干旱脅迫對翠菊苗期生理生化特性的影響1)

李嬙 王佳 崔虎亮 侯建偉

(吉林農業大學，長春，130118)

翠菊(Callistephus chinensis(L)Nees)，又名江西臘、七月菊，菊科翠菊屬，1、2年生草本花卉，是常用的綠化、美化材料。隨著水資源日趨匱乏，城市綠化面積不斷增加，迫切需要應用耐旱性強的植物進行綠化。目前，我國對農作物和經濟作物的干旱脅迫研究較多，觀賞植物方面研究尚淺。試驗以“吉農大藍翠菊”為試材，就干旱脅迫對翠菊苗期生理生化特性的影響進行了探討，旨在為研究干旱脅迫對園林植物生長影響提供參考依據。

1 材料與方法

試驗材料為“吉農大藍翠菊”(Callistephus chinensis(L.)Nees‘Jinongda Blue’)，由吉林農業大學園藝學院提供，試驗在吉林農業大學園藝學院園林試驗基地進行。2011年3月10日播種，栽培基質為V(園土)∶V(草炭)∶V(爐渣)=3∶2∶1，翠菊幼苗長出2片真葉后分苗，常規肥水管理。5月22日選取生長健壯，長勢一致的植株移栽到上口徑為255 mm，下口徑為180 mm的花盆里，每盆1株，裝入土壤2.5 kg(含水量21.87%)。植株生長狀況穩定后，使用盆栽控水法進行干旱脅迫處理。

試驗采用單因素隨機區組設計，在塑料拱棚內進行，設置5個水分梯度，每個梯度的土壤相對含水量占田間土壤最大持水量的百分數分別為：CK(80% ～90%)、T1(65% ～75%)、T2(50% ～60%)、T3(35% ～45%)、T4(20% ～30%)，每個處理3次重復，每個重復10株，共150株。處理前充分澆透1次水，達到水分梯度10d后測定各項生理生化指標，取樣部位為植株上部功能葉。

試驗測定的指標包括翠菊的葉片相對含水量，超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性，游離脯氨酸質量分數，丙二醛質量摩爾濃度，細胞膜透性。采用文獻[1]中的方法測定葉片相對含水量;按文獻[2]中的方法測定SOD和POD活性、游離脯氨酸質量分數、丙二醛質量摩爾濃度;細胞膜透性采用相對電導率法測定。

數據用 Microsoft Excel(2003)和 DPS(v7.05版)軟件處理。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對葉片相對含水量的影響

如表1所示，葉片的相對含水量隨干旱脅迫程度的加強，呈下降趨勢。處理T3和處理T4的葉片相對含水量較對照的降幅高于處理T1和處理T2的。方差分析表明，處理間存在著顯著差異。為了進一步辨析各處理間的差異情況，進行了差異顯著性測驗，由測驗結果可以看出，對照CK和處理T1、T2(分別低于對照4.37%和8.77%)之間差異不顯著。處理T3和處理T4(分別比對照低12.97%和15.47%)較對照CK差異性顯著。可見干旱脅迫程度越深，翠菊葉片水分流失的越多。

表1 干旱脅迫對翠菊生理生化指標的影響

2.2 干旱脅迫對游離脯氨酸質量分數和丙二醛質量摩爾濃度的影響

由表1可知，隨著干旱脅迫程度加強，翠菊的脯氨酸質量分數呈上升趨勢，在處理T2處加速上升。差異顯著性測驗結果表明:對照CK同其他處理間差異顯著，處理T4脯氨酸質量分數較對照CK的平均增幅為79.05%，處理T4與其他處理間差異性顯著。0.01水平上對照CK與處理T1和T2差異不顯著，與處理T3和T4差異極顯著。分析可知隨著干旱脅迫加劇，翠菊通過積累脯氨酸來降低逆境的傷害。

從表1中可以看出，翠菊的丙二醛質量摩爾濃度隨著干旱脅迫加劇顯著增加，各處理均高于對照。差異顯著性測驗結果顯示，對照CK與其他處理間差異顯著，處理T1、T2同處理T3、T4之間也表現出顯著差異。0.01水平上對照CK與其他處理差異極顯著，各個處理之間差異不顯著。可見，干旱脅迫程度越深，翠菊的膜系統損傷越重。

