干旱和鹽脅迫下百子蓮的抗逆生理研究

劉 濤，陳海榮，汪成忠，任 麗，*，張 荻，*

(1.上海交通大學(xué) 設(shè)計(jì)學(xué)院 風(fēng)景園林系，上海 200240；2.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所，上海201403；3.蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215008)

干旱脅迫和鹽脅迫是植物遭受的兩種主要的非生物脅迫，能導(dǎo)致植物體內(nèi)失水，引起葉綠素(chlorophyll，Chl)降解，影響植物的光合作用和生理代謝過(guò)程，積累活性氧分子(reactive oxygen species，ROS)，損傷細(xì)胞膜系統(tǒng)，造成氧化脅迫傷害[1]。植物通過(guò)體內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑傳遞脅迫信號(hào)，調(diào)控超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過(guò)氧化物酶(peroxidase，POD)、過(guò)氧化氫酶(catalase，CAT)等抗氧化酶組成的酶促抗氧化系統(tǒng)，清除胞內(nèi)過(guò)量的ROS組分，并積累脯氨酸(proline，Pro)、總可溶性蛋白(total soluble protein，TSP)等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，從而減輕氧化脅迫傷害，提高自身的耐旱和耐鹽能力[2-3]。

隨著城市工業(yè)化的發(fā)展和自然環(huán)境的日益惡化，土壤干旱、鹽堿化等城市環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，對(duì)園林景觀中觀賞植物的抗逆保護(hù)與生態(tài)修復(fù)能力提出了更高的要求。因此，挖掘觀賞性與抗逆性能優(yōu)良的植物資源，對(duì)豐富城市生物多樣性與景觀多樣性具有重要的意義。有研究通過(guò)外源施加低濃度硝普鈉提高菊花神馬品種(Chrysanthemummorifoliumcv.Jinba)的耐鹽性，為菊花在鹽漬化土壤中的應(yīng)用提供參考依據(jù)[4]。鄧麗娟等[5]研究多種觀賞海棠品種對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)，以綜合評(píng)價(jià)其抗逆性并篩選適宜景觀種植的品種。

百子蓮(AgapanthuspraecoxL.)，又稱(chēng)非洲百合、藍(lán)百合，是百子蓮科(Agapanthaceae)百子蓮屬(Agapanthus)的多年生根莖類(lèi)花卉。藍(lán)色大花百子蓮(A.praecoxssp.orientalisBig Blue)于2006年作為一種新優(yōu)花卉引入我國(guó)，是夏季不可多得的藍(lán)紫色觀賞花卉。近年來(lái)對(duì)其花芽分化機(jī)理、開(kāi)花調(diào)控、組培快繁與種質(zhì)資源保存等方面的研究已有較大突破[6-8]，在以上繁育、栽培技術(shù)的支撐下，目前，藍(lán)色大花百子蓮已成為我國(guó)城市園林綠化應(yīng)用的主栽品種，具備觀賞價(jià)值高、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)[9-10]，但在抗旱、抗鹽能力等方面還缺乏科學(xué)、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。在城市有限的自然生態(tài)環(huán)境下，如何科學(xué)、合理地應(yīng)用仍缺少方法與理論支撐。因此，本研究選取藍(lán)色大花百子蓮實(shí)生苗為材料，從抗逆生理和氧化應(yīng)激相關(guān)基因表達(dá)層面評(píng)價(jià)該品種對(duì)干旱和鹽脅迫環(huán)境的耐受能力，為指導(dǎo)其在干旱和鹽脅迫逆境下的園林應(yīng)用、生態(tài)修復(fù)與景觀營(yíng)造等提供科學(xué)依據(jù)和理論支持。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

藍(lán)色大花百子蓮幼苗購(gòu)自上房園藝公司，種植于上海交通大學(xué)試驗(yàn)田。本實(shí)驗(yàn)選取株高20～25 cm、株徑1～2 cm、長(zhǎng)勢(shì)良好的百子蓮2年實(shí)生苗，由試驗(yàn)田移栽入花盆，放置于25 ℃/20 ℃(晝/夜)，14 h光周期(光強(qiáng)12 klx)，70%相對(duì)濕度的光照培養(yǎng)箱中適應(yīng)性培養(yǎng)7 d，在春季百子蓮處于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。

