24種連蕊茶在夏季極端高溫干旱條件下的耐旱潛力評價

王江英　吳斌　劉偉鑫　范正琪　李紀元

摘 要 2013年6～9月，華東地區發生的極端高溫干旱給園林植物的生長造成了嚴重影響。通過田間旱害調查及相關生理指標測定，采用葉片耐旱指數和生理指標的平均隸屬函數值聚類分析方法，對浙江省金華市國際山茶物種園連蕊茶組（Sect. Theopsis）的24個種進行了耐旱潛力綜合評價。結果表明：24種連蕊茶的耐旱潛力可分為強、較強、中等及弱4類，其中第一類耐旱潛力強，包括小卵葉連蕊茶、七瓣連蕊茶、長尖連蕊茶、貴州連蕊茶、大萼連蕊茶；第二類耐旱潛力較強，包括細萼連蕊茶、微花連蕊茶、黃楊葉連蕊茶、尖連蕊茶、岳麓連蕊茶、小長尾連蕊茶、鐘萼連蕊茶、蒙自連蕊茶、川鄂連蕊茶、長管連蕊茶、大花尖連蕊茶；第三類耐旱潛力中等，包括荔波連蕊茶、披針萼連蕊茶、細葉連蕊茶、肖長尖連蕊茶、柃葉連蕊茶、細尖連蕊茶；第四類為耐旱潛力弱，包括毛花連蕊茶、川滇連蕊茶。

關鍵詞 連蕊茶組；耐旱潛力； 耐旱指數；生理指標；綜合評價

中圖分類號 S685 文獻標識碼 A

Abstract Ornamental plants in the East China were seriously affected by the extreme high temperature and long drought period from June to September in 2013. In this experiment， 24 12-year-old species from Sect. Theopsis in the Jinhua International Camellia Species Garden were evaluated for their potential of drought-resistance through the field investigation and 4 relevant physiological index analysis. The results showed that 24 species could be classified into 4 categories based on the drought-resistance， the first category with strong drought-resistance including C. parvi-ovata， C. septempetala， C. acutissima， C. costei， and C. macrosepala； the second category is drought-resistance including C. tsofui， C. minutiflora， C. buxifolia， C. cuspidata， C. handelii， C. parvicaudata， C. campanisepala， C. forrestii， C. rosthorniana， C. elongata and C. cuspidata var. grandiflorac； the third category to moderate drought-resistance including C. lipoensis， C. lancicalyx， C. parvilimba， C. subacutissima， C. euryoides and C. parvicuspidata； while the fourth category with weaker drought-resistance including C. fraterna and C. tsaii， on the basis of comprehensive evaluation.

Key words Sect. Theopsis； Potential of drought-resistance； Drought-resistant index； Physiological index； Comprehensive evaluation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.03.020

連蕊茶組（Sect. Theopsis）屬于山茶科（Theaceae）山茶屬（Camellia）植物，常綠灌木或小喬木[1]。其樹形開展，分枝細密，幼枝下垂，新葉鮮紅，微花繁密芳香，適應性強，是近年來倍受推崇的新型園林綠化觀賞植物[2]。

關于山茶屬植物的抗寒性和耐熱性雖有一些研究，但大多是基于離體生理測定的間接方法及結果。駱琴婭等[3]以電導法對低溫處理后的山茶屬8個物種幼林期離體葉片進行了抗寒性評價。李辛雷等[4]以山茶屬17個組130個物種為材料，通過測定離體葉片的相對電導率、丙二醛含量及超氧陰離子產生速率等生理指標，評價其在自然高溫條件下的耐熱性。在山茶屬植物的耐旱性相關研究領域，采用了控制條件下的研究方法，如劉玉英[5]對不同時期水分脅迫處理后的7個茶樹品種進行了耐旱差異性評價。徐碧玉等[6]通過田間調查對53個茶梅品種的耐熱性進行了等級劃分?；襞迮錥7]采用自然干燥法對8個長林系列油茶無性系盆栽苗進行了耐旱性評價。然而將田間調查與生理指標測定相結合對連蕊茶進行耐旱性研究，目前則尚未見相關報道。

在2013年長期的自然特大干旱條件下，本研究以12年生的24種連蕊茶為材料，綜合田間旱害調查及生理指標測定，對其耐旱潛力進行綜合評價，為連蕊茶引種、適應性育種及開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

連蕊茶樣品采集于浙江省金華市國際山茶物種園，地處東經119°35′，北緯29°08′。2013年6月下旬至9月下旬，平均氣溫高達30.2 ℃，比常年同期偏高2.1 ℃，降水量比往年減少近九成，僅50.7 mm[8-9]，屬特大干旱年份。

