邵 鈺，邱 菊，干友民，張曉慧，任 婷

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系，四川 雅安 625001)

當(dāng)今水資源匱乏已是一個(gè)普遍性的問(wèn)題，尤其在大中城市因人口增加而更加突出。由于草坪草的根系通常集中分布在深約30 cm的表層土壤中[1]，需要經(jīng)常灌溉來(lái)維護(hù)草坪草的正常生長(zhǎng)。因此干旱脅迫成為限制草坪草生長(zhǎng)的最重要的環(huán)境因子之一[2]，篩選和培育抗旱性強(qiáng)的草坪草種和品種日益受到重視。

馬蹄金(Dichondrarepens)是旋花科馬蹄金屬的多年生匍匐型草本植物，建坪容易，管理成本低，目前在城市綠化中使用率逐漸增高，特別適合坡度大、管理不方便的區(qū)域[3-4]。雖然我國(guó)南方廣泛分布著野生資源，但卻沒(méi)有得到足夠的重視和開(kāi)發(fā)，綠化工程使用主要依靠從歐美等國(guó)進(jìn)口。為此，研究干旱脅迫對(duì)野生馬蹄金抗逆生理指標(biāo)變化的影響，探討耐旱機(jī)理，并篩選出抗旱性強(qiáng)的材料，旨在為選育抗旱性強(qiáng)的野生馬蹄金及其資源合理開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地位于四川省雅安市青衣江流域二級(jí)階地后緣四川農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系基地內(nèi)，地理坐標(biāo)30°08′ N，103°14′ E，海拔600 m，屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫16.2 ℃，最熱月(7月)均溫25.3 ℃，最冷月(1月)均溫6.1 ℃，極端最高氣溫37.7 ℃，年降水量1 774.3 mm，年蒸發(fā)量1 011.2 mm，相對(duì)濕度79%，日照時(shí)數(shù)1 039.6 h，無(wú)霜期304 d，>10℃年積溫5 231 ℃·d。

1.2試驗(yàn)材料 從23份野生材料中篩選出5份表現(xiàn)較優(yōu)異、具開(kāi)發(fā)推廣潛力的野生馬蹄金作為供試材料，對(duì)照為由美國(guó)引進(jìn)的栽培品種Dichondra(表1)。

表1 試驗(yàn)馬蹄金材料及其來(lái)源

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì) 脅迫試驗(yàn)前一天將各盆栽統(tǒng)一澆透水。試驗(yàn)設(shè)計(jì)為兩因素完全隨機(jī)排列，因素(T)為控水天數(shù)，設(shè)5個(gè)水平：T1為不控水，T2為控水7 d，T3為控水14 d，T4為控水21 d，T5為控水28 d。因素(B)為采集于不同地點(diǎn)的馬蹄金材料(5份)及對(duì)照(1份)。重復(fù)3次，共90盆。每隔7 d采取葉片鮮樣，保鮮并帶入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定，取樣時(shí)間為08:00-09:00。

控水后采用烘干法測(cè)定土壤含水量的動(dòng)態(tài)變化(表2)，各階段控水差異顯著(P<0.05)。6個(gè)材料在控水期間的土壤含水量變化情況基本保持一致，因此本試驗(yàn)測(cè)定的生理指標(biāo)之間的差異是由材料間差異所引起的。

表2 不同材料干旱脅迫下土壤含水量比較 %

1.4測(cè)定指標(biāo)及方法 葉片相對(duì)含水量采用稱量法測(cè)定，相對(duì)含水量=[(鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)/(飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)]×100%[5]；離體葉片保水力采用自然風(fēng)干稱量法測(cè)定，失水率=[(飽和鮮質(zhì)量-失水后質(zhì)量)/(飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量)]×100%[6]，在不同干旱脅迫天數(shù)時(shí)分別取樣測(cè)定失水率，取整個(gè)脅迫期間失水率平均值衡量葉片保水力；葉綠素含量采用乙醇浸提法測(cè)定[5]；丙二醛含量采用雙組分分光光度計(jì)法測(cè)定[7]；游離脯氨酸含量采用茚三酮比色法測(cè)定[7]。

1.5數(shù)據(jù)處理 采用DPSv 8.01、SPSS 12.0和Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制圖表。主要進(jìn)行方差分析以及用隸屬函數(shù)的方法綜合評(píng)價(jià)抗旱性。

隸屬函數(shù)具體的計(jì)算公式：1)當(dāng)指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，則x(μ)= (x-xmin)/(xmax-xmin)；2)當(dāng)指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)，則x(μ)=1-(x-xmin)/(xmax-xmin)。式中，x為各指標(biāo)的平均值，xmax為各試驗(yàn)材料對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最大值，xmin為各試驗(yàn)材料對(duì)應(yīng)指標(biāo)的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1離體葉片保水力的變化 所有供試材料的葉片離體后，其葉片失水率都呈上升趨勢(shì)，離體前5 h，上升幅度均表現(xiàn)出顯著差異(P<0.05)(表3)，在離體5 h以后，除SD200310變化差異顯著(P<0.05)外，其他材料葉片失水率變化趨于平緩，可能是由于葉片水分已嚴(yán)重?fù)p失而導(dǎo)致。各供試馬蹄金材料的失水幅度為SD200309>SD200308>SD200310>GD200504>CK>GD200503，GD200503具有很強(qiáng)的持水力。

