干旱脅迫對海姆維斯蒂栒子生長及丙二醛和脯氨酸含量的影響

駱建霞 馬 莉 柴慈江 王 丹 宗晶瑩 盧興霞 胡妍妍 張津華

摘要:采用盆栽試驗法研究了干旱脅迫對海姆維斯蒂木旬子(Cotoneaster hjelmqvistii)生長及葉片中丙二醛和脯氨酸含量的影響。結果表明,新梢生長量隨干旱脅迫程度加深而減小,但處理與對照的差異未達顯著;葉片中游離脯氨酸的含量和丙二醛的含量均隨干旱脅迫程度的加深而增加,但處理與對照間的脯氨酸含量差異不顯著,丙二醛含量在45%干旱脅迫處理時與對照差異不顯著,在25%時差異極顯著。綜合各項測定指標認為,海姆維斯蒂木旬子具有較強的抗旱能力。

關鍵詞:海姆維斯蒂木旬子;干旱脅迫;新梢生長量;丙二醛;脯氨酸

中圖分類號:Q945.78文獻標識碼:A文章編號:1006-6500(2009)01-0001-04

Effect of Drought Stress on Growth and MDA and Proline of Cotoneaster hjelmqvistii

LUO Jian-xia1,MA Li1,CHAI Ci-jiang1, WANG Dan1, ZONG Jing-ying2,LU Xing-xia1, HU Yan-yan1,

ZHANG Jin-hua3

(1.Department of Horticulture,Tianjin Agricultural College,Tianjin 300384,China; 2.Tianjin Forestry Bureau,Tianjin 300203,China;3.Greening Management Station of Hongqiao District in Tianjin, Tianjin 300131 ,China )

Abstract:Effect of drought stress on growth and MDA and proline content in the leaves of Cotoneaster hjelmqvistii grown in pats were studied in the experiment.45% and 25% relative water contents in the soil were prepared as two drought stress treatments, regular watering as control. A completely randomized design was used in the experiment and five replicates were arranged. Growth, free proline and MDA content in the leaves were analyzed after treatment. The results showed that the shoot growth increment was declined with increased degree of drought stress, but had no significant difference with CK. Both proline and MDA content in the leaves increased with strong drought stress, proline content had no significant difference between treatments and CK, MDA content had no significant difference between treatments and CK after 45% relative water contents in the soil and very significant difference after 45%.According to comprehensive analysis, Cotoneaster hjelmqvistiicould be considered as ground cover plant with higher drought-tolerance.

Key words: Cotoneaster hjelmqvistii; drought stress;shoot growth;MDA;proline

天津及北方許多城市水資源匱乏,因此,引進、利用抗旱性強的地被植物具有極強的實踐意義。而目前在天津地區園林實踐中可應用的綠化植物種類相對較少,優良的木本地被植物更是缺乏。海姆維斯蒂木旬子(Cotoneaster hjelmqvistii Flinck and Tylm?)是薔薇科木旬子屬落葉或半常綠低矮灌木,是從英國愛丁堡皇家植物園引進的一種優良木本地被植物。經過幾年的試驗研究,該木旬子表現出較強的耐鹽堿及抗旱能力,具有很高的推廣應用價值[1]。

目前,在國內園林綠化中對木旬子的應用種類較少,多集中于平枝木旬子、水木旬子、小葉木旬子和匍匐木旬子等[2-4],而除了柴慈江、史燕山等人[5]對海姆維斯蒂木旬子的組培快繁、引種栽培的相關報道外,尚未見到其它有關海姆維斯蒂木旬子研究內容的報道。本試驗對海姆維斯蒂木旬子進行干旱脅迫處理,對該木旬子在干旱脅迫下的生長及葉片中游離脯氨酸及丙二醛含量等指標的變化進行研究,以了解其抗旱能力,為海姆維斯蒂木旬子的推廣應用,制定栽培管理措施提供理論參考依據。

1 材料和方法

1.1 材 料

以海姆維斯蒂木旬子(Cotonester hjelmqvistii Flinck and Tylm?)一年生扦插苗為材料。選擇生長良好,大小基本一致的植株為試材。

選用規格一致的塑料花盆裝入等量培養土(1 400 mg,園土與草炭1∶1配比),將植株移栽入盆中。待緩苗并生長一段時間后,即苗木生長到能基本表現該植物特征時,選擇生長發育基本一致的植株用于土壤干旱脅迫處理。

