干旱胁迫处理对紫花苜蓿生长及生理特征的影响

黄珊

摘要：为了探索紫花苜蓿对干旱胁迫处理下的生长以及生理特征的变化情况，特选择PEG-6000模拟干旱胁迫处理开展了此研究，结果表明，干旱胁迫处理下，紫花苜蓿地上部分生长量均极显著低于对照处理，随着干旱胁迫程度的加重，地上部分生长量逐渐降低、根冠比逐渐增加、根直径及总面积逐渐降低，脯氨酸、丙二醛、过氧化氢酶含量随着干旱胁迫程度的加重逐渐增加，可溶性蛋白质或者可溶性糖的含量随着干旱胁迫程度的加重逐渐降低，由此可知，在干旱胁迫处理下，紫花苜蓿机体会相应地作出一系列的响应机制进行调节，以适应干旱的条件，表明了紫花苜蓿的抗旱能力比较强，可以适应一定程度的干旱胁迫处理。

关键词：干旱胁迫;紫花苜蓿;生长;生理特征

紫花苜蓿，学名为Medicago sativa L.，属于豆科苜蓿属多年生植物，含有丰富的蛋白质，产量高、有较高的适口性、品质佳，在我国北方地区作为优良牧草广泛人工栽培[1]。北方地区的气候干旱、降雨资源少而蒸发量大，牧草种植中最大的影响因素即为干旱少雨的气候特点。因此研究紫花苜蓿在干旱条件下的生长以及生理特征变化的重要性显而易见[2]。为了探索我国北方干旱地区不同程度的干旱胁迫处理下紫花苜蓿生长的适应情况，特开展了此研究，旨在为北方干旱地区紫花苜蓿的种植提供指导。

1材料与方法

1.1 试验地情况

试验安排在国有阜蒙县牤牛河林场苗圃，地形为丘陵山地，降水相对于其他辽西北地区偏多，年降水量在420mm左右，以7-9月的分布较多，年日照时数年均在2600h以上，年均温8.5℃左右。

1.2 试验材料

供试的紫花苜蓿品种选择中苜1号，由中国农科院畜牧研究所选育，2003年通过审定，编号为宁审苜2003006;该品种的株型直立，有发达的根系，主根明显，在土壤中主要分布在3-6m深的范围内，侧根数量多，有很强的耐盐碱、耐干旱、耐瘠薄能力，生长速度快，表现出非常强的再生能力。供试的材料还包括75%乙醇、塑料花盆（直径、高度分别在10、15cm左右）、Hoagland营养液、PEG-6000、培养皿等、供试的仪器包括恒温培养箱、Li-6400光合仪、天平、烘箱等。

1.3 试验设计

试验中通过PEG-6000模拟不同程度的干旱胁迫处理，共设置4种不同的干旱胁迫处理，即PEG-6000的体积分数分别为0%（CK）、10%（轻度胁迫）、20%（中度胁迫）、30%（重度胁迫）。每种程度的干旱胁迫处理均设3次重复，每个重复种植紫花苜蓿10盆，每盆幼苗6株（要求生长情况几乎一致）。

1.4 试验方法

将经过精选的紫花苜蓿种子用75%的乙醇进行消毒，之后平摊在培养皿内（提前铺上2层干净滤纸），转移到恒温培养箱中设置25℃的温度进行催芽处理，保持滤纸一致湿润的状态，当种子萌发、胚根长度在5-7mm时种植在花盆中，培养基质为提前高温灭菌处理的细沙，最后每个盆中选择6株长势一致的保留下来，其余的清除干净。将花盆置于有较好透光条件的温室中培养，温度设置为25℃，第1周每天浇灌1次清水，第2周每天浇灌Hoagland营养液。在紫花苜蓿种植后60d时按照试验设计进行处理，每隔3d浇灌1次用Hoagland营养液配制的各体积分数的PEG-6000溶液（模拟各干旱胁迫处理），连续浇灌3次[3-4]。

1.5 调查内容及方法

干旱胁迫处理后的第10天，从各处理重复小区中随机选择30株紫花苜蓿开展地上生物量、根茎比、平均根系直径、根总表面积、根干重、叶片气孔导度、可溶性蛋白質含量、丙二醛含量等指标的调查，最后各处理3次重复小区内共计90株紫花苜蓿的数据取平均值进行分析，比较各干旱胁迫处理下紫花苜蓿主要生长指标以及生理特征的变化情况[5]。

2结果与分析

2.1 不同干旱胁迫处理对紫花苜蓿生长的影响

通过用PEG-6000模拟不同程度的干旱胁迫处理，比较了各处理下紫花苜蓿的主要生长指标情况，结果见表1。

根据表1可知，干旱胁迫处理对地上生物量有不同程度的影响，随着干旱胁迫程度的增加，地上生物量逐渐降低，其中以对照处理为最大，达到94.2%，极显著高于其他几个不同程度干旱胁迫的处理，其次是轻度胁迫处理，地上生物量与中度胁迫处理差异不明显，与重度胁迫处理差异极显著，重度胁迫与中度胁迫处理之间未达到显著性差异。

根据表1可知，根冠比随着干旱胁迫程度的加重而逐渐增加，重度胁迫处理下根冠比显著高于对照处理，与中度胁迫、轻度胁迫2个处理之间差异不显著，中度和轻度干旱胁迫2个处理的根冠比与对照之间差异也未达到显著水平。

根据表1可知，干旱胁迫对根直径的生长有较大的影响，随着干旱胁迫程度的加重，平均根直径逐渐减小，对照处理与干旱胁迫的几个处理达到了显著差异，各干旱胁迫处理之间，轻度胁迫与中度胁迫之间差异不明显，与重度胁迫之间有显著的差异，轻度胁迫、中度胁迫2个处理与重度胁迫之间差异明显。

