干旱胁迫对文冠果幼苗生长及生理指标的影响

杨勤霞

（运城市林业局，山西运城044000）

干旱胁迫对文冠果幼苗生长及生理指标的影响

杨勤霞

（运城市林业局，山西运城044000）

干旱是山西省常见的逆境胁迫之一。通过观察文冠果幼苗在不同程度干旱胁迫下生长发育和生理指标变化情况，探明文冠果幼苗对干旱的生长与生理适应。结果表明，随着文冠果幼苗干旱胁迫程度的增加，文冠果株高、地径随之减少，幼苗叶片中的叶绿素含量逐渐减少，而可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量逐渐增高，在设计梯度内未出现胁迫死亡以及生理特征发生转折的变化。说明株高、地径和叶绿素的减少以及可溶性糖、脯氨酸、丙二醛的增加作为文冠果对干旱胁迫的响应，其一定程度的变化可以提高文冠果幼苗对干旱的适应性。

文冠果；干旱胁迫；生长指标；生理指标

本研究通过对文冠果幼苗盆栽进行不同梯度的干旱胁迫，了解文冠果幼苗在干旱胁迫下生长过程中生理指标的变化趋势和生长发育情况，旨在为文冠果在干旱地区的进一步推广提供一定的科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验于2015年3—10月在运城市夏县裴介镇苗圃内进行，该区地处 35°06′N，111°07′E，平均海拔400 m，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同季，年均温13.3℃，7月均温27.4℃，1月均温-2.2℃，年降水量525 mm，无霜期212 d，日照时长2 039.5 h。土壤以褐壤为主，土壤理化性质为有机质 1.68 g/kg，全氮 2.3 g/kg，全磷 1.6 g/kg，pH 值7.42，田间最大持水量为30.44%[12]。

1.2 试验材料

试验材料为2年生当地培育文冠果苗，从调入的200余株苗中选取地径大小和根系长势均匀的苗木68株，于2015年3月种植于塑料桶中，将有机质和大田土按照体积比1∶1混合，移栽后进行饱和灌溉，并且预留60 d的缓苗期[13]，6月开始正式试验。

1.3 试验设计

试验采用人工供水模拟干旱，共设3个土壤水分梯度，分别为对照（WW）、土壤中度干旱胁迫（MS）、土壤重度干旱胁迫（SS），通过控制土壤含水量，使土壤含水量控制在田间持水量的70%±5%，50%±5%和35%±5%[14]，每个处理17株。每盆土壤干质量为（14.2±0.3）kg，文冠果植株的平均质量为（0.463±0.112）kg，石子、PVC管和桶质量为 2.2 kg。定期补充一定量的水分，满足试验设定的土壤含水量。

1.4 测定项目及方法

干旱胁迫处理30 d后，对株高、地径的各项指标进行测定。采集盆栽苗1年生枝条上第8～10片叶片，每个处理的各个植株采集3～5片，放置于保鲜盒内，带回实验室对游离脯氨酸、叶绿素和丙二醛含量等指标进行测定。

可溶性糖含量采用蒽酮比色法进行测定[15]；叶绿素含量采用丙酮酸乙醇混合法进行测定[15]；脯氨酸含量采用酸性茚三酮法进行测定[16]；丙二醛含量采用改进硫代巴比妥酸法[17]进行测定。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对文冠果生长的影响

植物的生长发育与周围环境息息相关，尤其是水分含量。不论是植物的分裂分化或是生长发育都与水分的吸收联系密切[18]。

从图1，2可以看出，文冠果的株高、地径均随着干旱胁迫等级的增加而降低。在控制土壤水分30 d后，对照组的平均株高为130.05 cm、平均地径为2.64 cm；中度干旱胁迫的平均株高为127.70 cm、平均地径为2.54 cm；重度干旱胁迫的平均株高为124.70 cm、平均地径为2.49 cm，三者之间存在显著差异。

2.2 干旱胁迫对文冠果生理指标的影响

2.2.1 干旱胁迫对文冠果叶绿素含量的影响 叶绿素含量可以反映出植物叶片的光合能力，叶绿素作为光合作用的关键色素，其含量能直接反映植物光合效率及同化能力[19]。从图3可以看出，随着干旱胁迫程度的增加，文冠果叶绿素含量降低。在水分充足的情况下，文冠果叶片叶绿素含量最高，为3.39 mg/g，在重度干旱胁迫下，叶片叶绿素含量最低，为2.33 mg/g。3种干旱胁迫的叶绿素含量之间存在显著差异。

