外源脯氨酸對緩解紅砂干旱脅迫的機(jī)理研究

蘇世平，李毅，劉小娥，種培芳，單立山，后有麗

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

在植物的生活史中，經(jīng)常會遭遇干旱、低溫等逆境脅迫［1］。脅迫會對植物體形態(tài)、物質(zhì)代謝和逆境基因表達(dá)等造成影響，進(jìn)而影響植物正常的生長發(fā)育，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致植物死亡［2?3］。干旱脅迫是一種典型的非生物脅迫，廣泛存在于干旱半干旱地區(qū)［4?5］。植物在受到干旱脅迫時(shí)會產(chǎn)生大量的活性氧（reactive oxygen species，ROS），出現(xiàn)細(xì)胞滲透勢下降、光合色素降低［4?6］、光合作用減弱［7］，造成植物代謝紊亂，生長受限，嚴(yán)重干旱時(shí)，將會使植物生長停滯，甚至發(fā)生死亡［3，8?9］。干旱荒漠區(qū)由于水分虧缺，較高的環(huán)境溫度通常會造成植物蒸騰加速，失水萎蔫，造成植物生長衰退，導(dǎo)致干旱半干旱荒漠區(qū)植被退化［10］。因此通過人工措施降低干旱脅迫對荒漠區(qū)植物的傷害，促進(jìn)其更好地生長。國內(nèi)外學(xué)者在灌溉、施肥、施用外源物質(zhì)以保證植物體正常生長發(fā)育等方面進(jìn)行了大量研究。有研究表明，水楊酸處理干旱脅迫中的小麥（Triticum aestivum）植株，能顯著提高其抗氧化酶系統(tǒng)的活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，能有效降低膜脂過氧化［11］；硫酸鉀處理能顯著提高干旱脅迫下玉米（Zea mays）的生長屬性、葉片相對含水量（relative water content，RWC）、葉綠素總量和脯 氨酸（proline，Pro）等指標(biāo)［12］；在油菜（Brassica napus）葉面噴施海藻提取物能顯著提高其光合色素含量、自由基清除能力和超氧化物歧化酶活性以及葉片脯氨酸含量（P＜0.05）［13］；對小麥植株施用外源NO 能有效調(diào)節(jié)植物?水關(guān)系、提高抗氧化防御系統(tǒng)活性、提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累、降低膜脂過氧化，減緩干旱脅迫對小麥植株的傷害［14］。外源脯氨酸處理濱柃（Eurya emarginata）植株發(fā)現(xiàn)，Pro 能顯著影響植株的抗氧化酶系統(tǒng)活性和代謝調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而有效緩解干旱對植株的傷害［15］。因此，采用外源物質(zhì)能顯著影響植物的抗氧化系統(tǒng)、代謝調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及光合系統(tǒng)，提高植物對干旱環(huán)境的適應(yīng)能力。

脯氨酸是一種小分子有機(jī)物，水溶性大，是最有效的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，被稱作植物體的防脫水良劑［16］。Pro能維持植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)等亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及具有清除活性氧的作用［16?17］。有研究表明，干旱脅迫等逆境條件下，由于生物降解的抑制和Pro 合成酶的活化致使植物體內(nèi)游離Pro 大量積累［18］。前人［16，19?20］研究發(fā)現(xiàn)，外源Pro 能顯著提高干旱脅迫下烤煙（Nicotiana tobacum）幼苗抗氧化酶活性以及葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量，減緩干旱脅迫導(dǎo)致的氧化和傷害，進(jìn)而提高其抗旱能力，延緩植株衰老進(jìn)程。蘇貝貝等［21］研究發(fā)現(xiàn)3 和5 mmol·L?1的Pro 能顯著提高高溫脅迫下半夏（Inellia ternata）的抗氧化酶活性，緩解細(xì)胞的氧化和傷害，而超過此濃度時(shí)，Pro 反而減弱或抑制了緩解作用。Ali 等［22］研究表明，在鹽脅迫植物上施用脯氨酸緩解了鹽脅迫對光系統(tǒng)Ⅱ（photosystem Ⅱ，PSII）功能的傷害，有助于提高PSII 的活性和電子傳遞量子產(chǎn)率，能顯著提高植株的光合速率。因此，施用適宜濃度的外源Pro 能通過調(diào)控逆境脅迫下植物體的抗氧化酶活性、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)含量以及光合系統(tǒng)的活性，進(jìn)而提高植物抗逆性或緩解干旱脅迫造成的傷害。

