伊犁野生心叶驼绒藜植物抗旱性生理生化指标研究

李莉，贾纳提，刘梦

（新疆畜牧科学院草业研究所，新疆乌鲁木齐830000）

伊犁野生心叶驼绒藜植物抗旱性生理生化指标研究

李莉，贾纳提，刘梦

（新疆畜牧科学院草业研究所，新疆乌鲁木齐830000）

驼绒藜属（Ceratoides）植物属旱生、超旱生植物，该属植物在干旱的草原、荒漠草原和荒漠地区有重要的经济和生态利用价值，是改良天然草地最有前途的旱生植物之一。本文选取伊犁野生心叶驼绒藜属植物作为材料，对其抗旱性部分生理生化指标进行研究，以期对伊犁野生心叶驼绒藜植物的引种推广提供参考。

抗旱性；生理生化指标；研究

驼绒藜属（Ceratoides）植物通称为驼绒藜，半灌木，我国有5个种1个变种，主要分布于内蒙古、甘肃、宁夏、青海、新疆和西藏等干旱、半干旱、高寒地区。世界分布较广，在整个欧亚大陆的干旱地区均有分布。该属植物属旱生、超旱生植物，在干草原及草原化荒漠亚带可形成大面积的驼绒藜群落。该属植物枝叶繁茂，营养丰富，为优良饲草；而且根系发达，固土能力强，还具有良好的防风固沙、保持水土作用，在干旱的草原、荒漠草原和荒漠地区有重要的经济和生态利用价值，是改良天然草地最有前途的旱生植物之一[1]。伊犁野生心叶驼绒藜仅分布在我国新疆北部[2],是藜科驼绒藜属驯化品种。在年降水量250~400 mm或年均土壤水分(0~60 cm土层)9%~10%的荒漠草原上生长发育良好。生态幅度宽,是天然荒漠草原草地上宝贵的野生优良饲用植物资源之一,特别是在新疆荒漠草原植被恢复和生态建设中具有重要意义。

伊犁野生心叶驼绒藜地上株丛大,植株生长繁茂,分枝稠密,耐寒、耐旱、耐沙埋,在恶劣的大风下，能顽强阻挡沙层移动,成为防止沙进人退的第一道绿色屏障。伊犁野生心叶驼绒藜地下根系发达(在试验区3年生伊犁野生心叶驼绒藜根系入土深度超过3 m,可以推断出在沙丘它的根系会更深),深入土壤深层，它耐寒保命能力强,地上枝条密集耐沙埋的株丛是有效防止沙流动的屏障。

1 材料与方法

1.1 实验材料

伊犁野生心叶驼绒藜Ceratoides ewersmanniana(Stschegl.ex Losink.)Botsch.et Ikonn.cv.YiLi由新疆畜牧科学院草业研究所旱生呼图壁牧草原种基地提供。

1.2 实验方法

试验于2012年7月-10月进行。采用盆栽育苗,塑料花盆直径25 cm,高20 cm,装入基质土2.5 kg/盆,基质土为营养花土。将种子均匀撒在土壤表面,覆土0.5 cm。齐苗后每盆保留幼苗4株,待幼苗长到6叶期时,进行干旱胁迫处理,连续干早18 d,分别于第0、6、12和18 d及复水后第6 d采样测定。3次重复。

1.3 生理生化指标及其测定方法

1.3.1 相对电导率

采用电导法测定[10]，称取各材料幼苗0.1 g，用蒸馏水洗涤3次，置洁净的具塞试管中，加10 ml蒸馏水充分振荡后静置3 h，测定其电导率初值，于沸水浴中加热15~30 min，测定其电导率终值，3次重复。

相对电导率=电导率初值/电导率终值×100%

1.3.2 叶绿素含量测定

叶绿素含量测定[11]采用分光光度计法测定，称取洗净且吸干表面水分的叶片0.2 g，剪碎后放入研钵中，加4 mL 80%的丙酮，少许石英砂研磨至溶液变绿，组织变白。暗处静置5 min后过滤于25 mL的容量瓶瓶中，再加4 mL 80%的丙酮研磨至组织完全变白，最后连同残渣一并过滤，用80%的丙酮沿滤纸的周围洗脱色素，直至滤纸和残渣完全变白后，停止过滤，用80%的丙酮定容至刻度，用分光光度计测定663 nm和645 nm吸光度。