連蕊茶于2003年種植，12年生，每個物種種植數量2～3棵，植株長勢相近，在持續干旱約90 d，無人工澆灌的情況下采集葉樣并進行田間評價。參試24種連蕊茶的地理分布如表1[10]。

1.2 方法

2013年9月12日進行田間旱害調查并采集連蕊茶葉片采取液氮速凍，-80 ℃超低溫冰箱保存備用。

1.2.1 連蕊茶旱害等級劃分 參照茶樹等級劃分法[11]，結合連蕊茶的實際田間旱害程度，將連蕊茶的旱害等級分為0級、Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級。各等級旱害癥狀具體如下：

0級：生長良好，無旱害癥狀；

Ⅰ級：輕度旱害，葉尖、葉邊緣或側脈組織失綠，葉緣呈現淺波浪狀；

Ⅱ級：中度旱害，葉尖、葉邊緣、側脈及主脈組織變紅且少量干枯，葉緣呈現中度波浪狀；

Ⅲ級：重度旱害，葉尖、主脈及側脈組織灰褐色且枯焦，嚴重時整葉脫落，葉緣呈現深波浪狀至整葉卷曲。

1.2.2 旱害脅迫下葉片田間旱害評價 在其4個方向（東南西北）分別選取生長狀況類似的1個枝條（帶有許多小分支）。對枝條頂芽下第5片以下的30個葉片進行調查。分別記錄各等級下的葉片數量。根據平均值，計算各個物種的旱害率、旱害指數及耐旱指數。

旱害率/% =相應旱害級葉片數/總葉片數×100

旱害指數（DI）=∑（旱害級值×相應旱害級葉片數）/（總葉片數×旱害最高級值）

耐旱指數（DRI）=1-∑（旱害級值×相應旱害級葉片數）/（總葉片數×旱害最高級值）

1.2.3 植物生理指標測定 丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法[12]，脯氨酸（Proline）含量采用磺基水楊酸法[12]，氮藍四唑（NBT）光還原法測定超氧化物歧化酶（SOD）活力[12]，過氧化物酶（POD）活力測定采用愈創木酚法[13]。各指標均重復測定3次。

1.3 數據處理

應用模糊數學隸屬分析法計算4項生理指標的綜合隸屬值[14]，運用灰色關聯度分析法計算4項生理指標對旱害綜合評價的權重[15]，利用SPSS 19.0軟件對24種連蕊茶的田間旱害指標和生理指標進行聚類分析及耐旱潛力劃分。

2 結果與分析

2.1 極端干旱脅迫下連蕊茶旱害的田間評價

隨著夏秋季干旱脅迫的加劇，24種連蕊茶的葉片均發生旱害，但程度不一。由表2可知，旱害率在18.34%～59.17%之間，平均38.02%，除了長尖連蕊茶、川滇連蕊茶及毛花連蕊茶，其余的連蕊茶旱害率均低于50%，從害旱范圍上分析表明絕大多數連蕊茶所受旱害較輕。另外，旱害指數范圍為0.111～0.317，平均0.195，而耐旱指數范圍則為0.683～0.899，平均0.805，約為旱害指數平均值的4倍，表明在極端干旱后，從旱害程度上分析發現24種連蕊茶均具有較好的耐旱潛力。根據耐旱指數排序，細葉連蕊茶、小卵葉連蕊茶和岳麓連蕊茶的耐旱潛力比較強，而川滇連蕊茶和毛花連蕊茶耐旱潛力則比較弱。

2.2 極端干旱脅迫下連蕊茶主要生理指標的變化

2.2.1 旱害對連蕊茶MDA含量的影響 MDA是膜脂過氧化的產物之一，有較強的細胞毒性，能夠引起膜功能紊亂，MDA積累量與植物抗逆能力成反比[16]。在干旱脅迫過程后，24種連蕊茶MDA含量有明顯變化，在7.64～22.44 nmol/g FW之間，平均12.72 nmol/g FW，表明干旱造成連蕊茶葉片不同程度的膜脂過氧化。圖1-a中顯示12種連蕊茶MDA含量低于平均值，其中大萼連蕊茶積累的MDA量最少，說明其耐旱潛力最強，其次是小長尾連蕊茶；而川鄂連蕊茶MDA積累量最多，約為大萼連蕊茶的3倍，其膜脂過氧化程度最嚴重，所受的損傷最大，其耐旱潛力較弱。

