魏傳斌，覃蕓，張鳳銀，張萍

（江漢大學(xué)生命科學(xué)院，湖北武漢，430056）

龍牙百合（Lilium longiflorumThumb.）原產(chǎn)我國(guó)臺(tái)灣、琉球群島?，F(xiàn)作為切花，在世界各地廣泛種植。同時(shí)由于鱗莖富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪以及人體所需的各種維生素和礦物質(zhì)而成為我國(guó)的三大食用型百合之一，在江西、湖南等地作為經(jīng)濟(jì)作物有大面積栽培。

水分虧缺在造成植物的生長(zhǎng)停滯、受傷和死亡上，相比其他因子更為重要。隨著全球氣候變暖，水資源短缺，對(duì)耐旱品種選育的需求越來(lái)越迫切。由于生理指標(biāo)能充分表現(xiàn)作物的抗旱性[1]，因此，測(cè)定抗旱生理指標(biāo)成為篩選抗旱品種的重要手段。

百合喜溫暖濕潤(rùn)和陽(yáng)光充足的環(huán)境，而忌干旱或過(guò)濕、酷暑的條件。本試驗(yàn)試圖通過(guò)人工控制干旱對(duì)龍牙百合進(jìn)行脅迫，分析研究不同強(qiáng)度的干旱脅迫對(duì)龍牙百合產(chǎn)生的影響，比較葉片與鱗莖對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)的差異，以探索百合的耐旱性評(píng)價(jià)的有效方法，為百合抗旱品種篩選提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用龍牙百合為百合種植戶提供的由鱗莖繁殖的幼苗，盆栽（直徑30 cm塑料盆，栽培土為農(nóng)田壤土）于江漢大學(xué)現(xiàn)代植物技術(shù)研究所苗圃，進(jìn)行常規(guī)的栽培管理。待植株長(zhǎng)至20~25片葉時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 人工模擬干旱脅迫處理

將盆栽正常生長(zhǎng)的龍牙百合放置在與地面隔離的苗圃，進(jìn)行正常的水肥管理。試驗(yàn)開始時(shí)，停止?jié)菜?，避免自然降水澆淋。利用土壤水分的自然揮發(fā)和植株的蒸騰吸收，土壤含水量逐步下降，逐步對(duì)試驗(yàn)材料形成不同強(qiáng)度的干旱脅迫，同時(shí)對(duì)土壤含水量、材料（選用莖稈中部長(zhǎng)勢(shì)較好的葉片和用鱗莖繁殖的植株基部中層鱗片）的脯氨酸含量、丙二醛含量、還原性糖含量等進(jìn)行測(cè)定 （每次測(cè)定選在上午10：00開展，一般隔日進(jìn)行。指標(biāo)在每次測(cè)定中重復(fù)6次，取平均值）。

1.3 生理指標(biāo)的測(cè)定方法

①土壤含水量的測(cè)定 采用烘干法測(cè)定[2]，取栽培盆原土 （距表層3~4 cm）20 g左右，105℃連續(xù)烘干8 h。

土壤含水量 （%）=[（土壤濕物質(zhì)量-土壤干物質(zhì)量）/土壤濕物質(zhì)量]×100%（以 A，B，C，D，E，F(xiàn)，G 分別表示土壤 23.3%，20.1%，14.2%，10%，8.3%，7.3%，6.4%的含水量）。

②游離脯氨酸（Pro）含量的測(cè)定 采用磺基水楊酸法測(cè)定[3]。取鮮葉片（或鱗莖）0.5 g，3%磺基水楊酸沸水抽提，2.5%酸性茚三酮顯色，4 mL甲苯萃取，在520 nm處比色。

③丙二醛（MDA）含量的測(cè)定 采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[3]。取鮮葉（或鱗莖）0.5 g，5%三氯乙酸提取，加0.67%硫代巴比妥酸在沸水浴中煮沸20 min，冷卻后離心，在450、532和600 nm處比色測(cè)定。

④還原性糖的測(cè)定 采用菲林試劑比色法測(cè)定[4]。取鮮葉（或鱗莖）3 g，勻漿，去雜質(zhì)（主要是蛋白質(zhì)），保溫 30 min（80℃），蒸餾水定容（100 mL），過(guò)濾。 取樣液（6 mL），加菲林試劑（4 mL），以試劑參比，在 590 nm處比色。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下龍牙百合葉片和鱗莖幾種生理指標(biāo)的變化

