硝普鈉提高3種草花品種抗旱性

許宏剛，張建旗，廖偉彪，吳永華

（1.蘭州市園林科學研究所，甘肅 蘭州730070；2.甘肅農業大學園藝學院，甘肅 蘭州730070）

干旱是影響生長發育和植物分布的主要逆境因子。一氧化氮（nitric oxide，NO）是生物體內氧化還原信號物質和毒性物質，也是一種活性氮[1-3]，在植物體內多種生理過程中發揮作用，尤其是在逆境脅迫時作用更加顯著[3-4]。NO可以誘導氣孔關閉[5-7]，對植株水分保持起到較大作用[8-10]。作為外源NO供體，硝普鈉（sodium nitroprusside，SNP）被廣泛用于植物抗旱研究[2-3,11-14]。甘野菊Dendranthema lavandulifolium、‘亞利桑那’天人菊Gaillardia aristata‘Arizona Sun’、美麗飛蓬Erigeron speciosus均為草本花卉，在氣候干旱的蘭州多被用作園林地被植物。本文以甘野菊、天人菊、美麗飛蓬3種草花品種為研究對象，采用趨勢分析法研究硝普鈉提高其抗旱性的效應，以期指導生產。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

參試品種：甘野菊、天人菊、美麗飛蓬。1 a生。

試 驗 藥 劑：硝 普 鈉（sodium nitroprusside，SNP），主要成分亞硝基鐵氰化鈉，外源NO供體，上海源葉生物科技有限公司生產，純度（有效成分）98.5%。

試驗處理：選擇長勢良好健壯植株各30株移栽至20 cm×20 cm的花盆中，置于避雨棚內進行恢復性生長，14 d后選擇長勢一致的植株各21株分組，每組3株，共7組。自然干旱法脅迫5 d，分 別 用0.00、0.01、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00 mmol·L-1的SNP溶液噴施葉面，各處理分別表示為S0、S0.01、S0.1、S0.5、S1、S2、S5。每個處理用量100 ml，連續噴施5 d后測定。

1.2 指標測定

葉片相對含水率，烘干稱量法測定。樣葉保鮮稱量后，吸水至飽和稱量，再烘干稱量，計算鮮葉含水量占飽和含水量的百分比為相對含水率。樣葉為不同濃度SNP溶液噴施處理的甘野菊、天人菊、美麗飛蓬葉片，處理后第5天采樣測定，用自封袋封裝帶回室內測定。

葉綠素相對含量，SPAD-502葉綠素儀測定，讀數R代替葉綠素相對含量，每個處理測定3次取平均值。樣葉為不同濃度SNP溶液噴施處理的甘野菊、天人菊、美麗飛蓬葉片，處理后第5天現場測定。

氣孔開張度與開張比，鏡檢法測定。顯微鏡下觀察并測量開張氣孔數、氣孔總數、氣孔內縱橫徑長度并拍照。開張氣孔的縱橫徑之積為氣孔開張度，開張的氣孔數與總氣孔數之比是氣孔開張比，樣葉為不同濃度SNP溶液噴施處理的甘野菊、天人菊、美麗飛蓬葉片。處理后第5天采樣，制作臨時裝片[13]：將葉片平鋪，輕輕擦凈，在葉表面均勻涂抹一薄層透明指甲油，待晾干后，小心撕下指甲油薄膜，制作臨時裝片。

細胞膜透性，采用DDS-307型電導儀測定[13]，樣葉為不同濃度SNP溶液噴施處理的甘野菊、天人菊、美麗飛蓬葉片，處理后第5天采樣，自封袋封裝帶回室內測定。

1.3 數據分析

Microsoft Excel處理數據并作圖。DPS 7.05進行進行方差分析，LSD法多重比較，置信水平p≤0.05。

2 結果與分析

2.1 葉片水分

由圖1可以看出，3種供試草花品種葉片相對含水率隨著SNP濃度變化曲線均大致呈鐘形，S0.5、S1位于轉折處，S5為末端點。

圖1 SNP影響葉片水分的效應

LSD法多重比較結果表明，天人菊葉片相對含水率，S0.5與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S1與S0有統計學差異且數值高于后者，說明S1提高了天人菊葉片相對含水率，曲線上該點為峰值；S5與S0無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP不影響天人菊葉片水分保持性能。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0 mmol/L增加到1.00 mmol/L，天人菊葉片相對含水率波動式平緩上升達到峰值，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP平緩提高天人菊葉片含水率，即平緩改進其水分保持性能；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊葉片相對含水率波動式下降回復到S0水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低天人菊葉片含水率至S0水平，即削弱其葉片水分保持性能至正常水平。

