文愛(ài)華　劉濟(jì)明　王軍才　高攀　李麗霞

摘要：以貴州省羅甸縣米槁為研究對(duì)象，進(jìn)行盆栽控水自然干旱22 d及復(fù)水15 d處理，研究米槁葉片的相對(duì)含水量、水分飽和虧、游離脯氨酸含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、淀粉含量、丙二醛（MDA）含量、過(guò)氧化物酶（POD）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性的變化趨勢(shì)。結(jié)果表明：隨著干旱時(shí)間的延長(zhǎng)，米槁葉片的游離脯氨酸、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、MDA含量在一定范圍內(nèi)都呈明顯升高趨勢(shì)，復(fù)水后降低；SOD、POD、CAT變化趨勢(shì)比較一致，都呈先上升后下降趨勢(shì)。可見(jiàn)土壤含水量直接影響植物各項(xiàng)生理指標(biāo)，從而影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育。

關(guān)鍵詞：米槁；干旱脅迫；生理生化

中圖分類號(hào)： S567.1+91.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2015）07-0257-03

水是植物生長(zhǎng)發(fā)育重要的環(huán)境因子，水分過(guò)多或過(guò)少對(duì)植物生長(zhǎng)都不利。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年由旱澇所造成的損失約占自然災(zāi)害總損失的60%以上，其中干旱造成的損失量超過(guò)其他逆境造成的損失量總和[1]。土壤有效水分匱乏對(duì)植物生長(zhǎng)影響顯著[2-4]，因此植物耐旱潛力是植物生理生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[5]。研究表明，植物體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)大多是參與各種代謝的酶類，在植物受到干旱脅迫時(shí)會(huì)發(fā)生變化；當(dāng)植物遭受水分脅迫造成生理性缺水時(shí)，植物體內(nèi)脯氨酸（Pro）大量積累；植物細(xì)胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生與清除處于動(dòng)態(tài)平衡，一旦該平衡遭到破壞，則自由基積累，丙二醛（MDA）含量增加；超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）等能夠有效地清除自由基，是酶促防御系統(tǒng)的重要組成成分[6-11]。米槁（Cinnamomum migao H. W. Li）別稱大果木姜子，為樟科樟屬高大喬木常綠植物。米槁是貴州省苗族民間常用藥物，其名字來(lái)源于苗語(yǔ)，異名有麻槁、大果樟等[12]。米槁有逐寒、鎮(zhèn)痛、健脾、消飽脹等功效，常用于治療腹脹、腹痛、暈車嘔吐及牛馬腹脹等人畜疾病[13-18]。目前對(duì)米槁的研究主要集中于其化學(xué)成分的分離與鑒定，有關(guān)干旱脅迫對(duì)米槁生理生化指標(biāo)影響的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。筆者以貴州省羅甸縣米槁幼苗為研究對(duì)象，采用盆栽控水方法對(duì)米槁耐旱潛力進(jìn)行研究，探究干旱脅迫與米槁生理生化指標(biāo)的相關(guān)性，旨在為在貴州省大面積種植米槁提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用羅甸縣1年生米槁幼苗，帶回貴州大學(xué)林學(xué)院苗圃，采用盆栽方式種植備用（盆口直徑為29 cm，深度為40 cm）。盆栽土壤一致，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗進(jìn)行干旱脅迫試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2014年7月將長(zhǎng)勢(shì)一致、無(wú)病蟲(chóng)害的30盆幼苗移入隔絕降水的透明大棚，澆透水后采用自然干旱的方法進(jìn)行干旱脅迫。第2天開(kāi)始，每次從不同植株上選取中上部同一位置的成熟葉片，將葉片去葉脈后剪碎混合，測(cè)定葉片各項(xiàng)生理生化指標(biāo)。每處理重復(fù)3次，設(shè)置停水0、7、12、17、22 d自然干旱脅迫處理和復(fù)水15 d處理，同時(shí)測(cè)定葉片各項(xiàng)生理生化指標(biāo)。

