PEG模擬干旱脅迫對光葉珙桐幼苗葉片細胞滲透調節物質的影響

王磊　湯家鑫　高興國

摘要[目的]研究干旱脅迫條件下光葉珙桐葉片細胞滲透調節物質含量的變化。[方法]采用PEG模擬干旱脅迫，分析光葉珙桐幼苗葉片可溶性多糖、可溶性蛋白質等含量變化與干旱耐受力的關系。[結果]光葉珙桐幼苗葉片可溶性多糖、可溶性蛋白質等可溶性有機物含量隨著脅迫強度的增加和脅迫時間的延長而呈規律性變化。[結論]可溶性有機物含量變化可以作為光葉珙桐抗旱性研究的有效指標之一。

關鍵詞光葉珙桐；PEG；干旱脅迫；可溶性蛋白質；可溶性多糖；抗旱性

中圖分類號S718.4文獻標識碼A文章編號0517-6611（2018）25-0090-02

PEG Simulated Drought Stress Effect of Osmoregulation Substances on Davidia involucrata var. vilmoriniana Seedling Leaf Cells

WANG Lei1，TANG Jiaxin2， GAO Xingguo1 et al

（1.Zhaotong College，Zhaotong，Yunnan 657000；2.Mangagement Bureau of Yudong Reservoir，Zhaotong，Yunnan 657000）

Abstract[Objective]To study the changes of soluble organic matter in leaf cells of Davidia involucrata var. vilmoriniana seedlings under drought stress. [Method]PEG was used to simulate drought stress，and analyzed the relationship between soluble organic matter content and drought tolerance in the leaf. [Result]The contents of soluble organic in leaves were regularly changed with the increase of stress intensity and the prolongation of stress time. [Conclusion]The change of soluble organic matter content can be used as an effective indicator for drought resistance research of D. involucrata var. vilmoriniana.

Key wordsDavidia involucrata var. vilmoriniana；PEG；Drought stress；Soluble protein；Soluble polysacharides；Drought resistance

光葉珙桐（Davidia involucrata var.vilmoriniana）為珙桐科珙桐屬落葉喬木，僅1屬1種1變種，是新生代第三紀孑遺植物，耐低溫，生長萌芽更新快，是適合于高山造林的優良樹種。隨著對珙桐研究工作的深入，從其種群分布地區氣候特點分析，珙桐適應性較差，葉片對于干旱、脫水等逆境條件的抵抗及自我調節能力較弱，在干燥的地方生長易導致生長不良，對于生長環境要求較高，人工引種栽培發芽、成苗率較低，其增殖方式主要依靠自然分蘗，于野外自然生存的種群數量較小。由于人們擅自采摘、采挖野生珙桐資源等行為嚴重，導致珙桐數量逐漸減少，分布范圍日益縮小[1]。

干旱是影響植物自然分布的重要因子，是植物自然擴張及種群繁殖的限制因素。干旱條件下，植物體內通過發生一系列的生理變化來應對外界條件的改變，其應對生理機制以滲透調節為主，通過合成和積累植物體內游離氨基酸、可溶性糖、可溶性蛋白等滲透性物質，縮小葉片細胞與環境間的水勢差，減少細胞失水情況，使葉片細胞維持一定的膨壓，從而對葉片細胞的多種生理過程起到保護作用[2]。目前對于光葉珙桐的抗逆性研究較少[3-6]。

前期對光葉珙桐的抗逆性開展了一系列研究。筆者就光葉珙桐幼苗的抗旱生理及可溶性糖、可溶性蛋白質的應激變化進行了初步討論，以期為光葉珙桐的抗旱性研究提供依據。

1材料與方法

1.1材料于三江口林場購得1年生光葉珙桐幼苗，用花盆栽培2年得3年生幼苗。

1.2試驗設計

試驗于2017年7月在昭通學院化學與生命科學學院植物生理實驗室進行。選取生長狀況基本一致的幼苗，洗凈根部泥土，以3株幼苗為1組，置于不同PEG質量濃度（5%、10%、15%、20%）的處理液中，模擬不同程度的干旱脅迫，以不加PEG試劑為對照（CK），分別于脅迫處理0、24、48 h時取樣，于4 ℃低溫環境下密封冷藏保存于超低溫冰箱。

1.3測定方法

可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法測定；采用劉海英等[7]改進的蒽酮法測定可溶性糖，將80%硫酸提前1 h配制，待其冷卻至室溫后，加入蒽酮配制蒽酮試劑，現配現用。統一干旱處理重復3次。

2結果與分析

2.1PEG模擬干旱脅迫對光葉珙桐葉片可溶性蛋白質含量的影響

由圖1可知，分別用5%、10%、15%、20%濃度的PEG模擬干旱脅迫處理光葉珙桐葉片，其可溶性蛋白質含量隨著PEG濃度增加呈現逐漸升高，然后再降低的趨勢。24 h處理樣品，葉片可溶性蛋白質含量從CK的4.238 149 mg/g增加到5%PEG的4.568 914 mg/g、10%PEG的4.900 444 mg/g、15%PEG的5.194 765 mg/g，后下降到20%PEG的4991 246 mg/g；48 h處理樣品，葉片可溶性蛋白質含量也呈先升后降的趨勢，葉片可溶性蛋白質含量從CK的4.531 971 mg/g增加到5%的4.795 611 mg/g，然后降低到10%PEG的4.724 638 mg/g、15%PEG的4.490 085 mg/g和20%PEG的4419 079 mg/g。

