大叶榉不同种源抗旱性比较

郭文平， 王旭军， 周建雄

(1.攸县黄丰桥国有林场， 湖南 攸县 412307； 2.湖南省林业科学院, 湖南 长沙 410004)

大叶榉不同种源抗旱性比较

郭文平1， 王旭军2， 周建雄1

(1.攸县黄丰桥国有林场， 湖南 攸县 412307； 2.湖南省林业科学院, 湖南 长沙 410004)

以5个大叶榉种源为材料，测定其叶片脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和叶绿素含量。结果表明：大叶榉叶片中脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和叶绿素含量等生理指标在不同种源间存在着极显著差异；隶属函数法综合评价表明，5个大叶榉种源的抗旱性顺序为赣州种源>怀化种源>滁州种源>湖州种源>南京种源。说明大叶榉不同种源间存在着的较大的抗旱性差异，该树种具有较大的种源选择潜力。

大叶榉; 种源; 抗旱性; 比较

林木不同种源的抗旱性存在着较大差异。美国在德克萨斯州进行了火炬松的抗旱性选育，发现火炬松不同地理小种的抗旱能力有很大差异。杨海燕等以叶片相对含水量、细胞膜透性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量、叶绿素含量、脯氨酸含量等为指标，将23个南洋楹种源聚类为抗旱性强、抗旱性弱和抗旱性中等等3大类[1]。王琰等研究表明，油松不同种源的可溶性蛋白质含量、SOD活性、POD活性和MDA含量等对土壤水分胁迫表现出不同的响应特点，形成了各自对环境条件相对稳定的适应特性，表现出不同的耐旱性能与耐旱机理[2]。大叶榉(ZelkovaschneiderianaHand-Mazz.)为榆科榉属落叶大乔木，因其老龄木材带赤色而俗称“红榉”。我们研究不同大叶榉种源对逆境的适应性，以期为大叶榉抗旱性种源的选择和大面积的示范推广提供参考。

1 试验地概况

试验地设在长沙市雨花区湖南省林业科学院杜家冲试验林场，地处112°59′E，28°05′N。该区域属中亚热带季风湿润气候区，年均气温达17.2℃，光照充足，年均日照1496～1850h；雨量丰沛，年均降水量1400～1900mm，无霜期264天；海拔110m；土壤为砂岩红壤，深达60cm以上，肥力中等，pH值约6.2。

2 材料与方法

2.1试验材料

以湖南怀化、江苏南京、江西赣州、浙江湖州和安徽滁州等地5个大叶榉种源田间栽培的幼树为材料。

2.2试验方法

(1) 栽植。于2012年3月栽植，株行距1m×1m，随机区组设计，常规管理，重复3次。

(2) 样品采集。2012年8月，于每1个区组的每1个种源中选择生长良好且规格比较一致的幼树3株挂牌标记。于晴天上午08∶00采样，置于冰盒中带回实验室，然后用自来水轻轻冲洗除去表面污物，再用蒸馏水冲洗2～3次后，用吸水纸轻轻吸干叶片表面水分，各种源的叶片混合后待用。

(3) 生理指标测定。脯氨酸(Pro)含量测定采用茚三酮比色法[3]；丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸(TBA)法[3]；可溶性蛋白质量分数测定采用考马斯亮蓝G — 250染色法，配置0～1000μg/mL牛血清蛋白作标准曲线[4]；可溶性糖含量的测定参照采用蒽酮比色法测定[3]；叶绿素提取则采用丙酮-乙醇浸提分光光度法[5]。每1个指标重复测定3次。

叶绿素质量分数计算：

叶绿素a=13.95A665-6.88A649；

叶绿素b=24.96A649-7.32A665；

叶绿素的质量分数=

2.3数据分析

用Excel 2003和SPSS 19.0进行数据处理。Fuzzy隶属函数法参考刘学义的方法[6]。隶属度计算公式如下：

与抗逆性呈正相关的参数脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白质和可溶性糖采用公式：

(1)

与抗逆性呈负相关的参数丙二醛(MDA)则采用公式：

(2)

