干旱脅迫對13個杜鵑品種生理特性的影響

胡肖肖++唐宇力++賈梅++金荷仙

摘要：以13個品種杜鵑（Rhododendron）2年生苗為材料，研究不同程度干旱脅迫對杜鵑葉片形態、相對含水量、水分飽和虧缺、細胞膜透性（相對電導率）、最大光化學效率（Fv/Fm）、潛在光化學效率（Fv/Fo）的影響，評價杜鵑品種的抗旱性。研究結果表明，葉片形態、水分飽和虧缺、相對電導率值隨干旱脅迫程度增加而升高；相對含水量隨脅迫程度增加而降低；最大光化學效率及潛在光化學效率在重度脅迫下顯著下降。根據模糊隸屬函數綜合評價13個杜鵑品種的抗旱性，其抗旱性排序為國旗紅>玉蝴蝶>大青蓮>胭脂蜜>大鴛鴦錦>藍櫻>狀元紅>紅月>新天地>紫萼>琉球紅>粉珊瑚>紅珊瑚。各杜鵑品種均可以通過其形態、生理特性來適應干旱脅迫環境。

關鍵詞：杜鵑；干旱脅迫；抗旱性；生理特性；隸屬函數

中圖分類號： S685.210.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）06-0101-04

杜鵑花屬（Rhododendron）為杜鵑花科（Ericaceae）中最大的屬，全世界有1 000余種，中國約有562種，為世界杜鵑分布中心之一[1]。杜鵑花是中國十大名花之一，其種類繁多，花色艷麗，具有較高的觀賞價值、經濟價值和藥用價值，在園林中應用廣泛。根據杜鵑的產地來源、親緣關系、形態習性和觀賞特征，把栽培的杜鵑屬品種分成東鵑、毛鵑、西鵑、夏鵑4個類型[2]，由于起源與地理環境的不同，各杜鵑品種對環境的適應性上表現出較大差異[3]，因此對于不同類型的杜鵑品種，在栽培管理上需要采取相應的管理措施。

杜鵑在園林綠化及室內觀賞栽培中，最易受到水分的影響[4-5]，尤其對干旱脅迫比較敏感，缺水會導致其生長受阻而死亡[6]。杜鵑園藝品種經過引種馴化適應新的環境，但是往往在實地應用中存在諸如高溫、土壤供給水分不足等因素影響而導致杜鵑生長不良的現象。目前，針對杜鵑園藝品種的耐旱性研究較少，主要集中在土壤水分脅迫對杜鵑生理生化指標特性及抗旱性評價方面[4-5，7]，對杜鵑在干旱脅迫下葉片形態以及熒光特性變化的研究甚少。本研究選取13個觀賞價值較高的杜鵑品種，通過設置不同干旱梯度的處理，研究不同品種杜鵑對土壤水分脅迫的生理、形態、熒光參數變化，以期篩選出耐旱的杜鵑品種，為西湖景區杜鵑花的水肥管理和栽培養護，提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試杜鵑品種13個——大青蓮、紅珊瑚、粉珊瑚、大鴛鴦錦、胭脂蜜、紅月、藍櫻、新天地、琉球紅、狀元紅、國旗紅、玉蝴蝶和紫萼，購于嘉興嘉善魏塘杜鵑盆景園，上述品種在西湖景區靈隱路段及靈隱勝境廣場應用表現較好。2015年4月將長勢一致的2年生苗木定植于高25 cm、直徑30 cm的普通塑料花盆內，盆土為普通園土，每盆盛土量一致，放置于杭州植物園科研中心溫室大棚（30°15′N，120°07′E）進行試驗。

1.2處理方法

于2015年10月7日給苗木澆水到飽和，隨后連續干旱處理。處理0 d，測得當天土壤含水量為28.8%，并以此設置為對照組（CK）；在干旱脅迫的15、35、55 d，測得其土壤含水量范圍依次為10%～20%、5%～9%、0～4%。按照Hsiao等對干旱脅迫程度的劃分方法[8-9]，干旱15、35、55 d分別達到輕度干旱（LD）、中度干旱（MD）、重度干旱（SD）。在干旱處理的0、15、35、55 d分別觀察記錄植物葉片形態，并測定葉片相對含水量、水分飽和虧缺以及細胞膜透性，并用Li-6400便攜式光合儀在溫室大棚內活體測最大光化學效率（Fv/Fm）以及潛在光化學效率（Fv/Fo）。其中葉片形態評價參照文獻[10]進行；采用烘干和飽和稱重法測定葉片含水量；采用電導法[11]測定葉片細胞膜透性。

