李秀玲,劉 君,楊志民

（1.南京農(nóng)業(yè)大學草坪研究與開發(fā)工程技術(shù)中心,江蘇南京 210095；2.廣西藥用植物園,廣西南寧 530023）

觀賞草是我國園林界新興的新型景觀植物,因其自然樸實、觀賞價值高且耐旱、耐貧瘠、抗病蟲害、養(yǎng)護成本低等優(yōu)點而倍受推崇[1-2]。近年來,觀賞草在我國各地的引種、推廣應(yīng)用研究越來越受到重視,先后開展了國外優(yōu)良觀賞草種的引種、評價、篩選及推廣和本地草種選育工作[2-5]。當前城市水資源嚴重匱乏,城市園林綠地用水與居民用水矛盾日益加重,因而專家學者提出了建設(shè)城市可持續(xù)旱景園林的構(gòu)想[6-7],以緩解城市綠地用水困難等問題,同時,具有美化綠化城市環(huán)境作用,為抗旱觀賞草提供了廣闊的應(yīng)用前景。然而,到目前為止,大部分文獻只是籠統(tǒng)地說明觀賞草具有較強的耐旱性,而定量的實驗研究則較少[8-10]。此外,觀賞草種類繁多,待研究范圍較廣。因此,本研究對4種常見觀賞草在干旱脅迫下的形態(tài)和生理變化規(guī)律進行了探討,并對其抗旱性進行評價,以建立一種快速、有效的觀賞草耐旱性評價體系,為觀賞草耐旱資源的篩選和園林應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料供試的4種多年生觀賞草均由南京農(nóng)業(yè)大學芳華園藝中心提供,為分根容器苗,苗齡3個月。分別為禾本科的紅葉白茅（Imperata cylindrica‘Red Baron'）、花葉芒（Miscanthussinensis‘Variegatus'）、細莖針茅（Stipa tenuissima）和莎草科的金葉苔草（Carex oshimensis‘Evergold'）。

1.2 試驗設(shè)計試驗于2008年5月在南京農(nóng)業(yè)大學牌樓試驗地進行,采用單因素試驗設(shè)計,盆栽控水處理。將長勢一致的觀賞草移栽至高20 cm、口徑24 cm的白色聚乙烯塑料花盆中,盆土按泥炭和園土體積比為1∶1進行配置,土壤含有機質(zhì)1.610%,pH值為6.01。每盆1株,每種草各20盆,緩苗后待測。在南京自然氣候條件下遮雨栽培,保持與外界通風,8月開始進行干旱脅迫試驗。每個草種各設(shè)對照組10盆,處理組10盆。處理組以正常澆水后1 d作為干旱脅迫基點,進行干旱脅迫處理；對照組正常澆水管理。每4 d觀察記錄植株失水形態(tài),同時,取功能葉測定各項生理指標,3次重復(fù),取平均值。葉片取樣時間統(tǒng)一在8:00-8:30進行,試驗期間試驗地溫度見圖1。

圖1 試驗期間試驗地溫度

1.3 測定指標和方法

枯葉率:50%面積出現(xiàn)干枯癥狀的葉片數(shù)占總?cè)~片數(shù)的百分比[8]。

葉片相對含水量:采用組織烘干法[7],即稱取葉片鮮質(zhì)量（Wf）,然后將葉片放入蒸餾水中浸泡24 h,取出擦干稱取飽和質(zhì)量（Wt）,置烘箱中105℃下殺青15 min,然后于80℃下烘 48 h,稱干質(zhì)量（Wd）。

質(zhì)膜透性:采用電導(dǎo)率儀法[11]。稱取0.1 g葉片加20 mL去離子水,用抽氣泵抽氣直至葉片完全下沉,用DDS-12A型電導(dǎo)率儀測定其電導(dǎo)率,然后再放入沸水中水浴20 min以殺死組織,冷卻至室溫后再測定溶液的電導(dǎo)率,用相對電導(dǎo)率表示質(zhì)膜透性。