紅砂（Reaumuria soongorica）為超旱生小灌木，具有很強(qiáng)的抗旱能力，廣泛分布于中國西北干旱半干旱荒漠區(qū)，是典型的荒漠灌木［23?25］，對維護(hù)荒漠區(qū)生態(tài)安全具有重要的意義。目前，對紅砂抗旱性的研究較多［23?25］，但關(guān)于干旱脅迫下紅砂對外源Pro 作用的響應(yīng)機(jī)理研究報(bào)道比較少。因此，本研究通過對處在干旱脅迫下的紅砂植株葉片噴施不同濃度Pro，探討葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、抗氧化酶、光合色素、光合特性以及生長特性的響應(yīng)規(guī)律，以揭示外源Pro 在提高紅砂抗旱能力方面的作用機(jī)理，為荒漠區(qū)紅砂種群的保護(hù)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省武威市林業(yè)技術(shù)服務(wù)中心的超旱生植物良種基地（38°24′N，103°9′E），地處騰格里沙漠邊緣，干旱少雨，蒸發(fā)量大，屬典型的溫帶大陸性荒漠氣候，海拔1378 m，年均氣溫6.9 ℃，年均降水量為113.2 mm，多集中在8?9月，年均蒸發(fā)量為2604.3 mm［26］，土壤類型為砂質(zhì)壤土，pH 值為7.2，地下水位為100 m。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 干旱處理 在試驗(yàn)地選擇環(huán)境相對均一的3 個(gè)10 m×10 m 的樣地作為研究小區(qū)，于2017年4月?2018年8月進(jìn)行控水處理，不進(jìn)行灌溉，水分來源依靠自然降水，控水期間用EM50（美國）測定土壤30 cm 處含水量。

1.2.2 外源脯氨酸處理 2017年7月13日，2018年7月10日，土壤含水量最低，為2.5%，進(jìn)行外源Pro 處理，Pro 設(shè)置5 個(gè)濃度處理（P1：50 mg·L?1、P2：100 mg·L?1、P3：150 mg·L?1、P4：200 mg·L?1、P5：250 mg·L?1），每個(gè)處理6 株，共30 株，3 個(gè)小區(qū)共90 株，在無風(fēng)晴朗的早晨，待露水散盡后，用手持式噴霧器將不同濃度的Pro 均勻噴施在紅砂樹冠的葉面上，以樹冠葉面掛滿水珠下滴為止。

1.2.3 葉片采樣 在處理當(dāng)天（第0 天，D0作為對照，CK），處理后第1，3，6 和9 天（分別表示為D1、D3、D6和D9），早晨露水散盡后用LI?6400 光合儀（美國）測定葉片光合特性，之后采集葉片，并立即放入液氮罐中帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定。葉片采集時(shí)，在各處理的6 株紅砂上，每株采集等質(zhì)量葉片后混合作為該小區(qū)該處理樣品。如果在處理期間遇降水，用塑料棚遮擋小區(qū)，防止降水進(jìn)入小區(qū)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

采用蒽酮比色法測定可溶性糖（soluble sugar，SS）含量；采用磺基水楊酸提取法測定游離脯氨酸（free proline，Pro）含量；采用考馬斯亮藍(lán)染色法測定可溶性蛋白（soluble protein，SP）含量；采用氮藍(lán)四唑光化還原法測定超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性；采用愈創(chuàng)木酚法測定過氧化物酶（peroxidase，POD）活性；采用紫外吸收法測定過氧化氫酶（catalase，CAT）活性，采用分光光度法測定葉綠素含量（chlorophyll，Chl）。以上測定方法參考李合生［27］、高俊鳳［28］。

使用LI-6400 便攜式光合儀測定光合參數(shù)，設(shè)定光量子通量密度為1500 μmol·m?2·s?1，溫度為35 ℃，CO2濃度為380 μmol·mol?1，濕度為大氣濕度，對90 個(gè)處理植株每株選取南面樹冠中部的葉片，于晴天上午9：00 開始，測定葉片的凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs）、胞間二氧化碳濃度（intercellular carbon dioxide concentration，Ci）和蒸騰速率（transpiration rate，Tr），每株重復(fù)測定2 次，取平均值。

