干旱脅迫對德國補血草氣孔特征及生理特性的影響

胡妍妍+白利娟+張婷+等

摘要：以德國補血草（Linminoium tataricum L.）為試材，研究干旱脅迫對德國補血草氣孔特征及生理特性的影響。結果表明，土壤相對含水量50%（輕度干旱脅迫）時，德國補血草植株表現(xiàn)正常，土壤相對含水量為35%（中度干旱脅迫）和25%（重度干旱脅迫）時，葉片出現(xiàn)萎蔫枯死現(xiàn)象；隨著干旱脅迫程度的增加，根系活力呈下降趨勢，氣孔密度呈上升趨勢，氣孔開張度則大幅度下降；對照（土壤相對含水量70%～80%）與土壤相對含水量50%處理下的根系活力和丙二醛含量差異不顯著，但均極顯著高于土壤相對含水量35%和25%的中度、重度干旱脅迫處理。葉片的超氧化物歧化酶活性呈先下降后升高的趨勢；復水后，各干旱脅迫處理的植株均能恢復生長，恢復所需時間隨著干旱脅迫程度的加重而增加。綜合各指標分析認為，德國補血草具有較強的耐旱能力。

關鍵詞：德國補血草（Linminoium tataricum L.）；干旱脅迫；氣孔特征；生理特性

中圖分類號：Q949.774.2；Q948.112+.3；Q945.17+2 文獻標識碼：A文章編號：0439-8114（2015）20-5066-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.20.035

Effect of Drought Stress on Stomatal and Physiological Characteristics

of Limonium tataricum

HU Yan-yan，BAI Li-juan，ZHANG Ting，ZHENG Xin，ZENG Li-rong，LUO Jian-xia

（College of Horticulture and Landscape Architecture， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China）

Abstract： Stomatal and physiological characteristics of Linminoium tataricum L. were studied under drought stress. The results showed that L. tataricum showed normal performance under slight drought stress with 50 % of soil relative water content （SRW）， while L.tataricum leaves appeared wilt or dead with 35% SRW and 25% SRW. With the drought stress increased， root activity decreased and stomatal density increased， while stomatal opening degree decreased significantly. The root activity and MDA content in CK（SRW 70% to 80%） was not significantly different from that in 50% SRW， but was significantly higher than that in 35% SRW and 25% SRW. SOD activity showed an increasing trend after the first fall. The plants treated with different drought stress could grow again after re-watering. The recovery time extended with the drought stress increased. In conclusion， L. tataricum has strong drought-enduring ability.

Key words： Linminoium tataricum L.； drought stress； stomatal； physiological characteristics

補血草屬（Limonium Mill.）植物為白花丹科（Plumbaginaceae）多年生（罕見一年生）草本、半灌木或小灌木植物，多數種類具有耐旱耐鹽堿特性，是鹽堿化地區(qū)理想的綠化植物。德國補血草（Linminoium tataricum L.）是補血草屬中的一個新種，具有該屬植物的一些優(yōu)良特性；其株型美觀、景觀效果較好，綠葉期長，覆蓋地面能力較強，具有很高的推廣應用價值。

關于植物耐旱性已有不少研究，徐興友等[1]對6種野生耐旱花卉在干旱脅迫下其盆栽土壤含水量、葉片脫水程度、根系含水量與根系活力等方面進行了比較；孫存華等[2]對藜（Chenopodium album L.）的生理生化指標進行了測定，在不同干旱脅迫條件下比較了其葉片相對含水量（RWC）、自由水含量（FWC）、束縛水含量（BWC）、可溶性糖含量、脯氨酸含量、丙二醛（MDA）含量、抗壞血酸（ASA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性等的變化。駱建霞等[3]研究了海姆維斯蒂栒子（Cotonester hjelmqvistii Flinck et Turcz）在干旱脅迫下其新梢生長量、丙二醛和脯氨酸含量的變化。

關于補血草屬植物的研究也有很多報道，如鄧旺華等[4]對補血草屬植物在城市綠化應用方面做了系統(tǒng)研究；李妍[5]研究了鹽脅迫下中華補血草[L. sinense（Girard）Kuntze]的草酸含量和MDA含量；段廣德等[6]研究了二色補血草[L. bicolor （Bag.） Kuntze]在不同土壤含水量下的最大葉長、最大葉寬、葉片數、冠幅等形態(tài)特征變化；史燕山等[7]通過將德國補血草與其他種補血草混合種植，研究了種間競爭能力，并對鹽脅迫下德國補血草種子的發(fā)芽率、胚根長度、發(fā)芽速度以及耐鹽指數進行了研究測定[8]。但至今尚未見德國補血草耐旱能力方面的研究報道。為此，試驗研究了干旱脅迫對德國補血草氣孔特征、根系活力和生理特性的影響，旨在了解其抗旱能力，從而為德國補血草的推廣應用，制定栽培管理措施提供參考依據。endprint

