硝普钠提高3种草花品种抗旱性

许宏刚，张建旗，廖伟彪，吴永华

（1.兰州市园林科学研究所，甘肃 兰州730070；2.甘肃农业大学园艺学院，甘肃 兰州730070）

干旱是影响生长发育和植物分布的主要逆境因子。一氧化氮（nitric oxide，NO）是生物体内氧化还原信号物质和毒性物质，也是一种活性氮[1-3]，在植物体内多种生理过程中发挥作用，尤其是在逆境胁迫时作用更加显著[3-4]。NO可以诱导气孔关闭[5-7]，对植株水分保持起到较大作用[8-10]。作为外源NO供体，硝普钠（sodium nitroprusside，SNP）被广泛用于植物抗旱研究[2-3,11-14]。甘野菊Dendranthema lavandulifolium、‘亚利桑那’天人菊Gaillardia aristata‘Arizona Sun’、美丽飞蓬Erigeron speciosus均为草本花卉，在气候干旱的兰州多被用作园林地被植物。本文以甘野菊、天人菊、美丽飞蓬3种草花品种为研究对象，采用趋势分析法研究硝普钠提高其抗旱性的效应，以期指导生产。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

参试品种：甘野菊、天人菊、美丽飞蓬。1 a生。

试 验 药 剂：硝 普 钠（sodium nitroprusside，SNP），主要成分亚硝基铁氰化钠，外源NO供体，上海源叶生物科技有限公司生产，纯度（有效成分）98.5%。

试验处理：选择长势良好健壮植株各30株移栽至20 cm×20 cm的花盆中，置于避雨棚内进行恢复性生长，14 d后选择长势一致的植株各21株分组，每组3株，共7组。自然干旱法胁迫5 d，分 别 用0.00、0.01、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00 mmol·L-1的SNP溶液喷施叶面，各处理分别表示为S0、S0.01、S0.1、S0.5、S1、S2、S5。每个处理用量100 ml，连续喷施5 d后测定。

1.2 指标测定

叶片相对含水率，烘干称量法测定。样叶保鲜称量后，吸水至饱和称量，再烘干称量，计算鲜叶含水量占饱和含水量的百分比为相对含水率。样叶为不同浓度SNP溶液喷施处理的甘野菊、天人菊、美丽飞蓬叶片，处理后第5天采样测定，用自封袋封装带回室内测定。

叶绿素相对含量，SPAD-502叶绿素仪测定，读数R代替叶绿素相对含量，每个处理测定3次取平均值。样叶为不同浓度SNP溶液喷施处理的甘野菊、天人菊、美丽飞蓬叶片，处理后第5天现场测定。

气孔开张度与开张比，镜检法测定。显微镜下观察并测量开张气孔数、气孔总数、气孔内纵横径长度并拍照。开张气孔的纵横径之积为气孔开张度，开张的气孔数与总气孔数之比是气孔开张比，样叶为不同浓度SNP溶液喷施处理的甘野菊、天人菊、美丽飞蓬叶片。处理后第5天采样，制作临时装片[13]：将叶片平铺，轻轻擦净，在叶表面均匀涂抹一薄层透明指甲油，待晾干后，小心撕下指甲油薄膜，制作临时装片。

细胞膜透性，采用DDS-307型电导仪测定[13]，样叶为不同浓度SNP溶液喷施处理的甘野菊、天人菊、美丽飞蓬叶片，处理后第5天采样，自封袋封装带回室内测定。

1.3 数据分析

Microsoft Excel处理数据并作图。DPS 7.05进行进行方差分析，LSD法多重比较，置信水平p≤0.05。

2 结果与分析

2.1 叶片水分

由图1可以看出，3种供试草花品种叶片相对含水率随着SNP浓度变化曲线均大致呈钟形，S0.5、S1位于转折处，S5为末端点。

图1 SNP影响叶片水分的效应

LSD法多重比较结果表明，天人菊叶片相对含水率，S0.5与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S1与S0有统计学差异且数值高于后者，说明S1提高了天人菊叶片相对含水率，曲线上该点为峰值；S5与S0无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP不影响天人菊叶片水分保持性能。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0 mmol/L增加到1.00 mmol/L，天人菊叶片相对含水率波动式平缓上升达到峰值，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP平缓提高天人菊叶片含水率，即平缓改进其水分保持性能；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊叶片相对含水率波动式下降回复到S0水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低天人菊叶片含水率至S0水平，即削弱其叶片水分保持性能至正常水平。

