李莉，賈納提，劉夢(mèng)

（新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，新疆烏魯木齊830000）

伊犁野生心葉駝絨藜植物抗旱性生理生化指標(biāo)研究

李莉，賈納提，劉夢(mèng)

（新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，新疆烏魯木齊830000）

駝絨藜屬（Ceratoides）植物屬旱生、超旱生植物，該屬植物在干旱的草原、荒漠草原和荒漠地區(qū)有重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)利用價(jià)值，是改良天然草地最有前途的旱生植物之一。本文選取伊犁野生心葉駝絨藜屬植物作為材料，對(duì)其抗旱性部分生理生化指標(biāo)進(jìn)行研究，以期對(duì)伊犁野生心葉駝絨藜植物的引種推廣提供參考。

抗旱性；生理生化指標(biāo)；研究

駝絨藜屬（Ceratoides）植物通稱為駝絨藜，半灌木，我國(guó)有5個(gè)種1個(gè)變種，主要分布于內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、青海、新疆和西藏等干旱、半干旱、高寒地區(qū)。世界分布較廣，在整個(gè)歐亞大陸的干旱地區(qū)均有分布。該屬植物屬旱生、超旱生植物，在干草原及草原化荒漠亞帶可形成大面積的駝絨藜群落。該屬植物枝葉繁茂，營(yíng)養(yǎng)豐富，為優(yōu)良飼草；而且根系發(fā)達(dá)，固土能力強(qiáng)，還具有良好的防風(fēng)固沙、保持水土作用，在干旱的草原、荒漠草原和荒漠地區(qū)有重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)利用價(jià)值，是改良天然草地最有前途的旱生植物之一[1]。伊犁野生心葉駝絨藜僅分布在我國(guó)新疆北部[2],是藜科駝絨藜屬馴化品種。在年降水量250~400 mm或年均土壤水分(0~60 cm土層)9%~10%的荒漠草原上生長(zhǎng)發(fā)育良好。生態(tài)幅度寬,是天然荒漠草原草地上寶貴的野生優(yōu)良飼用植物資源之一,特別是在新疆荒漠草原植被恢復(fù)和生態(tài)建設(shè)中具有重要意義。

伊犁野生心葉駝絨藜地上株叢大,植株生長(zhǎng)繁茂,分枝稠密,耐寒、耐旱、耐沙埋,在惡劣的大風(fēng)下，能頑強(qiáng)阻擋沙層移動(dòng),成為防止沙進(jìn)人退的第一道綠色屏障。伊犁野生心葉駝絨藜地下根系發(fā)達(dá)(在試驗(yàn)區(qū)3年生伊犁野生心葉駝絨藜根系入土深度超過(guò)3 m,可以推斷出在沙丘它的根系會(huì)更深),深入土壤深層，它耐寒保命能力強(qiáng),地上枝條密集耐沙埋的株叢是有效防止沙流動(dòng)的屏障。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

伊犁野生心葉駝絨藜Ceratoides ewersmanniana(Stschegl.ex Losink.)Botsch.et Ikonn.cv.YiLi由新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所旱生呼圖壁牧草原種基地提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2012年7月-10月進(jìn)行。采用盆栽育苗,塑料花盆直徑25 cm,高20 cm,裝入基質(zhì)土2.5 kg/盆,基質(zhì)土為營(yíng)養(yǎng)花土。將種子均勻撒在土壤表面,覆土0.5 cm。齊苗后每盆保留幼苗4株,待幼苗長(zhǎng)到6葉期時(shí),進(jìn)行干旱脅迫處理,連續(xù)干早18 d,分別于第0、6、12和18 d及復(fù)水后第6 d采樣測(cè)定。3次重復(fù)。

