不同水分脅迫下水楊酸對分枝期扁蓿豆生長及光合生理的影響

崔秀妹，劉信寶，李志華，孫凱燕，李卉，張婷婷

（南京農業大學動物科技學院，江蘇 南京210095）

＊扁蓿豆（Melilotoidesruthenica）是豆科苜蓿屬植物，又名花苜蓿、野苜蓿、扁豆子、扁豆草、網果葫蘆巴等［1］，廣泛分布于我國北方的高山草原、典型草原和荒漠化草原，具有抗旱、耐寒、耐貧瘠、耐踐踏等優點［2］，并且蛋白質含量高，家畜適口性好，不含皂素，家畜過量采食不會發生鼓脹病，是一種優質的蛋白質飼料［3］。

水楊酸（salicylic acid，SA），即鄰羥基苯甲酸，是一種植物體內產生的簡單酚類化合物，在植物抵抗生物和非生物脅迫反應中，作為重要的信號分子［4］。研究發現，水楊酸可以影響植物體內多種與逆境代謝相關的生理活動，如誘導逆境相關蛋白的表達、激活植物超敏反應和系統獲得性抗性，以及調節細胞抗氧化機制等，從而提高植物對逆境脅迫的耐受能力［5，6］。水楊酸具有使用方便、高效、無毒、無殘留、低成本等特點，在農業生產中具有廣闊的應用前景。目前，國內外學者對利用水楊酸提高植物抗旱性進行了大量的研究，發現水楊酸可提高干旱脅迫下小麥（Triticumaestivum）、毛豆（Glycinemax）、黑麥草（Loliumperenne）等植物細胞抗氧化酶的活性、降低質膜透性，進而增強了這些植物的耐旱性［7－9］，但對扁蓿豆的研究尚未見詳細報道。

本研究采用盆栽實驗的方法，以扁蓿豆為材料，研究不同水分條件下、不同濃度的水楊酸處理對分枝期扁蓿豆生長和光合生理特性的影響，以期篩選出有效提高扁蓿豆抗旱性的適宜水楊酸濃度，初步探討水楊酸對扁蓿豆光合生理的影響，為深入研究水楊酸對扁蓿豆抗旱性調控的機制提供基礎數據，亦為水楊酸應用于扁蓿豆的生產實踐提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

盆栽實驗于2011年4－8月在江蘇省南京市（118°22′～119°14′E，31°14′～32°02′N，長江流域下游棉區）南京農業大學牌樓教學科研基地（118°51′E，32°01′N）進行。該地區屬北亞熱帶季風氣候區，四季分明，年平均氣溫15.4℃，年平均相對濕度76%，年平均降水量1 106 mm，海拔18 m，全年無霜期達200～300 d。春季風和日麗，梅雨時節，陰雨綿綿；夏季受歐亞大陸低壓區影響，天氣炎熱，雨水充沛；秋天干燥、涼爽；冬季寒冷、干燥。

1.2 供試材料

扁蓿豆品種為‘土默特扁蓿豆’，種子由中國農業科學院草原研究所提供，2010年10月采收。扁蓿豆硬實率高，播前采用砂紙（型號P36，規格：230 mm×93 mm）打磨，處理后扁蓿豆發芽率為92.33%。水楊酸，國藥集團化學試劑有限公司生產。盆缽規格為34 cm×21 cm×27 cm（上徑×下徑×高）。所用基質為土壤∶河沙＝2∶1（質量比），混合均勻，過篩去雜。土壤有機質含量為5.70 g／kg，銨態氮9.75 mg／kg，硝態氮28.34 mg／kg，速效磷14.45 mg／kg，速效鉀125.24 mg／kg，p H 8.12，田間持水量（field capacity，FC）29.37%。

