干旱脅迫對短果茴芹葉片氣孔特征的影響

孟　玥　鄒吉祥

干旱脅迫對短果茴芹葉片氣孔特征的影響

孟玥鄒吉祥

（大連民族大學環境與資源學院遼寧大連116600）

為了解短果茴芹在干旱脅迫下氣孔的變化規律，配制10 % PEG-6000、20 % PEG-6000、30 % PEG-6000模擬輕、中、重3個干旱處理，觀察不同干旱脅迫下短果茴芹氣孔的顯微結構并計算氣孔密度和測量氣孔面積。結果發現氣孔密度和氣孔面積均在重度脅迫條件下變化較大，說明在重度脅迫條件下對短果茴芹的影響較大。該研究為短果茴芹的抗旱機理研究提供了依據。

干旱脅迫；短果茴芹；氣孔

干旱作為植物生長過程中重要的限制因子之一，對植物的整個生長周期都有著很強的制約作用。干旱通過對植物的氣孔變化、光合作用和呼吸作用等產生不良影響，進而擾亂植物的生理代謝和生長發育，從而導致農作物的減產。植物為了應對缺水環境就會啟動自身的干旱響應機制，其中氣孔的形態變化就是一條重要的調控途徑，而氣孔作為植物氣體交換和水分蒸發的主要通道，植物的光合作用及蒸騰作用主要通過葉片氣孔的運動來調控。以往研究認為，隨著干旱脅迫強度的增大，氣孔密度會不斷增加[1-2]，但有些植物葉片的氣孔密度呈現出先增加后減少的趨勢[3-4]。

短果茴芹（(Kom.) Nakai），又稱大葉芹、山芹菜，屬傘形科茴芹屬多年生草本植物，生于林下草叢中，分布于東北、華東、中南等地。長期以來，短果茴芹作為一種營養價值高、味道鮮美、藥用價值豐富的山野菜，在國內外市場深受歡迎[5]。隨著短果茴芹在國內外市場的需求不斷增大，相應的栽培面積也在不斷增加。以往對短果茴芹的研究主要集中在打破種子休眠及化學成分等方面的研究，在干旱脅迫條件下對葉片氣孔結構的相關研究至今尚鮮有報道。因此，深入探討短果茴芹葉片氣孔特征對干旱脅迫的響應，對于提高短果茴芹在多地區的栽培技術手段和豐產增收有著重要的意義。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗材料為長白山原始森林林下野生短果茴芹種子種植而成，短果茴芹作為多年生草本植物，在6—9月開花結果，所以實驗選擇在7月末—9月初采集種子進行種植。于大連地區田間育苗后，將其帶回大連民族大學開發區校區環境與資源學院實驗室內進行盆栽（底部內徑11 cm，盆口內徑16 cm，高13.5 cm），所用種植土為（沙土：園土=1：1）混合而成，每盆裝土0.35 kg。

1.2 實驗方法

選取長勢良好（株高12~20 cm）且無病蟲害的幼苗16 盆，隨機放在兩個人工智能氣候箱中。在28 ℃（白天12 h，黑夜14 h）條件下培養。試驗開始前，每3 d澆一次水，每周將2個氣候箱中的幼苗進行交換，預培養2周后開始模擬干旱實驗。

該研究采用聚乙二醇（PEG-6000 ）溶液進行干旱脅迫處理，共設置4個處理，即0 %（ＣＫ），10 % （輕度）、20 %（中度）、30 %（重度），每種處理設置4個重復，每2 d澆灌一次處理液。干旱脅迫10 d后，選取每株相同部位、大小和狀態相近的葉片，進行各項指標的測定。