根据表1可知，随着胁迫程度的加重，紫花苜蓿的根总面积表现出逐渐降低的趋势，对照处理与轻度胁迫2个处理之间差异不显著，与中度胁迫、重度胁迫之间差异极显著，轻度胁迫与中度、重度2个处理之间差异达到了显著性差异。

根据表1可知，对照处理的平均根干重为22.05g/株，以中度干旱胁迫下紫花苜蓿的根干重最重，与重度处理达到了极显著差异，与轻度干旱处理差异不明显，与对照处理之间差异显著。

2.2 不同干旱胁迫处理对紫花苜蓿生理特征变化的影响

通过对不同干旱胁迫处理下紫花苜蓿气孔导度、过氧化氢酶、丙二醛等各种生理特征变化情况的分析，结果见表2。根据表2可知，气孔导度以对照处理为最大，达到205.82 mmoL/m2·s，极显著高于其他处理，干旱胁迫处理下，随着干旱胁迫程度的加重，气孔导度逐渐降低，轻度胁迫处理与其他2个胁迫处理之间差异极显著;过氧化氢酶以对照处理为最低，随着干旱胁迫程度的加重，过氧化氢酶的活性逐渐增加，对照处理与轻度胁迫处理之间差异不显著，与中度胁迫、重度胁迫2个处理之间差异极显著，各干旱胁迫处理之间均达到了极显著差异;随着干旱胁迫程度的加重，丙二醛含量逐渐增加，干旱胁迫的3个处理均极显著高于对照处理，重度、中度干旱胁迫2个处理之间无显著性差异;可溶性蛋白质含量各处理之间无明显差异;可溶性糖含量以对照处理为最低，轻度干旱胁迫处理为最高，随着干旱胁迫程度的加重，可溶性糖含量逐渐降低，轻度胁迫与中度胁迫之间差异不明显，这2个处理均极显著高于重度胁迫处理;游离脯氨酸在各干旱胁迫处理下，含量均极显著高于对照处理，各干旱胁迫处理之间差异不显著。

3结论与讨论

苜蓿地上生物量是其经过长期光合作用的积累作用形成，在干旱胁迫处理下，苜蓿地上生物量的生长受到了较大幅度的抑制，干旱胁迫程度越重，抑制生长的程度越明显[6];本试验中，各干旱胁迫处理下紫花苜蓿地上部分生长量均极显著低于对照处理，随着干旱胁迫程度的加重，地上部分生长量逐渐降低[7-8];

干旱胁迫处理下，植株的根冠比会相应作出调整，根冠比增加对植物水分亏缺状态的缓解有较好的效果，体现出植物的抗旱性[7];本试验中，紫花苜蓿在干旱胁迫处理下，随着胁迫程度的加重，根冠比逐漸增加，重度干旱胁迫处理与对照处理达到了显著差异。

在植物生长的环境发生变化时，最先发生反应的部位即为植物的根系，通过自身的生理代谢变化来对根系的生长起到补偿协调作用，促使植株逐渐适应外界的环境变化[9]。本试验中，在干旱胁迫处理下，紫花苜蓿的根直径、根总面积、根干重等均有不同程度的变化，以适应各种程度干旱胁迫条件。

脯氨酸、可溶性蛋白质或者可溶性糖、丙二醛、过氧化氢酶等均是植物体内重要的成分，其通过含量的变化达到协调机体在逆境环境下的应对机制[9-10]。本试验中，紫花苜蓿在干旱胁迫处理下，脯氨酸、丙二醛、过氧化氢酶含量随着干旱胁迫程度的加重逐渐增加，可溶性蛋白质或者可溶性糖的含量随着干旱胁迫程度的加重逐渐降低，这些变化体现了紫花苜蓿面对干旱胁迫下的相应机制。

参考文献

[1]韩志顺，郑敏娜，梁秀芝，等.干旱胁迫对不同紫花苜蓿品种形态特征和生理特性的影响[J].中国草地学报，2020， 42（3）：37-43.

[2]张翠梅，师尚礼，吴芳.干旱胁迫对不同抗旱性苜蓿品种根系生长及生理特性影响[J].中国农业科学，2018，51 （5）：868-882.

[3]闫启，孟宣辰，骆凯， 等.紫花苜蓿新品系MS-LM01的抗旱性初步鉴定[J].西南民族大学学报（自然科学版）， 2017，43（2）：118-123.

[4]韩德梁，王彦荣.紫花苜蓿对干旱胁迫适应性的研究进展[J].草业学报，2005，14（6）：7-13.

[5]李文娆.紫花苜蓿水分生理生态特性及耐旱性研究[D].北京：中国科学院水利部水土保持研究所（中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心），中国科学院水利部水土保持研究所，中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心.2007.

[6]李跃，万里强，李向林，等.水分胁迫对不同紫花苜蓿品种幼苗生长特性和根系ABA含量的影响[J].中国农业大学学报，2017，22（10）：75-83.

[7]冯广龙，罗远培，刘建利，等.不同水分条件下冬小麦根与冠生长及功能间的动态消长关系[J].干旱地区农业研究，1997，15（2）：73-79.

[8]陈晓远，刘晓英，罗远培.土壤水分对冬小麦根、冠物质动态消长关系的影响[J].中国农业科学，2003，36（12）：1502-1507.

[9]韩瑞宏，田华，高桂娟，等.干旱胁迫小紫花苜蓿叶片水分代谢与两种渗透调节物质的变化[J].华北农学报，2008，23（4）：140-144.

[10]张新兰.不同品种苜蓿叶片离体干旱胁迫过程中抗氧化酶活性动态[J].草业科学，2008，25（2）：77-83.