2.3 干旱脅迫對細胞膜透性的影響

從表1中可以看出，翠菊的細胞膜透性隨著干旱脅迫加深而升高，方差分析結果表明，各個處理差異性顯著，都明顯高于對照CK。差異顯著性測驗結果表明，處理T1、T2同處理T3、T4間差異顯著，處理T1和處理T2差異顯著，處理T3和處理T4差異不顯著。進一步分析，對照CK和處理T1同其他處理之間差異極顯著。從而可知，翠菊的細胞膜損傷程度隨脅迫程度加深而加重。

2.4 干旱脅迫對SOD、POD活性的影響

由表2可知，翠菊的SOD活性隨時間的延長和程度的加深呈先上升后下降的變化趨勢。在6月13日時，各處理的SOD活性與對照相比，隨著脅迫程度加深呈先上升后下降的趨勢，在T2處達到最高值591.75 U·g－1。方差分析表明各處理與對照間差異性顯著，經過進一步差異顯著性測驗可以看出，各處理同對照在0.01水平上差異極顯著。6月27日以后，各處理的SOD活性隨脅迫程度加劇逐漸下降，各處理同對照間差異極顯著。

表3為干旱脅迫下POD活性的變化情況。可以看出，翠菊的POD活性隨著脅迫程度的加深和時間的延長，先上升后下降。6月13日測定的POD活性各處理與對照相比為上升趨勢，平均增幅為46.53%，各處理同對照間在P=0.05水平時差異性顯著，在P=0.01水平時差異性極顯著。6月20日處理T2和T3間差異性不顯著，處理T4與對照差異性不顯著，其他各處理與對照均差異性極顯著。7月11日，各處理比最高活性時降低的百分數分別為:處理 T127.81%、處理 T229.38%、處理T320.60%、處理 T414.63%，各處理與對照間均差異性極顯著，處理T3和T4間差異性不顯著。

表2 干旱脅迫下超氧化物歧化酶活性的變化

表3 干旱脅迫下過氧化物酶活性的變化

3 結束語

葉片相對含水量指在缺水與水分充分膨脹狀態下葉片含水量的比值，干旱脅迫下，該值一般呈現下降趨勢[3]。本研究同樣得出這一規律。

干旱脅迫初期，為抵御活性氧的傷害，翠菊的SOD、POD活性表現出上升趨勢，6月13日各處理的SOD活性均高于對照，T3和T4的增幅小于T1和T2，分析認為，重度脅迫雖然使SOD活性有所上升，但是與輕度脅迫相比在一定程度上抑制了SOD活性的上升。隨著脅迫時間的延長和程度的加深，SOD和POD活性呈下降趨勢，表明此時脅迫程度超過了翠菊自身的協調閾值，抑制了SOD和POD活性，使之降低。隨著脅迫時間的延續，翠菊逐漸適應了脅迫環境，SOD與POD活性又呈現了一定的上升趨勢。翠菊的抗氧化酶活性大體上呈現出先升高后降低，與康雯等[4]對五葉地錦SOD活性和范蘇魯等[5]對大麗花的POD活性研究結果相似。SOD與POD的活性互相協調減輕了活性氧對翠菊細胞的傷害。

在干旱條件下，植物通過積累游離脯氨酸促進吸水，脯氨酸積累越多，植物的抗旱能力越強[6－7]。在對翠菊的干旱脅迫過程中，脯氨酸質量分數隨著干旱脅迫程度的加深呈現上升趨勢。這與陳洪國[8]對桂花幼苗的研究結果一致。

丙二醛(MDA)是膜脂過氧化最終分解產物，其質量摩爾濃度可以反映植物遭受傷害的程度[9]。細胞膜具有選擇透性，逆境傷害會造成細胞膜選擇透性改變或喪失，導致大量離子外滲，從而使組織浸出液的相對電導率升高。研究中，翠菊的丙二醛質量摩爾濃度和細胞膜透性隨著脅迫加強而呈上升趨勢，這與陳之歡[10]的研究結果相似。

研究結果表明，翠菊苗期能夠忍耐的最高干旱脅迫程度是 T2(50% ～60%)，當脅迫程度高于50% ～60%時，翠菊無法正常生長，各項生理生化指標呈現顯著變化。

[1]高俊鳳.植物生理學實驗指導[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]張治安，張美善.植物生理學實驗指導[M].北京：中國農業科學技術出版社，2004.

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[4]康雯，劉曉東，何淼.失水脅迫對五葉地錦生理生化指標的影響[J].東北林業大學學報，2009，37(6):13 －15.

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