干旱脅迫下3種驅(qū)蚊植物營養(yǎng)生長期葉綠素含量的變化

謝文華，陳 琴，白 璐

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000）

干旱脅迫下3種驅(qū)蚊植物營養(yǎng)生長期葉綠素含量的變化

謝文華，陳 琴，白 璐

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000）

為3種驅(qū)蚊植物抗旱指標(biāo)的篩選及抗旱性的研究提供理論依據(jù)，該文采用盆栽人工控水法對3種植物營養(yǎng)生長期分別進(jìn)行不同強(qiáng)度、不同歷時的水分脅迫及復(fù)水后測其葉綠素及其組分含量。結(jié)果顯示：短期（5d）、不同程度水分干旱脅迫下，3種植物的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量均有所升高。較長時間（10d）不同程度水分干旱脅迫下，碰碰香與天竺葵的葉綠素a有所上升，驅(qū)蚊香草隨脅迫程度增強(qiáng)先上升后下降。長期（25d）干旱脅迫下，碰碰香葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量隨脅控程度增強(qiáng)均有所上升；天竺葵先上升后下降，驅(qū)蚊香草一直下降。復(fù)水后3種植物葉綠素含量均有所回升。根據(jù)上述結(jié)果，葉綠素可作為鑒定3種植物抗旱性指標(biāo)之一。

干旱脅迫；碰碰香；天竺葵；驅(qū)蚊香草；葉綠素

0 引 言

植物在生長發(fā)育的過程中受眾多環(huán)境因子的共同作用[1]。其中，干旱作為影響植物生存、生長和分布的主要環(huán)境因子[2-3]，對植物的存活及繁衍具有決定性作用。隨著全球氣候變化，氣溫升高、降水量下降等問題的頻繁出現(xiàn)，干旱脅迫對植物生長的影響越發(fā)明顯[4]。各種植物在干旱逆境中的生長發(fā)育情況也越來越受到研究人員的關(guān)注[5]。

葉綠素是光合作用中最重要的色素分子，排列在類囊膜上，在光能的吸收和轉(zhuǎn)換中起著重要作用，其直接影響植物的光合作用速率和光合產(chǎn)物形成[6-7]，在光合作用中，葉綠素a將匯集的光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能進(jìn)行光化學(xué)作用，而葉綠素b發(fā)揮著吸收和傳遞光能的作用[8]。通過研究干旱脅迫對植物葉綠素含量的影響，可分析抗旱性能的差異。

目前國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于花卉類植物生理方面的研究較少，尤其是3種驅(qū)蚊植物天竺葵（Pelargonium hortorum）、驅(qū)蚊香草（Pelargonium graveolens）、碰碰香（Plectranthus tomentosa），研究工作主要集中在有關(guān)栽培和組培方面，如陳曉艷等[9]對天竺葵的具體栽培做了詳細(xì)報道；袁云香等[10]對驅(qū)蚊草的組織培養(yǎng)做了研究；王金華等[11]對碰碰香的組織培養(yǎng)進(jìn)行了闡述，而對這3種植物干旱脅迫下葉綠素含量方面研究工作尚未見報道。基于此，本文著重通過研究不同強(qiáng)度、不同歷時的水分脅迫和復(fù)水下3種驅(qū)蚊植物營養(yǎng)生長期葉綠素含量的變化，以期揭示3種植物在干旱脅迫下葉綠素的響應(yīng)機(jī)制和對策，為新疆氣候條件下抗旱節(jié)水栽培和科學(xué)養(yǎng)護(hù)管理提供實踐指導(dǎo)，并為這3種植物抗旱指標(biāo)的選取和植物抗旱性研究提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點、材料及實驗設(shè)計

實驗在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院10101實驗室進(jìn)行。所用的3種驅(qū)蚊植物為實驗室移栽的苗木，實驗用土為明珠花卉市場購買花卉專用土。

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，實驗因素為土壤水分和脅迫歷時。土壤水分按土壤相對含水量為75%～80%（正常對照）、55%～60%（輕度脅迫）、40%～45%（中度脅迫）、30%～35%（重度脅迫）；脅迫歷時為 5d（短歷時脅迫）、10d（中歷時脅迫）和 25d（長歷時脅迫）；以上所有處理設(shè)置復(fù)水處理。每種花卉24個處理，3種花卉共72個處理，每個處理重復(fù)6次（即6盆）。盆栽，選用φ220mm×160mm規(guī)格的塑料花盆。4月中旬移栽苗木，每盆定植1株。在3種植物營養(yǎng)生長期分別進(jìn)行水分脅迫和復(fù)水。在脅迫結(jié)束后和復(fù)水7d后分別測定葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a與b比值（a/b）及葉綠素總量指標(biāo)，每個處理取6個重復(fù)測定，取其平均值。3種驅(qū)蚊植物整個生長期間，均在實驗室向陽的一面，確保陽光充足。