1.3 生理生化指標(biāo)及其測(cè)定方法

1.3.1 相對(duì)電導(dǎo)率

采用電導(dǎo)法測(cè)定[10]，稱取各材料幼苗0.1 g，用蒸餾水洗滌3次，置潔凈的具塞試管中，加10 ml蒸餾水充分振蕩后靜置3 h，測(cè)定其電導(dǎo)率初值，于沸水浴中加熱15~30 min，測(cè)定其電導(dǎo)率終值，3次重復(fù)。

相對(duì)電導(dǎo)率=電導(dǎo)率初值/電導(dǎo)率終值×100%

1.3.2 葉綠素含量測(cè)定

葉綠素含量測(cè)定[11]采用分光光度計(jì)法測(cè)定，稱取洗凈且吸干表面水分的葉片0.2 g，剪碎后放入研缽中，加4 mL 80%的丙酮，少許石英砂研磨至溶液變綠，組織變白。暗處?kù)o置5 min后過(guò)濾于25 mL的容量瓶瓶中，再加4 mL 80%的丙酮研磨至組織完全變白，最后連同殘?jiān)徊⑦^(guò)濾，用80%的丙酮沿濾紙的周圍洗脫色素，直至濾紙和殘?jiān)耆儼缀?，停止過(guò)濾，用80%的丙酮定容至刻度，用分光光度計(jì)測(cè)定663 nm和645 nm吸光度。

1.3.3 丙二醛含量的測(cè)定

采用硫代巴比妥酸比色法。取樣品材料0.25 g，加4 mL的Na3PO4緩沖液(pH7.8),置冰浴中慢速研磨,定容到5 mL刻度試管中，于6 000 rpm離心30 min，取上清液測(cè)定丙二醛含量。取2 mL提取液，加入3 mL 0.5%硫代巴比妥酸的5%三氯乙酸溶液,在沸水中加熱15 min,迅速冷卻,2 000 rpm離心15 min，取上清液測(cè)定532 nm和600 nm下的吸光度。

1.3.4 可溶性糖含量的測(cè)定

可溶性糖的提取：取新鮮植物樣品或干材料1 g，放入大試管中，加入30 mL蒸餾水，于沸水浴中提取30 min（提取2次），提取液過(guò)濾于100 mL刻度試管中，反復(fù)漂洗試管及殘?jiān)ㄈ葜量潭取?/p>

顯色反應(yīng)：吸取樣品提取液0.5 mL加入蒸餾水1.5 mL，向試管中加入6 mL用稀硫酸配制的蒽酮，震蕩20 s，立即將試管放入沸水浴中，準(zhǔn)確加熱15 min，取出后冰浴冷卻至室溫，以蒸餾水2 mL+6 mL蒽酮作參比，在630 nm波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度，計(jì)算可溶性糖的含量。

1.3.5 葉片脯氨酸的測(cè)定

葉片脯氨酸的測(cè)定[11]，取不同處理的剪碎混勻葉片0.5 g，分別置于大試管中，加入5 mL 3%磺基水楊酸溶液，管口加蓋玻璃球，于沸水中浸提10 min。取出試管，待冷卻至室溫后，吸取上清液2 mL，加2 mL冰乙酸和3 mL顯色液，于沸水浴中加熱40 min。取出冷卻后向各管加入5 mL甲苯充分振蕩，以萃取紅色物質(zhì)，靜置待分層后吸取甲苯層在波長(zhǎng)520 nm下比色。在標(biāo)準(zhǔn)曲線中查出測(cè)定液中脯氨酸的濃度，按下式計(jì)算樣品中脯氨酸含量的百分?jǐn)?shù)。

脯氨酸[ug×g-1(干或鮮樣)]=（C×V/a）/W

式中C—提取液中脯氨酸濃度（ug），由標(biāo)準(zhǔn)曲線求得；V—提取液總體積（mL）；a—測(cè)定時(shí)所吸的體積；W—樣品重。

2 結(jié)果與分析

2.1 相對(duì)電導(dǎo)率變化（見(jiàn)圖1）

圖1 逆境脅迫下相對(duì)電導(dǎo)率的變化(%)