1.3抗旱性綜合評價

根據干旱脅迫后測定的各項指標，采用模糊數學中的隸屬函數值法進行抗旱性綜合評價。如果某一指標與抗旱性呈正相關，則采用隸屬函數計算，公式為：

X（μ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

如果某一指標與抗旱性呈負相關，則采用反隸屬函數計算，公式為：

X（μ）=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

式中：X（μ）為隸屬函數值，X為干旱脅迫下某一指標的測定值，Xmin和Xmax為所有參試指標中某一指標的最大值和最小值。將參試材料所有指標的隸屬函數值加起來求其平均值，用平均值大小綜合評價抗旱性強弱。

1.3數據分析

采用SPSS 16.0統計軟件進行方差分析，同類數據顯著性差異運用Duncans檢驗法進行多重比較。

2結果與分析

2.1干旱脅迫對葉片形態的影響

13個杜鵑花品種隨著干旱脅迫時間的延長，脅迫程度加重，土壤水分含量由飽和到輕度干旱（LD）、中度干旱（MD）、重度干旱（SD），葉片萎蔫指數也逐漸加重（表1）。不同時段處理下葉片萎蔫平均級別分別為0.00、0.87、2.31、3.41級，顯然隨著干旱級別的增加，植物的萎蔫級別升高，葉片萎蔫程度加重。控水15 d（輕度干旱），紅珊瑚、粉珊瑚、紅月、新天地、狀元紅萎蔫級別達到1.33以上，其中新天地達到 1.67，顯著高于大青蓮、大鴛鴦錦、胭脂蜜、藍櫻、琉球紅、國旗紅、玉蝴蝶、紫萼；控水35 d（中度干旱），紅珊瑚、粉珊瑚、紅月、狀元紅這4個品種的葉片萎蔫指數達到3.00，國旗紅最低，僅有1.00；控水55 d（重度干旱），粉珊瑚與琉球紅的平均萎蔫級別增加至4.5級，紅珊瑚葉片平均萎蔫級別增加至4級，而國旗紅葉片平均萎蔫級別只有1.67級，顯著低于其他各品種。

2.2干旱脅迫對葉片相對含水量的影響

葉片相對含水量能直觀地反映植物體內水分生理的變化情況。植物在受到干旱脅迫時，葉片相對含水量會隨著干旱脅迫程度的加深而下降，抗旱性越強降幅越小。由表2可見，13個杜鵑品種的葉片相對含水量，不同時段干旱處理下存在

較大差異。處理0 d，葉片含水量在87.79%～92.67%，新天地含水量最低；控水15 d，玉蝴蝶下降幅度最大，其余12個品種下降幅度較小；控水35～55 d，葉片含水量大幅降低，其中重度干旱脅迫（55 d）下，葉片含水量只有40.38%～54.09%，琉球紅最低，只有40.38%，表現差異顯著（P<005）。

2.3干旱脅迫對葉片相對電導率的影響

電導率反映了在脅迫下細胞膜透性情況，外滲電導率低的種質抵御干旱能力較強，有利于維持細胞膜的穩定性，保持細胞的正常生命代謝[12]。由表3可知，在輕度脅迫條件下，藍櫻和琉球紅的相對電導率較CK略有降低，其余杜鵑花品種葉片相對電導率都不同程度上升，且紅珊瑚、紅月、藍纓、新天地相對電導率與對照差異顯著，其余品種與對照差異不顯著；比較LD處理與MD處理下相對電導率值，除大鴛鴦錦、胭脂蜜、新天地、國旗紅、玉蝴蝶差異不顯著外，其他品種差異顯著（P<0.05），且國旗紅和玉蝴蝶2個品種在CK、LD和MD條件下，相對電導率值差異不顯著；比較MD處理與SD處理下相對電導率值，除紅月和狀元紅表現差異不顯著外，其余品種差異均顯著（P<0.05）。

2.4干旱脅迫對葉綠素熒光參數的影響

葉綠素可變熒光（Fv）反映光合作用中的光系統Ⅱ（PSⅡ）原初電子受體QA的還原情況，最大熒光產量（Fm）是PSⅡ反應中心處于完全關閉時的量子產量，可反映通過PSⅡ的電子傳遞情況[13]。Fv/Fm是葉綠體PSⅡ最大光化學量子產量，它反映PSⅡ反應中心內的光能轉換效率。表4可見，與CK相比，持續控水15～35 d，13個杜鵑品種的Fv/Fm值均無差異性；持續控水55 d，13個杜鵑品種的Fv/Fm下降明顯，但各品種下降幅度不一，國旗紅的Fv/Fm值最高（0.771），琉球紅最低，僅有0.209。