运用上式求出5个种源各指标的隶属度，求其平均值得各种植物的综合评价值。综合评价值越大，抗逆性越强，反之则越弱。

3 结果与分析

3.1大叶榉不同种源的抗旱性差异

大叶榉不同种源间各叶片生理指标的方差分析结果如表1。从表1可以看出，大叶榉叶片中脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性蛋白质含量和可溶性糖含量等生理指标在种源间存在着极显著差异。表明大叶榉不同种源的抗旱性存在着较大的差异，该树种具有较大的种源选择潜力。

3.2大叶榉不同种源叶片脯氨酸含量比较

脯氨酸氧化降解的过程在干旱胁迫下会受到一定程度的抑制，导致植物体内脯氨酸增加。而叶片中脯氨酸含量的增加，可提高植物的渗透调节能力，从而增强植物的抗旱能力和抗逆性[7]。因此，植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性，抗逆性强的品种往往积累较多的脯氨酸，脯氨酸含量可以作为抗旱育种的生理指标[8-9]。由表2可知，怀化种源叶片脯氨酸含量最高，达26.3 mg/g，显著高于其他4个种源；滁州种源最低，为22.98mg/g，仅为怀化种源的87%；而其他3个种源则介于两者之间。说明怀化种源的抗旱潜力可能最强，在水分条件较差，如坡中上部、沙壤土或其他干旱地带时可考虑应用该种源，而滁州种源则最好栽植在水分比较充足的立地上。

3.3大叶榉不同种源叶片丙二醛含量比较

丙二醛(MDA)是植物脂质过氧化的产物，它能交联脂类、糖类、核酸及蛋白质，通过影响细胞膜透性及膜蛋白而影响细胞对离子的吸收和积累及活性氧代谢系统的平衡[10]。抗旱性强的植物MDA含量增幅小[11]。从表2可以看出：大叶榉不同种源叶片丙二醛含量的大小依次为怀化种源>湖州种源>南京种源>滁州种源>赣州种源。最低的赣州种源叶片丙二醛含量比最高的怀化种源小4.79μmol/g，仅为后者的78%；2个种源之间的差异达到了极显著水平。赣州种源与滁州、南京、湖州等3个种源的差异不显著。说明赣州种源在干旱胁迫条件下膜质过氧化程度小，具有更强的抗旱潜力。

表1 大叶榉不同种源生理指标的方差分析Tab1 ANOVAofphysiologicalindexofdifferentZschneiderianaprovenances生理指标方差来源平方和SSdf均方MSFSig组间43．516410．8798．3550．003丙二醛组内13．021101．302总和56．53714组间0．0014017．6420可溶性蛋白质组内0100总和0．00114组间20．28745．07225．5510脯氨酸组内1．985100．198总和22．27214组间0．0014014．8410可溶性糖组内0100总和0．00114

表2 大叶榉不同种源生理指标比较Tab2 ComparisonofphysiologicalindexofdifferentZschneiderianaprovenances种源丙二醛(μmol/g)可溶性蛋白质(mg/g)脯氨酸(mg/g)可溶性糖赣州(GZ)1722Bb0176Aa2517ABb0158Aa滁州(CZ)1765Bb0157Bc2298Dd0147BCb南京(NJ)1820Bb0164Bbc2367CDcd0140Cc湖州(HZ)1869Bb0165Bb242BCc0139Cc怀化(HH)2201Aa0182Aa263Aa0152ABab

3.4大叶榉不同种源叶片可溶性蛋白质含量比较

植物体内的可溶性蛋白质大多数是参与各种代谢的酶类，其含量可以反映植物体的代谢状况。可溶性蛋白质与调节植物细胞的渗透势有关，高含量的可溶性蛋白质可帮助维持植物细胞较低的渗透势，抵抗水分胁迫带来的伤害。抗旱性强的品种在受到水分胁迫时，其蛋白质合成比较稳定[12]。从表2可以看出：怀化种源叶片可溶性蛋白质含量最高，为0.182mg/g，赣州种源的次之，也达到了0.176、0.182mg/g，但两者间差异不显著；怀化种源和赣州种源叶片可溶性蛋白质含量极显著高于其它3个种源，最低的滁州种源仅为怀化种源的86%。表明在干旱胁迫条件下，怀化和赣州种源叶片的细胞可能具有更强的渗透调节能力。