丙二醛（MDA）含量:采用巴比妥酸比色法測定[12]。

超氧化物歧化酶（SOD）活性:采用氮藍四唑（NBT）比色法測定[12]。

可溶性蛋白含量:采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[12]。

葉綠素含量:采用李合生方法測定[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)采用 Excel 2003軟件處理,差異比較采用SPSS 16.0鄧肯新復(fù)極差法（SSR法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對枯葉率的影響比較干旱脅迫后枯葉率的變化,可以明顯看出處理組4種觀賞草的枯葉率均顯著上升（圖2）,而對照組草種的枯葉率變化幅度均較小。從進程來看,處理組紅葉白茅在干旱脅迫的第9天枯葉率急劇上升,至脅迫第13天枯葉率高達83.01%,增幅最大；其次為花葉芒和細莖針茅,脅迫末期枯葉率分別為63.00%和42.00%；金葉苔草枯葉率的上升幅度最小,脅迫末期枯葉率僅為10.00%。干旱脅迫期間枯葉率上升幅度由高到低依次為:紅葉白茅、花葉芒、細莖針茅和金葉苔草。結(jié)果表明,同一草種隨著干旱脅迫時間的推進枯葉率呈極顯著差異（P＜0.01）,不同草種在干旱脅迫的第5、9、13天枯葉率均呈顯著差異（P＜0.05）。

圖2 干旱脅迫下4種觀賞草枯葉率的變化

2.2 干旱脅迫下植株的生理響應(yīng)

2.2.1葉片相對含水量（RWC） 在干旱脅迫下,植物首先表現(xiàn)出來的是體內(nèi)含水量的下降[13-14],植物組織在干旱條件下RWC下降的主要原因可能是土壤含水量下降及植物對水分吸收顯著降低。由圖3可知,對照組草種的葉片RWC變化較小。處理組不同草種的葉片RWC呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢,以脅迫第5-9天下降最快,之后趨于平緩。干旱脅迫第9天時,紅葉白茅、花葉芒、細莖針茅和金葉苔草的 RWC分別為33.39%、44.34%、45.46%和69.24%,與第 1天相比,下降幅度依次為 63.30%、50.59%、45.46%、21.91%。結(jié)果表明,同一草種第9天時的葉片RWC與第5天時比較呈極顯著差異（P＜0.01）。脅迫末期（第 13天）,紅葉白茅、花葉芒、細莖針茅和金葉苔草的葉片RWC依次為26.50%、30.21%、38.78%和45.35%,較第 1天的下降幅度為紅葉白茅＞花葉芒＞細莖針茅＞金葉苔草。綜上分析,金葉苔草的RWC下降最為緩慢,組織保水能力較強,顯示出較強的抗旱能力；紅葉白茅葉片RWC降幅最明顯,抗旱性最弱；花葉芒和細莖針茅居于兩者之間。

圖3 干旱脅迫下4種觀賞草葉片相對含水量的變化

2.2.2葉片細胞相對電導(dǎo)率（REC） 植物受到逆境傷害時細胞膜發(fā)生膜脂過氧化作用,膜脂由液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài),從而導(dǎo)致膜流動性下降,透性增加,細胞內(nèi)物質(zhì)外滲,REC增大,細胞功能下降。干旱脅迫條件下,REC升高,說明葉片的質(zhì)膜受到了傷害,引起細胞內(nèi)含物質(zhì)的外滲,而且REC隨干旱脅迫程度的加深不斷升高[15-16]。干旱脅迫下不同草種細胞內(nèi)溶質(zhì)外滲量均呈上升趨勢（圖4）,隨著干旱脅迫的加重,細胞內(nèi)溶質(zhì)外滲量增加,膜的受害程度加重。4種觀賞草的REC均于脅迫5 d后變化最為明顯,干旱脅迫末期,紅葉白茅和金葉苔草的REC分別為89.67%和48.76%,分別為溶質(zhì)外滲率最高草種和最低草種。紅葉白茅、花葉芒、細莖針茅和金葉苔草相對電導(dǎo)率的增幅依次為76.98%、55.92%、42.37%和36.02%。