1.2 土壤水分含量測定和控制

土壤水分含量的測定和控制均用稱重法，整個實驗期間全部采用盆栽人工控水法。

1.3 葉綠素含量的測定

葉綠素含量測定采用丙酮浸提比色法[12]。每種花卉各處理分別設(shè)置6個重復(fù)。取新鮮植物葉片，擦凈其組織表面污物，剪碎混勻。稱取0.2g左右，放入50 mL離心管內(nèi)，并加入80%丙酮10 mL，黑暗中浸提至植物葉片完全變白。測定646，663 nm下吸光度。根據(jù)下式計算色素濃度：

Ca（葉綠素 a）=12.21A663-2.81A646；

Cb（葉綠素 b）=20.13A646-5.03A663；

葉綠素的含量（mg/g）=[（Ca+Cb）×提取液體積×稀釋倍數(shù)]/樣品干重。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)用SPSS18.0進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)生長期水分脅迫5d對3種驅(qū)蚊植物葉綠素含量的影響

由表1可以看出，營養(yǎng)生長期水分脅迫5d后，碰碰香、天竺葵、驅(qū)蚊香草這3種植物的葉綠素a、葉綠素b、a/b和總?cè)~綠素含量整體表現(xiàn)為碰碰香＞天竺葵＞驅(qū)蚊香草，且隨著脅迫強(qiáng)度的增加，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均表現(xiàn)出增加的趨勢，而a/b呈現(xiàn)出先降低再增加又降低的趨勢，說明短期干旱脅迫對3種植物的影響不大，反而適度的干旱脅迫能提高植物的抗旱性。

2.2 營養(yǎng)生長期水分脅迫10 d對3種驅(qū)蚊植物葉綠素含量的影響

由表2可以看出，營養(yǎng)生長期水分脅迫10 d后葉綠素a和總?cè)~綠素含量隨著脅迫強(qiáng)度的增加，碰碰香、天竺葵呈現(xiàn)出依次增加的趨勢，而驅(qū)蚊香草呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。葉綠素上升說明較長時間（10d）干旱脅迫造成葉片缺水進(jìn)而葉綠素濃縮，下降說明葉綠素的分解加大，降低了對光能的利用。從a/b可看出，干旱脅迫對碰碰香和天竺葵變化幅度不大，而對驅(qū)蚊香草的變化幅度較大，驅(qū)蚊香草的a/b分別為對照的98.36%，79.61%，65.15%，且呈現(xiàn)出極顯著性差異。

表1 營養(yǎng)生長期水分脅迫5d對3種驅(qū)蚊植物葉綠素含量的影響（n=6）1）mg/g

表2 營養(yǎng)生長期水分脅迫10 d對3種驅(qū)蚊植物葉綠素含量的影響（n=6） mg/g

表3 營養(yǎng)生長期水分脅迫25d對3種驅(qū)蚊植物葉綠素含量的影響（n=6） mg/g

2.3 營養(yǎng)生長期水分脅迫25 d對3種驅(qū)蚊植物葉綠素含量的影響

由表3可以看出，營養(yǎng)生長期長時間（25 d）水分脅迫下，葉綠素a和總?cè)~綠素含量碰碰香出現(xiàn)逐漸增高，天竺葵出現(xiàn)先增加后降低的趨勢，驅(qū)蚊香草出現(xiàn)依次降低趨勢，且降低的幅度較大，說明長期干旱脅迫對驅(qū)蚊香草的影響比較大，敏感度也比較高。葉綠素的高低，可作為抗旱性的指標(biāo)之一，說明碰碰香相對于其他2種植物而言對干旱的反應(yīng)更遲鈍。a/b的變化這3種植物表現(xiàn)差異較大，隨著脅迫強(qiáng)度的增加，碰碰香呈現(xiàn)出先降低又升高再降低；天竺葵則出現(xiàn)依次降低，且中度和重度降低數(shù)值較大；而驅(qū)蚊香草則是依次升高，且中度和重度升高的數(shù)值較大，且3種植物的a/b均呈現(xiàn)出顯著性差異。

表4 營養(yǎng)生長期復(fù)水對3種驅(qū)蚊植物葉綠素含量的影響（n=6）mg/g

2.4 營養(yǎng)生長期復(fù)水后對3種驅(qū)蚊植物葉綠素含量的影響

由表4可以看出，營養(yǎng)生長期復(fù)水后3種植物的葉綠素含量相對于干旱脅迫時數(shù)值均有所增加，說明復(fù)水對這3種植物均有不同程度的補償作用。復(fù)水后碰碰香輕度、中度和重度的數(shù)值相對于脅迫前變化不大，說明干旱下碰碰香受到的影響不大。復(fù)水后天竺葵中度和重度下，葉綠素a的數(shù)值較對照較高，分別是對照的1.32倍和1.51倍，說明補償?shù)男?yīng)較高。復(fù)水后驅(qū)蚊香草中度和重度下，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均低于對照，說明干旱脅迫對于驅(qū)蚊香草的影響較大，以至于短期內(nèi)不能較好恢復(fù)，中度下葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量依次分別為對照的87.13%，56.91%，80.76%，重度下葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量依次分別為對照的69.27%，78.99%，71.32%。復(fù)水后這3種植物的補償作用均表現(xiàn)出顯著性差異。