同理，LSD法多重比较结果表明，美丽飞蓬叶片相对含水率，S0.5与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S1与S0有统计学差异且数值高于后者，说明S1提高了美丽飞蓬叶片相对含水率，曲线上该点为峰值；S5与S0有统计学差异且数值低于后者，说明S5降低美丽飞蓬叶片相对含水率，即浓度5.00 mmol/L的SNP损害美丽飞蓬叶片水分保持性能。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，美丽飞蓬叶片相对含水率平缓上升到峰值，说明浓度<1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP平缓提高美丽飞蓬叶片含水率，即逐渐改进其水分保持性能；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美丽飞蓬叶片相对含水率直线式下降到远低于S0水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP强烈降低美丽飞蓬叶片含水率至S0以下，即削弱其叶片水分保持性能至受损水平。

同理，LSD法多重比较结果表明，甘野菊叶片相对含水率，S0.5与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S0.5与S0有统计学差异且数值高于后者，说明S0.5提高了甘野菊叶片相对含水率，曲线上该点为峰值；S5与S0有统计学差异且数值高于后者，说明S5提高甘野菊叶片相对含水率，即浓度5.00 mmol/L的SNP改善甘野菊叶片水分保持性能。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊叶片相对含水率直线式上升到峰值，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP强烈提高甘野菊叶片含水率，即大幅度改进其水分保持性能；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊叶片相对含水率直线式下降到仍高于S0的水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低甘野菊叶片含水率至仍高于S0的水平，即削弱其叶片水分保持性能，至5.00 mmol/L时仍高于正常水平。

总之，浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP改进3种供试草花品种叶片水分保持性能，其中对天人菊和美丽飞蓬效应微弱；浓度>1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP削弱3种供试草花品种叶片水分保持性能，其中对美丽飞蓬达到受损程度；浓度0.50～1.00 mmol/L时，SNP提高3种草花品种叶片水分保持性能，其中对天人菊和美丽飞蓬效应微弱。

2.2 叶片叶绿素

由图2可以看出，3种供试草花品种叶片叶绿素含量随着SNP浓度变化曲线均大致呈钟形，S0.5、S1位于转折处，S5为末端点。

图2 SNP影响叶片叶绿素的效应

测定结果表明，天人菊叶绿素含量，S0.5与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S1有统计学差异且数值高于后者，说明S1降低了天人菊叶片叶绿素含量，曲线上该点为峰值；S5与S0无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP不影响天人菊叶片叶绿素含量。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，天人菊叶片叶绿素含量波动式平缓上升达到峰值，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP平缓提高天人菊叶片叶绿素含量，即平缓改进其叶片叶绿素含量；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊叶片叶绿素含量波动式下降回复到S0水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低天人菊叶片叶绿素含量至S0水平，即削弱其叶片叶绿素含量至正常水平。

同理，检测结果表明，美丽飞蓬叶片叶绿素含量，S0.5与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S1有统计学差异且数值高于后者，说明S1降低了美丽飞蓬叶片叶绿素含量，曲线上该点为峰值；S5与S0无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP不影响美丽飞蓬叶片叶绿素含量。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，美丽飞蓬叶片叶绿素含量波动式平缓上升达到峰值，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP平缓提高美丽飞蓬叶片叶绿素含量，即平缓改进其叶片叶绿素含量；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美丽飞蓬叶片叶绿素含量波动式下降回复到S0水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低天人菊叶片叶绿素含量至S0水平，即削弱其叶片叶绿素含量至正常水平。

同理，检测结果表明，甘野菊叶片叶绿素含量，S0.5与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S1有统计学差异且数值高于后者，说明S1降低了甘野菊叶片叶绿素含量，曲线上该点为峰值；S5与S0无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP不影响甘野菊叶片叶绿素含量。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊叶片叶绿素含量波动式平缓上升达到峰值，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP平缓提高甘野菊叶片叶绿素含量，即平缓改进其叶片叶绿素含量；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊叶片叶绿素含量波动式下降回复到S0水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低甘野菊叶片叶绿素含量至S0水平，即削弱其叶片叶绿素含量至正常水平。

总之，浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP改进3种供试草花品种叶片叶绿素含量，其中对天人菊和美丽飞蓬效应微弱；浓度>1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP削弱3种供试草花品种叶片叶绿素含量；浓度0.50～1.00 mmol/L时，SNP减少了3种草花品种叶片叶绿素含量，其中对天人菊和美丽飞蓬效应微弱。

2.3 叶片气孔开闭

由图3可以看出，3种供试草花品种叶片气孔开张比随着SNP浓度变化曲线均大致呈V形，S0.5和S2位于转折处，S5为末端点。

图3 SNP影响气孔开闭的效应

测定结果表明，天人菊叶片气孔开张比，S0与S0.01、S0.5与S1无统计学差异，说明它们效应相同； S0与S0.1、S0.5、S1和S2有统计学差异且数值高于后者，说明随着浓度的增加降低了天人菊叶片气孔开张比，曲线上S2为低峰；S5与S0无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP不影响天人菊叶片气孔开张比。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到2.00 mmol/L，天人菊叶片气孔开张比波动式下降达到峰值，说明浓度<2.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低天人菊叶片气孔开张比，即改进其叶片气孔开张比；随着SNP浓度由2.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊叶片气孔开张比波动式下降回复到S0水平，说明浓度2.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低天人菊叶片气孔开张比至S0水平，即削弱其叶片气孔开张比至正常水平。

