兩種地被植物生長、生理及光合特性對干旱脅迫的響應(yīng)

王貝貝，李汶駿，鞠林江，張 婷，鄭 鑫，駱建霞，通信作者

（1. 天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300384；2. 江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221000）

兩種地被植物生長、生理及光合特性對干旱脅迫的響應(yīng)

王貝貝1，李汶駿1，鞠林江1，張 婷2，鄭 鑫1，駱建霞1，通信作者

（1. 天津農(nóng)學(xué)院 園藝園林學(xué)院，天津 300384；2. 江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 徐州 221000）

采用盆栽試驗法研究干旱脅迫對紅花鳶尾和花葉蔓長春生長、生理及光合特性的影響，以了解兩種植物的耐旱能力及差異。結(jié)果表明：干旱脅迫下，紅花鳶尾植株的相對生長量大于花葉蔓長春，花葉蔓長春的MDA含量上升、根系活力下降的幅度較大。隨干旱脅迫程度增加，紅花鳶尾的超氧化物歧化酶（SOD）活性下降，花葉蔓長春的SOD活性和紅花鳶尾的過氧化物酶（POD）活性先升后降，花葉蔓長春的POD活性先降后升；兩種植物的凈光合速率（Pn）、葉綠素含量均先升后降，紅花鳶尾能保持更高的光合速率。綜合各項指標(biāo)認(rèn)為：兩種植物均有較強的耐旱能力，紅花鳶尾的耐旱能力較花葉蔓長春強。

干旱脅迫；地被植物；生長；生理及光合特性

我國北方大部分地區(qū)干旱少雨，水資源匱乏，因此研究植物的耐旱性對園林綠化有重要意義。紅花鳶尾（Iris milesiiBaker ex Foster）和花葉蔓長春（Vinca majorvar.Variegata）葉形奇特，花色艷麗，花期長，具有較高觀賞價值，是目前園林綠化中逐漸得以廣泛應(yīng)用的草本地被植物，另外花葉蔓長春在垂直綠化中的應(yīng)用也較為廣泛。關(guān)于園林植物耐旱性研究[1-2]及紅花鳶尾和花葉蔓長春[3-6]的研究多有報道，但尚未見到關(guān)于上述兩種植物的耐旱性比較的研究報道。本試驗通過對紅花鳶尾和花葉蔓長春在干旱脅迫下生長、生理和光合指標(biāo)的測定，以了解兩種植物的耐旱能力及差異，從而為其在園林綠化中的應(yīng)用和推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試材及處理

將培育的紅花鳶尾和花葉蔓長春幼苗（株高8～10 cm）移栽到盛有1 800 g培養(yǎng)土（m園土∶m珍珠巖＝4∶1）的花盆中，緩苗生長1個月左右，當(dāng)植株高度生長至30 cm左右時，進(jìn)行干旱脅迫處理。

采用盆栽法，設(shè)置輕度（土壤相對含水量（SRW）為50％）、中度（SRW為35％）、重度（SRW為25％）3個干旱脅迫處理，正常澆水為對照（SRW保持在60％～80％），稱重法監(jiān)測土壤含水量。采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)4次，每個處理至少25株。當(dāng)土壤含水量降至設(shè)置的干旱脅迫處理時，保持24 h后取樣測定各項生理指標(biāo)，同時取2～3盆給予復(fù)水，解除干旱脅迫。試驗期間觀察植物的形態(tài)表現(xiàn)。

1.2 試驗指標(biāo)測定

生長量測定：各干旱處理前和處理結(jié)束時分別測定株高，同時測定對照植株高度：生長量（cm）＝處理后平均株高－處理前平均株高相對生長量（％）＝（處理生長量/對照生長量）×100

選取新梢中部成熟有代表性的葉片進(jìn)行各生理[7]及光合指標(biāo)測定。采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定根系活力；硫代巴比妥酸（TBA）法測定丙二醛（MDA）含量；蒽酮法測定可溶性糖含量；氯化硝基四氮唑藍(lán)（NBT）法測定超氧化物歧化酶（SOD）活性；愈創(chuàng)木酚顯色法測定過氧化物酶（POD）的活性；丙酮提取法測定葉綠素含量。于晴天上午10：00—12：00時用CI-340手持光合儀測定葉片凈光合速率（Pn）。

利用SPSS統(tǒng)計軟件（17.0版）對獲取的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對兩種植物植株形態(tài)及生長量的影響

對干旱脅迫下兩種植物的形態(tài)表現(xiàn)及生長進(jìn)行觀察測定，結(jié)果見表1和表2。由表1可知，兩種植物在對照和輕度干旱脅迫下表現(xiàn)正常，在中度和重度干旱脅迫下兩種植物有受害癥狀，表現(xiàn)為紅花鳶尾的受害癥狀較輕。復(fù)水后，兩種植物均能恢復(fù)正常生長，紅花鳶尾恢復(fù)所需時間較花葉蔓長春短。