同理，LSD法多重比較結果表明，美麗飛蓬葉片相對含水率，S0.5與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S1與S0有統計學差異且數值高于后者，說明S1提高了美麗飛蓬葉片相對含水率，曲線上該點為峰值；S5與S0有統計學差異且數值低于后者，說明S5降低美麗飛蓬葉片相對含水率，即濃度5.00 mmol/L的SNP損害美麗飛蓬葉片水分保持性能。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，美麗飛蓬葉片相對含水率平緩上升到峰值，說明濃度<1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP平緩提高美麗飛蓬葉片含水率，即逐漸改進其水分保持性能；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美麗飛蓬葉片相對含水率直線式下降到遠低于S0水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP強烈降低美麗飛蓬葉片含水率至S0以下，即削弱其葉片水分保持性能至受損水平。

同理，LSD法多重比較結果表明，甘野菊葉片相對含水率，S0.5與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0.5與S0有統計學差異且數值高于后者，說明S0.5提高了甘野菊葉片相對含水率，曲線上該點為峰值；S5與S0有統計學差異且數值高于后者，說明S5提高甘野菊葉片相對含水率，即濃度5.00 mmol/L的SNP改善甘野菊葉片水分保持性能。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊葉片相對含水率直線式上升到峰值，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP強烈提高甘野菊葉片含水率，即大幅度改進其水分保持性能；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊葉片相對含水率直線式下降到仍高于S0的水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低甘野菊葉片含水率至仍高于S0的水平，即削弱其葉片水分保持性能，至5.00 mmol/L時仍高于正常水平。

總之，濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP改進3種供試草花品種葉片水分保持性能，其中對天人菊和美麗飛蓬效應微弱；濃度>1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP削弱3種供試草花品種葉片水分保持性能，其中對美麗飛蓬達到受損程度；濃度0.50～1.00 mmol/L時，SNP提高3種草花品種葉片水分保持性能，其中對天人菊和美麗飛蓬效應微弱。

2.2 葉片葉綠素

由圖2可以看出，3種供試草花品種葉片葉綠素含量隨著SNP濃度變化曲線均大致呈鐘形，S0.5、S1位于轉折處，S5為末端點。

圖2 SNP影響葉片葉綠素的效應

測定結果表明，天人菊葉綠素含量，S0.5與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S1有統計學差異且數值高于后者，說明S1降低了天人菊葉片葉綠素含量，曲線上該點為峰值；S5與S0無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP不影響天人菊葉片葉綠素含量。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，天人菊葉片葉綠素含量波動式平緩上升達到峰值，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP平緩提高天人菊葉片葉綠素含量，即平緩改進其葉片葉綠素含量；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊葉片葉綠素含量波動式下降回復到S0水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低天人菊葉片葉綠素含量至S0水平，即削弱其葉片葉綠素含量至正常水平。

同理，檢測結果表明，美麗飛蓬葉片葉綠素含量，S0.5與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S1有統計學差異且數值高于后者，說明S1降低了美麗飛蓬葉片葉綠素含量，曲線上該點為峰值；S5與S0無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP不影響美麗飛蓬葉片葉綠素含量。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，美麗飛蓬葉片葉綠素含量波動式平緩上升達到峰值，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP平緩提高美麗飛蓬葉片葉綠素含量，即平緩改進其葉片葉綠素含量；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美麗飛蓬葉片葉綠素含量波動式下降回復到S0水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低天人菊葉片葉綠素含量至S0水平，即削弱其葉片葉綠素含量至正常水平。

同理，檢測結果表明，甘野菊葉片葉綠素含量，S0.5與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S1有統計學差異且數值高于后者，說明S1降低了甘野菊葉片葉綠素含量，曲線上該點為峰值；S5與S0無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP不影響甘野菊葉片葉綠素含量。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊葉片葉綠素含量波動式平緩上升達到峰值，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP平緩提高甘野菊葉片葉綠素含量，即平緩改進其葉片葉綠素含量；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊葉片葉綠素含量波動式下降回復到S0水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低甘野菊葉片葉綠素含量至S0水平，即削弱其葉片葉綠素含量至正常水平。

總之，濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP改進3種供試草花品種葉片葉綠素含量，其中對天人菊和美麗飛蓬效應微弱；濃度>1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP削弱3種供試草花品種葉片葉綠素含量；濃度0.50～1.00 mmol/L時，SNP減少了3種草花品種葉片葉綠素含量，其中對天人菊和美麗飛蓬效應微弱。