2.2.2 干旱胁迫对文冠果渗透调节的影响 可溶性糖、脯氨酸作为具有渗透调节功能的有机物质，是植物逆境胁迫的产物，是体现植物抗逆性的重要指标[20-22]。

从图4，5可以看出，文冠果可溶性糖含量和脯氨酸含量在不同程度的干旱胁迫下差异明显。可溶性糖和脯氨酸的含量都随干旱胁迫程度的不断增加而增加。在处理30 d后，对照组、中度干旱胁迫、重度干旱胁迫的可溶性糖含量分别为13.14，15.32，23.53 mg/g；对照组、中度干旱胁迫、重度干旱胁迫的脯氨酸含量分别为4.42，5.78，7.64 mg/g。这说明随着干旱胁迫的增加，文冠果可以通过显著提高叶片内的可溶性糖和脯氨酸含量，提高对干旱胁迫的抵御能力。

2.2.3 干旱胁迫对文冠果丙二醛的影响 丙二醛可以使植物叶片细胞膜质进行过氧化分解，所以，使用丙二醛含量来判断质膜损伤程度[21]。由图6可知，文冠果叶片的丙二醛含量随着干旱胁迫程度的增加而随之增加。在经过一段时间的不同程度干旱胁迫后，对照组的丙二醛含量最低，为4.68 nmol/g；中度干旱胁迫的较高，为5.43 nmol/g；重度干旱胁迫的最高，为6.75 nmol/g。3个处理组受到不同程度干旱胁迫影响的文冠果叶片丙二醛含量差异明显，这说明干旱胁迫程度增大，文冠果叶片细胞的膜脂过氧化脱氧化程度也会增高，随之文冠果叶片的过氧化产物丙二醛的含量也会增加。

3 结论与讨论

文冠果的生长指标是文冠果生长发育对干旱胁迫的直接反映。随着干旱胁迫的程度增大，文冠果株高、地径的变化趋势相似，随着干旱程度的不断增加，文冠果的株高、地径都随之减少。这是文冠果生长发育中在形态上对干旱胁迫的应对方法。在遭受干旱胁迫时，文冠果通过降低株高、地径的生长速度，从而达到降低水分消耗、适应干旱胁迫的目的。这与冯朝红[22]的研究结果一致。

叶绿素含量的多少对植物光合效率和效益具有重要影响，是植物生长的重要评价指标[23]。本试验研究表明，不同梯度的干旱胁迫会对文冠果幼苗叶绿素含量产生一定的影响，文冠果叶绿素含量会随着干旱胁迫程度的增加而降低。其主要原因一方面是由于水分的缺失叶绿素合成受阻，另一方面是植物受到干旱胁迫时，叶绿素酶活性增强，叶绿素降解加速，叶绿素代谢遭到破坏，因此，叶绿素含量急剧降低[24]。张刚等[20]对不同种源文冠果在干旱胁迫下生理特性的研究中也得到了相近的试验结果。

渗透调节是植物应对水分胁迫的一种重要生理机制，通过降低水势减少水分的损失并继续从外界吸收水分，来保证各项生理活动的正常进行[22]。可溶性糖和脯氨酸作为重要渗透调节物质，是植物渗透调节能力的重要体现[17]。在本研究中，随着干旱程度的增加，可溶性糖含量和脯氨酸含量都显著增加，这与周玲等[13]的研究结果一致，但并未出现张刚等[20]对文冠果干旱胁迫研究中二者含量先增后减的趋势。这说明本试验研究中的干旱胁迫程度并未超过了植物渗透调节机制的范围，试验中文冠果幼苗渗透调节能力还未出现减弱。

丙二醛的增加是植物质膜受损和受到干旱胁迫的重要标志。植物在遇到干旱胁迫后，叶片细胞活性氧含量不断增加，会使膜脂过氧化和膜脂脱氧化反应发生，使过氧化产物丙二醛也随之增加[25]。本研究表明，文冠果幼苗叶片中丙二醛含量随着干旱胁迫程度加重而升高，结果与干旱胁迫对其他植物的生理生化影响类似[26-27]。