同理，检测结果表明，美丽飞蓬叶片气孔开张比，S0.5与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S1有统计学差异且数值高于后者，说明S1降低了美丽飞蓬叶片气孔开张比，曲线上该点为低峰；S5与S0无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP不影响美丽飞蓬叶片气孔开张比。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，美丽飞蓬叶片气孔开张比波动式下降达到低峰，说明浓度<1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低美丽飞蓬叶片叶片气孔开张比，即改进其叶片叶片气孔开张比；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美丽飞蓬叶片气孔开张比波动式上升回复到S0水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP提高美丽飞蓬叶片气孔开张比至S0水平，即增强其叶片气孔开张比至正常水平。

同理，检测结果表明，甘野菊叶片气孔开张比，S0.5与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S0.5有统计学差异且数值高于后者，说明S0.5降低了甘野菊叶片气孔开张比，曲线上该点为低峰；S5与S0无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP不影响甘野菊叶片气孔开张比。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊叶片气孔开张比波动式平缓下降达到低峰，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP平缓降低甘野菊叶片气孔开张比，即平缓改进其叶片气孔开张比；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊叶片叶片气孔开张比波动式上升回复到S0水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增加甘野菊叶片叶片气孔开张比至S0水平，即增加其叶片气孔开张比至正常水平。

总之，浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP改进3种供试草花品种叶片气孔开张比，其中对甘野菊和美丽飞蓬效应微弱；浓度>1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增强了甘野菊和美丽飞蓬叶片气孔开张比；浓度1.00～2.00 mmol/L时，SNP减少了天人菊叶片气孔开张比。

2.4 叶片气孔开张

由图4可以看出，3种供试草花品种叶片开张度随着SNP浓度变化曲线均大致呈V形，S0.5、S1位于转折处，S5为末端点。

图4 SNP影响气孔开张的效应

测定结果表明，天人菊叶片开张度（图5），S0与S0.1无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S1有统计学差异且数值高于后者，说明S1降低了天人菊叶片开张度，曲线上该点为低峰；S5与S0.5无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP对天人菊叶片开张度影响不大。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，天人菊叶片开张度波动式下降达到低峰，说明浓度<1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低天人菊叶片开张度，即改进其叶片开张度；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊叶片开张度波动式上升回复到S0.5水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增加天人菊叶片开张度至S0.5水平，即增强天人菊叶片开张度至S0.5水平。

图5 不同浓度处理下天人菊气孔开张度

同理，检测结果表明，美丽飞蓬叶片开张度（图6），S0与S0.1无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S1有统计学差异且数值高于后者，说明S1降低了美丽飞蓬叶片开张度，曲线上该点为低峰；S5与S0.5无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP对美丽飞蓬叶片开张度影响不大。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，美丽飞蓬叶片开张度波动式下降达到低峰，说明浓度<1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低美丽飞蓬叶片开张度，即改进其叶片开张度；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美丽飞蓬叶片开张度波动式上升回复到S0.5水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增加美丽飞蓬叶片开张度至S0.5水平，即增强美丽飞蓬叶片开张度至S0.5水平。

图6 不同浓度处理下美丽飞蓬孔开张度

同理，检测结果表明，甘野菊叶片开张度（图7），S0与S1无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S0.5有统计学差异且数值高于后者，说明S0.5降低了甘野菊叶片开张度，曲线上该点为低峰；S5与S0.5无统计学差异，说明两者效应相同，即浓度5.00 mmol/L的SNP影响甘野菊叶片开张度不明显。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊叶片开张度波动式平缓下降达到低峰，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP平缓降低甘野菊叶片开张度，即平缓改进其叶片开张度；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊叶片开张度波动式上升回复到S0.5水平，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低甘野菊叶片开张度至S0.05水平，即增强其叶片开张度至S0.5水平。

图7 不同浓度处理下甘野菊气孔开张度

总之，浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP改进3种供试草花品种叶片开张度，其中对甘野菊效应微弱；浓度>1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP提高了3种供试草花品种叶片开张度；浓度0.50～5.00 mmol/L时，SNP增加了3种草花品种叶片开张度，其中对甘野菊效应微弱。

