干旱胁迫对翠菊苗期生理生化特性的影响1)

李嫱 王佳 崔虎亮 侯建伟

(吉林农业大学，长春，130118)

翠菊(Callistephus chinensis(L)Nees)，又名江西腊、七月菊，菊科翠菊属，1、2年生草本花卉，是常用的绿化、美化材料。随着水资源日趋匮乏，城市绿化面积不断增加，迫切需要应用耐旱性强的植物进行绿化。目前，我国对农作物和经济作物的干旱胁迫研究较多，观赏植物方面研究尚浅。试验以“吉农大蓝翠菊”为试材，就干旱胁迫对翠菊苗期生理生化特性的影响进行了探讨，旨在为研究干旱胁迫对园林植物生长影响提供参考依据。

1 材料与方法

试验材料为“吉农大蓝翠菊”(Callistephus chinensis(L.)Nees‘Jinongda Blue’)，由吉林农业大学园艺学院提供，试验在吉林农业大学园艺学院园林试验基地进行。2011年3月10日播种，栽培基质为V(园土)∶V(草炭)∶V(炉渣)=3∶2∶1，翠菊幼苗长出2片真叶后分苗，常规肥水管理。5月22日选取生长健壮，长势一致的植株移栽到上口径为255 mm，下口径为180 mm的花盆里，每盆1株，装入土壤2.5 kg(含水量21.87%)。植株生长状况稳定后，使用盆栽控水法进行干旱胁迫处理。

试验采用单因素随机区组设计，在塑料拱棚内进行，设置5个水分梯度，每个梯度的土壤相对含水量占田间土壤最大持水量的百分数分别为：CK(80% ～90%)、T1(65% ～75%)、T2(50% ～60%)、T3(35% ～45%)、T4(20% ～30%)，每个处理3次重复，每个重复10株，共150株。处理前充分浇透1次水，达到水分梯度10d后测定各项生理生化指标，取样部位为植株上部功能叶。

试验测定的指标包括翠菊的叶片相对含水量，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性，游离脯氨酸质量分数，丙二醛质量摩尔浓度，细胞膜透性。采用文献[1]中的方法测定叶片相对含水量;按文献[2]中的方法测定SOD和POD活性、游离脯氨酸质量分数、丙二醛质量摩尔浓度;细胞膜透性采用相对电导率法测定。

数据用 Microsoft Excel(2003)和 DPS(v7.05版)软件处理。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对叶片相对含水量的影响

如表1所示，叶片的相对含水量随干旱胁迫程度的加强，呈下降趋势。处理T3和处理T4的叶片相对含水量较对照的降幅高于处理T1和处理T2的。方差分析表明，处理间存在着显著差异。为了进一步辨析各处理间的差异情况，进行了差异显著性测验，由测验结果可以看出，对照CK和处理T1、T2(分别低于对照4.37%和8.77%)之间差异不显著。处理T3和处理T4(分别比对照低12.97%和15.47%)较对照CK差异性显著。可见干旱胁迫程度越深，翠菊叶片水分流失的越多。

表1 干旱胁迫对翠菊生理生化指标的影响

2.2 干旱胁迫对游离脯氨酸质量分数和丙二醛质量摩尔浓度的影响

由表1可知，随着干旱胁迫程度加强，翠菊的脯氨酸质量分数呈上升趋势，在处理T2处加速上升。差异显著性测验结果表明:对照CK同其他处理间差异显著，处理T4脯氨酸质量分数较对照CK的平均增幅为79.05%，处理T4与其他处理间差异性显著。0.01水平上对照CK与处理T1和T2差异不显著，与处理T3和T4差异极显著。分析可知随着干旱胁迫加剧，翠菊通过积累脯氨酸来降低逆境的伤害。

从表1中可以看出，翠菊的丙二醛质量摩尔浓度随着干旱胁迫加剧显著增加，各处理均高于对照。差异显著性测验结果显示，对照CK与其他处理间差异显著，处理T1、T2同处理T3、T4之间也表现出显著差异。0.01水平上对照CK与其他处理差异极显著，各个处理之间差异不显著。可见，干旱胁迫程度越深，翠菊的膜系统损伤越重。

2.3 干旱胁迫对细胞膜透性的影响

从表1中可以看出，翠菊的细胞膜透性随着干旱胁迫加深而升高，方差分析结果表明，各个处理差异性显著，都明显高于对照CK。差异显著性测验结果表明，处理T1、T2同处理T3、T4间差异显著，处理T1和处理T2差异显著，处理T3和处理T4差异不显著。进一步分析，对照CK和处理T1同其他处理之间差异极显著。从而可知，翠菊的细胞膜损伤程度随胁迫程度加深而加重。

