。此外葉綠素b和總?cè)~綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在脅迫初期(0～7 d)出現(xiàn)略微上升的趨勢，因為鼓節(jié)竹在適當(dāng)?shù)母珊得{迫范圍內(nèi)可以正常生長，輕度脅迫初期可以有效促進葉綠素的合成，隨著脅迫時間的增加，鼓節(jié)竹的生理代謝受到一定的影響，重度干旱脅迫使葉綠素合成受阻[40]。有研究表明干旱脅迫可以使葉綠素發(fā)生水解，同時也會抑制葉綠素的合成[35]。因此，干旱脅迫下鼓節(jié)竹葉綠素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降的原因，是鼓節(jié)竹體內(nèi)積累的活性氧破壞了細胞內(nèi)質(zhì)膜系統(tǒng)，導(dǎo)致以類囊體膜結(jié)構(gòu)為主要結(jié)構(gòu)的葉綠體受損，從而導(dǎo)致葉綠素合成缺乏載體，使得葉綠素的合成下降。輕度和中度干旱脅迫過程中鼓節(jié)竹類胡蘿卜素下降較緩慢，而在重度干旱脅迫下呈現(xiàn)快速持續(xù)下降的趨勢，因此在輕度和中度干旱脅迫過程中，類胡蘿卜素對增強鼓節(jié)竹抗旱性具有一定的作用。

4 結(jié)論

本研究通過觀測鼓節(jié)竹葉片形態(tài)，測定與干旱脅迫相關(guān)的生理生化指標(biāo)，分析不同程度脅迫下的各項指標(biāo)隨時間的動態(tài)變化，探究了鼓節(jié)竹的耐旱性。輕度和中度干旱脅迫下，鼓節(jié)竹葉片形態(tài)出現(xiàn)失水、萎蔫、發(fā)黃、枯萎甚至脫落的現(xiàn)象，并通過積累抗氧化酶、增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和增強光合作用等形式抵御干旱脅迫帶來的傷害，維持植物的正常生理代謝。而重度干旱脅迫下，鼓節(jié)竹葉片光合色素的顯著下降和酶活性的變化，說明鼓節(jié)竹對重度干旱脅迫的耐受性差。另外，在土壤含水量大于17.6%的環(huán)境中，鼓節(jié)竹的生長狀態(tài)較好，說明只要不是極度缺水，將日常水分管理控制在這個范圍內(nèi)，鼓節(jié)竹均能較正常的生長。