1.2 方 法

本試驗采用盆栽法,設置2個干旱脅迫處理,即土壤相對含水量分別為45%和25%,澆足水后,處理不澆水使土壤含水量持續下降,當土壤含水量達到所設置的處理要求時進行各項指標測定。以正常澆水為對照(土壤相對含水量一直保持在70%～80%),用稱質量法監控土壤水分含量。對照和處理均進行相同的養護管理。試驗采取完全隨機設計,5次重復。

1.3 試驗指標測定

1.3.1 植株生長量的測定 進行干旱脅迫處理前測定全部植株(處理及CK)的新梢總長度,當土壤含水量達到所設置干旱脅迫處理的要求時再次測定新梢總長度,計算各處理及CK的生長量,并計算處理的相對生長量[6,7]:

生長量(cm)=處理后的新梢平均長度-處理前新梢平均長度

相對生長量=(處理生長量/對照生長量)×100%

1.3.2 葉片中丙二醛含量及游離脯氨酸含量的測定鹽脅迫處理后,取各處理及對照的代表性葉片進行丙二醛含量和脯氨酸含量的測定。采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量[8];采用磺基水楊酸提取、酸性茚三酮染色法測定游離脯氨酸含量[8]。對試驗數據進行統計分析。

2結果與分析

2.1 干旱脅迫對海姆維斯蒂木旬子新梢生長量的影響

對干旱脅迫處理前用于處理和對照的植株的新梢生長量進行測定分析,結果顯示(表1),各處理和對照的新梢平均生長量差異不顯著,說明用于試驗的植株生長發育一致。

由表1可知,干旱脅迫處理后,植株生長受到抑制,新梢生長量和相對生長量都呈下降的趨勢。土壤相對含水量為45%時,新梢生長量較對照下降了0.25 cm,含水量為25%時,較對照下降了1.038 cm,說明隨著干旱脅迫程度地加深,對植物生長的抑制作用增強。顯著性測驗結果則表明:兩個干旱脅迫處理下,對照與處理新梢生長量間的差異均未達顯著水平(但t值隨干旱脅迫程度加深而增大,也反映了干旱對新梢生長的脅迫作用加大),這個結果在一定程度上反映了海姆維斯蒂木旬子比較耐旱,如在土壤相對含水量為25%時,該木旬子的相對生長量還達到了68.667%。

2.2 干旱脅迫對海姆維斯蒂木旬子葉片中游離脯氨酸含量的影響

不同干旱脅迫程度下海姆維斯蒂木旬子葉片中游離脯氨酸含量的分析結果見表2。由表2可知,干旱脅迫下海姆維斯蒂木旬子葉片中游離脯氨酸的含量增加,而且隨著干旱脅迫程度的增加,脯氨酸含量的增加值升高。t測驗結果顯示,干旱脅迫處理與對照葉片中的游離脯氨酸含量差異不顯著(t0.05=2.306)。

2.3 干旱脅迫對海姆維斯蒂木旬子葉片中丙二醛含量的影響

不同干旱脅迫程度下該木旬子葉片中丙二醛含量的結果分析見表3。由表3可看出,當土壤相對含水量45%時,對照與處理葉片內的丙二醛含量差異不顯著(t0.05=2.306),處理組植株葉片內丙二醛含量與對照組相比增加了2.77%,但隨著干旱脅迫程度的加深,葉片內丙二醛含量的增加幅度加大,當土壤相對含水量為25%時,處理比對照增加了42.70%,二者的差異達到極顯著水平。丙二醛是細胞膜受破壞的一種產物,其含量的多少標志著細胞膜受破壞程度的大小,此試驗結果說明在高度干旱脅迫時,該木旬子植物的組織細胞膜受到了一定程度的破壞。

2.4 植株外部形態觀察

自干旱脅迫處理后,每天觀察海姆維斯蒂木旬子植株的外部形態表現。結果顯示:在土壤相對含水量為45% 時,植株外部形態與對照無明顯區別。當土壤相對含水量為25%時,與對照相比只是葉面光澤度有些減退、發暗。土壤相對含水量降到17%左右時,葉片才表現出輕度萎蔫現象。在土壤相對含水量降到15%以下時,表現出明顯的萎蔫現象,但復水后植株恢復狀況和程度較好。由此可以看出,該木旬子是一種較為耐旱的地被植物。

3討論與小結

逆境脅迫會影響植株的生長[6,7,9,10 ],干旱脅迫對植株的影響最直觀的表現就是引起葉片、幼莖的失水萎蔫、抑制植株的生長。植株生長量及相對生長量的大小可以反映其抗性的強弱,相對生長量越大忍受逆境的能力愈強[6,7]。海姆維斯蒂木旬子在土壤相對含水量為45%和25%時,新梢生長量減小,與對照相比差異均未達到顯著水平,且在土壤相對含水量為25%時,相對生長量還達到了68.667%。這說明干旱脅迫對該木旬子的生長影響較小,其抗旱能力較強。