2.4 干旱胁迫对SOD、POD活性的影响

由表2可知，翠菊的SOD活性随时间的延长和程度的加深呈先上升后下降的变化趋势。在6月13日时，各处理的SOD活性与对照相比，随着胁迫程度加深呈先上升后下降的趋势，在T2处达到最高值591.75 U·g－1。方差分析表明各处理与对照间差异性显著，经过进一步差异显著性测验可以看出，各处理同对照在0.01水平上差异极显著。6月27日以后，各处理的SOD活性随胁迫程度加剧逐渐下降，各处理同对照间差异极显著。

表3为干旱胁迫下POD活性的变化情况。可以看出，翠菊的POD活性随着胁迫程度的加深和时间的延长，先上升后下降。6月13日测定的POD活性各处理与对照相比为上升趋势，平均增幅为46.53%，各处理同对照间在P=0.05水平时差异性显著，在P=0.01水平时差异性极显著。6月20日处理T2和T3间差异性不显著，处理T4与对照差异性不显著，其他各处理与对照均差异性极显著。7月11日，各处理比最高活性时降低的百分数分别为:处理 T127.81%、处理 T229.38%、处理T320.60%、处理 T414.63%，各处理与对照间均差异性极显著，处理T3和T4间差异性不显著。

表2 干旱胁迫下超氧化物歧化酶活性的变化

表3 干旱胁迫下过氧化物酶活性的变化

3 结束语

叶片相对含水量指在缺水与水分充分膨胀状态下叶片含水量的比值，干旱胁迫下，该值一般呈现下降趋势[3]。本研究同样得出这一规律。

干旱胁迫初期，为抵御活性氧的伤害，翠菊的SOD、POD活性表现出上升趋势，6月13日各处理的SOD活性均高于对照，T3和T4的增幅小于T1和T2，分析认为，重度胁迫虽然使SOD活性有所上升，但是与轻度胁迫相比在一定程度上抑制了SOD活性的上升。随着胁迫时间的延长和程度的加深，SOD和POD活性呈下降趋势，表明此时胁迫程度超过了翠菊自身的协调阈值，抑制了SOD和POD活性，使之降低。随着胁迫时间的延续，翠菊逐渐适应了胁迫环境，SOD与POD活性又呈现了一定的上升趋势。翠菊的抗氧化酶活性大体上呈现出先升高后降低，与康雯等[4]对五叶地锦SOD活性和范苏鲁等[5]对大丽花的POD活性研究结果相似。SOD与POD的活性互相协调减轻了活性氧对翠菊细胞的伤害。

在干旱条件下，植物通过积累游离脯氨酸促进吸水，脯氨酸积累越多，植物的抗旱能力越强[6－7]。在对翠菊的干旱胁迫过程中，脯氨酸质量分数随着干旱胁迫程度的加深呈现上升趋势。这与陈洪国[8]对桂花幼苗的研究结果一致。

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化最终分解产物，其质量摩尔浓度可以反映植物遭受伤害的程度[9]。细胞膜具有选择透性，逆境伤害会造成细胞膜选择透性改变或丧失，导致大量离子外渗，从而使组织浸出液的相对电导率升高。研究中，翠菊的丙二醛质量摩尔浓度和细胞膜透性随着胁迫加强而呈上升趋势，这与陈之欢[10]的研究结果相似。

研究结果表明，翠菊苗期能够忍耐的最高干旱胁迫程度是 T2(50% ～60%)，当胁迫程度高于50% ～60%时，翠菊无法正常生长，各项生理生化指标呈现显著变化。

[1]高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]张治安，张美善.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业科学技术出版社，2004.

[3]徐秀梅，张新华，王汉杰.四翅滨藜抗旱生理特性研究[J].南京林业大学学报:自然科学版，2004，28(5):54－58.

[4]康雯，刘晓东，何淼.失水胁迫对五叶地锦生理生化指标的影响[J].东北林业大学学报，2009，37(6):13 －15.

[5]范苏鲁，苑兆和，冯立娟，等.干旱胁迫对大丽花生理生化指标的影响[J].应用生态学报，2011，22(3):651 －657.

[6]赵福庚，刘友良.胁迫条件下高等植物体内脯氨酸代谢及调节的研究进展[J].植物学通报，1999，16(5):540 －546.

[7]王霞，侯平.植物对干旱胁迫的适应机理[J].干旱区研究，2001，18(2):42 －46.

[8]陈洪国.桂花幼苗对不同程度水分胁迫的生理响应[J].华中农业大学学报.2006，25(2):190 －193.

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[10]陈之欢.水分胁迫对两种旱生花卉生理生化的影响[J].中国农学通报，2002，18(2):20－23.