土壤含水量对驯化的野生牡丹Pro、MDA及根系活力的影响

张佑麟，黄 玲，刘志雄，费永俊

土壤含水量对驯化的野生牡丹Pro、MDA及根系活力的影响

以驯化的野生牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr)为材料，对3个不同土壤相对含水量(40%、60%、100%)梯度下根系中游离脯氨酸(Pro)含量、根系中丙二醛(MDA)含量和根系活力进行了测定，探讨牡丹根系的耐湿性。结果表明：随着土壤相对含水量的增加，牡丹根系活力逐渐减弱，根中的游离Pro含量不断增加，而MDA呈先上升后下降的趋势。说明驯化的野生牡丹根系有一定的耐湿能力，能根据土壤湿度的变化做出积极的生理响应。

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr)；耐湿性；生理特性；根系

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr)为芍药科芍药属多年生观花亚灌木，是我国特有的传统名花，花大艳丽，观赏价值极高，在我国已有1600多年的载培历史[1-2]。牡丹根系为肉质直根系，忌涝，但土壤水分过多会造成烂根，易滋长病虫害；而水分不足又会影响植株的正常生长和发育，进而影响其观赏价值。我国长江中下游地区地下水位偏高，梅雨季节土壤湿度过饱和，严重限制了牡丹在这些地区的园林应用[2]。因此，筛选和驯化耐涝的牡丹品种，满足江南地区对牡丹的市场需求，具有极大的理论意义和广阔的应用前景。前人从生物学特性、叶片的生理生化响应等方面评价了少数牡丹品种对水涝胁迫的耐受能力[2-3]。而牡丹根系对水涝胁迫生理响应方面的研究则未见报道。然而，根是植物体感受水涝胁迫最先和最直接的器官。因此，直接评价水涝胁迫下根系的生长发育状况和生理生化响应，对植物的栽培管理有重要的指导意义和实用价值。本研究以人工驯化的野生牡丹为材料，分析不同土壤相对含水量梯度中牡丹根系的活力、游离脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量等变化，旨在为牡丹在江南地区的栽培管理和引种驯化奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试的牡丹为人工驯化野生牡丹实生苗，植于高35cm、直径25cm的塑料盆中，温室栽培，处理前常规水肥管理。该野生牡丹从湖北五峰引种，已在长江大学植物园驯化栽培8a，能正常开花结实。

1.2 方法

选取长势较为一致的牡丹9盆，设100%、60%、40%共3个土壤相对含水量梯度(相对含水量=(土壤含水量(%)/土壤田间持水量(%))×100%)，每处理3盆，在植物生长箱中进行。每天18:30进行观察称重并补充水分，在淹水第2、4、6d测定Pro含量、MDA含量以及根系活力。Pro含量测定采用酸性茚三酮比色法[4]，MDA含量测定采用硫代巴比妥酸法[5]，根系活力测定采用李合生的TTC法[6]，重复3次，用DPS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1不同土壤相对含水量对牡丹根系Pro含量的影响

图1 不同土壤含水量处理下牡丹根系的游离脯氨酸含量

图2 不同土壤含水量处理下牡丹的根系MDA含量

图3 不同土壤相对含水量下牡丹的根系活力

从图1可以看出，随着土壤相对含水量的升高，牡丹根系中Pro含量也相应增加，而且Pro含量随着胁迫时间的延长呈上升趋势；从增幅来看，3个处理根系Pro含量的增幅表现出先大后小，土壤相对含水量60%的Pro含量前期上升幅度最大，后期增幅缓慢，而土壤相对含水量40%的Pro含量增幅相对稳定平缓。

2.2不同土壤相对含水量对牡丹根系丙二醛(MDA)含量的影响

从图2可以看出，在3种土壤相对含水量下，随着处理时间的增加，牡丹根系中MDA含量总体呈现出先升高后下降的趋势；而且淹水后第2、4、6d牡丹根系中的MDA含量均是相对含水量100%的最高，40%的次之，60%的最少。

2.3 不同土壤相对含水量对牡丹根系活力的影响

从图3可以看出，牡丹根系系活力随着土壤相对含水量的增加逐渐减弱，而同样土壤相对含水量下牡丹根系活力随着水分胁迫的时间延长也逐减弱，但相同胁迫天数下土壤相对含水量越高，牡丹根系的活力越弱。