生長指標(biāo)測定：對各處理單株東南西北處各選擇一個(gè)側(cè)枝進(jìn)行標(biāo)記，在處理后的第9 天測定株高生長量（cm）、側(cè)枝生長量（cm）、地徑生長量（mm），統(tǒng)計(jì)側(cè)芽萌發(fā)數(shù)（個(gè)）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

統(tǒng)計(jì)分析提供的數(shù)據(jù)來自兩年的野外試驗(yàn)，使用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan 檢驗(yàn)各組間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 脯氨酸處理對紅砂植株生長的影響

紅砂植株經(jīng)過Pro 處理后，對各生長指標(biāo)在處理年份間、處理濃度之間（除側(cè)芽萌發(fā)數(shù)）均有極顯著影響（P＜0.01）（表1）。各生長指標(biāo)表現(xiàn)出在2017年顯著低于2018年（P＜0.05）。

表1 外源脯氨酸處理對紅砂植株生長性狀的影響Table 1 Effects of exogenous Pro treatment on growth traits of R.soongorica

紅砂植株的株高凈生長量、地徑凈生長量、側(cè)芽萌發(fā)數(shù)以及側(cè)芽凈生長量隨Pro 濃度的增加呈先增后降的趨勢，但側(cè)芽萌發(fā)數(shù)在各處理間差異不顯著（P＞0.05）。各生長指標(biāo)以P2處理表現(xiàn)最佳，株高凈生長量為2.48 cm，側(cè)芽萌發(fā)數(shù)為3.67 個(gè)，側(cè)芽凈生長量為1.87 cm，地徑凈生長量為0.27 mm。可見，100 mg·L?1Pro 處理能明顯提高紅砂植株的生長。

2.2 脯氨酸對紅砂葉片代謝調(diào)節(jié)產(chǎn)物和抗氧化酶系統(tǒng)的影響

紅砂植株經(jīng)脯氨酸處理后，葉片代謝調(diào)節(jié)系統(tǒng)（SS、SP、Pro）和抗氧化酶系統(tǒng)（CAT、SOD、POD）在處理年份間、脯氨酸處理濃度間（除可溶性糖）、處理作用時(shí)間（除游離脯氨酸）以及脯氨酸濃度與處理作用時(shí)間交互作用均有顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）差異（表2）。各項(xiàng)指標(biāo)在2017年低于2018年；除SS 外，各指標(biāo)在Pro 處理后，隨處理后作用時(shí)間的延長呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢；SS、SP、Pro 在Pro 處理濃度間沒有明顯的變化規(guī)律，SOD、CAT 和POD 活性隨濃度增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。

表2 Pro 處理對抗氧化酶系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響Table 2 Effects of exogenous Pro on antioxidant enzyme system and osmotic regulation system of R.soongorica

100～250 mg·L?1的Pro 處理紅砂植株，在處理早期能有效提高紅砂葉片中SS、SP、Pro 的含量。其中100 mg·L?1Pro 處理提升最高，處理后第9 天與第0 天相比，SP 含量增加了4.48%，Pro 增加了131.07%，SS 降低了6.42%，除Pro 外，均與處理前第0 天之間差異不顯著（P＞0.05）?？梢姡瑖娛?00 mg·L?1的脯氨酸能有效提高紅砂葉片SS、SP、Pro 的積累量，提高細(xì)胞的滲透壓，增強(qiáng)細(xì)胞持水能力，在一定程度上緩解干旱脅迫造成的傷害。

50～200 mg·L?1的Pro 處理紅砂植株，能顯著提高處理早期SOD、POD、CAT 活性。其中以100 mg·L?1Pro處理效果最佳，處理后第9 天與第0 天相比，SOD 活性降低1.95%，CAT 活性提高30.66%（P＜0.05），POD 活性提高12.30%，可見，噴施100 mg·L?1的脯氨酸能有效提高紅砂植株由于干旱脅迫而產(chǎn)生的過氧化氫、超氧陰離子自由基以及酚類等有害物質(zhì)的清除能力。