本研究通过对文冠果不同梯度干旱胁迫的盆栽试验，分析了不同程度干旱胁迫对文冠果生长指标的影响。研究表明，文冠果株高、地径的减少，是文冠果在形态指标上对土壤干旱胁迫的响应；文冠果幼苗叶片中叶绿素含量的逐渐减少和可溶性糖、丙二醛和脯氨酸含量的逐渐增高，是文冠果受到干旱胁迫的生理指标上的响应。并且文冠果叶片在试验设计范围内，随着干旱胁迫程度的增加，叶绿素含量逐渐减少，可溶性糖、脯氨酸和丙二醛含量逐渐增高，但并没有出现胁迫死亡以及生理特征发生转折的变化。本研究只是对文冠果干旱胁迫响应的形态与生理上的初步探讨，文冠果对干旱胁迫的响应是一个相对复杂的问题，还需进一步的深入研究，如细化干旱胁迫等级、扩大干旱胁迫范围、增加干旱胁迫时间、增加相关生理指标测量等。

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Effects of Drought Stress on Growth and Physiological Indexes of Xanthoceras sorbifolia Seedlings

YANGQinxia
（Yuncheng Forestry Bureau，Shanxi Province，Yuncheng044000，China）

Drought is one of the common adversity stresses in Shanxi province.Based on the change of Xanthoceras sorbifolia seedling growth and physiological indexes under different degree of drought stress,the paper indicated Xanthoceras sorbifolia seedling response mechanism to drought stress.The experimental results showed that with the increasing of the degree of drought stress,plant height and ground diameter of Xanthoceras sorbifolia seedling decreased;chlorophyll content in leaves decreased with increasingdrought stress,soluble sugar,proline and MDA content increased.Change of stress and physiological characteristics of turning point of death did not appear in the design gradient.The reduction of plant height,ground diameter and chlorophyll and the increase of soluble sugar,proline and MDA as Xanthoceras sorbifolia seedlings in response to drought stress can improve the adaptability to drought of Xanthoceras sorbifolia seedlings.

Xanthoceras sorbifolia;drought stress;growth indexes;physiological indexes

S565.9

A

1002-2481（2017）10-1595-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.04

干旱是植物生长发育过程中遭受的最严重、最常见的逆境之一，伴随气候环境变化带来的是降水的不稳定性，水分供给不足将成为植物生长的限制因素之一[1]，因此，筛选和栽种耐旱树种以及对受干旱胁迫后植物适应机理的研究对我国北方干旱及半干旱地区的林业发展具有重要意义。

水分胁迫对植物活动的干扰主要是通过形态学的变化和生理生化反应2个方面来实现的。一方面植物通过提高自身水分的吸收并降低水分的丧失，利用减缓植物叶面积的增长以及使部分叶片脱落等多种方式达到减少叶面积的目的，从而使蒸腾作用减弱；另一方面则是通过生理生化反应来抵抗干旱的环境，植物遇到干旱胁迫后通过积累一定量的溶质来降低细胞的渗透势，从而保证植物可以从外界吸收水分，维持细胞膨压，保证生理过程的正常进行[2-4]。研究植物的抗旱性对于了解植物的耐旱原因，揭示植物的耐旱机制，对干旱半干旱地区造林树种的选择都具有重要的指导意义。

文冠果（Xanthoceras sorbifolia Bunge）属于无患子科文冠果属，俗称文官果、木瓜等，为落叶小乔木或灌木。文冠果种子含油率较高，为30%～36%，种仁含油率超过55%，是我国特有的珍稀木本油料经济树种，有“北方油茶”之称[5]。其具有较强的抗耐盐碱能力、抗寒旱能力、抗病性[6]，在荒坡、沟谷和丘陵地带都可正常生长，并且其根系发达、保水力强，是我国北方干旱地区林业发展的生态经济树种之一，而且被列为我国用于制造生物柴油的八大树种之一，具有极大的开发和利用潜力[7]。目前，文冠果的研究大多局限在文冠果的繁殖育苗栽培[8]、落花落果[9]、药用价值[10]和文冠果油的加工提取[11]等方面，而有关文冠果幼苗抗旱性的研究则相对较少。

2017-07-19

杨勤霞（1980-），女，山西运城人，助理工程师，主要从事苗木的繁殖培育及病虫害防治检疫研究工作。