干旱脅迫對(duì)大葉黃楊保護(hù)酶及滲透物質(zhì)含量的影響

田 寶

（太原市園林職工培訓(xùn)中心，山西 太原 030006）

水資源短缺目前已經(jīng)成為了全球性問(wèn)題，由此導(dǎo)致的干旱成為了限制植物生長(zhǎng)的重要因素[1]。在城市環(huán)境條件下，土壤瘠薄，部分城區(qū)鹽堿化嚴(yán)重，由此也加重了城市園林植物干旱脅迫的危害[2]。大葉黃楊是城市園林中應(yīng)用較廣泛的灌木之一，其生長(zhǎng)勢(shì)的好壞對(duì)園林景觀質(zhì)量具有顯著影響[3]。我國(guó)北方地區(qū)的很多城市春旱和秋旱時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重影響了大葉黃楊的正常生長(zhǎng)。目前部分學(xué)者對(duì)水分脅迫下植物生理生化變化進(jìn)行了一定的研究工作，如包玉[4]在貴州省研究了干旱脅迫下大葉黃楊生理變化情況，結(jié)果表明隨著干旱脅迫的加劇，大葉黃楊SOD活性表現(xiàn)出降低的變化，脯氨酸和葉綠素含量表現(xiàn)出升高的變化；陳珺[5]研究認(rèn)為，干旱脅迫會(huì)提高大葉黃楊葉片內(nèi)SOD活性，CAT活性先升高后降低；王剛[6]研究認(rèn)為，在干旱條件下，植物生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，葉綠素含量降低，保護(hù)酶活性升高；夏菁[7]研究認(rèn)為，在輕度干旱脅迫下多油辣木可溶性糖含量升高，可溶性蛋白含量先升高后降低；劉菲[8]研究認(rèn)為，干旱脅迫會(huì)使江南油杉幼苗保護(hù)酶活性表現(xiàn)出先升高后降低的變化，葉綠素含量總體表現(xiàn)出降低的變化，脯氨酸含量升高。從前人的相關(guān)研究來(lái)看，關(guān)于干旱條件下大葉黃楊生理變化的相關(guān)研究較少，本項(xiàng)研究以此為契機(jī)，通過(guò)研究干旱脅迫下大葉黃楊生理特性的變化情況，以期為城市園林部門(mén)對(duì)大葉黃楊進(jìn)行科學(xué)的水分管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年3月至2018年8月進(jìn)行，試驗(yàn)地點(diǎn)為山西省試驗(yàn)苗圃，試驗(yàn)所選大葉黃楊為3年生苗木，2015年3月在苗圃內(nèi)扦插繁殖，平均苗高為65cm，2018年3月5日移栽到花盆中，花盆口徑為32cm，花盆內(nèi)栽植土壤為園土和腐殖土按照2:1比例配置而成。苗木栽植后，對(duì)樹(shù)冠進(jìn)行修剪，修剪高度為50cm，將栽植在花盆中的苗木搬運(yùn)至溫室中，并悉心養(yǎng)護(hù)，使苗木盡快適應(yīng)盆栽環(huán)境。6月5日待緩苗期過(guò)后，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行控水干旱處理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，H1為對(duì)照，正常供應(yīng)水分，土壤含水量為田間持水量的75%；H2為輕度干旱處理，土壤含水量為田間最大持水量的55%；H3為中度干旱處理，土壤含水量為最大田間持水量的45%；H4為重度干旱處理，土壤含水量為田間最大持水量的35%。試驗(yàn)所用花盆為普通塑料盆，每處理20盆，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。試驗(yàn)期間，為防止自然降水導(dǎo)致土壤含水量發(fā)生變化，整個(gè)試驗(yàn)期間均在溫室內(nèi)進(jìn)行，白天晴天無(wú)降水時(shí)溫室薄膜打開(kāi)，使試驗(yàn)環(huán)境條件與外界自然條件相似，有降雨時(shí)將溫室薄膜覆蓋好，防止雨水落入花盆內(nèi)。