1.3 實驗設計與方法

實驗采用裂區設計，主因素為水分處理，分別為：正常供水（80%田間持水量，80%FC），輕度水分脅迫（60%田間持水量，60%FC）、中度水分脅迫（40%田間持水量，40%FC）、重度水分脅迫（20%田間持水量，20%FC），分別用 W80、W60、W40和 W20表示。副因素為水楊酸濃度處理，分別為S0（0 mmg／L）、S0.02（0.02 mmol／L）、S0.1（0.10 mmol／L）、S0.5（0.50 mmol／L）和S2.5（2.50 mmol／L），共20個處理，每個處理4次重復，共80盆。每盆裝絕干基質15.5 kg，盆底墊2層濾紙，以防基質流出，每盆施80 g有機肥作為基肥，其總養分（N＋P2O5＋K2O）＞6%。2011年4月20日播種，每盆播100粒，幼苗長出3片真葉時間苗，每盆定苗45株。開始時，每盆統一正常澆水量，待植株生長至5片真葉時進行水楊酸葉片噴施，噴施時間為早晨，連續3 d（2011年6月10－12日）。藥液用量為每盆40 m L（用清水預試時，噴施量為40 m L時，葉片即可濕潤），對照（S0）噴等量去離子水，同時進行水分控制，不澆水待土壤水分自然消耗至設定標準后，每日傍晚18：00開始用電子秤稱重法將各盆進行稱重，補充當天失去的水分，使各處理保持設定的相對含水量，于扁蓿豆分枝期測定各指標。

1.4 測定指標和方法

1.4.1 形態指標的測定 株高、莖粗、一級分枝數：每盆隨機取6株，用直尺測定地面至主莖葉尖的拉直長度，為株高；用游標卡尺測定植株主莖基部的莖粗，為莖粗；計數植株主莖長出的分枝數，為一級分枝數。

葉面積：采集完全伸展、無病蟲害的15片葉片，用LI－3100C（LI－COR，USA）葉面積儀測定葉面積，計算出單片葉面積，每盆重復3次。

1.4.2 生理指標的測定 選取扁蓿豆頂端第3～5片完全展開的葉片，立即放入冰盒中，帶回實驗室后于－80℃冰箱內保存，用于生理指標的測定，各指標測量時重復3次，比色時所用分光光度計均為2800 UV／Vis（UNICO，USA）紫外－可見分光光度計。

參照Xue等［10］的方法，提取的酶液于4℃冰箱內保存，用于酶活性的測定。生理指標測定方法：葉綠素含量采用95%乙醇浸提法［13］測定；葉片相對含水量采用飽和稱重法［11］測定；相對電導率采用電導儀法［12］測定；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸顯色法［11］測定；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性采用氮藍四唑法［12］測定；過氧化物酶（peroxidase，POD）活性采用愈創木酚比色法［12］測定；過氧化氫酶（catalase，CAT）活性采用過氧化氫法［12］測定；游離脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法［11］測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法［11］測定；可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍G－250染色法［11］測定。

1.4.3 光合指標的測定 于2011年7月1－3日（晴朗無云）上午8：30－11：30，每盆選東西南北4個方向自頂端向下第2片完全展開的功能葉片各1片，用Li－6400（Li－COR，USA）便攜式光合儀測定葉片光合速率（photosynthetic rate，Pn，μmol CO2／m2·s）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr，mmol H2O／m2·s）、氣孔導度（stomatal conductance，Gs，mol H2O／m2·s）、胞間 CO2濃度（intercellular CO2concentration，Ci，μmol CO2／mol）、大氣CO2濃度（atmospheric CO2concentration，Ca，μmol CO2／mol）。當Pn參數穩定在小數點之后一位，0＜Gs＜1、Ci＞0、Tr＞0，stable＝1時開始計數。氣孔限制值（stomatal limitation values，Ls）和葉片瞬時水分利用效率（water use efficiency，WUE，μmol CO2／mmol）由公式計算，即Ls＝1－Ci／Ca，WUE＝Pn／Tr。

1.5 數據處理與統計分析

利用Microsoft Excel和SAS 8.0軟件進行實驗數據的統計，ANOVA進行方差分析，采用新復極差法（Duncan）對數據進行差異顯著性分析，差異顯著水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆生長的影響

2.1.1 株高 同一水楊酸水平下，扁蓿豆株高隨著水分脅迫強度的增加有逐漸降低趨勢（表1），S0、S0.1水平，W80、W60、W40處理株高差異不顯著，但均顯著高于 W20處理；S0.02水平，W20處理株高顯著低于 W80、W60處理，其他水分處理間差異不顯著；S0.5水平，W60、W40、W20處理株高差異不顯著，但均顯著低于 W80處理；S2.5水平，W80、W40、W20處理株高依次顯著降低，W60處理顯著高于W20處理。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆株高，W80、W40水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W60水平，S0.1處理比對照S0顯著提高了23.01%；W20水平，S0.1、S0.5處理分別比對照S0顯著提高了37.29%和38.32%。可見，在水分脅迫條件下，噴施水楊酸可減小扁蓿豆株高的降低幅度。