3 讨论与结论

根是植物吸收水分和无机养分的重要器官，也是多数植物生长在土壤中的唯一器官，当土壤相对含水量升高到一定水平的时候，土壤中的含氧量就会大大的降低，造成土壤缺氧，根系生长发育所需的ATP将主要由根系通过无养呼吸提供，所产生的ATP只占有氧呼吸产生ATP的6%，因此，能量供不应求，加上植物在缺氧环境下能产生一些代谢毒素和诱发膜脂过氧化作用，从而抑制根系的正常发育，严重时还能导致根尖细胞的结构和功能受损，造成根系死亡[7-9]。另一方面，植物在遭受水涝胁迫的时候，往往可以通过改变根系的形态结构或调节根系内部的生理生化特性来达到避逆和抗逆的目的，不同植物避逆和抗逆的能力则依据植物自身的遗传特性和生理功能呈现出差异[10]。

脯氨酸是植物体内重要的渗透调节物质，当植物受到逆境胁迫时，细胞内就会迅速积累大量Pro，参与调节细胞渗透势和维持细胞膜结构的稳定性，使植物呈现抗逆性[11]。本研究中，牡丹根系中Pro含量随土壤相对含水量的升高而升高，并随胁迫时间的延长而增加的情况，说明牡丹根系随着土壤环境的变化，作出了积极的抗逆反应。而在土壤相对含水量100%时，根系Pro含量前期上升幅度快但后期慢，可能因为高水量对根系伤害大，植物反应迅速，但由于时间的延长，对根系造成了一定的伤害，根系活性降低，上升幅度小。本研究中MDA含量的变化和根系活力的变化也映证了这个结果。而在土壤相对含水量为40%时，根系中Pro含量的增幅相对稳定平和，可能因为对植物根系造成的伤害最小，植物根系还能维持一个较高的生理活性水平，保证Pro含量持续增加。

丙二醛是细胞膜脂过氧化的主要产物，其含量高低，可反映细胞膜脂过氧化程度[12-13]。本研究中，随着处理时间的增加，牡丹根系中MDA含量总体呈现出先升高后下降的趋势，可能因为随着后期植物根系对胁迫的适应，膜脂的过氧化程度反而降低。从植物根系的生理活性变化情况来看，随着胁迫时间的延长，牡丹根系的生理活性呈下降趋势，并随着壤相对含水量的增加呈上升趋势，说明土壤相对含水量40%下，牡丹根系受伤害的程度最小。

上述根系活力、Pro和MDA变化暗示，驯化的野生牡丹根系有一定的耐湿能力，能根据土壤湿度的变化作出积极的生理响应。

[1]赵利群，王 伟，高秀芹．7个紫斑牡丹品种寒地生长节律[J]．东北林业大学学报，2009，37(11)：59-67．

[2]王 萍，王 荣，刘庆花，等．几个牡丹品种耐涝性的比较[J]．华中农业大学学报，2008，27(2)：309-312．

[3]李宗艳，郭盘江，唐 岱，等.丽江牡丹不同品种的生物学特性及耐水淹胁迫能力[J]．东北林业大学学报，2006，34(5)：44-46．

[4]邹 琦．植物生理学实验指导[M]．北京：中国农业出版社，1995：97-106．

[5]张志良，瞿伟菁．植物生理学实验指导[M]．北京：高等教育出版社，2003．

[6]李合生．植物生理生化实验原理和技术[M]．北京：高等教育出版社，2000．

[7]李 真，梅淑芳，刘 向，等．作物耐湿涝性研究进展[J]．湖北农业科学，2009，48(11)：2866-2868．

[8]Hank G,Jane G.Mechanisms of anoxia tolerance in plants II.Energy requirements for maintenance and energy distribution to essential processes [J].Functional plant biology,2003,30：999-1036.

[9]Boamfa E I,Ram P C,Jackson M B,et al.Dynamic aspects of alcoholic fermentation of rice seedlings in response to anoxia and to complete submergence：Relationship to submergence tolerance [J].Annals of Botany,2003,91:279-290.

[10]赵可夫．植物对水涝胁迫的适应[J]．生物学通报，2003，38(12)：11-14．

[11]Ashraf M,Foolad MR.Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance[J].Environmental and Experimental Botany,2007,59：206-216.

[12]张学昆，范其新，陈 洁，等．不同耐湿基因型甘蓝型油菜苗期对缺氧胁迫的生理差异响应[J]．中国农业科学，2007，40(3)：485-491．

[13]范 川，李贤伟，张 健，等．毛豹皮樟4 个品种幼苗对水涝胁迫的生理响应[J]．西北林学院学报，2009， 24(6)：10-14．

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.02.003

S685.11

A

1673-1409(2012)02-S006-03

2011-10-25

张佑麟(1986-)，男，陕西汉中人，硕士生，主要从事园林植物生理研究。

费永俊，E-mailfyj2010@163.com。