1.3 試驗(yàn)測(cè)定項(xiàng)目

于6月20日進(jìn)行第一次取樣，以后每隔10天取樣一次，至7月30日共取樣5次。取樣時(shí)，每處理選擇6株大葉黃楊植株，按照樹(shù)冠上、中、下3個(gè)部位取樣，每個(gè)部位取2片葉，裝入封口袋后及時(shí)放入裝有冰塊的保溫箱中，帶回實(shí)驗(yàn)室后先用自來(lái)水沖洗2遍，然后用去離子水沖洗2遍，剪碎混合均勻后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。其中SOD活性測(cè)定采用NBT還原法[9]，CAT活性測(cè)定采用紫外光吸收法測(cè)定[9]，脯氨酸含量測(cè)定采用茚三酮法[9]，可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮法[9]。每個(gè)項(xiàng)目測(cè)定6次，取平均值作為最終結(jié)果。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)圖表制作采用Excel2010版軟件，差異顯著性檢驗(yàn)使用DPS7.05版軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)大葉黃楊SOD活性的影響

由圖1可知，不同干旱脅迫持續(xù)時(shí)間的不同對(duì)大葉黃楊的SOD活性的影響不同。第10天至30天，SOD活性表現(xiàn)為隨著干旱程度的加重SOD活性表現(xiàn)出升高的變化，其中H4處理處于最高值，分別比對(duì)照提高了 19.11U/g、25.96 U/g、20.00 U/g，差異顯著，表明與對(duì)照相比，H4在30天內(nèi)可以顯著提高SOD 活性；H1 分別高于對(duì)照 6.15 U/g、8.93 U/g、12.01 U/g，差異顯著，表明H2與對(duì)照相比在30天內(nèi)可以顯著提高SOD活性；H3分別高于H2處理3.61 U/g、9.08 U/g、6.02 U/g，第 10 天和第 30 天無(wú)顯著差異，表明輕度干旱和中度干旱在第10天和第30天對(duì)SOD活性的影響處于同一水平。第40-50天，H4處理SOD活性分別低于對(duì)照7.06 U/g、30.02 U/g，差異顯著，表明干旱脅迫超過(guò)40天后與對(duì)照相比H4會(huì)使SOD活性顯著降低；第40天H2高于對(duì)照2.90 U/g，H3低于對(duì)照1.15 U/g，無(wú)顯著差異，表明這兩個(gè)處理在干旱持續(xù)的第40不會(huì)對(duì)大葉黃楊SOD活性產(chǎn)生顯著影響。第50天，H2、H3分別低于對(duì)照10.76 U/g、18.33 U/g，差異顯著，表明干旱持續(xù)時(shí)間達(dá)到50天時(shí)輕度的干旱也會(huì)使SOD活性顯著降低，并且干旱程度越重，SOD活性降低越顯著。

圖1 干旱脅迫對(duì)大葉黃楊SOD活性的影響

2.2 干旱脅迫對(duì)大葉黃楊CAT活性的影響

從CAT活性變化上來(lái)看，干旱脅迫處理后的第10天至第20天，CAT活性表現(xiàn)為隨著干旱脅迫程度的加重而升高的變化趨勢(shì)，其中H4分別高于對(duì)照14.64 U/g、18.07 U/g，差異顯著，表明H4與對(duì)照相比在20天內(nèi)可以顯著促進(jìn)CAT活性的升高；H3分別低于H4處理4.44 U/g、7.08 U/g，第20天兩個(gè)處理之間差異顯著，表明重度干旱在第20天對(duì)CAT活性的影響顯著高于中度干旱脅迫；H2和H3之間無(wú)顯著差異，表明輕度和中度干旱在10-20天對(duì)CAT活性的影響處于同一水平；H2分別高于對(duì)照5.44 U/g、6.76 U/g，其中第20天差異顯著，表明在該時(shí)期H2也可以顯著提高CAT活性。第30-40天，H3處理處于最高值，分別高于H4處理5.21 U/g、17.96 U/g，無(wú)顯著差異，表明在第30-40天H3、H4對(duì)CAT活性的影響處于同一水平；第30天H2高于對(duì)照1.10 U/g，第40天H2低于對(duì)照5.06 U/g，無(wú)顯著差異，表明在干旱脅迫的第30-40天，H2不會(huì)對(duì)CAT活性產(chǎn)生顯著影響。第50天，3個(gè)施肥處理分別低于對(duì)照 19.35 U/g、9.56 U/g、27.52 U/g，差異顯著，表明干旱脅迫持續(xù)時(shí)間達(dá)到50天會(huì)顯著降低CAT活性，其中H4降低幅度最大，其次為H2，表明過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的干旱脅迫會(huì)對(duì)大葉黃楊的CAT活性產(chǎn)生顯著影響。