2.1.2 莖粗 同一水楊酸水平下，扁蓿豆莖粗隨著水分脅迫強度的增加呈逐漸降低趨勢（表1），S2.5水平，W20處理莖粗顯著低于W80處理，與其他2種水分處理差異不顯著；S0及其他3種水楊酸水平，各水分處理莖粗差異均不顯著。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆莖粗，W40水平，S0.1處理比對照S0顯著提高了25.77%，與其他處理差異不顯著；其他3種水分水平，對照S0及各水楊酸處理無顯著差異。

表1 水分脅迫下水楊酸對分枝期扁蓿豆生長的影響Table 1 Effects of SA on growth of M.ruthenica in branching under water stress

2.1.3 一級分枝數 同一水楊酸水平下，扁蓿豆一級分枝數隨著水分脅迫強度的增加逐漸降低（表1），各水楊酸水平下，W80、W60、W40處理的扁蓿豆一級分枝數差異均不顯著。S0.5水平，各水分處理一級分枝數無顯著差異；其他水楊酸水平，W20處理一級分枝數均比W80、W60處理顯著降低。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆一級分枝數，W80、W60水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W40水平，S0.1處理一級分枝數最多，比對照S0顯著提高了31.33%，與其他處理差異不顯著；W20水平，S0.5處理比對照S0顯著提高了41.75%，與其他處理差異不顯著。

2.1.4 葉面積 同一水楊酸水平下，扁蓿豆葉面積隨著水分脅迫強度的增加逐漸降低（表1）。S0.1水平，W40處理葉面積顯著低于 W80、W60處理，顯著高于 W20處理；S0、S0.02、S2.5水平，W20處理葉面積比其他3種水分處理顯著降低，而這3種水分處理之間差異不顯著；S0.5水平，W80處理葉面積顯著高于W20處理，而其他水分處理間差異不顯著。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉面積，W20水平，S0.1、S0.5處理葉面積分別比對照S0顯著提高了13.46%和19.23%；其他3種水分水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著。

2.2 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆葉片葉綠素含量、葉片相對含水量和細胞膜穩定性的影響

2.2.1 葉綠素含量 同一水楊酸水平下，扁蓿豆葉片葉綠素含量隨著水分脅迫強度的增加而逐漸增加（表2）。S0水平，W20處理使葉綠素含量較其他3種水分處理顯著提高；S0.02、S0.1、S0.5水平，W60、W40處理顯著高于W80處理，顯著低于W20處理；S2.5水平，W40處理顯著高于 W80處理，顯著低于 W20處理，W80、W60處理之間差異不顯著。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉片葉綠素含量，W80水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W60水平下S0.1處理，W40水平下S0.1、S0.5處理，W20水平下S0.5處理均顯著高于對應水分水平下對照S0，其中，W40水平下，S0.1處理提高幅度最大，比對照S0提高了17.32%。

表2 水分脅迫下外源水楊酸對分枝期扁蓿豆葉綠素含量、葉片相對含水量、相對電導率及丙二醛含量的影響Table 2 Effects of SA on chlorophyll content，leaf relative water content，electrolyte leakage and MDA content of M.ruthenica in branching stage under water stress

2.2.2 葉片相對含水量 同一水楊酸水平下，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片相對含水量顯著降低（表2）。噴施水楊酸均減小了葉片相對含水量降幅，S0水平，W20較W80下降了36.82%，S0.1水平，W20較W80降幅最低，僅降低了24.64%。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉片相對含水量，W80水平，對照S0及各水楊酸處理間差異不顯著；W60、W40水平，S0.1處理分別比對照S0顯著提高了4.25%和7.11%；W20水平，S0.1、S0.5處理分別比對照S0顯著提高了20.86%和16.37%。

2.2.3 相對電導率 同一水楊酸水平下，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片相對電導率顯著升高（表2），W20處理為W80處理的2倍左右。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉片相對電導率，W80水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W60、W40水平，S0.1處理分別比對照S0顯著降低了7.27%和13.32%；W20水平，S0.1、S0.5處理分別比對照S0顯著降低了10.88%和9.32%。可見，適宜濃度的水楊酸具有降低扁蓿豆葉片相對電導率的作用。