3.5大叶榉不同种源叶片可溶性糖含量比较

干旱条件下，植物叶片细胞中大量积累的可溶性糖能提高细胞的保水能力，减轻渗透胁迫，并在促进SOD活性的同时抑制膜脂过氧化[13-14]，从而使植物体保持一定的含水量和膨压势，以维持细胞正常的功能，提高抗逆适应性[15]。从表2可以看出： 大叶榉不同种源叶片可溶性糖含量的大小依次为湖州种源<南京种源<滁州种源<怀化种源<赣州种源。湖州种源的含量比赣州种源的约小15%，2个种源之间差异极显著；赣州种源和怀化种源的差异不显著。表明赣州种源和怀化种源的叶片细胞可能具有更强的保水能力。

3.6大叶榉不同种源叶片叶绿素含量比较

叶片中叶绿素含量的高低是反映植物生理活性变化的重要指标之一，与叶片的光合机能大小密切关系[16]，不仅能反映植物生长状况的好坏，同时也是反应植株衰老状况的一个重要指标[17]。由表3可以看出：不同种源的叶片总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量的差异均达到显著或极显著。湖州种源叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均为最高，分别为2.795、2.198和0.596mg/g；南京种源的总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量均为最低，且与湖州种源含量的差异达到显著或极显著；其他3个种源的含量介于两者之间，但怀化种源比赣州种源、滁州种源的要高，仅略低于湖州种源。说明湖州种源也具有一定的抗旱潜力。同时，由于叶片中叶绿素含量与其光合机能密切相关，故湖州种源可能具有较高的光合机能，拥有更高的生产潜力，在湖南省可以大量引进该种源。但南京种源除为丰富遗传基因进行种质资源收集保存外，不宜大规模引种栽培。

由表3还可以看出，不同种源的叶绿素a/b差异不显著,且均大于3，最小的赣州种源的也达到了3.625。王学奎认为单位面积叶绿素含量阳生植物的相对较高，而叶绿素a、叶绿素b的比值阳生植物的相对较低是植物在弱光环境下的生长特征[18～20]。在林木光合能力范围内,比值愈大的林木需光性愈强，光合速率则愈大,阳生性植物的叶绿素a/b值为3左右[21-22]。因此，大叶榉为阳生性植物，且不同种源的需光性差异不大，均可栽植于阳光充足的立地上。

表3 大叶榉不同种源叶绿素含量Tab3 ComparisonofChlcontentsofdifferentZschneiderianaprovenances种源总叶绿素(mg/g)叶绿素a(mg/g)叶绿素b(mg/g)叶绿素a/b南京(NJ)2615Bb2055Bb0560Bc3673滁州(CZ)2643Bb2083ABb0560Bc3722赣州(GZ)2689ABb2107ABb0582Ab3625怀化(HH)2691ABb2113ABb0578Ab3654湖州(HZ)2795Aa2198Aa0596Aa3686F值0011∗416∗15832∗∗0805

3.7大叶榉不同种源叶片各生理指标的相关性

对大叶榉叶片各生理指标进行相关分析(表4)可得，脯氨酸与丙二醛、可溶性蛋白质呈极显著正相关，与可溶性糖呈正相关，但相关不显著；丙二醛与可溶性蛋白质呈显著正相关，但与可溶性糖仅呈极弱正相关；总叶绿素含量、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b等与可溶性蛋白质、脯氨酸、可溶性糖、丙二醛等相关关系不显著，其中叶绿素a/b与前述几个生理指标均呈负相关。说明用叶绿素含量来表征植物的抗旱潜力意义不大。由表4还可以看到，总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b三者之间两两则呈极显著正相关，但与叶绿素a/b则相关不显著。

表4 大叶榉不同生理指标之间的相关性分析Tab4 CorrelationanalysisofdifferentphysiologicalindexofdifferentZschneiderianaprovenances可溶性蛋白质脯氨酸可溶性糖总叶绿素叶绿素a叶绿素b叶绿素a/b丙二醛0575∗0669∗∗0006014501290185-0068可溶性蛋白质10944∗∗0548∗020901520404-0353脯氨酸10501026902070474-0367可溶性糖1-0245-02970007-0484总叶绿素10992∗∗0863∗∗0324叶绿素a10792∗∗044叶绿素b1-0199