圖4 干旱脅迫下4種觀賞草葉片相對電導(dǎo)率的變化

2.2.3葉片丙二醛（MDA）含量 MDA是膜質(zhì)過氧化作用的最終產(chǎn)物,是膜系統(tǒng)受傷害的重要標志之一[17]。MDA積累越多,表明組織的保護能力越弱。從圖5可以看出,對照組MDA含量變化較?。惶幚斫M草種MDA含量隨著脅迫程度的加重而增高,質(zhì)膜受到不同程度的破壞。脅迫前5 d,MDA含量變化平緩,隨后各草種均呈急劇增加趨勢,其中以紅葉白茅增幅最大,MDA由初期的34.26上升至脅迫末期的87.96 mmol/g,且其MDA含量的基點較高,這可能是紅葉白茅特殊的顏色（脅迫及衰老時呈血紅色）及其變化所致?；ㄈ~芒和細莖針茅MDA含量變化趨勢基本一致,干旱脅迫末期MDA含量分別為36.91和35.86 mmol/g,分別上升了 27.58和 28.34 μ mol/g。金葉苔草MDA含量積累最小,變化最為緩慢。結(jié)果表明,同一草種隨著干旱脅迫程度的加重MDA含量差異顯著（P＜0.05）。MDA含量增幅由高到低依次為紅葉白茅、花葉芒、細莖針茅、金葉苔草。

圖5 干旱脅迫下4種觀賞草葉片MDA含量的變化

2.2.4葉片超氧化物岐化酶（SOD）活性 SOD活性的高低是植物抗逆性的重要標志之一,它可以將超氧陰離子自由基歧化成H2O2,在保護系統(tǒng)中處于核心地位[18]。圖6表明,對照組草種SOD活性變化不大,處理組草種SOD活性呈現(xiàn)不同的變化趨勢。金葉苔草和細莖針茅SOD活性一直升高；紅葉白茅SOD活性呈先上升后下降趨勢,這可能是脅迫至第5天時,SOD活性達到最高限度,清除超氧陰離子自由基的能力達到頂峰,隨后開始下降,脅迫末期SOD活性與初期SOD活性呈極顯著差異（P＜0.01）；花葉芒SOD活性在脅迫第5天達峰值,隨后開始下降,但是花葉芒下降的幅度較紅葉白茅緩和,且末期SOD活性與初期相比差異不大。這表明干旱脅迫下紅葉白茅和花葉芒葉片的SOD保護酶系統(tǒng)被破壞,其活性明顯受到抑制,且受抑制的程度為紅葉白茅＞花葉芒。

圖6 干旱脅迫下4種觀賞草S OD活性的變化

2.2.5葉片可溶性蛋白含量 植物在干旱逆境下體內(nèi)會主動積累一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),如可溶性糖、可溶性蛋白等。由圖7可知,隨著干旱時間的推進,4種觀賞草可溶性蛋白含量均呈現(xiàn)上升趨勢,不同草種上升幅度不同。細莖針茅上升幅度最大,其次為紅葉白茅、花葉芒、細莖針茅,金葉苔草的上升幅度最小。結(jié)果表明,同一草種隨著干旱脅迫時間的延長,可溶性蛋白含量均呈顯著差異（P＜0.05）。說明4種觀賞草受到干旱脅迫后,大量脅迫蛋白被誘導(dǎo),從而降低了細胞的滲透勢,以利于觀賞草在干旱逆境下維持正常生長所需水分。

2.2.6葉綠素含量 由圖8可知,與對照組相比,處理組4種觀賞草葉綠素的含量出現(xiàn)了不同的變化趨勢,紅葉白茅和花葉芒的葉綠素含量均呈下降趨勢,在脅迫的第9天降幅最大；而細莖針茅和金葉苔草都呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢,均于脅迫第5天出現(xiàn)上升趨勢。紅葉白茅在干旱脅迫末期葉綠素含量降幅最大,其次為花葉芒和細莖針茅,金葉苔草降幅最小?？梢?紅葉白茅和花葉芒對干旱脅迫較為敏感,在脅迫第5天葉綠素呈現(xiàn)下降趨勢；而細莖針茅和金葉苔草在干旱脅迫第5天時葉綠素呈上升趨勢,干旱使葉綠素迅速積累,抗逆境能力增強,隨著干旱脅迫時間的延長,葉綠素含量隨之下降。