2.2.4 MDA含量 同一水楊酸水平下，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片MDA含量的變化與相對電導率變化趨勢相似（表2）。S0、S2.5水平，隨著水分脅迫強度的增加，MDA含量顯著升高；S0.02、S0.1水平，W40處理MDA含量顯著高于 W80、W60處理，低于 W20處理，W80、W60處理間差異不顯著；S0.5水平，W40處理MDA含量顯著高于W80處理，低于W20處理，W80、W60處理間差異不顯著。同一水分水平下，噴施水楊酸的各處理MDA含量均低于對照S0。W80、W60水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W40水平，S0.1比對照S0顯著降低了20.39%；W20水平，S0.1、S0.5分別比對照S0顯著降低了10.19%和11.25%。

2.3 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆分枝期抗氧化酶活性及有機滲透調節物質含量的影響

2.3.1 SOD活性 同一水楊酸水平下，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片SOD活性呈先增加后降低的趨勢（表3），均在W40處理下達到最大值，且除S0.02水平外，W40處理均顯著高于其他處理。同一水分水平下，不同水楊酸處理對扁蓿豆葉片SOD活性影響不同，W80水平，S0.1處理SOD活性最高，顯著高于S0.02、S2.5處理；W60、W40水平，S0.1處理均顯著高于對照S0；W20水平，S0.1、S0.5處理顯著高于對照S0，所有處理中，W60水平下S0.1處理最高，比對照S0提高了28.67%。

2.3.2 POD活性 同一水楊酸水平下，扁蓿豆葉片POD活性隨著水分脅迫強度的增加逐漸增加（表3），W20處理顯著高于W80、W60處理。同一水分水平下，不同水楊酸處理對扁蓿豆POD活性影響不同，W80水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W60水平，S0.1、S0.5處理均顯著高于對照S0；W40水平，S0.1處理顯著高于對照S0和其他水楊酸處理；W20水平，S0.5處理比對照S0顯著提高了12.41%。

2.3.3 CAT活性 同一水楊酸水平下，扁蓿豆葉片CAT活性隨著水分脅迫強度的增加呈逐漸增加的趨勢（表3）。S0水平，隨著水分脅迫強度的增加，CAT活性依次顯著增加；S0.02、S0.1水平，W60、W40、W20處理均顯著高于W80處理，且這3種水分處理之間差異不顯著；S0.5和S2.5水平，W60、W40處理均顯著高于 W80處理，顯著低于W20處理。同一水分水平下，不同水楊酸處理對扁蓿豆CAT活性影響不同，W80水平，S0.1處理使CAT活性顯著提高了13.79%；W60水平，各水楊酸處理均顯著提高了CAT活性，其中S0.1處理最高，比對照S0提高了46.27%；W40水平，S0.1、S0.5處理分別比對照S0顯著提高28.00%和21.33%；W20水平，S0.5處理比對照S0顯著提高了16.48%。

2.3.4 游離脯氨酸含量 同一水楊酸水平下，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片游離脯氨酸含量先緩慢增加后迅速增加（表3），W20處理下游離脯氨酸含量均分別是W80處理的26倍以上。W40、W20處理均顯著高于W80、W60處理，且W80和W60處理，W40和W20處理間差異均不顯著。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉片游離脯氨酸含量，W80水平，對照S0及各水楊酸處理無顯著差異；W60、W40水平，S0.1處理分別比對照S0顯著提高了19.59%和24.82%；W20水平，S0.1、S0.5處理分別比對照S0顯著提高了6.56%和8.64%。

2.3.5 可溶性糖含量 同一水楊酸水平下，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片可溶性糖含量先降低后升高（表3）。所有水楊酸水平下，W40處理最低，顯著低于W80、W20處理。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆可溶性糖含量，W80、W60水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W40、W20水平，S0.1處理分別比對照S0顯著提高31.96%和24.77%。

2.3.6 可溶性蛋白含量 同一水楊酸水平下，扁蓿豆葉片可溶性蛋白含量隨著水分脅迫強度的增加逐漸增加（表3）。S0、S0.1、S0.5水平，隨著水分脅迫強度，可溶性蛋白含量顯著增加；S0.02水平，W20處理顯著高于其他3種水分處理，且這3種水分處理間差異不顯著；S2.5水平，W60、W40處理顯著高于W80處理，低于 W20處理，且W60、W40處理間無顯著差異。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉片可溶性蛋白含量，W80水平，對照S0及各水楊酸處理無顯著差異；W60水平，S0.1處理顯著高于S0和S0.02處理，與其他2種水楊酸處理差異不顯著；W40、W20水平，S0.1、S0.5處理均顯著高于對照S0，其中，W40水平下S0.1處理提高幅度最大，比對照S0提高了20.07%。