1 材料與方法

1.1 材料

采用德國補血草播種苗，于2013年5～8月在天津農學院園藝實驗基地進行。選取長勢良好、大小均一的幼苗（株幅12 cm）移栽到統(tǒng)一規(guī)格的塑料盆（盆徑18 cm）中進行培養(yǎng)。所用基質為混合基質（園土∶草炭=2∶1，體積比）。用電子天平準確稱量，保證每盆基質重量一致（1 300 g）。在幼苗緩苗后，開始實施干旱處理。

1.2 處理

試驗采用隨機區(qū)組設計，設置輕度干旱脅迫（土壤相對含水量SRW 50%）、中度干旱脅迫（SRW 35%）和重度干旱脅迫（SRW 25%）3個脅迫處理，以SRW 70%～80%的基質為對照，每處理3次重復，每小區(qū)4盆。采用稱重法進行水分控制，自然失水后，當土壤相對含水量低于60%時進入干旱脅迫狀態(tài)，持續(xù)不澆水；到達設置的脅迫水平時，繼續(xù)保持脅迫24 h，然后取樣進行各指標測定。取樣后進行復水處理，處理過程中隨時觀察并記錄植株形態(tài)的變化。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 氣孔特征測定 將具有代表性的葉片在復水前取下并清洗干凈，用鑷子撕下葉片下表皮制片，在顯微鏡下統(tǒng)計每個視野的氣孔數和開張氣孔數，測10個視野，取均值，重復4次。氣孔密度以每視野內氣孔的平均個數表示，氣孔開張度=開張氣孔數/觀測氣孔總數×100%。

1.3.2 生理生化指標測定 采用氯化三苯基四氮唑法（TTC）對根系活力進行測定，采用氮藍四唑法（NBT）對SOD活性進行測定，采用硫代巴比妥酸法（TBA）對MDA含量進行測定。所有測定指標的數據采用SPSS 17.0軟件進行方差分析和鄧肯氏新復極差法（（Duncans multiple range test，DMRT）測驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫及復水處理對德國補血草形態(tài)特征的影響

進入試驗的干旱脅迫后，達到SRW 50%（輕度干旱脅迫）、35%（中度干旱脅迫）、25%（重度干旱脅迫）的時間分別為2、7、8 d。在輕度干旱脅迫后，德國補血草植株形態(tài)特征與對照相似，只有極少數葉片輕微萎蔫；復水處理后，植株3 h即可恢復正常。在中度、重度干旱脅迫后，每株約有3、4片葉萎蔫枯黃，但仍有生命特征；復水后，植株均在24 h后挺立，并分別在復水后的8、11 d長出新葉。

2.2 干旱脅迫下德國補血草氣孔特征的變化

試驗測定的干旱脅迫下德國補血草氣孔特征變化情況見表1。由表1可知，隨著干旱脅迫的加重，德國補血草的氣孔密度增加。在輕度干旱脅迫后極顯著高于對照（P<0.01）；與中度干旱脅迫處理的差異不顯著（P>0.05）；當重度干旱脅迫后，氣孔密度極顯著高于其他3個處理（P<0.01）。由表1還可知，氣孔開張度隨著干旱脅迫的加重依次極顯著下降（P<0.01），各干旱脅迫處理下的氣孔開張度均極顯著低于對照（P<0.01）?？梢姡聡a血草在干旱脅迫下可通過降低氣孔開張度減少水分散失，以抵御干旱脅迫，同時增加氣孔密度來保證氣體交換，維持其細胞正常的生理代謝，這個結果體現(xiàn)了德國補血草氣孔對干旱脅迫作出的積極響應。

2.3 干旱脅迫對德國補血草根系活力的影響

試驗測定的干旱脅迫下德國補血草根系活力變化情況見表1。由表1可知，德國補血草根系活力隨干旱脅迫的加重呈下降趨勢，但在輕度干旱脅迫后，處理植株的根系活力與對照差異不顯著（P>0.05），說明此干旱脅迫水平未對德國補血草的根系活力產生不良影響；而在中度、重度干旱脅迫后，與對照相比植株的根系活力極顯著下降（P<0.01），均比對照下降了18.84%；但中度與重度干旱脅迫處理兩者間的差異不顯著（P>0.05）。

2.4 干旱脅迫對德國補血草葉片MDA含量的影響

試驗測定的干旱脅迫下德國補血草葉片MDA含量變化情況見表1，由表1可知，當輕度干旱脅迫后，德國補血草葉片MDA含量高于對照，但差異不顯著（P>0.05），說明此水平的干旱脅迫并未對德國補血草細胞膜造成傷害；隨著干旱脅迫的進一步加重，當中度干旱脅迫后，MDA含量與對照相比極顯著下降（P<0.01），重度干旱脅迫后繼續(xù)下降，并顯著低于中度干旱脅迫處理（P<0.05）。說明輕度干旱脅迫不會對德國補血草的MDA含量產生較大的影響，而中度、重度干旱脅迫則產生很大的影響，使MDA含量極顯著下降（P<0.01）。

