水分脅迫對蘭花“曙光”生理生化指標的影響研究

徐銳仙+劉忠貴

摘 要：以蘭花“曙光”為材料，研究初花期水分脅迫對植株的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉和氨基酸含量的影響。結果表明：與對照處理（5d）澆水一次的處理對植株產生的效果相比，每隔15d澆水一次植株的葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸含量最高，每隔10d澆水一次和每隔15d澆水一次植株的淀粉都較高，且差異不顯著，同時每隔20d澆水一次時，上述生理生化指標含量均下降，表明隨水分脅迫強度的加劇，葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸積累下降。

關鍵詞：蘭花“曙光”；水分脅迫；生理生化指標

中圖分類號 S68 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）12-32-04

1 引言

‘曙光是由母本西藏虎頭蘭‘黃素花（Cymbidium tracyanum L.Castle）和父本大雪蘭（Cymbidium mastersii）雜交選育而成的蘭花新品種。四季常綠，葉帶狀，14～20枚；花葶高52～55cm，著花6～12朵，花朵自然水平展開9.6～13.2cm，有香味；萼片和花瓣均為金黃至卵黃色，切花瓣稍寬（1.4±0.2）cm，唇瓣左右裂片之間有2行金黃色毛，合蕊柱背和腹面為紅色；花期40～60d，瓶插期20～45d。適宜在亞熱帶或氣候相近的溫暖地區保護地栽培，并且該植物具有適應范圍、溫度的廣泛性的特點，為其推廣性的栽培及觀賞方面的應用提供了可能性[1]。

植物除因土層中缺水引起水分脅迫外，干旱、淹水、冰凍、高溫或鹽堿條件等不良環境作用于植物體時，都可能引起水分脅迫。不同植物及品種對水分脅迫的敏感度不同，影響不一。如劉福建等[2]報道了水分脅迫對澳洲堅果生理生化指標的影響，表明在水分脅迫下，處理間的葉綠素、總糖和淀粉含量隨水分脅迫強度的加劇而下降。王丹等[3]報道了水分脅迫對草莓葉片生理特性的影響，表明隨著脅迫程度的增加和脅迫時間的延長，可溶性糖和脯氨酸的積累增加。王存綱等報道了水分脅迫對大巖桐生理生化指標的影響[4]，湯偉權等報道了水分脅迫對大葉鐵線蓮生理生化指標的影響[5]，李光等報道了[6]水分脅迫對金線蘭地上莖組培苗生理生化的影響。而對于水分脅迫下蘭花新品種“霞光”花期植株的生理特性指標的研究目前尚未見報道。為此，本研究通過測定分析水分脅迫不同時間與對照處理下蘭花“霞光”的生理生化的變化規律，探索水分脅迫與蘭花“霞光”花期的關系，為蘭花的抗旱機理和栽培技術提供理論依據。

2 材料與方法

2.1 試驗材料 供試材料為蘭花‘曙光植株，選擇外形、株高和葉片數大致相當的，第3年復花的優良植株，均為本課題組的自主培育的具有自主知識產權的蘭株。

2.2 試驗方法 試驗于2013年7月在公司大棚內進行，將挑選出的12盆植株分為4組，每組3盆，對植株進行編號。采用每隔5d、10d、15d、20d澆一次水的控水方法，待到植株開花的初期，于早晨8：00～9：00，選取開花植株的葉片，并洗凈待測。栽培環境：大棚內布有20%的遮光網，栽培基質一律使用1/4樹皮+1/4泥炭+1/4椰糠+1/4陶粒的混合基質[7]，日溫（22±2℃），夜溫（12±2℃）。

2.3 測定方法

2.3.1 葉綠素的測定方法[8] 稱取新鮮葉片0.1g，剪碎，放入研缽中，加入少量石英砂、碳酸粉及2～3mL80%丙酮，研磨勻漿，再加入純丙酮10mL研成勻漿，暗處靜置約10min。將提取液過濾到25mL棕色容量瓶中，用丙酮反復沖洗研缽與研棒數次，并用少量丙酮反復沖洗濾紙和殘渣，直到無綠色為止，以便色素全部轉移入容量瓶，最后用純丙酮定容至25mL刻度線，搖勻，并保存于暗處備用檢測。在波長663nm和645nm下測定吸光度（A663和A645），依據公式（1）～（4），分別計算出葉綠素a和葉綠素b的濃度：

Ca=12.72A663-2.59A645 （1）

Cb=20.13A645-5.03A663 （2）

葉綠素CT=Ca+Cb （3）

式中：Ca和Cb分別為葉綠素a和葉綠素b的濃度（mg·g-1）。

葉綠體色素含量（mg·g-1FM）=

[C×提取液總體積（mL）×稀釋倍數FM（g）×1000] （4）

式中：C：葉綠體色素的濃度（mg·g-1）；FM：鮮重（g）。

2.3.2 可溶性糖、淀粉含量的測定方法（蒽酮法）[8] 稱取蘭花葉片鮮樣0.5g，剪碎放入具塞試管中，然后加入蒸餾水10mL，在水浴鍋中沸水浴20min，冷卻后過濾，濾液收集在100mL容量瓶中，定容即為可溶性糖待測液。每組樣品重復3次。將提取可溶性糖以后剩余的殘渣移入試管中，添加20mL蒸餾水，沸水浴15min，加入9.2mol·L-1的高氯酸溶液2mL，提取15min冷卻后過濾，定容至100mL，即為淀粉待測液，每組樣品重復3次。待測液分別在620nm波長下測定吸光度。代入公式（5）、（6）計算結果：