圖2 干旱脅迫對(duì)大葉黃楊CAT活性的影響

2.3 干旱脅迫對(duì)大葉黃楊脯氨酸含量的影響

由圖3可知，大葉黃楊脯氨酸含量表現(xiàn)為隨著干旱持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高的變化，不同干旱處理對(duì)脯氨酸含量的影響存在差異。第10-20天，脯氨酸含量表現(xiàn)為隨著干旱程度的加重而降低的變化，其中H1分別高于對(duì)照10.78ug/g、10.99ug/g、差異顯著，H3分別低于H2處理 4.93ug/g、4.21ug/g，無(wú)顯著差異，H4分別低于H2處理7.71ug/g、8.03ug/g，差異顯著，H4與H1之間無(wú)顯著差異，表明在干旱脅迫的20天內(nèi)，與對(duì)照相比H2、H3均可以顯著促進(jìn)脯氨酸含量的升高，而H4促進(jìn)效果不顯著。第30-50天，脯氨酸含量表現(xiàn)為隨著干旱脅迫程度的加重而升高的變化趨勢(shì)，其中H4分別高于對(duì)照15.81ug/g、19.87ug/g、28.23ug/g，差異顯著，表明在干旱脅迫后的30-50天H4與對(duì)照相比可以顯著促進(jìn)脯氨酸含量升高；H3分別低于H4處理3.92ug/g、5.02ug/g、7.40ug/g，無(wú)顯著差異，表明在干旱脅迫持續(xù)的50天內(nèi)，中度和重度干旱對(duì)脯氨酸含量的影響處于同一水平；H2分別低于H4處理7.76ug/g、12.85ug/g、18.43ug/g，差異顯著，表明在干旱脅迫后的第30-50天，重度干旱與輕度干旱相比對(duì)提高脯氨酸含量效果顯著。

圖3 干旱脅迫對(duì)大葉黃楊脯氨酸含量的影響

2.4 干旱脅迫對(duì)大葉黃楊可溶性糖含量的影響

由圖4可知，干旱程度和持續(xù)時(shí)間的不同對(duì)大葉黃楊可溶性糖含量的影響存在差異。在第10-30天表現(xiàn)為隨著干旱程度的加重而升高的變化，其中H4處理處于最高值，與H1相比分別提高了3.10 ug/g、7.99 ug/g、9.00 ug/g，差異顯著，表明 H4 與對(duì)照相比在干旱持續(xù)的30天內(nèi)可以顯著促進(jìn)可溶性糖含量升高；H3分別低于H4處理1.42 ug/g、3.17 ug/g、1.50 ug/g，無(wú)顯著差異，表明在干旱脅迫持續(xù)的30天內(nèi)中度和重度干旱對(duì)大葉黃楊可溶性糖含量的影響處于同一水平；H2分別高于對(duì)照1.07 ug/g、1.56 ug/g、3.23 ug/g，無(wú)顯著差異，表明輕度干旱的30天內(nèi)不會(huì)對(duì)大葉黃楊可溶性糖含量產(chǎn)生顯著影響。第40-50天，H3處理處于最高值，分別高于H4處理1.89 ug/g、10.77 ug/g，其中第50天差異顯著，表明與H3相比，H4在第50天會(huì)使可溶性糖含量顯著降低；第40天，H2低于H4處理3.78 ug/g，第50天H4低于H2處理2.77 ug/g，無(wú)顯著差異，表明輕度干旱和重度干旱在第40天和50天對(duì)大葉黃楊可溶性糖含量的影響處于同一水平。第40天，H4顯著高于對(duì)照，表明H4與對(duì)照相比第40天可以顯著促進(jìn)可溶性糖含量的升高；H2與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，表明輕度干旱脅迫在第40天不能顯著促進(jìn)可溶性糖含量的升高。第50天，H4與對(duì)照之間無(wú)顯著差異，表明過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的重度干旱不會(huì)對(duì)可溶性糖含量產(chǎn)生顯著影響。