3.8大叶榉不同种源抗旱性综合评价

干旱胁迫条件下，植物的生理生化进程受到多种因素的综合影响，响应错综复杂，并且各个指标相互影响，应用单一的某个指标很难反映植物抗旱的本质。因而，本文中运用Fuzzy隶属函数法对5个种源的抗旱性指标进行综合评价。在上文的相关分析中，叶片叶绿素含量与脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白质和可溶性糖等相关不显著，表征植物抗旱性的意义不大，因此，在隶属函数计算中未考虑叶绿素含量这一指标。

由表5可知，怀化、湖州、南京、赣州和滁州种源的综合隶属度分别为0.5984、0.3481、0.3408、0.7393和0.3493。综合隶属度越高，植物的抗旱性就越强。5个大叶榉种源的抗旱性顺序为赣州种源>怀化种源>滁州种源>湖州种源>南京种源，且赣州和怀化种源的抗旱性远远强于其它3个种源，其它3个种源的抗旱性相差较小。

表5 大叶榉不同种源抗旱性评价指标的隶属度Tab5 ResistanceevaluationindexesandmembershipdegreesofdifferentZschneiderianaprovenances种源丙二醛可溶性蛋白质脯氨酸可溶性糖综合隶属度怀化(HH)0121908095083720625005984湖州(HZ)0650203238034880069403481南京(NJ)0727602857022480125003408赣州(GZ)0884506381057360861107393滁州(CZ)0815100857006590430603493

4 结论与讨论

(1) 不同树种，甚至同一树种不同种源、家系或品种，其抗旱能力参差不齐。本研究结果表明，大叶榉叶片中脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和叶绿素含量等生理指标在不同种源间存在着极显著差异；隶属函数法综合评价也表明，5个大叶榉种源的抗逆性顺序为赣州种源>怀化种源>滁州种源>湖州种源>南京种源，说明大叶榉不同种源的抗旱性存在较大差异，该树种具有较大的种源选择潜力。

(2) 杨俊等以5种典型荒漠植物为材料，测定其蒸腾速率等抗旱性指标，并用灰色关联度分析得出各项抗旱指标与平均隶属函数值的关联顺序为：叶绿素含量<根冠比<叶面积比<电导率<相对含水量<蒸腾速率[23]。而本文中相关分析结果也表明，大叶榉叶片叶绿素含量与脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白质和可溶性糖等抗旱指标相关关系不显著。因此，利用叶片叶绿素含量作为植物抗旱性的表征指标意义不大。

(3) 植物抗旱性是一个受多因素影响的数量性状，孤立地采用某一单项指标对植物抗旱性分别进行评价，所得的结果难以一致且不可靠。从本文的研究结果看出，大叶榉不同种源叶片的丙二醛(MDA)含量按从大到小依次为怀化种源>湖州种源>南京种源>滁州种源>赣州种源；叶片可溶性糖含量大小依次为赣州种源>怀化种源>滁州种源>南京种源>湖州种源。因此，仅仅根据某项单一指标对大叶榉不同种源的抗旱性强弱进行排序，所得结果差异很大，很难作出判断。因此，对于植物抗旱性的评价，应该用尽可能多的指标来综合评定．从而减少单个指标对评定植物抗旱性所造成的片面性。

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(文字编校：唐效蓉)

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《湖南林业科技》杂志社

Comparisonofdrought-toleranceofdifferentZelkovaschneiderianaHand-Mazz.provenances

GUO Wenping1, WANG Xujun2, ZHOU Jianxiong1

(1.State-owned Huangfengqiao Forestry Farm of Youxian, Youxian 412307, China;2.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China)

Using 5ZelkovaschneiderianaHand-Mazz. provenances as materials, the content of Pro, MDA, soluble protein, soluble sugar and Chl of leaf were conducted. The results showed as following：There were highly significant difference of Pro, MDA, soluble protein, soluble sugar and Chl contents among different provenances, and the comprehensive evaluation of the determination of membership function revealed that the order of drought-tolerance of different provenances were Ganzhou>Huaihua>Chuzhou>Huzhou>Nanjing. There were highly significant difference in drought-to lerance of differentZ.schneiderianaprovenances, and it has obvious provenance selected potential.

ZelkovaschneiderianaHand-Mazz.,provenance; drought-tolerance; comparison

2013-10-25

国家林业公益性行业科研专项 (200904011)；国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAD38B03)。

郭文平(1976-)，男，湖南省攸县人，主要从事森林培育工作。

S 792.99

A

1003 — 5710(2014)01 — 0040 — 06

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 01. 008