1.2 脅迫處理方法

干旱脅迫處理：對(duì)上述培養(yǎng)箱中園土培養(yǎng)的百子蓮充分澆水，而后進(jìn)行斷水處理，保持室外空氣濕度，設(shè)置4～6個(gè)重復(fù)，園土為壤土，土壤pH值6.0～6.5?；诿{迫表型，于處理0、30、50、70 d時(shí)測(cè)定土壤含水量，并取外部3～4輪葉片先端測(cè)定生理指標(biāo)；基于對(duì)百子蓮響應(yīng)逆境信號(hào)的應(yīng)答模式研究[11]，在處理0、4、8、12 d時(shí)取相同部位葉片用于基因表達(dá)定量檢測(cè)。

半致死NaCl濃度測(cè)定：將百子蓮從園土中取出后清除土壤，為便于控制處理濃度，將其水培于含1/2 Hoagland的水溶液中并持續(xù)供氧，適應(yīng)性培養(yǎng)7 d。以1/2 Hoagland水溶液培養(yǎng)作為對(duì)照組，NaCl處理濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，測(cè)定處理5、10 d時(shí)的葉片相對(duì)電導(dǎo)率，擬合Logistic方程計(jì)算半致死NaCl濃度。

鹽脅迫處理：將適應(yīng)性水培7 d后的百子蓮置于半致死NaCl濃度的1/2 Hoagland水溶液中并持續(xù)供氧，設(shè)置4～6個(gè)重復(fù)?；诿{迫表型及相對(duì)電導(dǎo)率-處理時(shí)間曲線，計(jì)算得拐點(diǎn)與平臺(tái)期分別約為4、12 d，于處理0、4、8、12 d時(shí)取外部3～4輪葉片先端測(cè)定生理指標(biāo)；基于對(duì)百子蓮響應(yīng)逆境信號(hào)的應(yīng)答模式研究[11]，在處理0、12、24、48、96 h時(shí)取相同部位葉片用于基因表達(dá)定量檢測(cè)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 生理生化指標(biāo)定量檢測(cè)

觀測(cè)兩種脅迫下百子蓮的脅迫表型并測(cè)定植株鮮重(fresh weight)，改進(jìn)張志良等[12]的方法測(cè)定百子蓮的葉片相對(duì)電導(dǎo)率(relative electrolyte leakage，REL)。取0.1 g葉片鮮樣，剪成約0.5 cm×0.5 cm的小塊，去離子水洗滌2～3次后浸沒(méi)在10 mL去離子水中，置于25 ℃、120 r·min-1恒溫?fù)u床中振蕩8 h后測(cè)定電導(dǎo)率R1；沸水浴處理30 min后冷卻至室溫，測(cè)定電導(dǎo)率R2；測(cè)定去離子水的電導(dǎo)率R0；測(cè)定3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。相對(duì)電導(dǎo)率REL(%)=(R1-R0)/(R2-R0)×100。

葉綠素含量參照張志良等[12]的方法測(cè)定，總可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛含量及超氧化物歧化酶、過(guò)氧化酶活性參考Yang等[13]的方法利用南京建成試劑盒參照說(shuō)明書(shū)測(cè)定，過(guò)氧化氫酶活性參考Ren等[14]的方法利用碧云天檢測(cè)試劑盒參照說(shuō)明書(shū)測(cè)定。

1.3.2 基因表達(dá)定量分析

基于Zhang等[15]利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)在百子蓮胚性愈傷組織超低溫保存過(guò)程中篩選出的具有重要保護(hù)功能的氧化應(yīng)激相關(guān)基因，采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(qRT-PCR)進(jìn)行基因表達(dá)定量分析。利用MiniBEST Plant RNA Extraction Kit(Takara)RNA試劑盒提取葉片RNA，采用TaKaRa PrimeScriptTMRT Master Mix(Perfect Real Time)試劑盒反轉(zhuǎn)錄得到cDNA。利用Primer Premier 5軟件進(jìn)行引物設(shè)計(jì)。以百子蓮Actin基因(Ap-Actin)作為內(nèi)參基因[11]，利用TB Green Premix EX TaqTMⅡ(TaKaRa)試劑盒于Applied Biosystem 7500 Real-Time PCR system(ABI，USA)進(jìn)行基因定量檢測(cè)，每個(gè)樣品3次重復(fù)，采用2﹣△△CT法進(jìn)行基因相對(duì)定量分析。所用引物序列見(jiàn)表1。