當(dāng)受到干旱逆境脅迫時(shí)，細(xì)胞膜受到一定損害，膜透性增加，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)外滲，使植物細(xì)胞浸取液的電解質(zhì)濃度增大，電導(dǎo)率提高。隨干旱時(shí)間的延長(zhǎng)，電導(dǎo)率不斷的增加，表明細(xì)胞膜受到不同程度的傷害。第18 d達(dá)到最大值，復(fù)水6 d后，電導(dǎo)率有所下降，但細(xì)胞膜難以恢復(fù)達(dá)到脅迫前的水平。

2.2 葉綠素含量變化（見(jiàn)圖2）

圖2 逆境脅迫下葉綠素含量的變化(mg/g)

干旱條件下植物的光合作用受到抑制，光合速率下降，凈光合值可能會(huì)為負(fù)值，出現(xiàn)消耗代謝[3]。干旱越嚴(yán)重，光合作用會(huì)越弱。隨脅迫天數(shù)的增加光合速率呈降低趨勢(shì)，第6 d開(kāi)始顯著下降，復(fù)水6 d后葉綠素含量下降減緩，表明干旱脅迫下光合作用受到嚴(yán)重抑制。

2.3 丙二醛含量變化（見(jiàn)圖3）

圖3 逆境脅迫下丙二醛含量變化（mmol/g）

丙二醛是膜脂過(guò)氧化的主要產(chǎn)物之一，是有細(xì)胞毒性的物質(zhì)，能夠引起細(xì)胞膜功能紊亂。丙二醛含量的變化反映著環(huán)境脅迫下細(xì)胞內(nèi)氧自由基積累導(dǎo)致的脂膜過(guò)氧化程度，而脂膜過(guò)氧化程度的改變可反映植物細(xì)胞受損傷的程度[4]。干旱條件下，隨著干旱脅迫程度的加重[5]MDA呈上升趨勢(shì)。從第0 d開(kāi)始MDA含量迅速增加，到第18 d達(dá)到最大值，丙二醛含量隨干旱處理天數(shù)的增加而增加，說(shuō)明膜系統(tǒng)的傷害程度也隨干旱脅迫的加深而加劇。復(fù)水6 d后MDA含量略有所下降。表明其膜系統(tǒng)受害嚴(yán)重且難以恢復(fù)。

2.4 脯氨酸含量變化（見(jiàn)圖4）

圖4 逆境脅迫下葉片脯氨酸含量的變化（ug/ml）

干旱脅迫會(huì)引起植物體內(nèi)的游離脯氨酸含量的變化，從圖4中可以看出個(gè)各處理游離脯氨酸含量的變化情況。總體的趨勢(shì)是先增加后下降的變化趨勢(shì)，在干旱脅迫的第6 d開(kāi)始增加，第12 d迅速增加，第18 d達(dá)到最大值，隨著復(fù)水6 d后，游離脯氨酸開(kāi)始下降且趨勢(shì)明顯，但最終未能恢復(fù)到未處理前的狀態(tài)。

2.5 可溶性糖含量變化

圖5 逆境脅迫下可溶性糖含量變化（mmol/g）

植物為了適應(yīng)逆境條件，會(huì)主動(dòng)積累一些可溶性糖，降低滲透勢(shì)和冰點(diǎn)，以適應(yīng)外界環(huán)境的變化?？扇苄蕴鞘侵参矬w內(nèi)的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，土壤水分減少時(shí)，隨干旱脅迫程度增加而增加，有利于維持植物體細(xì)胞膨壓，抑制由于胞內(nèi)水分過(guò)度損失而造成的被動(dòng)脫水。圖5中可以看出可溶性糖含量隨干旱脅迫天數(shù)增加而升高。從第6 d開(kāi)始顯著增加，第18 d達(dá)到最大值，復(fù)水6 d后略有下降。表明可溶性糖含量增加是駝絨藜適應(yīng)干旱環(huán)境的一種保護(hù)性調(diào)節(jié)機(jī)制，有利于植株在干旱環(huán)境中維持正常的水分生理作用。