將測(cè)定并通過(guò)計(jì)算得到的龍牙百合葉片、鱗莖單位質(zhì)量脯氨酸含量、丙二醛含量、還原性糖含量分別對(duì)干旱脅迫強(qiáng)度（土壤含水率）繪制成如下圖1，圖2，圖3，可以直觀地觀察3種指標(biāo)在干旱脅迫強(qiáng)度增加時(shí)的變化過(guò)程。

2.2 龍牙百合葉片和鱗莖在不同強(qiáng)度干旱脅迫下的幾種生理指標(biāo)的響應(yīng)

根據(jù)試驗(yàn)者的相關(guān)研究獲得的成果（龍牙百合的耐旱性鑒定指標(biāo)體系和耐旱性評(píng)價(jià)，已經(jīng)確定近期在有關(guān)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表），將龍牙百合在本試驗(yàn)中的干旱強(qiáng)度分為輕度脅迫（-B，長(zhǎng)勢(shì)基本不受影響）、中度脅迫（B-E，長(zhǎng)勢(shì)稍差，復(fù)水后基本恢復(fù)生長(zhǎng)）、重度脅迫（E-F，地上部長(zhǎng)勢(shì)受到嚴(yán)重影響。復(fù)水后能復(fù)活，但長(zhǎng)勢(shì)差）、致死性脅迫（F-，地上部葉片發(fā)黃、卷曲、枯死，復(fù)水后地上部也不能存活，鱗莖進(jìn)入休眠狀態(tài)）等幾個(gè)階段。

①不同強(qiáng)度干旱脅迫下丙二醛的響應(yīng) 由圖1可知，輕度脅迫時(shí)，葉片和鱗莖丙二醛含量均表現(xiàn)為上升。鱗莖的上升幅度較小，但葉片丙二醛含量上升速度較快，上升所達(dá)水平高。

中度脅迫期間，鱗莖丙二醛上升態(tài)勢(shì)與輕度脅迫相似，后期上升速度稍快，而葉片丙二醛先快速上升，中后期下降，后期又有一定的升高。

重度脅迫期間，葉片丙二醛含量前期繼續(xù)上升，后期有所下降，此時(shí)，鱗莖前期丙二醛含量有所下降，后期有所上升。

致死性脅迫期間，葉片和鱗莖的丙二醛含量趨向接近。

葉片中丙二醛的含量及其變化與干旱脅迫強(qiáng)度之間的關(guān)系存在顯著的相關(guān)關(guān)系，而鱗莖丙二醛含量及其變化與脅迫強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系較小。

②不同強(qiáng)度干旱脅迫下脯氨酸的響應(yīng) 由圖2可知，輕度脅迫時(shí)，葉片和鱗莖脯氨酸均表現(xiàn)為上升，上升速度和所達(dá)水平相近。

中度脅迫期間，前期葉片和鱗莖脯氨酸上升態(tài)勢(shì)與輕度脅迫期間相似，中度脅迫中期均有所下降，兩者的下降態(tài)勢(shì)也相似；在后期，葉片脯氨酸含量快速下降，鱗莖脯氨酸水平的變化不大。

重度脅迫時(shí)，鱗莖脯氨酸含量有輕微上升，基本維持較高水平，此時(shí)，葉片脯氨酸含量變化幅度較小，也維持較低水平。致死性脅迫期間，葉片脯氨酸含量下降，達(dá)到極低水平。鱗莖脯氨酸含量依然較高。

總體而言，在不同強(qiáng)度的脅迫下，葉片脯氨酸的含量及其變化值較大，而鱗莖脯氨酸變化相對(duì)較小。

③不同強(qiáng)度干旱脅迫下還原性糖的響應(yīng) 由圖3可知，葉片和鱗莖在不同強(qiáng)度干旱脅迫下還原性糖的響應(yīng)規(guī)律相似。輕度脅迫到中度脅迫前期，還原性糖含量下降。中度脅迫中期有所上升。中度脅迫后期又有所下降。重度脅迫和致死性脅迫期間，鱗莖還原性糖含量變化不大，而葉片還原性糖含量有所下降。