2.3 葉片氣孔開閉

由圖3可以看出，3種供試草花品種葉片氣孔開張比隨著SNP濃度變化曲線均大致呈V形，S0.5和S2位于轉折處，S5為末端點。

圖3 SNP影響氣孔開閉的效應

測定結果表明，天人菊葉片氣孔開張比，S0與S0.01、S0.5與S1無統計學差異，說明它們效應相同； S0與S0.1、S0.5、S1和S2有統計學差異且數值高于后者，說明隨著濃度的增加降低了天人菊葉片氣孔開張比，曲線上S2為低峰；S5與S0無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP不影響天人菊葉片氣孔開張比。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到2.00 mmol/L，天人菊葉片氣孔開張比波動式下降達到峰值，說明濃度<2.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低天人菊葉片氣孔開張比，即改進其葉片氣孔開張比；隨著SNP濃度由2.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊葉片氣孔開張比波動式下降回復到S0水平，說明濃度2.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低天人菊葉片氣孔開張比至S0水平，即削弱其葉片氣孔開張比至正常水平。

同理，檢測結果表明，美麗飛蓬葉片氣孔開張比，S0.5與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S1有統計學差異且數值高于后者，說明S1降低了美麗飛蓬葉片氣孔開張比，曲線上該點為低峰；S5與S0無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP不影響美麗飛蓬葉片氣孔開張比。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，美麗飛蓬葉片氣孔開張比波動式下降達到低峰，說明濃度<1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低美麗飛蓬葉片葉片氣孔開張比，即改進其葉片葉片氣孔開張比；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美麗飛蓬葉片氣孔開張比波動式上升回復到S0水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP提高美麗飛蓬葉片氣孔開張比至S0水平，即增強其葉片氣孔開張比至正常水平。

同理，檢測結果表明，甘野菊葉片氣孔開張比，S0.5與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S0.5有統計學差異且數值高于后者，說明S0.5降低了甘野菊葉片氣孔開張比，曲線上該點為低峰；S5與S0無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP不影響甘野菊葉片氣孔開張比。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊葉片氣孔開張比波動式平緩下降達到低峰，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP平緩降低甘野菊葉片氣孔開張比，即平緩改進其葉片氣孔開張比；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊葉片葉片氣孔開張比波動式上升回復到S0水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增加甘野菊葉片葉片氣孔開張比至S0水平，即增加其葉片氣孔開張比至正常水平。

總之，濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP改進3種供試草花品種葉片氣孔開張比，其中對甘野菊和美麗飛蓬效應微弱；濃度>1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增強了甘野菊和美麗飛蓬葉片氣孔開張比；濃度1.00～2.00 mmol/L時，SNP減少了天人菊葉片氣孔開張比。

2.4 葉片氣孔開張

由圖4可以看出，3種供試草花品種葉片開張度隨著SNP濃度變化曲線均大致呈V形，S0.5、S1位于轉折處，S5為末端點。

圖4 SNP影響氣孔開張的效應

測定結果表明，天人菊葉片開張度（圖5），S0與S0.1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S1有統計學差異且數值高于后者，說明S1降低了天人菊葉片開張度，曲線上該點為低峰；S5與S0.5無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP對天人菊葉片開張度影響不大。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，天人菊葉片開張度波動式下降達到低峰，說明濃度<1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低天人菊葉片開張度，即改進其葉片開張度；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊葉片開張度波動式上升回復到S0.5水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增加天人菊葉片開張度至S0.5水平，即增強天人菊葉片開張度至S0.5水平。

圖5 不同濃度處理下天人菊氣孔開張度

同理，檢測結果表明，美麗飛蓬葉片開張度（圖6），S0與S0.1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S1有統計學差異且數值高于后者，說明S1降低了美麗飛蓬葉片開張度，曲線上該點為低峰；S5與S0.5無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP對美麗飛蓬葉片開張度影響不大。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，美麗飛蓬葉片開張度波動式下降達到低峰，說明濃度<1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低美麗飛蓬葉片開張度，即改進其葉片開張度；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美麗飛蓬葉片開張度波動式上升回復到S0.5水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增加美麗飛蓬葉片開張度至S0.5水平，即增強美麗飛蓬葉片開張度至S0.5水平。

圖6 不同濃度處理下美麗飛蓬孔開張度

同理，檢測結果表明，甘野菊葉片開張度（圖7），S0與S1無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S0.5有統計學差異且數值高于后者，說明S0.5降低了甘野菊葉片開張度，曲線上該點為低峰；S5與S0.5無統計學差異，說明兩者效應相同，即濃度5.00 mmol/L的SNP影響甘野菊葉片開張度不明顯。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊葉片開張度波動式平緩下降達到低峰，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP平緩降低甘野菊葉片開張度，即平緩改進其葉片開張度；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊葉片開張度波動式上升回復到S0.5水平，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低甘野菊葉片開張度至S0.05水平，即增強其葉片開張度至S0.5水平。

圖7 不同濃度處理下甘野菊氣孔開張度

總之，濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP改進3種供試草花品種葉片開張度，其中對甘野菊效應微弱；濃度>1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP提高了3種供試草花品種葉片開張度；濃度0.50～5.00 mmol/L時，SNP增加了3種草花品種葉片開張度，其中對甘野菊效應微弱。