2.3 脯氨酸處理對紅砂葉片光合色素的影響

植物在逆境環(huán)境下可通過降低葉綠素含量來減弱由于光合作用和蒸騰作用而造成的水分虧缺，葉綠素含量減少的程度與受逆境脅迫的程度和植物對逆境的抵御能力有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，紅砂植株經(jīng)脯氨酸處理后，對葉片光合色素含量在處理年份間（除葉綠素a/b，chlorophyll a/b，Chl a/b）、脯氨酸處理濃度間、處理后的作用時(shí)間、脯氨酸濃度與處理后作用時(shí)間交互作用均有極顯著影響（表3）。各指標(biāo)在年際間表現(xiàn)出2017年低于2018年；各指標(biāo)在Pro 處理后，隨處理后作用時(shí)間的延長，總?cè)~綠素［total chlorophyll，Chl（a+b）］、葉綠素a（chlorophyll a，Chla）、葉綠素b（chlorophyll b，Chlb）含量總體呈降低趨勢，Chl a/b 呈升高趨勢。Chl（a+b）、Chla 和Chlb 隨Pro濃度升高呈先升后降趨勢，Chl a/b 呈先降后升趨勢。

表3 Pro 處理對紅砂光合色素的影響Table 3 Effects of exogenous Pro on photosynthetic pigments of R.soongorica

光合色素含量［Chl（a+b）、Chla、Chlb］在P4、P5濃度處理下呈現(xiàn)降低趨勢，P2、P3濃度處理下呈先升高后降低趨勢，同一Pro 濃度處理下，隨著處理時(shí)間的延長，處理后第9 天與第0 天相比，P2處理降幅最小，其中Chl（a+b）、Chla、Chlb 分別降低5.81%、1.47%和22.22%。P1、P4、P5處理后，Chl a/b 呈現(xiàn)升高趨勢，升高幅度可達(dá)66.05%（P5處理的第9 天），而P2、P3在處理初期呈現(xiàn)緩慢降低趨勢，在第6 天開始升高。可見，噴施100 mg·L?1Pro 能顯著降低由于干旱脅迫而引起的光合色素降解，提高光能利用效率，對干旱脅迫中紅砂的受脅迫程度有一定的緩解。

2.4 脯氨酸處理對紅砂葉片光合特性的影響

紅砂植株經(jīng)過Pro 處理后，凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）以及水分利用效率（WUE）在處理年份間、脯氨酸處理濃度間、處理作用時(shí)間之間及脯氨酸濃度與作用時(shí)間相互作用間均有顯著或極顯著差異（表4）。各指標(biāo)在年際間表現(xiàn)出2017年顯著低于2018年（P＜0.05），各指標(biāo)在Pro 處理后，隨處理后作用時(shí)間的延長總體呈現(xiàn)降低趨勢，隨Pro 濃度升高呈先升后降趨勢，且差異顯著（P＜0.05）。

表4 Pro 處理對紅砂光合特性的影響Table 4 Effects of exogenous Pro on photosynthetic characteristics of R.soongorica

在5 個(gè)濃度處理中，均表現(xiàn)出隨著處理后作用時(shí)間的延長，Pro 作用效果顯著降低。P2、P3處理在早期提高了Pn、GS、Tr、Ci以及WUE，在處理后第9 天均低于處理前第0 天，其中以P2處理最佳，與處理前第0 天相比，第9 天Pn、GS、Tr、Ci以及WUE 分別降低了16.07%、10.00%、6.44%、7.68%和9.92%，在5 個(gè)處理中，P2降幅最小。說明干旱脅迫下紅砂植株經(jīng)100 mg·L?1Pro 處理后能有效減緩光合能力的降低。

3 討論

水分虧缺是荒漠區(qū)植物最容易遭受的非生物脅迫，嚴(yán)重時(shí)會減緩植物的正常生命活動，甚至?xí)?dǎo)致植物死亡［8］，因此人們通常采用灌溉、噴施外源物質(zhì)等措施來降低植物因水分虧缺造成的傷害。本研究發(fā)現(xiàn)，通過對處在干旱脅迫下的紅砂植株噴施一定濃度的外源Pro 能有效提高紅砂葉片抗氧化酶系統(tǒng)的活性、代謝調(diào)節(jié)產(chǎn)物的含量、光合色素含量、光合特性以及植株生長量，對干旱脅迫有一定的緩解作用。

