2种药用观赏植物的抗旱性比较

武 敏，王 松，康红梅，王 晋，薄 伟

（山西农业大学园艺学院（山西省农业科学院园艺研究所），山西太原 030031）

在大健康产业背景下，发展及挖掘药食同源植物是大势所趋，同时在园林绿化中，选择适用于园林绿化并具有药用和食用等经济价值的植物也成为现代园林的发展方向[1-3]。药用观赏植物是指既具药用价值又具观赏价值的植物[4-5]。将药用植物的观赏特性与它的保健功能应用于园林植物种植中，形成具有保健功能的景色优美的植物群落，现已成为人们研究园林植物种植的一大重点。药用植物的观赏价值主要体现在植株本身的花、果、叶、茎、芽以及姿态等方面[6-7]。干旱是限制药用观赏植物生长发育、基因表达和产量药效的环境因素，研究其抗旱性对提高药用观赏植物的观赏性和药用性有重要意义[8-9]。太原地区较为干旱，紫萼玉簪和兰州百合是太原市新引进栽植的药用观赏植物。本研究以药用观赏植物紫萼玉簪和兰州百合为研究对象，分析干旱胁迫对植物生理生化指标的影响，并对其抗旱能力评价，为太原市园林绿化中引进药用观赏植物品种提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以紫萼玉簪和兰州百合为试验材料（表1），均种植于山西农业大学园艺学院种质资源圃，栽培基质为壤土。

1.2 试验方法

2019 年5 月选长势一致的2 种药用观赏植物装盆转入日光温室缓苗，7 月进行盆栽自然干燥控水试验。取相同量试验田表层土装入花盆，紫萼玉簪和兰州百合分别栽植10 盆，花盆直径20 cm、高30 cm[10]。各盆植物在干旱胁迫0 d 浇足水，之后不再浇水，连续干旱胁迫28 d。

1.3 测定项目及方法

分别在干旱0、7、14、21、28 d，对抗旱指标进行测定，每次3 次重复，取平均值。生理指标包括叶片相对含水量（RWC）、离体叶片失水速率（RWL）、叶绿素（Chl）含量、电导率（EC）。生化指标包括丙二醛含量（MDA）、可溶性蛋白含量（SP）、超氧化物歧化酶（SOD）活性和过氧化物酶（POD）活性[11]。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010 和SPSS 24.0 进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对2 种药用观赏植物生理指标的影响

从表2 可以看出，随着干旱胁迫持续，2 种药用观赏植物的RWC 呈下降趋势，干旱胁迫结束时，与CK 相比，紫萼玉簪和兰州百合的RWC 分别下降了33.5%和20.1%。紫萼玉簪在干旱胁迫7～14 d时RWC 下降了14.7%，兰州百合则在14～21 d 时RWC 下降了13.5%，出现较大幅度下降的干旱天数不同，说明紫萼玉簪在14 d 时受到干旱影响较大，而兰州百合则在21 d 时才受到干旱的较大影响，表现为兰州百合较为耐旱。RWL 呈下降趋势，兰州百合的RWL 一直低于紫萼玉簪。干旱胁迫结束时，与CK 相比，紫萼玉簪和兰州百合的RWL 分别下降了73.2%和76.4%。在7～14 d，二者RWL出现较大幅度下降，说明二者在干旱胁迫14 d 时，都受到了较严重的干旱影响，水分散失较快。从水分生理指标判断，兰州百合的RWC 下降较少，保水能力较强，RWL 较低，失水速率低，能够较好地抵御干旱逆境。

表2 干旱胁迫对药用观赏植物生理指标的影响

干旱胁迫0～28 d，紫萼玉簪Chl 含量表现为下降，下降了30.7%。兰州百合Chl 含量表现为先升高后下降，在胁迫14 d 时Chl 含量为0.565 mg/g，为最高，上升了63.8%，干旱胁迫0～28 d 时Chl 含量下降了28.4%。兰州百合Chl 含量下降较少，较为耐旱。干旱会抑制Chl 合成，加速Chl 分解，使得Chl含量变化，进而影响植物光合作用，Chl 含量作为植物抗旱性的评价指标，一般认为Chl 含量增加较多或下降较少，抗旱性相对较强[12-13]。紫萼玉簪Chl 含量下降，说明干旱胁迫时Chl 合成速率小于Chl 的分解速率。兰州百合Chl 含量先升高后降低，干旱胁迫14 d 时最高，可能是兰州百合生长虽受到抑制，但Chl 合成大于分解。兰州百合在干旱初期适应干旱环境，维持正常光合作用，在14 d 后降低,可能与干旱下膜脂过氧化而产生活性氧、丙二醛对Chl 破坏有关。

随着干旱胁迫持续，二者的EC 呈现上升趋势，与CK 相比，紫萼鸢尾和兰州百合的EC 上升幅度分别为60.8%和59.8%，兰州百合的EC 上升较少，比紫萼鸢尾较耐旱。植物受到干旱后水分缺失，导致植物细胞膜脂过氧化而受到伤害，膜透性增加，植物EC 变大[14-15]。本试验中2 种药用观赏植物的EC 均变大，但兰州百合的EC 上升较少，干旱前后差别不大。综合药用观赏植物生理指标看，兰州百合比紫萼玉簪较为耐旱。