1.3 印跡法取樣及光學顯微鏡觀察

幼苗處理10 d后，從對照樣品和重度脅迫樣品中每株上選取3個葉片，用無色透明的指甲油涂于短果茴芹葉片遠軸面的中部，待風干成膜后取下，制成玻片。將葉片印跡玻片置于在裝備有照相機（DFC 300 -FX，LeicaCorp，Germany）的萊卡光學顯微鏡（DM2500 ，LeicaCorp，Germany）下觀察并利用顯微鏡配備的照相機拍照。選擇5個隨機的顯微視野，每個視野下拍3張照片，得到15 張氣孔的顯微照片（面積90 ×10 3μm2），從15 張照片中隨機選取5張計算氣孔密度。通過ZENBlueVersion軟件測量氣孔的面積。

1.4 數據處理

該研究中數據采用SPSS 22.0統計學軟件進行數據處理和統計，通過Duncan多重比較來處理各組數據間的顯著性差異（P<0.05），并利用graphpad軟件作圖。

2 結果分析

2.1 干旱脅迫對氣孔形態的影響

干旱脅迫對短果茴芹氣孔形態的影響較大（如圖1所示）。正常水分條件下氣孔結構明細，形態規則，由2個保衛細胞組成，氣孔開度較大。重度脅迫處理下，較對照相比氣孔數量明顯增加，保衛細胞出現破損，氣孔開度也明顯減小。

圖1 干旱脅迫對短果茴芹葉片氣孔形態的影響（a.對照氣孔狀態；b.重度脅迫下氣孔狀態）

2.2 干旱對氣孔密度和氣孔面積的影響

由圖2可以看出，不同程度的干旱脅迫條件對短果茴芹氣孔密度和氣孔面積影響較大。隨著干旱程度的增加，氣孔密度呈先水平再上升的趨勢，而氣孔面積呈先升高再下降的趨勢，在重度干旱脅迫條件下氣孔密度增加，在輕度干旱脅迫條件下反而促進氣孔面積增大，說明短果茴芹的氣孔密度和氣孔面積對重度干旱脅迫條件有較強的響應。

圖2　不同干旱脅迫對短果茴芹氣孔特征的影響

3 討論與結論

水分是植物生命活動中最重要的物質，在干旱條件下不同植物的氣孔密度變化不同，隨著干旱程度的增加水稻氣孔密度呈先升高后降低的趨勢[6]，而玉米的氣孔密度會持續增加[7]。該研究發現短果茴芹氣孔密度對輕度脅迫條件和中度脅迫條件不敏感，在重度脅迫條件下氣孔密度呈升高趨勢，此時氣孔面積卻突然降低。說明在重度脅迫條件下短果茴芹可能通過增加更多的氣孔數量且降低氣孔開度來低于干旱。該研究從氣孔特征角度揭示短果茴芹響應干旱的機理，對短果茴芹的抗旱機制研究提供了依據。

[1]楊惠敏,王根軒.干旱和CO2濃度升高對干旱區春小麥氣孔密度及分布的影響[J].植物生態學報,2001,25(3):312-316.

[2]胡妍妍,白利娟,張婷,等.干旱脅迫對德國補血草氣孔特征及生理特性的影響[J].湖北農業科學,2015,54(20):5066-5069.

[3]孟雷,李磊鑫,陳溫福,等.水分脅迫對水稻葉片氣孔密度大小及凈光合速率的影響[J].沈陽農業大學學報,1999,30(5):477-480.

[4]徐坤,鄒琦,趙燕.土壤水分脅迫與遮蔭對生姜生長特性的影響[J].應用生態學報,2003,14(10):1645-1648.

[5]任麗平,張曉東,雷鈞濤,等.短果茴芹不同提取物的降壓作用探討[J].營養學報2017,39(6):607-609

[6]李海波.水分虧缺和鹽脅迫對水稻葉片氣孔及其他生理性,狀的影響[D].沈陽:沈陽農業大學,2004.

[7]陳倩倩.土壤水分含量和抗蒸騰劑對玉米氣孔發育及生理.過程的影響[D].咸陽:西北農林科技大學,2011.

國家級大創項目（NO：201912026053）

Q945.78

A

2095-1205(2020)04-17-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.04.09