總體而言，無(wú)論是葉片還是鱗莖，還原性糖含量對(duì)不同強(qiáng)度的干旱脅迫的變化值較小。

3 討論

植物在逆境條件下會(huì)發(fā)生膜脂過(guò)氧化反應(yīng)，丙二醛（MDA）是膜脂過(guò)氧化的最終產(chǎn)物之一，其含量變化常用來(lái)反映植物所受脅迫的傷害程度[5]。由圖1可以看出，干旱脅迫強(qiáng)度持續(xù)增加的條件下，MDA含量總體趨勢(shì)是隨著脅迫強(qiáng)度而上升，但其含量與脅迫強(qiáng)度并非呈正相關(guān)關(guān)系，即MDA的含量不能直接反映植物所受脅迫的傷害程度。丙二醛的下降與脯氨酸積累，SOD等對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的保護(hù)，減緩膜脂過(guò)氧化作用有關(guān)。所以，植株體內(nèi)丙二醛含量水平的高低，是植物受環(huán)境不良因子的脅迫程度與通過(guò)自身應(yīng)急反應(yīng)達(dá)到自身保護(hù)的2種因素的平衡結(jié)果。與王霞等[6]研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下，8種檉柳MDA含量均增加，但MDA含量并非隨脅迫程度的加劇而持續(xù)增加，其間有一個(gè)下降的過(guò)程，是一致的。

脅迫條件下，植物能通過(guò)自身的適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制，積累脯氨酸，達(dá)到自身保護(hù)作用[7]。但當(dāng)脅迫強(qiáng)度超過(guò)了植物的生理耐受范圍時(shí)，則會(huì)對(duì)脯氨酸合成代謝帶來(lái)影響，造成對(duì)機(jī)體的傷害。脯氨酸積累下降，對(duì)自身的保護(hù)作用下降，脯氨酸維持較低水平，基本上失去對(duì)細(xì)胞的保護(hù)，脅迫反應(yīng)的終極結(jié)果是機(jī)體受到不可逆轉(zhuǎn)的傷害而走向死亡。

葉片和鱗莖是龍牙百合的重要的營(yíng)養(yǎng)器官，但它們對(duì)龍牙百合機(jī)體的作用和生理功能是不同的。葉片主要承擔(dān)了光合作用、蒸騰作用、氣體交換等作用，葉片的新陳代謝旺盛，同時(shí)也對(duì)各種環(huán)境因素比較敏感。鱗莖是龍牙百合重要的貯藏與無(wú)性繁殖器官，對(duì)環(huán)境因子的耐受力強(qiáng)，由于葉片與鱗莖的這些差異，使得它們?cè)诟珊得{迫強(qiáng)度持續(xù)增加的條件下，生理指標(biāo)響應(yīng)表現(xiàn)出較大的差異。

4 小結(jié)

植物對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)是多方面的。植物的抗旱機(jī)理也十分復(fù)雜，它是受許多形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)和生理生化特性控制的復(fù)合性狀[8]。單一的耐旱性鑒定指標(biāo)不足以充分反映植物對(duì)干旱的綜合適應(yīng)能力，只有采用多項(xiàng)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)，才能較準(zhǔn)確的反映植物的抗旱特性。有研究表明，在水分受限制時(shí)，抗旱的轉(zhuǎn)基因作物表現(xiàn)出的抗旱性正是基于葉綠素含量等指標(biāo)的變化[9]。

通過(guò)試驗(yàn)者的反復(fù)研究，發(fā)現(xiàn)植物不同的器官對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)是不同的，同一器官的幾種生理指標(biāo)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)也存在較大的差異。①在龍牙百合的耐干旱試驗(yàn)中，與鱗莖（片）比較，葉片是較好的用于耐旱性評(píng)價(jià)分析的材料，它能較好地反映出百合對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)。②在多方面的耐旱性鑒定指標(biāo)中，丙二醛和脯氨酸是較好的鑒定指標(biāo)，它們對(duì)干旱脅迫強(qiáng)度的響應(yīng)性好。但丙二醛和脯氨酸含量不能直接反映機(jī)體受傷害的程度和脅迫強(qiáng)度，所以，任何簡(jiǎn)單地通過(guò)測(cè)定丙二醛含量和脯氨酸含量來(lái)評(píng)價(jià)植物的耐旱能力都是片面的。

需要指出的是，本結(jié)論的得出是建立在本試驗(yàn)基礎(chǔ)上。本試驗(yàn)選擇丙二醛含量、脯氨酸含量、還原性糖含量作為研究的主要指標(biāo)，是基于試驗(yàn)者在相關(guān)的研究中得到的結(jié)論以及前人研究的結(jié)果。這幾項(xiàng)指標(biāo)是百合在干旱脅迫下較為敏感的指標(biāo)。但是要獲得更為科學(xué)的耐旱性鑒定的指標(biāo)體系和耐旱性評(píng)價(jià)方法，還需要擴(kuò)大干旱脅迫響應(yīng)生理指標(biāo)的研究范圍。另外，試驗(yàn)者還發(fā)現(xiàn)，植株的同一器官在不同的發(fā)育時(shí)期，對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)也存在差異，還需進(jìn)一步深入探討。

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