表3 水分脅迫下水楊酸對分枝期扁蓿豆抗氧化酶活性及有機滲透調節物質含量的影響Table 3 Effects of SA on antioxidant enzymes activities and organic matter content of osmotic adjustment of M.ruthenica in branching stage under water stress

2.4 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆分枝期光合特性的影響

2.4.1 光合速率（Pn） 同一水楊酸水平下，扁蓿豆Pn隨著水分脅迫強度的增加呈逐漸降低的趨勢（表4），S0水平，隨著水分脅迫強度的增加，Pn顯著降低；S0.02水平，W80、W60處理Pn顯著高于W40、W20處理，但W80與W60處理、W40與W20處理之間差異不顯著；S0.1水平，W20處理Pn顯著低于其他3種水分處理，且這3種水分處理間差異不顯著；S0.5水平，W80處理Pn顯著高于W40、W20處理，與W60處理差異不顯著；S2.5水平，W80、W40、W20處理，Pn依次顯著降低，且 W80與W60，W60與 W40之間差異不顯著。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆Pn，W80水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W60、W40水平，S0.1處理均最高，并分別比對照S0顯著提高21.32%和49.33%；W20水平，S0.5處理最高，顯著高于除S0.1處理外的其他2種水楊酸處理和對照，比對照S0顯著提高了35.80%。

2.4.2 蒸騰速率（Tr） 同一水楊酸水平下，扁蓿豆葉片Tr隨著水分脅迫強度的增加先緩慢降低后迅速降低（表4），W20處理均僅為W80處理的10%左右。S0水平，W60、W40處理Tr均顯著低于 W80處理，高于 W20處理；S0.02、S0.1水平，W60、W80處理 Tr差異不顯著，均顯著高于 W20處理；S0.5、S2.5水平，W80、W60、W40處理Tr差異不顯著，但均顯著高于W20處理。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉片Tr，W60水平，S0.1處理顯著高于對照S0和S2.5處理，與其他2種水楊酸處理之間差異不顯著；W80、W40、W20水平，各水楊酸處理及對照S0差異不顯著。

表4 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆分枝期光合特性的影響Table 4 Effects of SA on photosynthetic characteristics of M.ruthenica in branching stage under water stress

2.4.3 氣孔導度（Gs） 同一水楊酸水平下，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片Gs呈逐漸下降的趨勢（表4）。S0及各水楊酸水平，Gs變化相似，均表現為W40處理顯著低于W80、W60處理，顯著高于W20處理，W80、W60處理之間差異不顯著。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉片Gs，W80水平，S0.5處理顯著高于對照S0和S0.02處理；W60水平，除S0.02處理對Gs影響不大外，其他水楊酸處理均顯著高于對照S0，其中S0.1處理最高，比對照S0提高26.56%；W40水平，S0.1處理顯著高于對照S0和S0.02處理；W20水平，S0.5處理顯著高于對照S0。

2.4.4 胞間CO2濃度（Ci） 同一水楊酸水平下，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片Ci先緩慢降低，在W20處理時迅速降低，W20處理Ci僅為W80處理的1／6左右（表4）。S0水平，隨著水分脅迫強度的增加，Ci顯著降低；S0.02、S0.1水平，W40處理Ci顯著低于W80和W60處理，顯著高于W20處理，W80和W60處理無顯著差異；S0.5水平，W60和W40處理Ci差異不顯著，均顯著低于W80處理，顯著高于 W20處理；S2.5水平，W20處理Ci顯著低于其他3種水分處理。同一水分水平下，除W20水平下S2.5處理Ci比對照S0低外，其他各水楊酸處理Ci均比對照S0高。W80、W20水平，對照S0及各水楊酸處理Ci差異不顯著；在W60水平，S0.02、S0.1處理均顯著高于對照S0及其他水楊酸處理；W40水平，S0.1、S0.5、S2.5處理均比對照S0顯著提高，其中S0.1處理最高，比對照S0提高了19.38%。