2.5 干旱脅迫對德國補血草葉片SOD活性的影響

試驗測定的干旱脅迫下德國補血草葉片SOD活性變化情況見表1。由表1可知，隨著干旱脅迫程度的加重，德國補血草葉片的SOD活性呈先下降、后上升的變化趨勢。在輕度干旱脅迫后，處理與對照的SOD活性差異不顯著（P>0.05），反映出此干旱脅迫水平未對德國補血草生理活動產生較大影響；當中度干旱脅迫后，SOD活性極顯著下降（P<0.01），達到試驗范圍的最低值，為53.650 6 μmol/g，較對照下降了39.33%；當重度干旱脅迫后，SOD活性又極顯著升高（P<0.01）。上述結果說明輕度干旱脅迫不會對德國補血草的SOD活性產生較大的影響，而中度干旱脅迫則產生很大的影響，使SOD活性極顯著下降（P<0.01）。當重度干旱脅迫時，德國補血草葉片中SOD活性又上升恢復至對照的水平，體現(xiàn)了其對干旱脅迫有較強的抗性，可通過自身調節(jié)維持植株的正常生理活動，減少干旱脅迫對細胞膜的損害。

3 小結與討論

干旱對植株產生的影響最易直接觀察到的外觀性狀是葉片、嫩莖及新梢的萎蔫和生長受抑[9]。輕度干旱脅迫下的德國補血草植株整體無大的變化，僅極少數葉片出現(xiàn)了輕微失水，葉片表現(xiàn)微下垂，待復水處理后僅3 h便恢復到了對照的水平，這說明輕度干旱脅迫對德國補血草影響甚微；而在中度、重度脅迫后，雖然德國補血草地上部分葉片發(fā)生萎蔫并有枯死現(xiàn)象，但均在復水24～36 h后恢復至正常，并分別在復水第八天、第11天后長出新葉。結合本試驗中對根系活力的測定，中度、重度干旱脅迫比對照根系活力僅下降了18.84%，說明德國補血草在中度、重度干旱脅迫后仍能保持較高的根系活力，從而保證植株的存活及恢復生長。endprint

干旱脅迫是造成氣孔特征變化的重要影響因素之一。氣孔的密度與凈光合速率、氣孔導度和水分利用效率密切相關[10]。試驗中氣孔密度在干旱脅迫下的表現(xiàn)與王春艷等[11]在大豆[Glycine max（L.）Merr.]上的試驗結果一致，即隨著干旱脅迫程度的加重，氣孔密度呈增加趨勢；說明氣孔密度的增加可能是德國補血草適應干旱脅迫的一種調節(jié)機制。試驗里氣孔開張度的研究結果同胡博等[12]在花生（Arachis hypogaea L.）上的試驗結果相一致，即隨著干旱脅迫程度加深呈下降趨勢；試驗中土壤相對含水量50%處理的氣孔開張度與對照相比極顯著下降，說明德國補血草為了在干旱脅迫環(huán)境下生存，可以通過降低氣孔開張度，以減少植株體內的水分散失，從而保障其進行正常的新陳代謝。

根系活力是根系的吸收能力、合成能力、氧化能力和還原能力的綜合體現(xiàn)，可反映根系的生長發(fā)育狀況，是根系生命力的綜合指標，能夠從本質上反映苗木根系生長與土壤水分及其環(huán)境之間的動態(tài)關系[13]。試驗中對德國補血草根系活力的研究結果同林鶯等[14]在二色補血草試驗的研究結果相一致，即隨著干旱脅迫程度的加重，根系活力呈下降趨勢；試驗中土壤相對含水量50%時（輕度干旱脅迫）的根系活力與對照差異不顯著，說明輕度干旱脅迫未對德國補血草根系造成傷害，這與試驗里MDA含量及SOD活性的變化結果是吻合的；當土壤相對含水量為35%時（中度干旱脅迫），根系活力和SOD活性表現(xiàn)為極顯著下降，此時MDA含量也極顯著下降，說明在土壤相對含水量從50%降至35%條件下，處理水平的間隔較大，未能體現(xiàn)MDA含量上升情況（積累），只在土壤相對含水量為50%時才有上升趨勢；范蘇魯等[15]報道，干旱脅迫下大麗花（Dahlia pinnata Cav.）細胞自由基產生和清除失衡，膜系統(tǒng)發(fā)生過氧化反應而破壞膜結構，使離子滲透率增大，MDA積累；同時MDA的積累又抑制了SOD活性，進而喪失了保護酶系統(tǒng)的功能，促使膜系統(tǒng)受損加重；而德國補血草在干旱脅迫加重的條件下MDA沒有積累，說明其對干旱脅迫具有一定程度的適應調節(jié)能力。當土壤相對含水量為25%時（重度干旱脅迫），德國補血草葉片中的MDA含量繼續(xù)下降，說明過度干旱脅迫對植物生理代謝活動影響較大，使得MDA含量下降。而SOD活性升高可能是由于根系活力此時仍保持在較高水平，可以保證植株基本的生理活動所需，使SOD的活性恢復至對照水平。上述結果反映了德國補血草剛進入干旱脅迫時的應激反應和經過一段時間脅迫后的適應性，這與姜慧芳等[16]在花生上的研究結果相類似。綜合各項指標分析后，認為德國補血草具有較強的耐旱能力。

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