表1 實(shí)時(shí)熒光定量PCR目的基因與引物序列

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱和鹽脅迫條件下百子蓮生理生化指標(biāo)的變化

2.1.1 逆境表型觀測(cè)

圖1 干旱(A)和鹽濃度梯度(B)下百子蓮的植株形態(tài)變化

不同小寫(xiě)字母表示在相同脅迫處理?xiàng)l件下不同脅迫時(shí)間內(nèi)土壤含水量或百子蓮全株鮮重存在顯著性差異，P<0.05。

2.1.2 葉片相對(duì)電導(dǎo)率(REL)

干旱脅迫和鹽脅迫下，百子蓮葉片相對(duì)電導(dǎo)率均隨脅迫時(shí)間增加而持續(xù)上升(圖3-A、I)。干旱脅迫0～50 d葉片相對(duì)電導(dǎo)率緩慢上升，由9.51%上升至15.12%，至70 d時(shí)快速升高至24.47%，為0 d的2.57倍。鹽脅迫4 d時(shí)葉片相對(duì)電導(dǎo)率快速上升，由0 d的5.69%上升到14.44%，而后無(wú)顯著變化，至12 d時(shí)又快速上升至21.91%，為0 d的3.85倍。

2.1.3 總可溶性蛋白含量(TSP)

兩種脅迫下，總可溶性蛋白含量隨脅迫時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸積累(圖3-B、J)。干旱脅迫至70 d時(shí)含量由0 d的0.89 mg·g-1顯著上升至1.48 mg·g-1，上升66.3%。鹽脅迫至12 d時(shí)含量由0 d的0.98 mg·g-1顯著上升至1.72 mg·g-1，上升75.5%。

2.1.4 葉綠素含量(Chl)

兩種脅迫下，葉綠素含量呈現(xiàn)差異變化(圖3-C、K)。干旱脅迫0～50 d時(shí)葉綠素含量顯著上升，由0.85 mg·mg-1升至1.33 mg·mg-1，上升56.5%，而后顯著下降。鹽脅迫0～12 d葉綠素含量逐漸下降但差異不顯著，由0.81 mg·mg-1下降至0.68 mg·mg-1，下降16.0%。

2.1.5 脯氨酸含量(Pro)

如圖3-D、L，干旱脅迫下，百子蓮葉片中脯氨酸含量呈波動(dòng)變化，先上升后下降再上升，70 d時(shí)較0 d時(shí)上升24.0%但均無(wú)顯著變化。鹽脅迫下，脯氨酸含量于0 d至8 d顯著下降，由24.48 μg·mg-1顯著下降至9.52 μg·mg-1，下降61.1%，而后至12 d時(shí)小幅上升但無(wú)顯著差異。

2.1.6 丙二醛含量(MDA)

兩種脅迫下，丙二醛含量于初期無(wú)顯著變化，后隨脅迫時(shí)間的增長(zhǎng)而顯著上升，膜脂過(guò)氧化程度加劇(圖3-E、M)。干旱脅迫0～70 d時(shí)MDA含量由5.18 nmol·mg-1顯著上升至11.44 nmol·mg-1，上升120.8%。鹽脅迫0～12 d時(shí)MDA含量由4.30 nmol·mg-1顯著上升至7.21 nmol·mg-1，上升67.7%。

2.1.7 抗氧化酶活性

干旱脅迫下，SOD、POD活性均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，分別由0 d的90.29 U·mg-1、31.26 U·mg-1顯著上升至30 d的119.85 U·mg-1、37.98 U·mg-1并達(dá)到峰值，上升32.7%、21.5%，隨后顯著下降；CAT活性持續(xù)顯著下降，活性由0 d的75.65 U·mg-1顯著下降至70 d的26.88 U·mg-1，下降64.5%(圖3-F-H)。鹽脅迫下，SOD、POD、CAT的活性分別由0 d的128.84 U·mg-1、41.36 U·mg-1、86.51 U·mg-1下降至12 d的72.68 U·mg-1、19.68 U·mg-1、51.79 U·mg-1，分別顯著下降43.6%、52.4%、40.1%(圖3-N-P)。