1.3.3 丙二醛含量的测定

采用硫代巴比妥酸比色法。取样品材料0.25 g，加4 mL的Na3PO4缓冲液(pH7.8),置冰浴中慢速研磨,定容到5 mL刻度试管中，于6 000 rpm离心30 min，取上清液测定丙二醛含量。取2 mL提取液，加入3 mL 0.5%硫代巴比妥酸的5%三氯乙酸溶液,在沸水中加热15 min,迅速冷却,2 000 rpm离心15 min，取上清液测定532 nm和600 nm下的吸光度。

1.3.4 可溶性糖含量的测定

可溶性糖的提取：取新鲜植物样品或干材料1 g，放入大试管中，加入30 mL蒸馏水，于沸水浴中提取30 min（提取2次），提取液过滤于100 mL刻度试管中，反复漂洗试管及残渣，定容至刻度。

显色反应：吸取样品提取液0.5 mL加入蒸馏水1.5 mL，向试管中加入6 mL用稀硫酸配制的蒽酮，震荡20 s，立即将试管放入沸水浴中，准确加热15 min，取出后冰浴冷却至室温，以蒸馏水2 mL+6 mL蒽酮作参比，在630 nm波长下测其吸光度，计算可溶性糖的含量。

1.3.5 叶片脯氨酸的测定

叶片脯氨酸的测定[11]，取不同处理的剪碎混匀叶片0.5 g，分别置于大试管中，加入5 mL 3%磺基水杨酸溶液，管口加盖玻璃球，于沸水中浸提10 min。取出试管，待冷却至室温后，吸取上清液2 mL，加2 mL冰乙酸和3 mL显色液，于沸水浴中加热40 min。取出冷却后向各管加入5 mL甲苯充分振荡，以萃取红色物质，静置待分层后吸取甲苯层在波长520 nm下比色。在标准曲线中查出测定液中脯氨酸的浓度，按下式计算样品中脯氨酸含量的百分数。

脯氨酸[ug×g-1(干或鲜样)]=（C×V/a）/W

式中C—提取液中脯氨酸浓度（ug），由标准曲线求得；V—提取液总体积（mL）；a—测定时所吸的体积；W—样品重。

2 结果与分析

2.1 相对电导率变化（见图1）

图1 逆境胁迫下相对电导率的变化(%)

当受到干旱逆境胁迫时，细胞膜受到一定损害，膜透性增加，从而导致细胞内的物质外渗，使植物细胞浸取液的电解质浓度增大，电导率提高。随干旱时间的延长，电导率不断的增加，表明细胞膜受到不同程度的伤害。第18 d达到最大值，复水6 d后，电导率有所下降，但细胞膜难以恢复达到胁迫前的水平。

2.2 叶绿素含量变化（见图2）

图2 逆境胁迫下叶绿素含量的变化(mg/g)

干旱条件下植物的光合作用受到抑制，光合速率下降，净光合值可能会为负值，出现消耗代谢[3]。干旱越严重，光合作用会越弱。随胁迫天数的增加光合速率呈降低趋势，第6 d开始显著下降，复水6 d后叶绿素含量下降减缓，表明干旱胁迫下光合作用受到严重抑制。

2.3 丙二醛含量变化（见图3）

图3 逆境胁迫下丙二醛含量变化（mmol/g）

丙二醛是膜脂过氧化的主要产物之一，是有细胞毒性的物质，能够引起细胞膜功能紊乱。丙二醛含量的变化反映着环境胁迫下细胞内氧自由基积累导致的脂膜过氧化程度，而脂膜过氧化程度的改变可反映植物细胞受损伤的程度[4]。干旱条件下，随着干旱胁迫程度的加重[5]MDA呈上升趋势。从第0 d开始MDA含量迅速增加，到第18 d达到最大值，丙二醛含量随干旱处理天数的增加而增加，说明膜系统的伤害程度也随干旱胁迫的加深而加剧。复水6 d后MDA含量略有所下降。表明其膜系统受害严重且难以恢复。