2.5 叶片细胞膜透性

由图8可以看出，3种供试草花品种叶片开张度随着SNP浓度变化曲线均大致呈V形，S0.5、S1位于转折处，S5为末端点。

图8 SNP影响叶片细胞膜透性的效应

测定结果表明，天人菊细胞膜透性，S0与S0.01、S0.5与S1无统计学差异，说明它们效应相同； S0与S1有统计学差异且数值高于后者，说明S1降低了天人菊叶片细胞膜透性，曲线上该点为低峰；S5与S0有统计学差异且数值高于后者，说明浓度5.00 mmol/L的SNP明显影响了天人菊叶片细胞膜透性。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到1.00 mmol/L，天人菊叶片细胞膜透性波动式下降达到低峰，说明浓度<1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低天人菊细胞膜透性，即改进其细胞膜透性；随着SNP浓度由1.00 mmol/L增加到5.00 mmol/L，天人菊叶片开张度波动式上升至高峰，说明浓度1.00～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增加了天人菊细胞膜透性。

同理，测定结果表明，美丽飞蓬叶片细胞膜透性，S0与S0.01无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S0.5有统计学差异且数值高于后者，说明S0.5降低了美丽飞蓬叶片细胞膜透性，曲线上该点为低峰；S5与S0有统计学差异且数值高于后者，说明浓度5.00 mmol/L的SNP明显影响了美丽飞蓬叶片细胞膜透性。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0.00 mmol/L增加到0.50 mmol/L，美丽飞蓬叶片细胞膜透性波动式平缓下降达到低峰，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低美丽飞蓬叶片细胞膜透性，即改进其细胞膜透性；随着SNP浓度由0.50 mmol/L增加到5.00 mmol/L，美丽飞蓬叶片细胞膜透性波动式上升至高峰，说明浓度0.50～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增加了美丽飞蓬叶片细胞膜透性。

同理，测定结果表明，甘野菊叶片细胞膜透性，S0与S0.01无统计学差异，说明两者效应相同；S0与S0.5有统计学差异且数值高于后者，说明S0.5降低了甘野菊叶片细胞膜透性，曲线上该点为低峰；S5与S0有统计学差异且数值高于后者，说明浓度5.00 mmol/L的SNP明显影响了甘野菊叶片细胞膜透性。由趋势线可以看出，随着SNP浓度由0 mmol/L增加到0.50 mmol/L，甘野菊叶片细胞膜透性波动式下降达到低峰，说明浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度增加SNP降低甘野菊叶片细胞膜透性，即改进其细胞膜透性；随着SNP浓度由0.50 mmol/L增加到5.00 mmol/L，甘野菊叶片细胞膜透性波动式上升至高峰，说明浓度0.50～5.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增加了甘野菊叶片细胞膜透性。

总之，浓度<0.50 mmol/L时，随着浓度降SNP改进3种供试草花品种叶片细胞膜透性；浓度>1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增加了3种供试草花品种叶片细胞膜透性。

3 讨论与结论

干旱胁迫会对植物产生多方面的影响，如气孔关闭、叶片萎蔫以及生长停滞等。水分胁迫也会降低叶绿素含量，改变细胞膜的结构和功能。SNP作为一个重要的信号物质，在植物体内多种生理过程中发挥着重要的作用，调节植物对生物与非生物胁迫的适应反应，尤其是在逆境中其作用更加显著[4,16]。大量的研究看出：NO在低浓度能促进植物在逆境下的生长，但高浓度的NO会作为负影响因子严重的抑制植物的生长[17-18]。SNP增强植物的抗旱性是改善多种途径的综合效应，在施加后，能够减少干旱胁迫引起的水分缺失，以及能够缓解由胁迫造成的气孔关闭、离子亏缺等，提高了植物对干旱胁迫的耐性[19]。本研究表明，SNP浓度为0.50 mmol/L时，能有效缓解自然干旱胁迫对3种草花品种生长的抑制，气孔几乎关闭，尤其是对甘野菊气孔的抑制作用特别明显，因此叶片的相对含水量也得到了大幅度的提升，这与前人[20]研究结果一致。当浓度＞1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP减少了3种供试草花品种叶片相对含水量和叶绿素含量，千叶片气孔也随之张开。

Halliwel等报道在干旱胁迫发生时植物首先产生氧化胁迫，氧化伤害常造成细胞膜的伤害，胞内离子向胞外流动，导致细胞死亡。SNP可通过缓解干旱胁迫造成细胞膜的氧化损伤，即降低干旱胁迫下幼苗叶片组织浸出液的电导率，提高作物的抗旱性。本研究表明，通过喷施0.50～1.00 mmol/L SNP后可减轻干旱胁迫对3种草花品种叶片细胞膜的伤害；但浓度＞1.00 mmol/L时，随着浓度增加SNP增加了3种供试草花品种叶片细胞膜透性。