由表2可以看出，兩種植物對照株高的生長量不同，反映了植物本身特性，但其生長量均隨干旱程度加深而下降，相對生長量均在50％以上，且紅花鳶尾的相對生長量較大。此結(jié)果表明兩種植物均有較強的耐旱能力，紅花鳶尾的耐旱能力更強。

表1 干旱脅迫對兩種植株外部形態(tài)影響及復(fù)水后恢復(fù)時間

表2 干旱脅迫下兩種植物生長量的差異比較

2.2 參試植物根系活力、丙二醛及可溶性糖含量在干旱脅迫下的變化

對干旱脅迫下丙二醛含量、根系活力及可溶性糖含量測定的結(jié)果表明（表3），紅花鳶尾的丙二醛（MDA）含量在輕度干旱脅迫下顯著下降，而花葉蔓長春對照和輕度的差異不顯著，在中度脅迫下極顯著升高，紅花鳶尾比對照增加了33.71％，而花葉蔓長春花增加107.25％。花葉蔓長春的根系活力在輕度脅迫下與對照的差異不顯著，而紅花鳶尾則極顯著升高。在中重度脅迫下，花葉蔓長春根系活力下降，而紅花鳶尾則下降后又上升，在重度干旱脅迫下仍能保持較高的根系活力。輕度脅迫時，花葉蔓長春的可溶性糖含量極顯著下降，中、重度干旱脅迫時顯著升高，紅花鳶尾則在輕度脅迫下極顯著上升，且在脅迫期間維持較高水平。

表3 參試植物在干旱脅迫下的植物根系活力、丙二醛及可溶性糖含量的變化

2.3 干旱脅迫對兩種植物葉片中抗氧化酶活性的影響

干旱脅迫下超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性的測定結(jié)果表明（表4），紅花鳶尾的SOD活性在對照和中、輕度干旱脅迫下變化很小，而花葉蔓長春在輕、中度脅迫下SOD活性顯著高于對照；重度脅迫時均極顯著下降。各處理下紅花鳶尾的POD活性相差較小，能維持較高水平，而花葉蔓長春的POD活性呈先降后升趨勢，且變化幅度較大。

表4 干旱脅迫下兩種植物SOD和POD活性的變化

2.4 參試植物的葉綠素含量及凈光合速率對干旱脅迫的響應(yīng)

干旱脅迫下凈光合速率（Pn）及葉綠素含量測定結(jié)果（表5）表明，兩種植物隨干旱脅迫的加深Pn均呈先升后降趨勢，均在輕度干旱脅迫極顯著升高，紅花鳶尾上升幅度大，說明參試植物對干旱脅迫做出一定反應(yīng)，隨干旱脅迫繼續(xù)加深，在中度干旱脅迫下，兩種植物Pn呈極顯著下降，紅花鳶尾下降幅度為12.4％，花葉蔓長春下降幅度為28.6％且極顯著低于對照，而紅花鳶尾與對照的差異不顯著。從葉綠素含量上看，兩種植物在干旱脅迫下均能保持在對照水平較高的葉綠素含量，為光合作用提供了物質(zhì)保障。

表5 干旱處理后紅花鳶尾和花葉蔓長春的凈光合速率和蒸騰速率的變化

3 討論與結(jié)論

干旱對植株影響的外觀表現(xiàn)，最易直接觀察到的是萎蔫[8]。不同植物對干旱脅迫響應(yīng)的表現(xiàn)不同。本試驗中，輕度干旱脅迫下，參試植株形態(tài)變化不明顯，中、重度干旱脅迫下萎蔫程度逐漸增大。在逆境脅迫下，植株的相對生長量越大者抗逆性越強，相對生長量超過50％的植物有較強的耐旱能力[9]。本試驗中兩種植物的相對生長量均達(dá)到50％以上，且紅花鳶尾的相對生長量較大。上述結(jié)果說明兩種植物均有較強的耐旱能力，紅花鳶尾耐旱能力更強。