2.2.2 旱害對連蕊茶脯氨酸含量的影響 脯氨酸作為一種滲透保護劑，在受到水分脅迫后含量增加，能調節植物體內水分平衡[17-18]。干旱脅迫下，24種連蕊茶積累的脯氨酸含量變化特別明顯，在6.06～34.24 μg/g FW之間，平均15.91 μg/g FW，表明干旱脅迫下連蕊茶葉片的滲透調節能力有差異。由圖1-b可知，有11種連蕊茶脯氨酸含量高于平均值，其中貴州連蕊茶和微花連蕊茶積累的脯氨酸含量較多，具有較強的滲透調節能力，保護植物細胞少受傷害，因此表現出較好的耐旱潛力。脯氨酸積累量較少的為荔波連蕊茶和披針萼連蕊茶，分別只有貴州連蕊茶的1/6、微花連蕊茶的1/4，表明其在干旱脅迫下植株易表現出較大的旱害狀況。

2.2.3 旱害對連蕊茶SOD活性的影響 SOD作為植物保護酶系統中最重要的一員，能夠清除體內過多的自由基，保護細胞免受氧化損傷[19]。當遭遇持續干旱時，葉片中活性氧不斷產生，24種連蕊茶的SOD均表現出快速響應，活性范圍為249.97～369.62 U/g FW，平均293.47 U/g FW，表明干旱脅迫后，各連蕊茶SOD活性均達到較高水平，以保持較強的清除自由基能力。由圖1-c可知，有9種連蕊茶SOD活性高于平均，其中SOD活性最高的為小卵葉連蕊茶，其次是大花尖連蕊茶，說明它們抵御旱害的能力較強，而活性最低的披針萼連蕊茶為小卵葉連蕊茶的75%，持續干旱對其傷害程度較深，耐旱表現也較弱。

2.2.4 旱害對連蕊茶POD活性的影響 POD也是植物保護酶之一，是植物體內負責清除H2O2的主要酶類，與SOD共同作用，以清除體內的超氧離子，減輕植物所受的傷害[20]。持續干旱時，24種連蕊茶POD響應速度較SOD緩慢很多，且相互之間POD活性差異也很大，在0.71～8.67 U/g FW之間，平均2.84 U/g FW，可能因為SOD快速響應導致葉片合成POD的速度減緩。由圖1-d可知，9種連蕊茶POD活性高于平均，其中七瓣連蕊茶和川鄂連蕊茶POD活性較高，最低的為細葉連蕊茶，其中七瓣連蕊茶約為細葉連蕊茶的12.2倍，說明七瓣連蕊茶相對于細葉連蕊茶來說具有更強高的耐旱潛力。

2.3 耐旱潛力綜合評價

2.3.1 各項生理指標的權重分析 采用灰色關聯度分析法，對連蕊茶耐旱指標進行篩選，評價其強弱程度。將MDA含量、脯氨酸含量、SOD活性和POD活性4項指標的測定數據，按理想模型進行無量綱初始化處理，并計算各點的絕對差，所得的關聯系數及權重見表3。

由表3可以看出，在干旱脅迫下，上述4個生理指標關聯系數對應的權重依次為0.27、0.26、0.25、0.22，其中SOD活性、MDA含量和POD活性的權重略大且相當，脯氨酸含量的權重略小。指標間的最大權重與最小權重之間相差約為0.05，說明4項生理指標對生理耐旱潛力評價的影響相當，并且能代表24種連蕊茶耐旱潛力評價要求。

2.3.2 4項生理指標的綜合評價 如果以丙二醛含量、脯氨酸含量、SOD活性及POD活性4項指標進行單指標排序，會發現各物種在不同指標中的排序略有差異。為此計算各指標的隸屬函數值，以及所有指標的平均值（平均隸屬函數值：△），并進行綜合評價（表2）。△越大，說明耐旱潛力越強。由表2可以看出24種連蕊茶耐旱潛力的強弱，其中七瓣連蕊茶、小卵葉連蕊茶、貴州連蕊茶和大萼連蕊茶的平均隸屬函數值較大，說明耐旱潛力較強；細葉連蕊茶、披針萼連蕊茶和荔波連蕊茶的平均隸屬函數值較小，說明其耐旱潛力較弱。

2.3.3 連蕊茶綜合耐旱潛力力劃分 根據葉片田間耐旱指數（DRI）及生理指標平均隸屬函數值（△），采用最長距離法對24種連蕊茶進行系統聚類分析，結果如圖2所示。