總可溶性蛋白含量單位標(biāo)準(zhǔn)化為每克植物干重，其余生理指標(biāo)(除相對(duì)電導(dǎo)率外)單位標(biāo)準(zhǔn)化為每毫克蛋白。不同小寫(xiě)字母表示在相同脅迫處理?xiàng)l件下不同脅迫時(shí)間內(nèi)百子蓮的抗性生理指標(biāo)存在顯著性差異，P<0.05。

2.2 干旱和鹽脅迫下百子蓮抗性生理指標(biāo)相關(guān)性分析

干旱脅迫下百子蓮抗性生理指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果顯示(表2)，葉片相對(duì)電導(dǎo)率與脯氨酸含量呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.885，表明百子蓮在干旱脅迫下通過(guò)調(diào)節(jié)脯氨酸含量從而產(chǎn)生一定的質(zhì)膜保護(hù)功能。POD活性與MDA含量顯著負(fù)相關(guān)，與SOD活性顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.894、0.891，表明POD與SOD可能在清除活性氧分子、降低氧化脅迫傷害方面存在協(xié)同作用，以緩解細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度，從而提高百子蓮對(duì)干旱脅迫的耐受能力。

表2 干旱脅迫下百子蓮抗性生理指標(biāo)相關(guān)性分析

鹽脅迫下百子蓮抗性生理指標(biāo)的相關(guān)性分析結(jié)果顯示(表3)，百子蓮MDA含量與總可溶性蛋白含量顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.964，表明可溶性蛋白可能參與到了鹽脅迫下膜脂保護(hù)的過(guò)程中。SOD活性與葉綠素含量極顯著負(fù)相關(guān)，與POD活性顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.993、0.986，且脯氨酸含量與SOD活性顯著正相關(guān)、與POD活性極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.982、0.996，表明SOD與POD在鹽脅迫中也可能存在協(xié)同作用，脯氨酸在鹽脅迫下對(duì)細(xì)胞具有積極的滲透調(diào)節(jié)作用。CAT活性與葉片相對(duì)電導(dǎo)率顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.976，表明CAT與脅迫下通過(guò)清除H2O2從而保護(hù)細(xì)胞膜穩(wěn)定性有關(guān)。

表3 鹽脅迫下百子蓮抗性生理指標(biāo)相關(guān)性分析

2.3 干旱和鹽脅迫對(duì)百子蓮抗氧化酶基因表達(dá)量的影響

干旱脅迫下(圖4-A-F)，Cu/Zn-SOD、POD在脅迫12 d時(shí)顯著上調(diào)表達(dá)，表達(dá)量為0 d時(shí)的1.7、20.7倍；Fe-SOD先小幅波動(dòng)，無(wú)顯著性差異，于12 d時(shí)顯著下調(diào)表達(dá)，CAT持續(xù)顯著下調(diào)；APX、GPX表達(dá)量先上升后下降，分別在8 d、4 d時(shí)達(dá)到峰值，分別為0 d時(shí)表達(dá)量的38.0與1.7倍。其中，POD、APX上調(diào)表達(dá)幅度最大，分別是0 d的20.8與38.2倍。鹽脅迫下(圖4-G-L)，Cu/Zn-SOD、POD表達(dá)量呈單峰曲線的變化趨勢(shì)，于脅迫24 h時(shí)分別達(dá)到最高峰，為0 h時(shí)的3.6與4.8倍，CAT表達(dá)量于脅迫12 h后顯著上調(diào)為0 h的1.3倍，隨后顯著下降；Fe-SOD、APX表達(dá)量均下降后小幅上升，但均低于脅迫0 h時(shí)；GPX表達(dá)量呈波動(dòng)狀，先下降后上升再下降。其中，Cu/Zn-SOD、POD上調(diào)表達(dá)幅度最大，分別是0 h的3.6、4.8倍，APX下調(diào)表達(dá)幅度最大，為0 h時(shí)的0.1倍。