1.3 方法

利用烘干稱量法測(cè)定葉片相對(duì)含水量（RWC）和水分飽和虧（WSD）。采用鋁盒環(huán)刀法測(cè)定土壤含水量。采用硫代巴比妥酸法測(cè)定葉片丙二醛）含量[19]。采用酸性茚三酮顯色法測(cè)定葉片脯氨酸含量。采用蒽酮比色法測(cè)定葉片可溶性糖、可溶性淀粉含量。采用考馬斯亮藍(lán)G-250與可溶性蛋白質(zhì)結(jié)合染色方法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)含量。分別采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法、高錳酸鉀滴定法[19]、愈創(chuàng)木酚法[20]測(cè)定葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）活性。RWC、WSD計(jì)算公式如下：

RWC=（葉片鮮質(zhì)量-葉片干質(zhì)量）/（葉片飽和鮮質(zhì)量-葉片干質(zhì)量）×100%；（1）

WSD=1-RWC=（葉片飽和鮮質(zhì)量-葉片鮮質(zhì)量）/（葉片飽和鮮質(zhì)量-葉片干質(zhì)量）×100%。（2）

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 19.0軟件處理數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干旱脅迫時(shí)間米槁葉片含水量的變化

從表1可見(jiàn)，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤含水量逐漸降低；不同脅迫時(shí)間處理下土壤含水量與對(duì)照均差異顯著；脅迫7 d的土壤含水量與脅迫12 d的土壤含水量差異顯著。隨著土壤含水量的下降，米槁葉片相對(duì)含水量也呈逐漸下降趨勢(shì)，從98.38%逐漸降至49.25%；脅迫前7 d葉片相對(duì)含水量下降趨勢(shì)較平緩，8～22 d呈顯著下降趨勢(shì)，說(shuō)明脅迫7 d后土壤含水量已影響植株正常生長(zhǎng)，為適應(yīng)土壤水分減少，葉片相對(duì)含水量也相應(yīng)減少。脅迫7 d水分飽和虧與對(duì)照差異不顯著，說(shuō)明土壤含水量可以滿足植物的正常需求；脅迫12 d，葉片相對(duì)含水量為88.63%，葉片水分飽和虧達(dá)11.37%，均與脅迫7 d差異顯著；脅迫22 d，葉片嚴(yán)重萎蔫枯黃。進(jìn)行脅迫后復(fù)水發(fā)現(xiàn)，復(fù)水15 d植株長(zhǎng)出新葉片，恢復(fù)正常生長(zhǎng)，葉片相對(duì)含水量達(dá)96.21%，水分飽和虧達(dá)3.80%。

2.2 不同干旱脅迫時(shí)間米槁葉片可溶性糖、淀粉含量變化

干旱條件下，植物可溶性糖含量通常增加，這是植物對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)[21]。從圖1可見(jiàn)，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，植物可溶性糖含量呈上升趨勢(shì)，并且明顯高于對(duì)照。脅迫22 d，葉片可溶性糖含量達(dá)到最大值6.541 mg/g。復(fù)水 15 d 葉片可溶性糖含量與對(duì)照接近。從圖1可以看出，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，淀粉含量變化呈現(xiàn)先下降后緩慢上升的趨勢(shì)，脅迫7 d，淀粉含量達(dá)到最低值0.243 mg/g，與對(duì)照差異明顯，復(fù)水后葉片淀粉含量與對(duì)照基本一致，這可能與淀粉水解酶活性升高、淀粉合成關(guān)鍵酶ADPGPPase活性降低有關(guān)[23]。