在本研究中所測定的指標(biāo)，除葉綠素a/b 外，其他指標(biāo)均在研究的兩個(gè)年份之間差異顯著，這可能是不同年份之間氣候差異所致。盡管對研究期間土壤含水量進(jìn)行了控制，但是在不同年份試驗(yàn)期太陽輻射、大氣濕度、風(fēng)等生態(tài)因子可能存在差異，因此導(dǎo)致不同試驗(yàn)?zāi)攴蓍g差異顯著，這與Taia 等［29］和Semida 等［30］在不同季節(jié)和不同年份對西葫蘆（Cucurbita pepo）和洋蔥（Allium cepa）的研究結(jié)果一致。

植物在干旱環(huán)境中，由于根系吸收不到生長需要的水分，造成干旱脅迫。干旱脅迫誘導(dǎo)植物大量合成Pro、SS、SP 等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量與抗旱能力呈正相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，施用100 mg·L?1Pro 能顯著提高紅砂葉片的Pro、SS、SP 含量，這可能是外源Pro 噴施補(bǔ)充了內(nèi)源Pro 的累積量，更多的Pro 參與了蛋白質(zhì)的合成［17，31］，Pro 和SP 含量的提升，能有效調(diào)節(jié)細(xì)胞與外界的滲透壓，保護(hù)細(xì)胞膜與蛋白質(zhì)活性，維持細(xì)胞的生理生化功能得以正常進(jìn)行。本研究結(jié)果與王瑋等［32］、梁太波等［19］對逆境脅迫中的蘿卜（Raphanus sativus）、烤煙采用外源Pro 處理的研究結(jié)果一致。

在正常情況下，植物體內(nèi)的活性氧處于動態(tài)平衡，不會對植物細(xì)胞產(chǎn)生傷害，但當(dāng)植物遭受逆境脅迫時(shí)，這種平衡就會被打破，導(dǎo)致活性氧的過量積累，引起膜脂過氧化，使植物代謝紊亂。本研究發(fā)現(xiàn)，對處于干旱脅迫中的紅砂采用100 mg·L?1Pro 處理，能顯著提高SOD、POD、CAT 活性，緩解活性氧對植株的傷害，這可能是在干旱脅迫下，紅砂細(xì)胞的活性氧積累和膜脂過氧化加劇，植物需要合成更多的保護(hù)酶來清除該類物質(zhì)。另一方面，由于外源Pro 的施用有效地提高了紅砂體內(nèi)Pro 的積累量，而Pro 可激活SOD、CAT 等抗氧化酶的活性，進(jìn)而提高對活性氧的清除能力。這與蘇貝貝等［21］、馬文廣等［20］對逆境脅迫下半夏、煙草采用Pro 處理的研究結(jié)果一致。本研究也發(fā)現(xiàn)，外源Pro 濃度過高反而會加劇干旱脅迫的傷害，可能是高濃度的外源Pro 處理后會產(chǎn)生過量的代謝產(chǎn)物吡咯琳-5-羧酸（P5C），而P5C 會增加ROS 的產(chǎn)生，加劇了紅砂的過氧化傷害，這與沙漢景等［33］對鹽脅迫下水稻（Oryza sativa）采用外源Pro 處理的研究結(jié)果一致。

干旱脅迫下，植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)通過調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢而維持細(xì)胞吸水能力，抗氧化酶系統(tǒng)通過清除ROS 來保護(hù)膜系統(tǒng)，進(jìn)而緩解干旱脅迫對植株的傷害，但二者之間并不是獨(dú)立作用，而是相互協(xié)同、相互影響。據(jù)沙漢景［17］報(bào)道，植物體內(nèi)的Pro 也能清除細(xì)胞內(nèi)的ROS。施用外源Pro 后紅砂植株體內(nèi)的游離Pro 含量升高，也可能提高了Pro 對ROS 的清除能力。