3 討論

在正常生長(zhǎng)條件下，植物體內(nèi)的游離脯氨酸含量較低，但遇到干旱等逆境時(shí)，游離脯氨酸的含量明顯增加。本實(shí)驗(yàn)中隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，游離脯氨酸的含量顯著的增加，表明脯氨酸參與了植物組織對(duì)干旱脅迫的調(diào)節(jié)。同樣在干旱脅迫下，伊犁野生心葉駝絨藜的葉綠素含量降低，且隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低。表明植物干旱條件下的光合作用受到抑制，光和速率下降，水分脅迫抑制了植物的光合作用。從而導(dǎo)致葉綠素含量的下降。可溶性糖與調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的滲透勢(shì)有關(guān)，可幫助維持植物細(xì)胞較低的滲透勢(shì)以抵抗逆境帶來(lái)的脅迫。可溶性糖呈明顯上升趨勢(shì)。MDA作為脂質(zhì)過(guò)氧化作用的產(chǎn)物，其含量的高低是反應(yīng)質(zhì)膜破壞程度的重要指標(biāo)，表示細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度和植物逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱。結(jié)果顯示丙二醛含量隨干旱脅迫時(shí)間的增加而呈明顯上降趨勢(shì)，表明干旱強(qiáng)度的加劇，細(xì)胞膜系統(tǒng)受害嚴(yán)重。復(fù)水6 d后各項(xiàng)生理生化指標(biāo)都有所恢復(fù)，但因干旱脅迫嚴(yán)重而受到傷害，其生理機(jī)能無(wú)法恢復(fù)到脅迫前水平。

[1]索亞林，史云威，蘭云峰，等.駝絨藜天然草場(chǎng)改良及擴(kuò)繁技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古草業(yè)，2003，15（2）:3-5.

[2]沙吾列·沙比汗，安沙舟，楊剛，等.伊犁心葉駝絨藜植物生物學(xué)及生態(tài)學(xué)特性研究[J],新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010，47（9）:1842-1846.

[3]馬雙艷，姜遠(yuǎn)茂，彭福田，等.干旱脅迫對(duì)不同板栗品種葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量及光合的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2003，21（3）：114-118.

[4]趙哈林，趙學(xué)勇，張銅會(huì)，等，沙漠化過(guò)程中植物的適應(yīng)對(duì)策及植被穩(wěn)定性機(jī)理[M].北京：海洋出版社，2004，（10）：58-61.

[5]李明,王根軒.干旱脅迫對(duì)甘草幼苗保護(hù)酶活性及脂質(zhì)過(guò)氧化作用的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，22（4）: 503-507.

Study on the Physiological and Biochemical Index of Drought Resistance for Ceratoides Ewersmanniana cv.YiLi

LI Li,JIANATI，LIU Meng
(Grsaaland Research Institute,Xinjiang Academy of Animal Sciences,Urumqi 830000,China)

Ceratoides has the characteristic of surviving in drought or extra-drought condition,which has very important economic and ecological values in arid-grassland,desert steppe,and desert region.The Ceratoides is one of the promising drought resisting species for natural grassland improvement.The study takes Ceratoides ewersmanniana cv.YiLi as an experimental material,to research its'physiological and biochemical indices.The results could be used as a reference for Ceratoides ewersmanniana cv.YiLi introduction and popularization.

drought resistance；physiological and biochemical index；study

S548

A

1003－6377（2013）01－0041-05

2012-11-24

科技支疆項(xiàng)目“新疆荒漠逆境植物抗旱功能基因的篩選與應(yīng)用”（200840102-05）

李莉（1977-），女，助理研究員，主要從事牧草遺傳育種研究工作。