不同小寫(xiě)字母表示百子蓮在相同脅迫處理?xiàng)l件下不同時(shí)間內(nèi)抗氧化酶基因相對(duì)表達(dá)量存在顯著性差異，P<0.05。

2.4 干旱和鹽脅迫下百子蓮的抗逆性綜合評(píng)價(jià)

對(duì)百子蓮的8種抗性生理指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(表4)，干旱脅迫和鹽脅迫下分別得到3個(gè)和1個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率分別達(dá)到100%和85.872%，表明該主成分已基本包含8種抗性生理指標(biāo)85%以上的信息。由表5可知，百子蓮在干旱脅迫下可從膜脂過(guò)氧化程度(MDA)、抗氧化酶活性(SOD)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量(TSP、Pro)等指標(biāo)反映其耐旱能力，在鹽脅迫下抗氧化酶活性(SOD、POD)則作為反映耐鹽能力的主要綜合指標(biāo)。

表4 干旱和鹽脅迫下百子蓮的抗逆生理指標(biāo)主成分分析

3 討論

藍(lán)色大花百子蓮作為近年來(lái)在城市園林綠化中廣泛應(yīng)用且觀賞價(jià)值較高的一類(lèi)夏季開(kāi)花的觀賞花卉，科學(xué)地評(píng)價(jià)其生態(tài)適應(yīng)性對(duì)其在干旱、鹽堿等逆境下的應(yīng)用具有重要意義。研究表明，脅迫環(huán)境對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育帶來(lái)不良影響，植物細(xì)胞失水，胞內(nèi)滲透壓降低，體內(nèi)碳同化減弱，PSⅡ活性下降，細(xì)胞膜被攻擊，造成膜系統(tǒng)的損壞[17]，上述生理指標(biāo)可作為逆境下評(píng)價(jià)植物受脅迫程度的重要依據(jù)[18]。

干旱和鹽脅迫中，植物體內(nèi)含水量降低，細(xì)胞感受脅迫信號(hào)后，脅迫響應(yīng)基因被誘導(dǎo)表達(dá)，調(diào)控下游生理生化過(guò)程，通過(guò)積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，包括脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖等，增強(qiáng)自身應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境的能力是植物抵抗外界脅迫的重要方式之一[19-20]。張治振等[21]發(fā)現(xiàn)多種幼苗期水稻(Oryzasativa)在鹽脅迫處理下脯氨酸含量顯著上升；李玉梅等[22]發(fā)現(xiàn)鹽脅迫處理下牛疊肚(Rubuscrataegifolius)幼苗積累游離脯氨酸、可溶性蛋白及可溶性糖等共同發(fā)揮滲透調(diào)節(jié)功能；祁偉亮等[23]發(fā)現(xiàn)不同桑品種在輕度干旱脅迫下脯氨酸積累量較多，重度干旱脅迫下積累較慢。本研究結(jié)果顯示，兩種脅迫下，百子蓮的總可溶性蛋白含量均顯著上升，干旱脅迫下脯氨酸含量先波動(dòng)變化后小幅上升，而鹽脅迫下脯氨酸含量顯著下降后維持穩(wěn)定，在兩種脅迫下發(fā)揮的滲透保護(hù)機(jī)制可能有所差異。多數(shù)報(bào)道表明，植物在受到非生物逆境脅迫后葉綠素合成受到抑制，加速降解，導(dǎo)致葉綠素含量在脅迫時(shí)顯著下降，影響植物的正常光合作用，且脅迫程度越嚴(yán)重，葉綠素含量下降越快[24-25]。本研究結(jié)果顯示，百子蓮葉綠素含量在干旱脅迫中先升后降，在鹽脅迫中維持相對(duì)穩(wěn)定。陳洪[26]發(fā)現(xiàn)木麻黃(Casuarinaequisetifolia)在輕度脅迫下葉綠素先升后降，重度脅迫下葉綠素含量下降。結(jié)合形態(tài)觀測(cè)的結(jié)果推測(cè)，脅迫前期百子蓮主要表現(xiàn)為植株被動(dòng)失水，植株含水量快速下降，滲透勢(shì)提高，葉綠素分解速度較慢，保持一定的光合能力，至脅迫中后期，葉綠素加速降解，含量下降明顯。膜脂過(guò)氧化程度最終產(chǎn)物之一的MDA及相對(duì)電導(dǎo)率能直觀反映植物細(xì)胞在脅迫環(huán)境中的受損程度，被廣泛地用來(lái)評(píng)價(jià)膜損傷程度[27]。小麥(Triticumaestivum)[28]、多種含笑品種[29]、高羊茅(Festucaarundinacea)[30]等植物在非生物脅迫下相對(duì)電導(dǎo)率與MDA含量均顯著上升，表明膜系統(tǒng)遭到破壞。本研究結(jié)果顯示，百子蓮在干旱和鹽脅迫逆境中表現(xiàn)出脅迫初期MDA含量無(wú)明顯變化，中后期含量顯著上升，與相對(duì)電導(dǎo)率變化趨勢(shì)相同，表明在脅迫初期百子蓮的脅迫傷害較輕，能夠維持細(xì)胞膜穩(wěn)定性。而隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，百子蓮的脅迫傷害加重，表現(xiàn)為MDA含量及相對(duì)電導(dǎo)率顯著上升。鹽脅迫下MDA含量與可溶性蛋白含量存在顯著負(fù)相關(guān)，表明脅迫下百子蓮積累可溶性蛋白，細(xì)胞保護(hù)作用提升，膜脂過(guò)氧化可能得到緩解。綜上所述，由滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、葉綠素含量、MDA及相對(duì)電導(dǎo)率等均在脅迫初期相對(duì)穩(wěn)定，中后期發(fā)生顯著變化，表明百子蓮在干旱和鹽脅迫初期具有一定的耐受能力，但脅迫后期損傷加劇，超出其耐受范圍。