2.2葉片相對(duì)含水量的變化 在干旱脅迫下，所有供試馬蹄金材料的葉片相對(duì)含水量均有不同程度的下降，但是各材料的表現(xiàn)有所不同。各供試材料的葉片相對(duì)含水量在脅迫初期變化均不顯著，材料間差異也不顯著(P>0.05)(表4)；但在脅迫14 d時(shí)，CK、SD200308和SD200310開(kāi)始顯著下降(P<0.05)，顯示出它們對(duì)土壤含水量變化的敏感性；其他材料在脅迫21 d時(shí)才開(kāi)始出現(xiàn)顯著下降(P<0.05)。脅迫程度最大時(shí)各供試材料的葉片相對(duì)含水量下降幅度為SD200308>SD200310>CK>SD200309>GD200504>GD200503，說(shuō)明GD200503對(duì)干旱的適應(yīng)能力最好。

2.3葉綠素含量的變化 干旱脅迫下，供試馬蹄金材料葉片的葉綠素含量隨干旱脅迫的加深呈持續(xù)下降趨勢(shì)，但下降幅度不一致，排序?yàn)镃K>SD200308>SD200309>GD200503>GD200504>SD200310。方差分析(表4)表明，各材料葉綠素含量在干旱處理間差異顯著(P<0.05)。從葉綠素含量的降低速度與降低量的大小可以看出，CK在干旱脅迫下受害最嚴(yán)重，其次是SD200308，而GD200503和GD200504的抗旱性普遍強(qiáng)于國(guó)外引進(jìn)的Dichondra。

表3 不同材料干旱脅迫下離體葉片失水率 %

2.4丙二醛含量的變化 隨著干旱脅迫程度的加深，所有供試馬蹄金材料的丙二醛含量逐漸增加，但各材料對(duì)脅迫的反應(yīng)存在一定差異。SD200308、SD200310和GD200503在脅迫 7 d 時(shí)丙二醛含量開(kāi)始出現(xiàn)顯著增加(P<0.05)(表5)，但隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)變化趨于平緩；SD200309和GD200504在脅迫 14 d 時(shí)丙二醛含量才開(kāi)始顯著增加(P<0.05)；而CK在脅迫初期變化不顯著，直至脅迫 21 d 時(shí)丙二醛含量才顯著增加(P<0.05)；所有材料在干旱脅迫程度最大時(shí)，丙二醛含量達(dá)到了峰值。各材料的丙二醛含量增加幅度為CK>SD200308>SD200309>SD200310>GD200504>GD200503。方差分析表明，干旱脅迫初期，各供試馬蹄金材料葉片中丙二醛含量差異不顯著(P>0.05)，脅迫 21 d 后，野生材料的丙二醛含量均顯著低于國(guó)外引進(jìn)的Dichondra(P<0.05)，說(shuō)明它們的膜脂過(guò)氧化程度較低，抗旱性顯著強(qiáng)于國(guó)外引進(jìn)的Dichondra。

表4 不同材料干旱脅迫下葉片相對(duì)含水量、葉片葉綠素含量

2.5游離脯氨酸含量的變化 6份馬蹄金材料體內(nèi)游離脯氨酸含量均隨干旱脅迫的加重而逐漸增加，但是含量的具體變化并不一致。SD200308和CK的脯氨酸含量變化趨勢(shì)基本相似，在脅迫初期增加得比較緩慢，在干旱脅迫7 d之后開(kāi)始顯著增加(P<0.05)(表5)。SD200309、SD200310、GD200503和GD200504的脯氨酸含量變化趨勢(shì)基本相似，從干旱脅迫開(kāi)始到14 d時(shí)，其脯氨酸含量增加得比較緩慢，干旱脅迫14到28 d期間，脯氨酸含量開(kāi)始顯著增加(P<0.05)。各材料游離脯氨酸含量增加幅度表現(xiàn)為CK>GD200504>SD200309>SD200308>GD200503>SD200310。方差分析表明，干旱脅迫初期各材料間差異不顯著，脅迫14 d后，野生材料的游離脯氨酸含量均顯著低于國(guó)外引進(jìn)的Dichondra(P<0.05)。