2.5 葉片細胞膜透性

由圖8可以看出，3種供試草花品種葉片開張度隨著SNP濃度變化曲線均大致呈V形，S0.5、S1位于轉折處，S5為末端點。

圖8 SNP影響葉片細胞膜透性的效應

測定結果表明，天人菊細胞膜透性，S0與S0.01、S0.5與S1無統計學差異，說明它們效應相同； S0與S1有統計學差異且數值高于后者，說明S1降低了天人菊葉片細胞膜透性，曲線上該點為低峰；S5與S0有統計學差異且數值高于后者，說明濃度5.00 mmol/L的SNP明顯影響了天人菊葉片細胞膜透性。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，天人菊葉片細胞膜透性波動式下降達到低峰，說明濃度<1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低天人菊細胞膜透性，即改進其細胞膜透性；隨著SNP濃度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊葉片開張度波動式上升至高峰，說明濃度1.00～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增加了天人菊細胞膜透性。

同理，測定結果表明，美麗飛蓬葉片細胞膜透性，S0與S0.01無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S0.5有統計學差異且數值高于后者，說明S0.5降低了美麗飛蓬葉片細胞膜透性，曲線上該點為低峰；S5與S0有統計學差異且數值高于后者，說明濃度5.00 mmol/L的SNP明顯影響了美麗飛蓬葉片細胞膜透性。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，美麗飛蓬葉片細胞膜透性波動式平緩下降達到低峰，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低美麗飛蓬葉片細胞膜透性，即改進其細胞膜透性；隨著SNP濃度由0.50 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美麗飛蓬葉片細胞膜透性波動式上升至高峰，說明濃度0.50～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增加了美麗飛蓬葉片細胞膜透性。

同理，測定結果表明，甘野菊葉片細胞膜透性，S0與S0.01無統計學差異，說明兩者效應相同；S0與S0.5有統計學差異且數值高于后者，說明S0.5降低了甘野菊葉片細胞膜透性，曲線上該點為低峰；S5與S0有統計學差異且數值高于后者，說明濃度5.00 mmol/L的SNP明顯影響了甘野菊葉片細胞膜透性。由趨勢線可以看出，隨著SNP濃度由0 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊葉片細胞膜透性波動式下降達到低峰，說明濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度增加SNP降低甘野菊葉片細胞膜透性，即改進其細胞膜透性；隨著SNP濃度由0.50 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊葉片細胞膜透性波動式上升至高峰，說明濃度0.50～5.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增加了甘野菊葉片細胞膜透性。

總之，濃度<0.50 mmol/L時，隨著濃度降SNP改進3種供試草花品種葉片細胞膜透性；濃度>1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增加了3種供試草花品種葉片細胞膜透性。

3 討論與結論

干旱脅迫會對植物產生多方面的影響，如氣孔關閉、葉片萎蔫以及生長停滯等。水分脅迫也會降低葉綠素含量，改變細胞膜的結構和功能。SNP作為一個重要的信號物質，在植物體內多種生理過程中發揮著重要的作用，調節植物對生物與非生物脅迫的適應反應，尤其是在逆境中其作用更加顯著[4,16]。大量的研究看出：NO在低濃度能促進植物在逆境下的生長，但高濃度的NO會作為負影響因子嚴重的抑制植物的生長[17-18]。SNP增強植物的抗旱性是改善多種途徑的綜合效應，在施加后，能夠減少干旱脅迫引起的水分缺失，以及能夠緩解由脅迫造成的氣孔關閉、離子虧缺等，提高了植物對干旱脅迫的耐性[19]。本研究表明，SNP濃度為0.50 mmol/L時，能有效緩解自然干旱脅迫對3種草花品種生長的抑制，氣孔幾乎關閉，尤其是對甘野菊氣孔的抑制作用特別明顯，因此葉片的相對含水量也得到了大幅度的提升，這與前人[20]研究結果一致。當濃度＞1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP減少了3種供試草花品種葉片相對含水量和葉綠素含量，千葉片氣孔也隨之張開。

Halliwel等報道在干旱脅迫發生時植物首先產生氧化脅迫，氧化傷害常造成細胞膜的傷害，胞內離子向胞外流動，導致細胞死亡。SNP可通過緩解干旱脅迫造成細胞膜的氧化損傷，即降低干旱脅迫下幼苗葉片組織浸出液的電導率，提高作物的抗旱性。本研究表明，通過噴施0.50～1.00 mmol/L SNP后可減輕干旱脅迫對3種草花品種葉片細胞膜的傷害；但濃度＞1.00 mmol/L時，隨著濃度增加SNP增加了3種供試草花品種葉片細胞膜透性。