Fv/Fo為潛在光化學效率，可以反映光反應中心PSⅡ的潛在活性。由表5可知，控水15 d，13個杜鵑品種的Fv/Fo與對照差異均不顯著；控水35 d，除大青蓮、紅珊瑚、粉珊瑚、

新天地、琉球紅外，其余杜鵑品種的Fv/Fo值與對照差異不顯著；控水55 d，大鴛鴦錦、胭脂蜜、紅月、藍櫻、狀元紅、國旗紅、玉蝴蝶、紫萼與CK組比較差異顯著。

2.513個杜鵑品種抗旱性綜合評價

由表6可知，各品種平均隸屬函數值在0.551～0.687之間，其中國旗紅、玉蝴蝶、大青蓮、胭脂蜜的隸屬函數值相對較大，分別為0.687、0.668、0.662、0.657，琉球紅、紅珊瑚、粉珊瑚的隸屬函數平均值較小，為0.577、0.551、0.554，剩余杜鵑品種隸屬函數值介于上述品種之間。說明國旗紅、玉蝴蝶、大青蓮、胭脂蜜抗旱性最強，琉球紅、紅珊瑚、粉珊瑚抗旱性最弱。

3結論與討論

逆境條件下植物外部形態發生明顯變化，葉片變化最為明顯，在干旱脅迫下會發生運動，如葉片萎蔫、方位改變和葉角變化等[14]。眾多研究者采用葉片萎蔫等級來鑒定植株在干旱脅迫下的葉片受害程度，且級別越高，受害程度越大[10，15-16]。本研究中，各品種的萎蔫程度隨干旱脅迫程度增加而增大，這與葉片含水量降低有直接關系。葉片相對含水量可以準確反映植物體內的水分狀況，在持續控水條件下，土壤水分含量降低，杜鵑進行新陳代謝和蒸騰作用消耗大量的水分，杜鵑的葉片相對含水量出現一定幅度下降。含水量降低，改變了原生質膜透性，原生質膜是細胞內外的一層屏障，可以有效地防御水分脅迫等逆境引起的傷害，從而維持細胞結構的穩定性。植物處于干旱脅迫下時，細胞膜透性增大，穩定性降低，大量離子外滲，葉片細胞膜外滲液的電導率增大，細胞膜的選擇透性改變或喪失，從而導致細胞膜損傷[17-18]。本試驗中，各品種葉片細胞膜外滲液的電導率隨干旱脅迫加劇而增加，且抗旱性較強的品種的相對電導率變化較小。

葉綠素熒光參數能夠對植物體內的光合機構運轉情況進行無損傷診斷，可以反映逆境脅迫下PSⅡ反應中心的受損程度[19]。Li等將葉綠素熒光參數作為干旱脅迫品種比較的主要依據，認為水分脅迫會對植株葉片的Fv/Fm產生影響[20]。Fv/Fm值一般恒定為0.80～0.85，當植物受到環境脅迫時，Fv/Fm值會發生顯著變化，因此，它是研究植物光合作用和生理生化的一個使用最廣的熒光參數[21]。本研究發現杜鵑在15～35 d控水干旱脅迫下，各品種Fv/Fo和Fv/Fm下降幅度較小，與CK差異不顯著，說明中度干旱脅迫對其還未產生傷害。這一測定結果還可能與10月份的杭州天氣有關，其溫度在12～25 ℃，濕度在60%～90%，陰雨天氣占2/3左右，植株在高濕度環境中，蒸騰作用減弱，失水較少。在重度干旱脅迫下，13個杜鵑品種的Fv/Fm值才顯著下降，且各品種下降幅度不一，國旗紅的Fv/Fm值為0.771，表明受傷害程度較小，玉蝴蝶、大青蓮的值也在0.60以上，表現出較強的抗旱能力。

綜合各指標隸屬函數值比較13個品種抗旱性強弱，由強到弱依次為國旗紅>玉蝴蝶>大青蓮>胭脂蜜>大鴛鴦錦>藍櫻>狀元紅>紅月>新天地>紫萼>琉球紅>粉珊瑚>紅珊瑚。在園林植物應用中，結合植物觀賞特性，擇優選擇較耐旱的杜鵑品種應用于實際中，有利于后期對植物的水肥管理和栽培養護。

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