為了應(yīng)對(duì)脅迫對(duì)植物產(chǎn)生的脅迫傷害，植物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化形成一套能夠清除活性氧分子、維持動(dòng)態(tài)平衡的抗氧化系統(tǒng)，以抵抗非生物脅迫對(duì)質(zhì)膜造成的次級(jí)氧化傷害。其中，SOD、CAT、POD三種主要抗氧化酶起著較為關(guān)鍵的作用：SOD作為植物清除體內(nèi)ROS的第一道防線，轉(zhuǎn)化超氧陰離子為H2O2，其活性增強(qiáng)有利于提高植物的抗逆性，POD主要作用為降低H2O2含量，CAT主要清除光呼吸和脂肪酸β氧化過(guò)程中產(chǎn)生的H2O，維持植物體內(nèi)的代謝平衡[31-33]。干旱脅迫下百子蓮SOD、POD活性隨脅迫時(shí)間增長(zhǎng)先升后降，脅迫初期抗氧化能力較強(qiáng)，但至脅迫中后期活性顯著降低，脅迫傷害加劇，這與裸果木(Gymnocarposprzewalskii)中齡葉片[34]、沙棘(Hippophaerhamnoides)[35]葉片及楊樹(shù)(Populus×euramericanacv.Neva)[36]幼苗葉片等的發(fā)現(xiàn)一致。鹽脅迫下3種主要抗氧化酶活性隨脅迫時(shí)間增長(zhǎng)而下降，對(duì)體內(nèi)ROS的清除能力降低，與潘璐等[37]在鹽脅迫下兩種海棠的抗氧化酶活性先升后降的報(bào)道相悖，與Katuwal等[38]發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下草坪草Seastar和UGP113的 POD、CAT活性顯著降低，SOD活性顯著升高的報(bào)道不符。研究發(fā)現(xiàn)，低鹽濃度下非鹽生植物的抗氧化酶活性隨脅迫時(shí)間的增加而先升后降，但鹽濃度若超過(guò)植物的耐受能力，則具有保護(hù)作用的抗氧化酶活性下降[39]。因此推測(cè)NaCl處理濃度可能過(guò)高，超出了植株的承受極限，對(duì)百子蓮造成了嚴(yán)重的脅迫傷害，植株體內(nèi)產(chǎn)生與清除活性氧的平衡已被打破，導(dǎo)致活性氧大量積累，細(xì)胞受損程度較重，抗氧化酶系統(tǒng)活性持續(xù)下降。而百子蓮的抗氧化酶SOD、POD在兩種脅迫下均顯著正相關(guān)，脅迫初期均具有較高活性，且Cu/Zn-SOD、Fe-SOD、POD基因于脅迫不同階段均上調(diào)表達(dá)，表明干旱和鹽脅迫均能影響百子蓮體內(nèi)的ROS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與酶促抗氧化劑活性，內(nèi)源抗氧化系統(tǒng)對(duì)提高百子蓮抗逆性具有重要作用。