根據圖2可將24種連蕊茶的耐旱潛力劃分為4類：第一類耐旱潛力強，包括小卵葉連蕊茶、七瓣連蕊茶、長尖連蕊茶、貴州連蕊茶、大萼連蕊茶，約占參試物種數的21%；第二類耐旱潛力較強，包括細萼連蕊茶、微花連蕊茶、黃楊葉連蕊茶、尖連蕊茶、岳麓連蕊茶、小長尾連蕊茶、鐘萼連蕊茶、蒙自連蕊茶、川鄂連蕊茶、長管連蕊茶、大花尖連蕊茶，約占46%；第三類耐旱潛力中等，包括荔波連蕊茶、披針萼連蕊茶、細葉連蕊茶、肖長尖連蕊茶、柃葉連蕊茶、細尖連蕊茶，約占25%；第四類耐旱潛力弱，包括毛花連蕊茶、川滇連蕊茶，約占8%。

3 討論與結論

根據上述研究結果來看，連蕊茶組中的24種連蕊茶耐旱潛力存在較大的差異，其中耐旱潛力評價為較強以上的達16種，占總數的66.7%，說明大部分連蕊茶都具有較強的耐旱潛力。在24種連蕊茶中，以小卵葉連蕊茶、七瓣連蕊茶、長尖連蕊茶、貴州連蕊茶和大萼連蕊茶的耐旱潛力最強，而毛花連蕊茶和川滇連蕊茶耐旱潛力較弱，但要特別指出的是，在栽培實踐中，連蕊茶組物種的耐旱能力雖然差別很大，但作為連蕊茶類群而言，其抗逆性還是普遍高于其他一些山茶屬植物[2，4]。連蕊茶組物種的耐旱差異性，似乎與其原產地地理分布、年降水量和伴生植被有較大的關系，小卵葉連蕊茶、七瓣連蕊茶等物種自然分布于海拔500～1 500 m的山地常綠林中，年均降水量約為850～1 500 mm，無上層伴生植物，光照強度大。植株表現較高大，常達2～3 m；葉革質、卵狀披針形，水分不易揮發；根系較發達，可以充分吸收土壤深層的水分，緩解淺層根系因缺水導致的死亡，維持植株在這種環境下的生存，從而表現出較強的干旱適應性。毛花連蕊茶等主要分布于沿海地區，年均降水量約1 350～2 000 mm，自然分布于林下或林緣灌木叢中，有上層伴生植物，光照強度較弱，環境濕度較高，對干旱脅迫的響應比較敏感，容易表現為植株及葉片的旱害癥狀，對干旱、特別極端干旱的適應性較弱。

在干旱脅迫條件下，有研究者對其他重要的山茶屬植物也進行了重要生理指標的測定，將本研究中連蕊茶4項生理指標與其相比較發現，相比于油茶各項生理指標[7]，連蕊茶的MDA含量與油茶的相近，但脯氨酸含量、SOD及POD活性明顯比油茶的低，這表明連蕊茶的耐旱潛力可能比油茶要弱些，然而與茶樹[5]相比，連蕊茶脯氨酸含量、SOD及POD活性則比茶樹要高，表明連蕊茶具有比茶樹更強的耐旱潛力。根據這些指標的比較結果，我們可以推測，連蕊茶的耐旱潛力介于油茶與茶樹之間，但它們均屬于耐旱潛力強的植物種類。

干旱是一種對植物生長不利的主要環境脅迫[21-22]。在干旱脅迫下，連蕊茶葉片出現了卷曲和枯黃現象，隨著脅迫程度的遞增，葉片受害程度也逐漸加深，嚴重時導致葉片脫落，因此葉片受害情況在一定程度上可以作為鑒定連蕊茶耐旱潛力的一種快速簡便方法，但此方法會受到取樣數量及主觀評判等因素的影響。有研究者采用整株調查法統計葉片發生日灼占整個樹冠的比率來評價53個茶梅品種的耐熱性[6]。本研究采用的田調查法相對于茶梅耐熱性田間調查具有較精細的旱害劃分等級，能反映物種間旱害程度的差異。

在干旱環境脅迫下，植物體內會積累大量MDA、脯氨酸等物質，同時也會激發植物保護酶系統中一系列抗氧化酶類的活性[17-20]。在相同的干旱脅迫環境中，取樣測定相關重要生理指標也是快速評價植物耐旱潛力的一種方法。本研究通過灰色關聯度分析發現上述4個生理指標與連蕊茶耐旱性關聯度由高至低依次為SOD活性、MDA含量、POD活性以及脯氨酸含量，因此SOD活性、MDA含量和POD活性可作為連蕊茶生理耐旱性評價的主要指標，這與油茶及茶樹的相關研究結果基本一致[5，7]。因此，基于田間評價與重要生理指標的綜合評價，會使評價結論更為可靠。

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