可溶性糖（mg·g-1）=[標準曲線所查出的值（μg）/103×提取液總體積（mL）×稀釋倍數樣品鮮重（g）×測量時加樣量（mL）×100] （5）

淀粉含量（mg·g-1）=[標準曲線所查出的值（μg）/103×提取液總體積（mL）×0.9樣品鮮重（g）×測量時加樣量（mL）] （6）

2.3.3 可溶性蛋白含量測定方法[8]（考馬斯亮藍法） 稱取蘭花葉片鮮樣0.2g，剪碎加入少許的石英砂和蒸餾水研磨，之后轉入10mL的容量瓶（用蒸餾水沖洗研缽2～3次合并于容量瓶中），定容至10mL。搖勻之后，取3mL勻漿移入離心管中，5 000g，離心10min，上清液移入燒杯中即為待測溶液。在595nm處，測定吸光度，并通過標準曲線查的蛋白質的含量。代入公式（7）計算結果：

可溶性蛋白含量=[標準曲線所查出的值（μg）/103×提取液總體積（mL）×稀釋倍數樣品鮮重（g）×測量時加樣量（mL）] （7）

2.3.4 游離氨基酸含量的測定方法（茚三酮法）[9] 取葉片0.5g，剪成0.5cm寬的碎段，放入20mL的刻度試管中，加10mL蒸餾水，沸水浴加熱提取20min，冷卻后備用。用7200分光光度計比色（610nm、1cm光徑的比色皿），讀出吸光度（A）查標準曲線，求出樣品氨基態氮的含量。代入公式（8）計算結果：

氨基酸含量=[標準曲線所查出的值（μg）/103×提取液總體積（mL）×稀釋倍數樣品鮮重（g）×測量時加樣量（mL）] （8）

2.4 數據處理 數據用Excel 2003進行繪制，處理；用統計分析軟件dps7.05進行方差分析

3 結果與分析

3.1 水分脅迫對葉綠素含量的影響 從試驗結果可以看出，隨著水分脅迫處理天數不同，蘭花“曙光”葉片中的葉綠素含量有明顯的差異（表1、表2）。由圖1可知，以對植株進行5d澆水為對照，對植株進行15d處理過的蘭花葉綠素含量顯著增加，增加幅度最大，葉綠素含量高于對照5d24.3%，10d16%，20d6.0%（P<0.01）；對植株進行10d的處理與對照相較，葉綠素含量上升不顯著，上升幅度不顯著，高于對照7.2%（P<0.01）；而進行隔20d澆水一次的處理蘭花葉片中的葉綠素含量上升量在10d處理和15d處理之間，分別高于10d處理9.3%，低于15d處理5.7%（P<0.01）。

3.2 水分脅迫對可溶性糖含量的影響 從試驗結果可以看出，水分脅迫對可溶性糖有明顯影響（表3、表4）。由圖2可知，以5d澆水一次的處理為對照，對植株15d澆水一次的處理中可溶性糖含量顯著增加，高出216.8%（P<0.01），其增加量為最高；對蘭花進行15d澆水的組增加趨勢不明顯，上升趨勢最小，比5d澆水的高出47.6%（P<0.01）；水分脅迫處理天數為20d的處理中可溶性糖含量增加幅度介于15d處理與10d處理之間，高于對照組189.3%，低于15d處理8.7%，高于10d處理95.7%（P<0.01）。

3.3 水分脅迫對淀粉的影響 從試驗結果可以看出，水分脅迫對葉片中淀粉含量有一定影響（表5、表6）。由圖3可知，以蘭花進行5d澆水的水分脅迫處理組為對照，相隔10d澆水的組植株葉片中淀粉含量明顯增加，增加量最高，為47.6%（P<0.01），15d澆水一次的處理次之，為32.6%（P<0.01），每20d澆水一次的處理中淀粉含量增加幅度較之對照最不顯著，上升量最低，高于對照17.5%（P<0.01）。

3.4 水分脅迫對可溶性蛋白的影響 從試驗結果可以看出，受水分脅迫影響，可溶性蛋白含量有著明顯變化（表7、表8）。由圖4可知，每隔15d進行澆水的組與每隔5d澆水的處理（對照）相比，葉片中的可溶性蛋白含量顯著增加，增加91.3%（P<0.01）。10d澆水一次的處理中的可溶性蛋白含量與對照組中的差異不顯著，高出48.3%（P<0.01）。20d澆水的處理有上升趨勢，比5d澆水的對照高76.9%，高出變化趨勢低于15d處理14.9%但高于10d處理10.7%（P<0.01）。