葉綠素是光合作用的一類重要色素，其含量對植物的光合作用有重要的影響。當(dāng)植物受到逆境脅迫時(shí)，葉綠體中活性氧的大量積累，導(dǎo)致葉綠素降解，總?cè)~綠素含量下降，從而影響植物對光能的正常吸收，影響后續(xù)光能的傳遞、耗散和分配，直接導(dǎo)致葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，破壞光合作用的正常進(jìn)行［34］，最終導(dǎo)致植物光合速率的降低［35］。本研究發(fā)現(xiàn)，紅砂植株在施用100～150 mg·L?1的Pro 后，能有效抑制葉綠素的降解進(jìn)程，同時(shí)葉綠素b 含量的升高是導(dǎo)致總?cè)~綠素含量升高的主要原因，葉綠素b 主要吸收短波光，因此，葉綠素b 含量的升高提高了紅砂對藍(lán)紫光等短波光的利用效率，最終導(dǎo)致紅砂凈光合速率的提高。本研究也發(fā)現(xiàn)，采用100～150 mg·L?1的外源Pro 處理紅砂植株后，總?cè)~綠素、葉綠素a 和葉綠素b 含量變化幅度較小，在處理初期，呈現(xiàn)緩慢上升趨勢，后期降低，與其他指標(biāo)相比，升幅和降幅都比較小，表現(xiàn)出一定的滯后性，這可能與葉綠素的合成過程有關(guān)。葉綠素的合成是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要15 個(gè)過程，15 種酶參與，受到光照、溫度、Mg、Fe、Cu、Mn、O 等元素的影響［36］。因此，葉綠素的合成需要經(jīng)歷一定的時(shí)間，這也就很好地解釋了本研究中光合色素變化幅度小的現(xiàn)象。

光合作用是植物生長所需物質(zhì)和能量的來源，在物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量代謝中發(fā)揮重要作用，干旱脅迫可導(dǎo)致植物凈光合速率降低，生長受限。一般認(rèn)為，逆境條件下，植物的光合速率受氣孔因素和非氣孔因素影響，如果植物在逆境條件下，胞間二氧化碳濃度（Ci）和氣孔導(dǎo)度（GS）同時(shí)下降，則說明光合速率的下降是受氣孔因素影響的，反之，如果氣孔導(dǎo)度下降，而胞間二氧化碳濃度（Ci）維持不變或升高，則說明是非氣孔因素決定的［37］。本研究中，外源脯氨酸處理紅砂植株后，GS和Ci在相同濃度處理下，具有相同的變化趨勢，說明干旱脅迫下，氣孔因素是引起紅砂光合速率下降的因素。本研究也發(fā)現(xiàn)，100～150 mg·L?1Pro 在處理早期能顯著提高紅砂幼苗的氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度、水分利用效率、蒸騰速率，提高了植株的凈光合速率，這可能是100～150 mg·L?1的Pro 能促使已關(guān)閉的氣孔再次開放，緩解了干旱對光合作用的影響，這與楊丙賢等［38］、蘇貝貝等［21］、顏志明等［39］的研究結(jié)果相似。而高濃度的Pro 處理反而起到抑制效果，可能是高濃度的Pro 會使植物產(chǎn)生過量的P5C，而P5C 會增加ROS的產(chǎn)生，當(dāng)大量的ROS 在葉綠體中積累時(shí)，勢必導(dǎo)致葉綠素降解，因此造成光合速率的降低。

逆境脅迫下，植物通過調(diào)控各種生理生化過程以提高其對逆境的抵御能力，這種抵御能力的提高最終表現(xiàn)在植物的生長特性上，因此，植物在逆境條件下的生長量可以用來判斷其對逆境的抵御能力。本研究發(fā)現(xiàn)，100 mg·L?1Pro 處理能有效促進(jìn)紅砂植株的生長量，這可能是適宜濃度的外源Pro 處理紅砂后，通過調(diào)控紅砂植株的生理生化特性，顯著提高了紅砂的光能和水分利用效率，進(jìn)而提高了紅砂的生長。這與Taia 等［29］的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

外源Pro 處理處于干旱脅迫下的紅砂植株，對滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量和抗氧化酶系統(tǒng)的活性、光合色素、光合系統(tǒng)以及植株生長均影響顯著，其中以100 mg·L?1的Pro 處理最佳，可顯著提高葉片SS、Pro 和SP 含量，提高SOD、POD 以及CAT 活性，能促使葉綠素的合成，進(jìn)而提高凈光合速率和水分利用效率，緩解干旱脅迫對紅砂的傷害，促進(jìn)其生長。