2.2 干旱胁迫对2 种药用观赏植物生化指标的影响

从表3 可以看出，在持续的干旱胁迫下，2 种药用植物的MDA 含量都呈增加趋势，与CK 相比，紫萼玉簪和兰州百合的MDA 含量分别增加了1.96 倍和1.45 倍。干旱胁迫7～14 d，2 种植物的MDA 含量增加幅度分别为66.5%和57.3%，说明兰州百合较为耐旱。干旱会引起植物细胞膜脂过氧化，膜脂过氧化程度越大，细胞膜系统被破坏程度越大，MDA为膜脂过氧化最终产物，其含量反映植物遭受逆境伤害的程度，反映植物抗逆性。干旱胁迫下，MDA含量增加，含量增加越多，抗旱性越弱[16-17]。有研究表明，MDA 含量随着干旱胁迫会先增后降，说明植物组织在干旱胁迫至一定程度下遭到破坏，而这个峰值出现的越晚，其忍耐水分胁迫的能力越强[18]。本试验中2 种药用观赏植物MDA 含量均上升，紫萼玉簪的MDA 含量上升趋势较大，兰州百合则受干旱胁迫影响相对较小，MDA 含量上升较小，较抗旱。

表3 干旱胁迫对2 种药用观赏植物生化指标的影响

紫萼玉簪和兰州百合的SP 含量随着干旱胁迫都表现为上升趋势，与CK 相比，分别上升了2.03 倍和2.43 倍，兰州百合的SP 积累量较高，较耐旱。SP是植物细胞渗透调节物质，植物遭遇干旱时可通过积累SP 使细胞渗透势下降，降低干旱对植物伤害，SP 积累量越大，抗旱性越强[19]。本试验中，紫萼玉簪和兰州百合SP 含量均升高，表示二者均具有一定的抗旱能力，兰州百合上升较高，较耐旱。

紫萼玉簪的SOD 和POD 活性表现为先上升后下降。在14 d 时达到最高值，酶活力最高，说明14 d时紫萼玉簪有对SOD 和POD 活性较高的调节能力，之后下降，调节能力下降直至丧失。兰州百合在干旱胁迫下，SOD 活性表现为先上升后下降，在21 d时达到最高值；POD 活性呈现持续上升，说明21 d时兰州百合有对SOD 和POD 活性较高的调节能力，能有效清除活性氧，降低对膜脂过氧化水平。活性氧大量产生会阻碍植物生长甚至导致死亡，POD 和SOD 可使植物体内活性氧维持在正常水平，且2 种酶在干旱胁迫下的变化具有一定程度的协同性。植物遭遇干旱时，保护酶活性增加越大，抗旱能力越强[20-21]。干旱情况下，活性氧和自由基对细胞膜脂的过氧化作用造成对植物的伤害，保护酶活性增加能有效清除这些过氧化作用，减小植物组织的细胞膜伤害[22-23]。综合药用观赏植物生化指标看，兰州百合比紫萼玉簪较为耐旱。

3 结论与讨论

植物抗旱性是一个多因素影响的复杂数量性状，需要结合植物多个指标来判断植物抗旱性[24-25]。本研究表明，从生理指标来看，随着干旱胁迫持续，兰州百合具有较好的保水和抗脱水能力；叶绿素含量均表现为下降，但兰州百合下降幅度小于紫萼玉簪；细胞质膜透性增加，电导率均上升，兰州百合上升幅度较小；从生化指标来看，丙二醛含量均上升，兰州百合上升幅度较小；可溶性蛋白含量均上升，兰州百合上升幅度较大；紫萼玉簪的SOD 和POD活性先上升后下降，在14 d 时达到最高值；兰州百合SOD 活性先上升后下降，在21 d 时达到最高值；POD 活性均呈现上升。通过8 个植物生理和生化指标的平均值，对2 种药用观赏植物抗旱性作出初步判断为兰州百合＞紫萼玉簪。

综上所述，植物在干旱环境中生长繁殖是受多因素影响的复杂综合性状，一般通过植物干旱胁迫下的生理生化指标的变化来综合评价[26-28]。另外，可结合干旱胁迫下叶片组织解剖构造变化、光合响应变化、药用植物有效成分变化，以及结合分子生物学了解植物对干旱胁迫响应的分子机制等来进一步深入研究。另外，兰州百合原产地为兰州，具有较强的耐旱耐寒性，引进太原后仍然表现出较强的耐旱性，且花朵为亮橙黄色，在太原少有种植。在进行园林地被植物配置时，结合观赏植物花期、花朵颜色以及药用植物的功能特性，合理选择药用观赏植物，打造具有具有功能特性的专业园林，对干旱的太原地区园林绿地景观的可持续性发展具有重要意义。