2.4.5 氣孔限制值（Ls） 同一水楊酸水平下，扁蓿豆葉片Ls隨著水分脅迫強度的增加呈增加趨勢（表4），S0、S0.02、S0.1水平，W40處理Ls顯著高于W80和W60處理，顯著低于W20處理，W80和W60處理差異不顯著；S0.5水平，隨著水分脅迫強度的增加，Ls顯著增加；S2.5水平，W20處理顯著高于其他3種水分處理，W40顯著低于W80處理，與W60差異不顯著。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下扁蓿豆葉片Ls，W80水平，S0.1、S0.5處理均顯著低于對照S0；W60水平，S0.02、S0.1處理分別比對照S0顯著降低了35.48%，38.71%；W40水平，S0.1、S0.5、S2.5處理分別比對照S0顯著降低了34.15%，21.95%，19.51%；W20水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著。

2.4.6 水分利用效率（WUE） 同一水楊酸水平下，不同水分處理對扁蓿豆葉片 WUE的影響不同（表4），W20處理WUE均分別比其他3種水分處理顯著提高，而其他3種水分處理間差異不顯著。同一水分水平下，比較不同水楊酸處理下WUE，W80、W60水平，對照S0及各水楊酸處理差異不顯著；W40水平，S0.1處理比對照S0顯著提高了86.05%；W20水平，S0.5處理顯著高于對照S0和S0.02處理，比對照S0提高了45.75%。

3 討論

3.1 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆分枝期生長的影響

水分脅迫引起植物的生理變化，對植物的器官造成不同影響，生長會受到抑制［14］。本研究中，扁蓿豆分枝期株高、莖粗、分枝數、葉面積隨水分脅迫強度的增加而呈逐漸下降的趨勢，與Zhang等［15］研究發現干旱脅迫下的山楊（Populusdavidiana）幼苗株高和葉面積顯著降低及Ohash等［16］發現干旱脅迫顯著降低大豆（Glycine max）莖粗及葉面積的研究結果相一致。本研究中，輕度和中度水分脅迫下施入0.10 mmol／L水楊酸，重度水分脅迫下施入0.50 mmol／L水楊酸，均可顯著改善扁蓿豆分枝期的生長，與Bidabadi等［17］發現1 mmol／L水楊酸顯著提高了香蕉（Musaacuminata）外植體再生枝條數及Patel和Hemantaranjian［18］用1.5 mmol／L水楊酸提高了花期鷹嘴豆（Cicerarietinum）葉面積的研究結果相一致，可見，適宜濃度的水楊酸對干旱脅迫條件下扁蓿豆的株高、莖粗、分枝數和葉面積具有調控作用，改善其生長狀況。

3.2 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆分枝期葉綠素含量、葉片相對含水量、細胞膜穩定性的影響

植物葉片葉綠素含量既可以直接反映植物光合能力，又可以衡量植物抗逆性［19］。大多數植物葉片葉綠素含量隨水分脅迫的加劇不斷降低。但董明等［20］對阿諾紅韃靼忍冬（Loniceratatarica）的研究發現水分脅迫增加了葉片葉綠素含量，原因可能是水分脅迫下葉片相對含水量降低，葉綠素呈相對濃縮狀態，單位鮮重中含量相對升高，也可能與植物對環境因子的補償和超補償效應有關。本研究中，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片葉綠素含量也不斷升高，但具體原因還需更深入研究。本研究中，輕度和中度水分脅迫下施入0.10 mmol／L水楊酸，重度水分脅迫下施入0.50 mmol／L水楊酸，均可顯著提高扁蓿豆葉片葉綠素含量，與姜中珠和陳祥偉［21］用0.11 mmol／L的水楊酸極顯著地提高了干旱脅迫下丁香（Syzygiumaromaticum）的葉綠素含量的研究結果一致，可見，逆境中葉綠素含量的增加，可以保證植物葉片對光能的充分利用，增強了植株在逆境中的生存能力。