2.4 脯氨酸含量变化（见图4）

图4 逆境胁迫下叶片脯氨酸含量的变化（ug/ml）

干旱胁迫会引起植物体内的游离脯氨酸含量的变化，从图4中可以看出个各处理游离脯氨酸含量的变化情况。总体的趋势是先增加后下降的变化趋势，在干旱胁迫的第6 d开始增加，第12 d迅速增加，第18 d达到最大值，随着复水6 d后，游离脯氨酸开始下降且趋势明显，但最终未能恢复到未处理前的状态。

2.5 可溶性糖含量变化

图5 逆境胁迫下可溶性糖含量变化（mmol/g）

植物为了适应逆境条件，会主动积累一些可溶性糖，降低渗透势和冰点，以适应外界环境的变化。可溶性糖是植物体内的重要渗透调节物质之一，土壤水分减少时，随干旱胁迫程度增加而增加，有利于维持植物体细胞膨压，抑制由于胞内水分过度损失而造成的被动脱水。图5中可以看出可溶性糖含量随干旱胁迫天数增加而升高。从第6 d开始显著增加，第18 d达到最大值，复水6 d后略有下降。表明可溶性糖含量增加是驼绒藜适应干旱环境的一种保护性调节机制，有利于植株在干旱环境中维持正常的水分生理作用。

3 讨论

在正常生长条件下，植物体内的游离脯氨酸含量较低，但遇到干旱等逆境时，游离脯氨酸的含量明显增加。本实验中随着干旱胁迫时间的增加，游离脯氨酸的含量显著的增加，表明脯氨酸参与了植物组织对干旱胁迫的调节。同样在干旱胁迫下，伊犁野生心叶驼绒藜的叶绿素含量降低，且随着胁迫时间延长而逐渐降低。表明植物干旱条件下的光合作用受到抑制，光和速率下降，水分胁迫抑制了植物的光合作用。从而导致叶绿素含量的下降。可溶性糖与调节植物细胞的渗透势有关，可帮助维持植物细胞较低的渗透势以抵抗逆境带来的胁迫。可溶性糖呈明显上升趋势。MDA作为脂质过氧化作用的产物，其含量的高低是反应质膜破坏程度的重要指标，表示细胞膜脂过氧化程度和植物逆境条件反应的强弱。结果显示丙二醛含量随干旱胁迫时间的增加而呈明显上降趋势，表明干旱强度的加剧，细胞膜系统受害严重。复水6 d后各项生理生化指标都有所恢复，但因干旱胁迫严重而受到伤害，其生理机能无法恢复到胁迫前水平。

[1]索亚林，史云威，兰云峰，等.驼绒藜天然草场改良及扩繁技术研究[J].内蒙古草业，2003，15（2）:3-5.

[2]沙吾列·沙比汗，安沙舟，杨刚，等.伊犁心叶驼绒藜植物生物学及生态学特性研究[J],新疆农业科学, 2010，47（9）:1842-1846.

[3]马双艳，姜远茂，彭福田，等.干旱胁迫对不同板栗品种叶片渗透调节物质含量及光合的影响[J].干旱地区农业研究，2003，21（3）：114-118.

[4]赵哈林，赵学勇，张铜会，等，沙漠化过程中植物的适应对策及植被稳定性机理[M].北京：海洋出版社，2004，（10）：58-61.

[5]李明,王根轩.干旱胁迫对甘草幼苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响[J].生态学报，2002，22（4）: 503-507.

Study on the Physiological and Biochemical Index of Drought Resistance for Ceratoides Ewersmanniana cv.YiLi

LI Li,JIANATI，LIU Meng
(Grsaaland Research Institute,Xinjiang Academy of Animal Sciences,Urumqi 830000,China)

Ceratoides has the characteristic of surviving in drought or extra-drought condition,which has very important economic and ecological values in arid-grassland,desert steppe,and desert region.The Ceratoides is one of the promising drought resisting species for natural grassland improvement.The study takes Ceratoides ewersmanniana cv.YiLi as an experimental material,to research its'physiological and biochemical indices.The results could be used as a reference for Ceratoides ewersmanniana cv.YiLi introduction and popularization.

drought resistance；physiological and biochemical index；study

S548

A

1003－6377（2013）01－0041-05

2012-11-24

科技支疆项目“新疆荒漠逆境植物抗旱功能基因的筛选与应用”（200840102-05）

李莉（1977-），女，助理研究员，主要从事牧草遗传育种研究工作。