逆境下植物體內游離脯氨酸含量增加是一種普遍現象,關于脯氨酸含量在逆境下產生積累的生理效應以及與抗逆性的關系有許多不同的觀點[10-16]。本試驗中,不同干旱脅迫程度下,海姆維斯蒂木旬子葉片中游離脯氨酸含量均有增加,但增加幅度較小,與對照相比均未達到顯著水平,若結合該木旬子在干旱脅迫下外部形態變化,可以說明干旱脅迫對海姆維斯蒂木旬子的生理代謝影響較小,耐旱性較強。這一試驗結果與馬宗仁[11]、史燕山等人[10]有關脯氨酸積累速度與抗旱性強弱關系的研究結果一致。因此,本試驗結果分析認為,逆境下植物組織內游離脯氨酸含量的變化作為干旱脅迫下的一種響應特征比較合理,此看法支持了束懷瑞[13]、盧少云等人[15]的研究觀點。

MDA是膜脂過氧化過程中的分解產物,MDA含量越高,則細胞膜損傷程度越大[8]。本試驗中,不同干旱脅迫處理下海姆維斯蒂木旬子葉片中的MDA含量均較對照增加,但增加的幅度不一樣。在土壤相對含水量45%時,MDA比對照增加了2.77%,二者間差異不顯著;而在土壤相對含水量為25%時,木旬子葉片中MDA含量的增加幅度加大,比對照增加了42.70%,二者間差異達到極顯著,說明此時細胞膜遭受到了一定的破壞,這與外部形態觀察的表現結果一致。

干旱脅迫對植物的影響是多方面的,判斷植物耐旱性的強弱應從多方面給予綜合分析,本試驗結合干旱脅迫下的新梢生長量、葉片中游離脯氨酸和MDA含量的測定結果以及結合植株的外部形態表現,可初步認為:海姆維斯蒂木旬子受干旱脅迫影響較小,抗旱能力較強。

參考文獻:

[1] 陳佐忠,周 禾.草坪與地被科學進展[M].北京:中國林業出版社,2006:274-277.

[2] 李艷萍.青海省木旬子屬觀賞植物引種栽培試驗[J].河北林果研究,2002,17(2):137-140.

[3] 時鑫,嚴衛東,朱西存.平枝木旬子的樹種特性及嫩枝扦插技術[J].山東林業科技,2003,32(1):35.

[4] 劉澤勇,孫朝暉,曾春鳳.小葉荀子的組織培養[J].植物生理學通訊,2005,41(3):338.

[5] 柴慈江,史燕山,駱建霞,等.木旬子的組織培養與快速繁殖[J].植物生理學通訊,2006,42(3):484.

[6] 駱建霞,史燕山,呂松,等.3種木本地被植物的耐鹽性研究[J].西北農林科技大學學報:自然科學版,2005,33(12):121-124.

[7] 杜仲軍,翟衡,羅新書.蘋果砧木耐鹽性鑒定及指標判斷[J].果樹學報,2002,19(1):4-7.

[8] 張志安,張美善,蔚榮海.植物生理學實驗指導[M].北京:中國農業技術出版社,2004:138-141.

[9] 李林鋒,劉新田.干旱脅迫對桉樹幼苗的生長和某些生理生態的影響[J].西北林學院學報,2003,19(1):14-17.

[10] 史燕山,駱建霞,王煦,等.5種草本地被植物抗旱性研究[J].西北農林科技大學學報:自然科學版,2005,33(5):130-133.

[11] 馬宗仁.短芒披堿草和老芒草在水分脅迫下游離脯氨酸積累的研究[J].中國草地,1991(1):103-107.

[12] 陳立松,劉星輝.果樹逆境生理[M].北京:中國農業出版社,2004:57-65.

[13] 束懷瑞.果樹栽培生理學(第1版)[M].北京:中國農業出版社,1993:120-122.

[14] 王邦錫,黃久常.不同植物在水分脅迫條件下脯氨酸的積累與抗旱性關系[J].植物生理學報,1989,15(1):46-51.

[15]盧少云,陳斯萍,陳斯曼,等.三種暖季型草坪草在干旱條件下脯氨酸含量和抗氧化酶活性的變化[J]. 園藝學報,2003,30(3):303-306.

[16] 郭水良,方芳,強勝.不同溫度對七種外夾雜草生理指標的影響及其適應意義[J].廣西植物,2003,23(1):73-76.