5%PEG處理的樣品葉片可溶性蛋白質含量24、48 h均沒有明顯增加。除5%PEG處理外，其他PEG處理樣品葉片內可溶性蛋白質含量均在24 h達到最高，分別為10%PEG的4900 444 mg/g、15%PEG的5.194 765 mg/g、20%PEG的4991 246 mg/g，然后隨著PEG處理時間的增加而下降，分別下降到10%PEG的4.724 638 mg/g、15%PEG的4.490 085 mg/g和20%PEG的4.419 079 mg/g。

2.2PEG模擬干旱脅迫對光葉珙桐葉片可溶性多糖含量的影響

由圖2可知，在干旱脅迫下，光葉珙桐葉片中可溶性多糖含量在脅迫初期均表現為逐漸增加。24 h處理樣品，葉片樣品可溶性多糖含量為5%PEG的31.820 630 mg/g和10%PEG的32.412 870 mg/g，隨著干旱脅迫強度的加大，呈現波動性上升，15%PEG時下降到29.053 340 mg/g，20%PEG時又上升到33.932 190 mg/g；48 h處理樣品，葉片樣品可溶性糖含量隨著干旱脅迫強度的加大，呈現波動性上升，10%PEG下降到32.2068 mg/g，15%PEG時又再次上升到33.034 930 mg/g和20%PEG時的33.829 980 mg/g。

在中低強度的干旱脅迫下，光葉珙桐葉片中可溶性多糖含量隨著脅迫時間的增加而增加，5%PEG的脅迫強度下，0 h的可溶性糖含量為29.237 320 mg/g、24 h的可溶性糖含量為

31.820 630 mg/g、48 h的可溶性糖含量為33.721 400 mg/g；

15%PEG處理的葉片可溶性多糖含量0 h為23.064 280 mg/g、

24 h為29.053 340 mg/g、48 h為33.034 930 mg/g；而當20%PEG的脅迫強度時，光葉珙桐葉片中可溶性多糖含量隨著脅迫時間的增加而有所下降，0 h的可溶性多糖含量為35.882 560 mg/g、24 h的可溶性多糖含量為33.932 180 mg/g、48 h的可溶性多糖含量為33.829 980 mg/g。

3結論與討論

抗旱性是一個受到多種因素影響的復雜性狀。可溶性蛋白質和可溶性多糖作為有效的小分子有機化合物，在細胞內參與細胞液的構成，屬于滲透調節時的小分子有機化合物，在植物應對干旱脅迫時參與細胞的滲透調節，能有效彌補植物對于外界環境水分的需求，在應對低水勢時更是比較行之有效的機制。可溶性蛋白質和可溶性多糖含量的變化可以看作是光葉珙桐幼苗在遭遇干旱脅迫后自身機體的一種調控。

在光葉珙桐受到干旱脅迫時，其體內通過應激反應加強細胞內小分子有機物的合成代謝，代謝活動以增加細胞內的可溶性蛋白質和可溶性多糖等物質為主，而細胞溶質濃度增加，間接調節機體自身使體內滲透勢降低，以維持與外界的基本平衡，減少體內水分以滲透的形式散失，最大可能地保證體內生理活動正常進行，從而提高植物的抗逆適應性[8]。

將光葉珙桐葉片內可溶性蛋白質和可溶性多糖含量作為干旱脅迫下的響應特征是比較合理的指征。在干旱脅迫條件下，細胞內滲透調節物質特別是可溶性蛋白質和可溶性多糖的規律性變化是反映抗旱性強弱的有效指標[9]。

參考文獻

[1] 代勛，王磊.珙桐生理學研究進展[J].昭通學院學報，2012，34（5）：14-17.

[2] 胡繼芳，金正勛，劉傳增，等.水分脅迫條件下水稻傷害機理及抗旱機制研究現狀[J].天津農業科學，2012，18（5）：35-38.

[3] 彭紅麗，蘇智先.低溫脅迫對珙桐幼苗的抗寒性生理生化指標的影響[J].漢中師范學院學報（自然科學），2004，22（2）：50-53.

[4] 薛波，李賢偉，張健，等.抗旱節水化控制劑對珙桐幼苗抗旱性的影響：模型構建、主效應與交互效應分析及最優選擇[J].生態學雜志，2008，27（11）：1883-1894.

[5] 周大寨，肖強，肖浩，等.吸水劑對三種脅迫下珙桐幼苗保護酶系的影響[J].湖北民族學院學報（自然科學版），2010，28（3）：273-276.

[6] 王寧寧，胡增輝，沈應柏.珙桐苗木葉片光合特性對土壤干旱脅迫的響應[J].西北植物學報，2011，31（1）：101-108.

[7] 劉海英，王華華，崔長海，等.可溶性糖含量測定（蒽酮法）實驗的改進[J].實驗室科學，2013，16（2）：19-20.

[8] 吳慶貴，楊敬天，鄒利娟，等.珙桐幼苗生理生態特性對土壤干旱脅迫的響應[J].江蘇農業科學，2014，42（2）：119-122.

[9] 孫萍，段喜華.干旱脅迫對長春花光合特性及可溶性糖的影響[J].東北林業大學學報，2010，38（8）：54-56.