植物組織相對含水量反映了植物體內水分虧缺程度［22］。當植物受到水分脅迫時，葉片相對含水量會迅速降低，活性氧自由基迅速積累，攻擊膜系統，膜脂中的不飽和鍵被過氧化，最終形成損害膜系統的MDA［23］。本研究發現，扁蓿豆葉片相對含水量隨水分脅迫強度的增加顯著下降，MDA含量和相對電導率有所增加，但增幅不大，而重度脅迫時MDA顯著增加，與Valentoviˇc等［24］發現干旱脅迫降低了玉米（Zeamays）葉片相對含水量，提高了葉片MDA含量和電導率的研究結果相一致。本研究中，在輕度、中度和重度3種水分脅迫下，施入0.10 mmol／L的水楊酸可以顯著提高葉片相對含水量，與Loutfy等［25］用0.5 mmol／L水楊酸顯著提高了干旱脅迫下小麥葉片相對含水量的研究結果一致。本研究中，在輕度和中度水分脅迫下施入0.10 mmol／L水楊酸，在重度水分脅迫條件下施入0.50 mmol／L水楊酸均可顯著降低扁蓿豆葉片 MDA含量、相對電導率，與陸小明和谷超［8］用0.1，0.5 mmol／L水楊酸均顯著降低了毛豆葉片相對電導率和 MDA含量的結果相一致，可見，適宜濃度的水楊酸處理，可提高扁蓿豆葉片相對含水量，降低水分脅迫條件下扁蓿豆葉片MDA含量、相對電導率，從而降低膜脂過氧化對細胞造成的傷害。

3.3 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆分枝期抗氧化酶活性的影響

在正常條件下，植物細胞活性氧處于低水平的動態平衡之中，當植物受到逆境脅迫時，體內活性氧產生與清除機制失衡，造成細胞中活性氧迅速積累，對植物膜脂、蛋白質和其他細胞組分造成傷害，乃至細胞死亡［26］。通常，當植物受到水分脅迫時，體內以SOD、POD、CAT為主的保護酶活性會增加，清除活性氧，增加其抗逆性，且抗旱性強的品種增加幅度大。孔德政等［27］對不同品種菊花（Chrysanthemummorifolium）的研究發現，隨著水分脅迫強度的增加，葉片SOD、POD、CAT活性均迅速增加。WU等［28］對柑橘（Citrustangerine）研究得到同樣的結果。本研究發現，未加水楊酸的情況下，輕度、中度和重度水分脅迫下，扁蓿豆葉片SOD活性明顯高于正常供水處理，這與王賀正等［29］的研究結果一致，表明適度水分脅迫能增強SOD活性，這是植物細胞對外界脅迫條件的一種適應性反應，但當水分脅迫程度過大，自由基產生與清除平衡失調時，就會導致SOD活性的降低。POD、CAT活性隨著水分脅迫的增加不斷升高，不斷將SOD轉化的H2O2清除，減少活性氧對扁蓿豆的傷害。本研究中，在輕度、中度和重度水分脅迫條件下，施入0.10 mmol／L水楊酸分別使SOD活性比未施水楊酸的對照提高了20.29%，28.67%和21.54%。在輕度、中度水分脅迫下施入0.10 mmol／L水楊酸，在重度水分脅迫下施入0.50 mmol／L水楊酸均顯著地提高了POD、CAT活性，與孫歆等［30］用0.3～0.5 mmol／L水楊酸明顯提高了水分脅迫下大麥（Hordeumvulgare）幼苗葉片SOD活性及Ahmad等［31］用0.2和0.4 mmol／L水楊酸均顯著提高了玉米葉片POD、CAT活性的研究結果相一致。Agarwal等［32］認為水楊酸通過激活抗氧化酶共同的轉錄因子誘導抗氧化酶的表達，但更深入的聯系有待進一步研究。

3.4 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆分枝期有機滲透調節物質含量的影響

在水分脅迫下，大多數植物會通過主動積累游離脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等滲透調節物質來降低植物體內滲透勢，以利于植物在干旱逆境下維持正常生長所需水分，進而提高植物的抗逆性［33］。本研究中，隨著水分脅迫強度的增加，葉片游離脯氨酸、可溶性蛋白含量均不斷增加，表明扁蓿豆可通過增加體內游離脯氨酸和可溶性蛋白含量來維持滲透平衡，具有很強的耐旱性。楊鑫光等［34］、李樹華等［35］分別發現幼苗霸王（Zygophyllum xanthoxylum）、牛心樸子（Cynanchumkomarovii）隨著土壤水分脅迫強度的增加，葉中的可溶性糖呈下降趨勢，牛心樸子根、莖中的可溶性糖呈明顯增加趨勢，說明干旱脅迫促進了牛心樸子同化產物在根系中積累，加大根系滲透調節能力，促進根系水分吸收。本研究中，扁蓿豆葉片可溶性糖含量在輕度和中度水分脅迫強度下不斷降低，是否也是由于葉片同化產物過多在根系中積累而導致的，有待于進一步研究。本研究中，在輕度和中度水分脅迫下施入0.10 mmol／L水楊酸，重度水分脅迫下施入0.50 mmol／L水楊酸均可顯著提高扁蓿豆游離脯氨酸和可溶性糖含量，與Patel和Hemantaranjian［18］用1.0和1.5 mmol／L水楊酸均提高了干旱脅迫下鷹嘴豆葉片游離脯氨酸含量及王利軍等［37］用0.1 mmol／L的水楊酸顯著提高了葡萄（Vitisvinifera）幼苗可溶性蛋白含量的研究結果相一致。外源水楊酸可能通過促進不溶性糖和蛋白的水解，增加細胞可溶性糖、可溶性蛋白及游離氨基酸含量，進而發揮重要的滲透調節作用［36］。