圖4 干旱脅迫對(duì)大葉黃楊可溶性糖含量的影響

3 結(jié)論與討論

SOD是清除植物體內(nèi)超氧負(fù)離子傷害的重要保護(hù)酶之一，其活性的升高可以有效降低超氧負(fù)離子對(duì)生物膜系統(tǒng)的傷害，提高植物抗逆性[10]。從本試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，干旱脅迫在30天內(nèi)顯著提高了SOD活性，并且干旱程度越重，SOD活性越高，這對(duì)提高大葉黃楊的抗干旱能力具有重要作用，但是干旱時(shí)間超過(guò)40天后，干旱程度越重，SOD活性降低越大，這可能與干旱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致大葉黃楊受到較重傷害有關(guān)[11]。CAT主要催化植物體內(nèi)的過(guò)氧化氫分解為水和氧氣，以起到防止有機(jī)體受到傷害的目的，其活性的升高對(duì)提高植物抗逆性具有重要作用[12]。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，不同程度的干旱脅迫下大葉黃楊葉片內(nèi)CAT活性在30天內(nèi)均表現(xiàn)出升高的變化，這也是大葉黃楊對(duì)干旱脅迫適應(yīng)的重要表現(xiàn)，但是干旱持續(xù)時(shí)間超過(guò)40天后，H2、H4表現(xiàn)出降低的變化，特別是第50天，3個(gè)干旱脅迫處理的CAT活性均顯著降低，這可能由于干旱持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致植物體受到了較重傷害，植物體對(duì)外界不良環(huán)境條件的適應(yīng)能力顯著降低有一定關(guān)系[13]。脯氨酸含量高低可以作為判斷植物抗逆性高低的重要指標(biāo)之一，在不良環(huán)境條件下，植物體通過(guò)積累脯氨酸來(lái)維持體內(nèi)水分平衡。從大葉黃楊在干旱條件下脯氨酸含量變化上來(lái)看，干旱程度加重和持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)均會(huì)顯著提高脯氨酸含量，這對(duì)保持其體內(nèi)水分平衡，提高對(duì)干旱的適應(yīng)能力具有重要作用[14]；植物在干旱脅迫下，淀粉的分解作用增強(qiáng)，從而會(huì)導(dǎo)致可溶性糖含量升高，以提高植物抗干旱能力[15]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，在30天內(nèi)，可溶性糖含量表現(xiàn)為隨著干旱程度的加重而升高，第40天后重度干旱表現(xiàn)出降低的變化，這可能與重度干旱超過(guò)40天會(huì)對(duì)大葉黃楊產(chǎn)生較大影響，從而使樹(shù)體生理活動(dòng)顯著降低有關(guān)。從本試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，輕度干旱持續(xù)時(shí)間在30天內(nèi)對(duì)大葉黃楊生理特性影響較小，重度、中度干旱持續(xù)時(shí)間超過(guò)30天會(huì)對(duì)大葉黃楊生理特性產(chǎn)生顯著影響，因此，在大葉黃楊養(yǎng)護(hù)中干旱持續(xù)時(shí)間不宜超過(guò)30天。