植物學

干旱脅迫對東方百合根葉生理功能及花粉育性的影響

賈文杰，王祥寧，馬璐琳，等

摘要：百合是世界主要的商品花卉，中國百合主產(chǎn)區(qū)內(nèi)干旱缺水情況時有發(fā)生，中重度干旱就會嚴重影響百合植株生長發(fā)育和切花的商品性狀，進而影響切花品質(zhì)。根系是植物吸水的主要器官，干旱時會迅速產(chǎn)生化學信號向地上部分傳遞，促使氣孔關(guān)閉以減少水分散失，并通過自身形態(tài)和生理生化特征的調(diào)整以適應(yīng)土壤水分下降。目前關(guān)于干旱脅迫對百合根系發(fā)育的影響的研究鮮有報道。本研究以東方百合“Sorbonne”為材料，當植株生長至現(xiàn)蕾期時開始持續(xù)干旱脅迫，設(shè)置連續(xù)4、8、12、16、20和24 d的干旱處理，相應(yīng)的土壤含水量依次為15.06%、13.37%、10.87%、9.22%、7.80%和6.08%，然后立即進行復(fù)水，使土壤含水量恢復(fù)到正常水平，對干旱24 d的處理連續(xù)復(fù)水4 d（R4）；在持續(xù)干旱4、8、12、16、20、24 d及干旱24 d后復(fù)水4 d時分別取樣，檢測葉片葉綠素熒光參數(shù)、光合生理指標、抗氧化酶活性和丙二醛含量，并觀測其莖生根發(fā)育情況以及調(diào)查植株在干旱脅迫期、復(fù)水期、開花期的花粉育性，明確干旱脅迫對百合根、葉生理功能及花粉育性的影響，探討百合的抗旱生理機制，為百合的切花生產(chǎn)，特別是中國水資源相對缺乏地區(qū)的百合種植提供一定的參考依據(jù)。結(jié)果表明：（1）與對照相比，干旱處理組百合植株的葉綠素含量隨著干旱時間延長而逐漸降低，處理4 d后百合開始明顯受到干旱脅迫；脅迫4～ 8 d內(nèi)，光合作用受到的脅迫主要是氣孔因素所致；脅迫8～12 d期間，葉片熒光葉綠素指標開始急劇變化，光合作用受到的脅迫已開始從氣孔因素轉(zhuǎn)變?yōu)榉菤饪滓蛩?；脅迫12 d后，葉片丙二醛含量增加，膜質(zhì)開始受到氧化；脅迫16 d時，葉片抗氧化酶系統(tǒng)活性達到峰值，隨后開始降低，丙二醛累積隨之增加，膜脂過氧化作用加劇；脅迫24 d時，葉片光合指標略有所恢復(fù)。（2）解除干旱脅迫復(fù)水4 d天后，百合葉片光合生理指標均有所恢復(fù)，但未恢復(fù)到脅迫前水平。（3）與正常對照相比，經(jīng)歷干旱脅迫的百合根系隨著干旱脅迫時間的延長先縮短變粗、數(shù)量減少，然后逐漸褐化并趨近萎縮，且根系干鮮重顯著降低，但花粉育性在脅迫期、復(fù)水期及開花期沒有顯著變化。研究發(fā)現(xiàn)，在百合發(fā)育的關(guān)鍵時期，不同程度的干旱脅迫會對葉片的光合功能和抗氧化酶系統(tǒng)以及根系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性的傷害，從而嚴重影響切花植株正常的生理生長，保持合理的土壤含水量是生產(chǎn)高品質(zhì)切花的關(guān)鍵。但持續(xù)24 d的干旱并未對百合花粉的育性產(chǎn)生影響。本研究部分揭示了切花百合水分脅迫與光合生理、抗氧化酶系統(tǒng)、根系統(tǒng)發(fā)育，花粉育性之間的關(guān)系，了解了切花百合的抗旱的生理機制，為發(fā)展節(jié)水、高效、優(yōu)質(zhì)的切花百合生產(chǎn)提供參考依據(jù)。同時東方百合在抗旱性基因及蛋白層面是如何調(diào)控植物進行抗旱機制反應(yīng)，還有待進一步探討。

來源出版物：西北植物學報, 2017, 37(11): 2194-2203

入選年份：2017