圖7 干旱脅迫下4種觀賞草葉片可溶性蛋白含量的變化

圖8 干旱脅迫下4種觀賞草葉片葉綠素含量的變化

2.3 枯葉率與生理指標的相關(guān)性分析對4種觀賞草在干旱脅迫下的枯葉率和生理指標進行相關(guān)性分析（表 1）。葉片 REC、MDA含量、可溶性蛋白含量與枯葉率之間均具有極顯著的正相關(guān)性；葉片RWC、葉綠素含量與枯葉率之間具有極顯著的負相關(guān)性；各草種SOD活性與枯葉率的相關(guān)性差異較大,其中紅葉白茅和花葉芒的SOD活性分別與其枯葉率呈顯著負相關(guān),而細莖針茅和金葉苔草的枯葉率與其SOD活性呈顯著正相關(guān)。其余生理指標均與枯葉率呈現(xiàn)出較強的一致性。說明枯葉率可作為觀賞草耐旱性的形態(tài)判斷指標之一。

表1 自然失水脅迫下4種觀賞草的枯葉率與各生理指標的相關(guān)系數(shù)

3 討論與結(jié)論

耐旱性形態(tài)指標具有簡單易測的優(yōu)點,反應(yīng)植物在遭受干旱脅迫后植株的整體表現(xiàn)[8]。本研究主要采用枯葉率作為衡量觀賞草在自然失水脅迫下的形態(tài)變化。研究結(jié)果表明,紅葉白茅對干旱脅迫最為敏感,其次為花葉芒和細莖針茅,金葉苔草的枯葉率增加量最少,對干旱脅迫最不敏感?？梢?枯葉率能夠從表觀上較好的反應(yīng)植物的抗旱性,可作為觀賞草耐旱性的形態(tài)判斷指標,這與張智等[8]研究結(jié)果一致。

一般認為,在干旱脅迫下,抗旱能力強的草種保護酶活性較高,且抗性強的草種SOD活性降低比抗性弱的品種緩慢[19]。由以上分析可以看出,雖然金葉苔草SOD活性較低,但是在干旱脅迫期間其活性一直升高,說明其抗旱能力較高,其次為細莖針茅?；ㄈ~芒和紅葉白茅均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,且兩草種干旱末期SOD活性明顯低于對照,紅葉白茅SOD活性下降幅度最大。

干旱脅迫可導(dǎo)致植物葉片中葉綠素含量降低。葉片缺水不僅影響葉綠素的生物合成,還會促進已形成的葉綠素加速分解,導(dǎo)致葉片發(fā)黃,而在一定范圍內(nèi)葉綠素含量的高低則直接影響葉片的光合能力[20],通過對葉綠素含量的測定可以反映出植株對干旱的耐受能力[21-22]。本試驗研究結(jié)果表明,紅葉白茅和花葉芒葉綠素含量先升高后下降,而細莖針茅和金葉苔草葉綠素含量呈一直升高趨勢,可見適度的干旱脅迫（1～5 d）可以激活植株的光合性能,促進觀賞草的生長,表現(xiàn)為葉綠素含量的增加。而觀賞草在過度干旱脅迫（5～9 d）下表現(xiàn)不盡相同,其中紅葉白茅和花葉芒葉片過度干旱脅迫下容易失水,葉綠素分解加速,抑制光合作用；而5～9 d的過度干旱脅迫仍然可以提高細莖針茅和金葉苔草的光合性能,葉片葉綠素含量反而增加,表現(xiàn)出較強的抗旱性。這可能與細莖針茅和金葉苔草的根系分布廣、扎根深的生長特點有關(guān),干旱脅迫促進了根系的生長和活性的增加,間接地提高了植株對深層養(yǎng)分和水分的吸收,表現(xiàn)出較強的生長勢。

綜合比較形態(tài)和生理指標后,得到4種觀賞草的抗旱性大小依次為金葉苔草＞細莖針茅＞花葉芒＞紅葉白茅。

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