根系不僅是植物吸收水分和鹽類的主要器官,也是多種物質(zhì)的同化、轉(zhuǎn)化和合成的重要器官。根系活力從本質(zhì)上反映苗木根系生長與土壤水分及環(huán)境之間的動態(tài)關(guān)系[10-11]。丙二醛（MDA）含量的多少可以反映細(xì)胞膜的受害程度，從而反映植物的抗逆性[2]。本試驗中，在中度干旱脅迫下，兩種植物MDA含量均達(dá)到最大值，說明細(xì)胞膜受到較大影響，嚴(yán)重干旱脅迫時，MDA下降至對照水平，此時根系活力和可溶性糖含量增加，說明兩種植物均能通過自身調(diào)節(jié)來減緩細(xì)胞膜受損程度。兩種植物的根系活力在輕度干旱脅迫時有明顯極顯著上升，符合植物在逆境下的生理表現(xiàn)。紅花鳶尾在重度干旱脅迫下的根系活力仍可維持在對照水平，比花葉蔓長春能保持較高的根系活力，這與其形態(tài)表現(xiàn)一致，說明在重度干旱脅迫時紅花鳶尾可通過增強根系活力來抵御不良環(huán)境。紅花鳶尾在干旱脅迫下可溶性糖含量增加，能為其生長提供能量，同時有利于調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓，可以促進(jìn)和提高根系活力。周芳等[12]人研究結(jié)果與本試驗一致。

干旱脅迫下植物能產(chǎn)生酶類保護(hù)物質(zhì)，解除超氧陰離子和過氧化氫的傷害，超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）是植物體內(nèi)的一種保護(hù)酶，SOD可以與超氧陰離子發(fā)生歧化作用，形成過氧化氫，POD把過氧化氫分解為水和氧氣，從而清除細(xì)胞內(nèi)的有害物質(zhì)，減少對細(xì)胞膜的損害程度，是植物體內(nèi)抗旱性的重要指標(biāo)[13]。在本試驗中，兩種植物SOD和POD活性在干旱下均可以維持較高的水平，從而有效的清除超氧陰離子，減少了對細(xì)胞膜的損害，使MDA含量下降。在兩種酶中，花葉蔓長春的POD對干旱脅迫的反應(yīng)更敏感，活性變化更大，紅花鳶尾則表現(xiàn)為SOD活性度化較大，表明兩種植物在不同程度的干旱脅迫下起主導(dǎo)作用的酶類不相同。陳亞飛等[14]人的研究結(jié)果與本試驗一致。

光合特性的變化可以反映植物對干旱脅迫的響應(yīng)。本試驗中兩種植物在干旱脅迫下葉綠素含量均能維持較高水平，這為植物的光合作用奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。在輕度干旱脅迫下兩種植物的凈光合速率均極顯著升高，在中度干旱脅迫下仍能維持在對照的水平，說明兩種植物均有較強的耐旱能力。黃承建等[15]人的研究結(jié)果與本試驗一致。

綜合各測試指標(biāo)及對植株觀察結(jié)果認(rèn)為兩種植物均有較強的耐旱能力，紅花鳶尾的耐旱能力更強。

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Responses of Growth, Physiological and Photosynthetic Characteristics of Two Ground Cover Plants to Drought Stress

WANG Bei-bei1, LI Wen-jun1, JU Lin-jiang1, ZHANG Ting2, ZHENG Xin1,
LUO Jian-xia1,Corresponding Author
（1. College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China；2. Xuzhou Institute of Agricultural Science in Xuhuai Area of Jiangsu, Xuzhou 221000, Jiangsu Province, China）

The effects of drought stress on growth, physiological and photosynthetic characteristics ofIris milesiandVinca majorvar. Variegatagrown in pots were studied to understand difference between the two species in respect of drought tolerance ability .The results showed that under drought stressV. majorvar.Variegatahad lower relative growth rate thanI. milesidid, with increased content of malondialdehyde（MDA）in the leaf and more decreased root activity. With increasing degree of drought stress superoxide enzyme（SOD）activity ofI. milesiihad a trend to decrease but SOD ofV. majorvar.Variegataand peroxidase enzyme（POD）ofI. milesiiincreased first and then decreased, with reversed tendency for POD ofV. majorvar.Variegata.Net photosynthetic rate（Pn）and chlorophyll content of both two species increased at the beginning and decreased afterwards, with higher photosynthetic rate forI. milesii.According to the indicators quoted above the two tested species could be considered as plants with more or less strong drought resistance ability, of whichI. milesiiwas higher than that ofV. majorvar.Variegata.

drought stress; ground cover plants; growth; physiological and photosynthetic characteristics

S682.18；Q945.78

A

1008-5394（2016）04-0001-04

2016-04-11

天津市農(nóng)業(yè)推廣與成果轉(zhuǎn)化項目“新型耐鹽堿地被植物及其繁育技術(shù)的轉(zhuǎn)化”（201002240）

王貝貝（1994-），女，山東淄博人，碩士在讀，主要從事園林植物的抗旱性研究。E-mail：77525669@qq.com。

駱建霞（1957-），女，河北涿州人，教授，學(xué)士，主要從事園藝植物資源及其適應(yīng)性研究。E-mail：tjluojianxia@126.com。