表5 不同材料干旱脅迫下葉片丙二醛含量、葉片游離脯氨酸含量

2.6馬蹄金抗旱性綜合評(píng)價(jià) 本試驗(yàn)選取了葉片相對(duì)含水量、離體葉片保水力、葉綠素含量、丙二醛含量、游離脯氨酸含量這5個(gè)指標(biāo)，采用隸屬函數(shù)的評(píng)分法對(duì)供試馬蹄金材料的抗旱性進(jìn)行評(píng)價(jià)(表6)，干旱脅迫后的綜合抗旱性順序?yàn)椋篏D200503>GD200504>SD200310>SD200309>CK>SD200308。

表6 馬蹄金抗旱性綜合評(píng)價(jià)

3 討論與結(jié)論

3.1干旱脅迫對(duì)保水能力的影響 植物的水分代謝一旦失去平衡，就會(huì)打亂植物體的正常生理活動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)能使植物體死亡。干旱脅迫下，葉片相對(duì)含水量的高低與其抗旱性呈正相關(guān)[8-10]。一般認(rèn)為，當(dāng)植物經(jīng)過(guò)一段離體時(shí)間后，保水力越大，失水速度越慢，植物的抗旱性也就越強(qiáng)[11]。本試驗(yàn)中各供試馬蹄金材料的保水能力，在干旱脅迫期間均呈下降趨勢(shì)，并隨干旱時(shí)間的延長(zhǎng)，下降幅度加大。且各供試材料間存在較大差異，其中GD200503有較高的葉片相對(duì)含水量和離體葉片保水力，能長(zhǎng)時(shí)間地忍耐干旱脅迫，表現(xiàn)出較其他材料更強(qiáng)的抗旱性。

3.2干旱脅迫對(duì)葉綠素含量的影響 植物的抗旱性與光合作用密切相關(guān)，植物在受到干旱脅迫初期時(shí)主要由于氣孔的關(guān)閉而使光合作用下降，隨著干旱程度的加劇，葉綠體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，植物膜系統(tǒng)遭受損傷，膜脂過(guò)氧化程度加劇而產(chǎn)生超氧自由基，光合色素嚴(yán)重降解，光合電子傳遞系統(tǒng)遭到破壞，合成酶活性下降,水解酶活性上升，從而導(dǎo)致光合速率下降[12-14]。有研究認(rèn)為，抗旱性越強(qiáng)的樹(shù)種，隨著水分脅迫程度的加深，葉綠素含量的變化幅度越小[15]，本試驗(yàn)結(jié)果與其基本相同。本試驗(yàn)中供試馬蹄金材料的葉片葉綠素含量，在整個(gè)干旱脅迫期間均顯著下降。其中，葉綠素含量降低最多的是對(duì)照(美國(guó)引進(jìn)的栽培品種Dichondra)，可以看出對(duì)照的光合系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，而野生材料的受害程度均低于對(duì)照。

3.3干旱脅迫對(duì)丙二醛含量的影響 活性氧代謝是植物對(duì)逆境脅迫的原初反應(yīng)，干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生和消除的平衡受到破壞而出現(xiàn)自由基積累，并由此引發(fā)或加劇細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化[16]。丙二醛是膜脂過(guò)氧化作用的主要產(chǎn)物之一，其含量高低是反應(yīng)細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用強(qiáng)弱和質(zhì)膜破壞程度的重要指標(biāo)[17]。本試驗(yàn)中隨著干旱脅迫的加劇，各供試馬蹄金材料的葉片丙二醛含量都有增加，但野生材料丙二醛積累量均顯著低于對(duì)照，說(shuō)明它們的膜脂過(guò)氧化程度較低，抗旱性顯著強(qiáng)于對(duì)照。其中，GD200503丙二醛的總積累量最小，其受到的傷害程度最輕。

3.4干旱脅迫對(duì)游離脯氨酸含量的影響 干旱脅迫下植物體內(nèi)游離脯氨酸積累主要表現(xiàn)為滲透調(diào)節(jié)的功能，滲透調(diào)節(jié)是植物抵御逆境的一種自衛(wèi)反應(yīng)，有助于細(xì)胞或組織的持水，減少脫水，從而提高植株對(duì)干旱的適應(yīng)能力[18]。目前對(duì)干旱脅迫下游離脯氨酸積累的生理效應(yīng)有不同的解釋，有些學(xué)者[19-20]認(rèn)為這是一種適應(yīng)性反應(yīng)，主要起滲透調(diào)節(jié)的作用。但是也有研究表明[21-22]，干旱脅迫下脯氨酸的積累是草坪草受傷害的結(jié)果。本試驗(yàn)中，隨著干旱脅迫的加劇，各供試馬蹄金材料的脯氨酸含量都不斷增加，其中抗旱性強(qiáng)的GD200503積累速度比較緩慢且含量較少，而對(duì)照的脯氨酸積累速度較快且含量較大。這表明了馬蹄金受干旱脅迫后，其體內(nèi)脯氨酸含量的增加，反映的是其受傷害程度的大小。

綜上所述，野生材料GD200503的抗旱性最強(qiáng)，在高強(qiáng)度干旱脅迫下能保持較高的保水能力、葉綠素含量及低的傷害程度。

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