3.5 水分脅迫下水楊酸對扁蓿豆分枝期光合特性的影響

光合作用是物質生產的基本過程，植物95%以上的干物質是光合作用提供的［38］。水分脅迫對植物生長和代謝的影響是多方面的，其中對光合作用的影響尤為突出［39］。水分脅迫對植物光合作用的抑制包括氣孔限制和非氣孔限制2個方面，氣孔限制是指干旱脅迫使氣孔導度下降，CO2進入葉片受阻，從而直接影響植物的光合作用，非氣孔限制是由于干旱使葉綠體結構發生變化，光合色素降解，光合電子傳遞系統遭到破壞，合成酶活性下降、水解酶活性上升，從而導致光合速率下降［40］。Delfine等［41］發現隨著干旱脅迫強度的增加，迷迭香（Rosmarinus officinalis）、留蘭香（Menthaspicata）的葉片Pn、Tr、Gs、Ci均顯著降低。本研究中，隨著水分脅迫強度的增加，扁蓿豆葉片Pn、Tr、Gs、Ci均顯著降低，Ls顯著升高，并且葉綠素含量顯著增加，說明水分脅迫對扁蓿豆光合作用的抑制是氣孔限制引起的。水楊酸提高逆境下植物葉片光合速率的原因有不同報道，Arfan等［42］研究發現水楊酸提高小麥葉片光合速率，是由于水楊酸提高了除葉綠素、類胡蘿卜素以外的物質代謝，而非提高氣孔導度。姜中珠和陳祥偉［21］發現水楊酸通過提高小葉錦雞兒（Caraganamicrophylla）的氣孔導度和蒸騰速率，進而提高了光合速率。易小林等［43］報道，0.5 mmol／L水楊酸可以保護滲透脅迫下紫御谷（Pennisetumglaucum）葉綠體膜結構，增加葉片的氣孔導度，從而提高了葉片的光合速率。本研究中，在輕度和中度水分脅迫下，0.10 mmol／L水楊酸顯著提高了扁蓿豆的Gs，降低了Ls，0.50 mmol／L水楊酸顯著提高了重度水分脅迫下扁蓿豆的Gs，從而提高了Pn和WUE，說明水楊酸通過提高扁蓿豆的氣孔導度來提高光合效率和水分利用效率。

綜上可見，采用一定濃度的水楊酸對扁蓿豆進行葉面噴施，可以提高扁蓿豆的抗旱性，其原因可能是適宜濃度的水楊酸處理可以使扁蓿豆體內保持了較高的酶活性，使體內活性氧的生成量降低，抑制膜脂氧化，同時水楊酸處理促進了有機滲透調節物質的積累，維持細胞滲透壓，這兩方面均降低了細胞的膜透性，相應地減少了膜脂過氧化分解的產物MDA的積累，減輕了對膜結構和功能的破壞，保持了較高的葉綠素含量，從而減輕了干旱脅迫對扁蓿豆的危害。另一方面，可能是適宜濃度的水楊酸處理通過促進有機滲透調節物質的積累，增強干旱脅迫下扁蓿豆細胞滲透調節作用，從而可以維持部分氣孔開放和一定的光合作用強度，從而避免或減輕光合器官受到的光抑制作用，保持扁蓿豆的繼續生長。由此可見，適宜濃度的水楊酸具有維持扁蓿豆體內活性氧等代謝平衡和增強光合作用的效果，從而減輕了干旱對扁蓿豆生長的危害。

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