3 討 論

葉綠素參與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換等過程，與植物的抗旱性密切相關(guān)[13]。在植物抗旱的相關(guān)研究中，葉綠素含量一直被當(dāng)作一種與植物抗旱性嚴(yán)格相關(guān)的重要指標(biāo)[14-17]。

有些干旱脅迫研究顯示，植物葉片葉綠素的含量在干旱時呈逐漸增加的趨勢[18-19]，本研究中，營養(yǎng)生長期短期干旱脅迫（5d），3種植物的葉綠素各組分含量上升，其結(jié)果與以上研究結(jié)果一致，說明這3種植物短期干旱脅迫下敏感性不強(qiáng)，這可能是干旱脅迫使葉片的相對含水量降低，導(dǎo)致單位鮮重葉片中葉綠素含量升高[20]，也可能是3種植物在受到脅迫時維持光合速率的生理機(jī)制，這也是這3種植物對干旱的一種適應(yīng)。另有研究結(jié)果顯示，有些樹種則先增加到一定的臨界點后開始逐漸減少[21]，本研究中營養(yǎng)生長期較長時間（10 d）干旱脅迫下，驅(qū)蚊香草中葉綠素含量各組分先上升后下降，其結(jié)果與上述研究一致。10d干旱脅迫下，碰碰香和天竺葵的葉綠素含量各組分均不同程度的上升。一般認(rèn)為抗旱性強(qiáng)的植物即使在干旱脅迫下也能保持較高的葉綠素含量，從而保持較高的生長速率[13]。本研究中營養(yǎng)生長期長時間（25 d）干旱脅迫，碰碰香葉綠素含量各組分不同程度的升高，說明此時的干旱脅迫對碰碰香影響不大；天竺葵輕度長期（25 d）干旱脅迫時葉綠素含量各組分有小幅度上升，中度和重度葉綠素含量各組分極顯著性（P＜0.01）降低，說明干旱對天竺葵已造成影響；還有研究顯示干旱脅迫使植物的葉綠素含量下降[8，22-24]，本研究中驅(qū)蚊香草輕度、中度、重度長時間（25d）干旱脅迫時葉綠素含量各組分依次呈現(xiàn)出下降趨勢（P＜0.01），說明驅(qū)蚊香草對干旱信號的反應(yīng)較大，敏感度較高，其結(jié)果和上述研究相同，這可能是由于水分不足可使植物體內(nèi)活性氧增加，活性氧直接引發(fā)葉綠素的結(jié)構(gòu)受損，引起植物體內(nèi)葉綠素含量下降，常常表現(xiàn)出來是葉片失綠、發(fā)黃和凋落等。復(fù)水后各指標(biāo)不同程度的回升說明復(fù)水對這3種植物出現(xiàn)不同程度的補償作用。

4 結(jié)束語

本研究從生理方面對3種驅(qū)蚊植物營養(yǎng)生長期進(jìn)行了不同濃度，不同時間的水分脅迫和復(fù)水并測其葉綠素及其組分含量，能為今后研究者提供數(shù)據(jù)和參考，并能為3種植物抗旱性的鑒定及指標(biāo)的篩選奠定基礎(chǔ)。但鑒于葉綠素在干旱脅迫下變化的復(fù)雜性，還需進(jìn)一步對3種植物不同時期進(jìn)行深入研究，以期全面分析植物一生中葉綠素含量的變化，探索其變化對植物抗旱性的影響。

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（編輯：莫婕）

Changes of chlorophyll content of three mosquito repel plants at vegetative stage under water stress

XIE Wenhua， CHEN Qin， BAI Lu
（College of Science and Technology，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830000，China）

To provide a theoretical basis for the screening of drought resistance index and study of drought stress of three kinds of mosquito repel plants，an artificial potted water controlling method was carried out for water stress during different intensity and different time and rewatering to study the effects of water stress on chlorophyll and chlorophyll component content measurement for three mosquito repel plants after rewatering at vegetative stage under conditions of different strength and duration.The results showed that three plants'content of chlorophyll a （Chla）， chlorophyll b（Chlb） and total chlorophyll（Total） were increased in short term（5 days） and under the conditions of different soil water stress.The chlorophyll a content of Plectranthus tomentosa and Pelargonium hortorum was increased at a longer period （10 days） under the conditions of different soil water stress， while the chlorophylla contentofPelargonium graveolens increased firstand then decreased.Under long-term （25 days） water stress， the chlorophyll a， chlorophyll b （Chlb） and total chlorophyll content of Plectranthus tomentosa was increased，and that of the Pelargonium hortorum increased first and then decreased and the chlorophyll content of Pelargonium graveolens kept decreasing.After rewatering，the chlorophyll content of the three plants all increased again.According to the above results，it can be concluded that chlorophyll can be used as one of the indexes to identify the drought resistance of three species of plants.

water stress； Plectranthus tomentosa； Pelargonium hortorum； Pelargonium graveolens；chlorophyll

A

1674-5124（2017）06-0055-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.06.012

2017-02-08；

2017-03-20

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院青年科研啟動基金項目（2015KJKY005）

謝文華（1980-），女，河北鹽山縣人，講師，碩士，主要從事植物生理生態(tài)研究。