3.5 水分脅迫對游離氨基酸含量的影響 從試驗結果可以看出，隨著對土壤中水分含量的改變，蘭花葉片中游離氨基酸的含量有明顯差異（表9、表10）。由圖5可知，對蘭花進行15d澆水處理的組，其葉片中的游離氨基酸含量明顯高于5d澆水的處理164.7%（P<0.01），澆水10d的處理與對照5d為為澆水相比，蘭花葉片中的氨基酸含量，沒有變化，間隔最長（20d）的組中游離氨基酸含量明顯下降，顯著低于對照27.3%，低于氨基酸含量最高的15d處理62.2%（P<0.01）。

4 討論

葉綠素是植物光合色素中最重要的一類色素，其含量可受多種逆境的脅迫而改變。葉綠素含量的多少在一定程度上反映了植物光合作用強度的高低，從而影響植物生長。在水分脅迫環境中，植物為了減緩由脅迫造成的生理代謝不平衡，細胞大量積累一些小分子有機化合物，如脯氨酸、甜菜堿等，以通過滲透調節來降低水勢，維持較高的滲透壓，保證細胞的正常生理功能。植物中的可溶性糖是水分脅迫誘導的小分子溶質之一，可溶性糖類參與滲透調節，并可能在維持植物蛋白質穩定方面起到重要作用[10]。水分虧缺時細胞合成過程減弱而水解過程加強，淀粉水解為糖，蛋白質水解形成氨基酸，水解產物又在呼吸中消耗；水分虧缺初期由于細胞內淀粉、蛋白質等水解產物增亥，吸呼底物增加，促進了呼吸，時間稍長，呼吸底物減少，呼吸速度即降低，導致正常代謝進程紊亂，代謝失調。在水分脅迫下，植物內的正常蛋白質合成會受到抑制。可溶性蛋白與調節植物的滲透勢有關，高含量的可溶性蛋白可以維持植物細胞較低的滲透勢，抵抗干旱帶來的迫害[11]。氨基酸是一類帶有氨基（-NH2）或亞氨基（-NH）的有機酸的總稱，是細胞的重要組成部分，在植物生命活動中擔負著各種生理作用[12]。水分脅迫使植物中游離氨基酸增高，這些游離氨基酸的增加，對維持植物水勢起到滲透調節作用，同時也是脅迫下植物貯存物質和能量的一種形式，以免造成過多的損害消耗并緩解分解產物引起的毒害[13]。由本次研究結果表明，每隔15d澆水一次的水分脅迫處理的植株葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸含量最高，每隔10d澆水一次和每隔15d澆水一次植株的淀粉都較高，且差異不顯著，而每隔20d澆水一次時，上述生理生化指標含量均下降，說明每隔20d澆水一次時，已對蘭花植株產生了毒害。本研究的結論與上述相關研究結論一致。

5 結論

對蘭花“曙光”植株開花前和花期進行每間隔15d一次的澆水的水分脅迫處理，促進了葉綠素、可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和游離氨基酸的合成；每隔20d澆水一次時，上述生理生化指標含量均下降，說明隨著水分脅迫強度的加劇，葉綠素、可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和游離氨基酸積累均在下降。因此，在栽培基質通透性較好的情況下，建議蘭花‘曙光不超過15d澆一次水為宜。

參考文獻

[1]王玉英，李枝林.蘭花新品種‘曙光[J].園藝學報，2013，40（6）：1217-1218.

[2]劉建福，李道高，蔣建國，等.水分脅迫對澳洲堅果生理生化指標的影響[J].云南熱作科技，2001，24（4）：1-4.

[3]王丹，孫存華.水分脅迫對草莓葉片生理特性的影響[J].山東農業科學，2013，45（2）：72-74.

[4]王存綱，郭 麗.水分脅迫對大巖桐生理生化指標的影響[J].浙江農業科學，2013（1）：35-37，43.

[5]湯偉權，韓曦，王佳巍，等.水分脅迫對大葉鐵線蓮生理生化指標的影響[J].防護林科技，2013，119（8）：28-31.

[6]李光，龔寧，余霜.水分脅迫對金線蘭地上莖組培苗生理生化的影響[J].廣東農業科學，2013，19：38-40.

[7]王玉英，凌青，蘇俊，等.栽培基質及配方施肥對虎雪蘭“霞光”的生長影響試驗[J].西部林業科學，2013，42（6）：51-56.

[8]李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2000：267-268.

[9]葉尚紅.植物生理生化實驗教程[M].昆明：云南科技出版社，2010.

[10]趙江濤，李曉峰，李航，等.可溶性糖在高等植物代謝調節中的生理作用[J].安徽農業科學，2006，24.

[11]康俊梅，楊青川，樊奮成.干旱對苜蓿葉片可溶性蛋白的影響[J].草地學報，2005，03.

[13]劉建兵，喻方圓，胡曉健.水分脅迫下植物體內小分子有機化合物積累研究綜述[J].湖南林業科技，2010，1：80-84.

[14]Ingram J，Bartels D.The molecular basis of dehydration tolerance in plants [A].Russell L J.Annu Rev Plants Physiol and Plants Mel[C].California，USA：Management of Annual Reviews Inc，1996：377-403. （責編：張宏民）