植物對(duì)逆境環(huán)境的生理調(diào)節(jié)和響應(yīng)存在差異，機(jī)制不同，受到多種基因等的影響，無(wú)法利用某一特定指標(biāo)或基因?qū)χ参锟鼓婺芰ψ龀鲚^為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。主成分分析法突破某單一指標(biāo)無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其抗逆性的局限性，綜合考量各指標(biāo)間的相關(guān)性[40-41]，此方法在植物抗逆性綜合評(píng)價(jià)中得到了較為廣泛的應(yīng)用[42-44]。本研究采用主成分分析法對(duì)藍(lán)色大花百子蓮在干旱和鹽脅迫下的抗性生理指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為可從膜脂過(guò)氧化(MDA)、抗氧化酶活性(SOD)及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量(TSP、Pro)等層面評(píng)價(jià)其對(duì)干旱的耐受能力，以抗氧化酶活性(SOD、POD)來(lái)主要反映耐受百子蓮高鹽環(huán)境的能力。孫林等[45]對(duì)比華南地區(qū)的22種園林植物，發(fā)現(xiàn)15 d干旱脅迫后灰莉(Fagraeaceilanica)、桂花(Osmanthusfragransvar.fragrans)、鳶尾(Iristectorum)等強(qiáng)耐旱植物中MDA、電導(dǎo)率、抗氧化酶等評(píng)價(jià)抗旱性的指標(biāo)變化較小，耐旱性較弱的植物變化顯著；本研究中30 d干旱處理后藍(lán)色大花百子蓮的相關(guān)指標(biāo)變化趨勢(shì)與上述強(qiáng)耐旱植物一致，處理至50 d時(shí)百子蓮植株仍存活，以上研究結(jié)果證明藍(lán)色大花百子蓮是一種耐旱性較強(qiáng)的園林觀賞植物。此外，植物在鹽脅迫下的抗逆能力也可以通過(guò)半致死NaCl濃度來(lái)反映：袁小環(huán)等[46]測(cè)得擬合度較高的6種觀賞草幼苗的半致死鹽濃度在0.36%～2.34%；謝委等[47]測(cè)得中牧一號(hào)紫花苜蓿(Medicagosativa.cv.Zhongmu No.1)的半致死鹽濃度介于200～220 mmol·L-1；本研究測(cè)得藍(lán)色大花百子蓮的半致死鹽濃度約為1.29%(約220.5 mmol·L-1)，根據(jù)Breckle對(duì)植物耐鹽性劃分的標(biāo)準(zhǔn)[48]，可將其劃分為類(lèi)鹽生植物，表明其具有較強(qiáng)的耐鹽能力。

本研究所采用的土壤、培養(yǎng)環(huán)境及處理方式可能與真實(shí)的自然環(huán)境有一定差別，因此后續(xù)可模擬真實(shí)自然的生長(zhǎng)環(huán)境，評(píng)價(jià)復(fù)合脅迫環(huán)境下藍(lán)色大花百子蓮的抗逆性，為其在園林景觀和生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用提供更直接的理論指導(dǎo)和科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論

藍(lán)色大花百子蓮具有較強(qiáng)的耐旱能力，園土培養(yǎng)下能夠通過(guò)生理調(diào)節(jié)，提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及抗氧化酶活性，完全耐受30 d左右的干旱脅迫；鹽脅迫下的半致死NaCl濃度約為1.29%，此濃度下百子蓮提高滲透保護(hù)作用維持細(xì)胞穩(wěn)定性，應(yīng)對(duì)鹽脅迫傷害。園林應(yīng)用中可從膜脂過(guò)氧化、抗氧化酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量評(píng)價(jià)藍(lán)色大花百子蓮的耐旱能力，從抗氧化酶活性和半致死NaCl濃度來(lái)評(píng)價(jià)其耐鹽能力。