2.3 不同干旱脅迫時(shí)間下米槁葉片可溶性蛋白質(zhì)、游離脯氨酸含量變化

植物體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)主要是指參與代謝的酶類，其含量是衡量植物總體代謝強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。由圖2可見(jiàn)，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，米槁葉片可溶性蛋白含量呈先上升后下降趨勢(shì)，脅迫17 d達(dá)到最高值460.00 mg/g，隨后緩慢下降。復(fù)水15 d，葉片可溶性蛋白質(zhì)含量比對(duì)照稍高，此現(xiàn)象與前人研究結(jié)果[23]一致。這可能是由于恢復(fù)水分后，植物雖有所恢復(fù)但可溶性蛋白質(zhì)參與的部分代謝反應(yīng)沒(méi)有徹底恢復(fù)。植物在逆境條件脯氨酸會(huì)大量積累，其積累指數(shù)與植物抗逆性有關(guān)[25]。隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，游離脯氨酸含量呈上升趨勢(shì)。脅迫22 d，葉片游離脯氨酸含量達(dá)到最高值 133.09 mg/g；脅迫17～22 d明顯上升，這可能與米槁在重度脅迫下的耐受能力有關(guān)。脅迫后復(fù)水15 d，游離脯氨酸含量基本達(dá)到未脅迫時(shí)水平。

2.4 不同干旱脅迫時(shí)間米槁葉片MDA含量變化

MDA是植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用的最終產(chǎn)物，是膜系統(tǒng)傷害的重要標(biāo)志之一。由圖3可知，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，米槁葉片MDA含量升高，并且均明顯高于未脅迫，脅迫22d，MDA含量達(dá)到最高值545.88 nmol/g。脅迫12～22 d，葉片MDA含量明顯上升，表明植株受脅迫強(qiáng)度增大，膜的正常功能遭到更嚴(yán)重破壞。復(fù)水后，MDA含量有所下降，但比未脅迫時(shí)含量高。研究表明，干旱脅迫下，水稻體內(nèi)MDA含量明顯增加[25-26]。

2.5 不同米槁葉片SOD、POD、CAT活性變化

干旱脅迫下，植物抗氧化酶可以通過(guò)催化植物體內(nèi)的活性氧，防止發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)。由圖4可見(jiàn)，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，米槁葉片SOD、POD活性變化趨勢(shì)基本一致，均呈先升高后下降趨勢(shì)。干旱脅迫17 d之前，隨著水分減少，植物體內(nèi)超氧自由基也會(huì)增加，這時(shí)植株會(huì)通過(guò)提高體內(nèi)SOD、POD活性來(lái)保護(hù)植株免受傷害。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD、POD活性達(dá)到峰值后又開(kāi)始下降，表明隨著土壤水分的減少，超氧自由基在植物機(jī)體內(nèi)的含量已經(jīng)超過(guò)了植物自身能夠清除的范圍，因此SOD、POD活性降低，說(shuō)明米槁對(duì)干旱脅迫的抗逆性是有限的。在一定水分脅迫范圍內(nèi)，米槁可通過(guò)產(chǎn)生更多的保護(hù)酶抵抗干旱脅迫造成的傷害，但當(dāng)脅迫超出了植物本身所能忍耐的范圍時(shí)，植物體內(nèi)的保護(hù)酶活性反而會(huì)下降。復(fù)水15 d，SOD、POD活性均高于對(duì)照，這可能是因?yàn)榻?jīng)過(guò)了一定程度的干旱脅迫后，機(jī)體產(chǎn)生了一定的的抵抗能力，抗旱能力提高。CAT活性與SOD、POD活性變化趨勢(shì)略有不同，CAT活性先下降后上升再下降，脅迫7d出現(xiàn)最低值，隨著干旱時(shí)間的延長(zhǎng)，CAT活性增加。復(fù)水后，CAT活性高于未脅迫，這與前人研究結(jié)論[27-29]一致。

3 結(jié)論與討論

研究表明，在一定干旱脅迫范圍內(nèi)，隨著土壤水分含量的下降，植物葉片各項(xiàng)生理指標(biāo)也隨之改變，在一定程度上反映了植物對(duì)干旱脅迫的抗逆性。RWC、WSD能夠較好反映植株受脅迫時(shí)體內(nèi)水分狀況。本研究結(jié)果表明，RWC隨著土壤水分含量降低呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。當(dāng)植物遇到干旱脅迫時(shí)，體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量低分子量的代謝產(chǎn)物，以便體內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)滲透壓能夠維持在較高水平，有利于植物在缺乏水分時(shí)吸收水分，植物這種自身調(diào)節(jié)被稱為滲透調(diào)節(jié)。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)主要包括脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等[30-31]。本研究結(jié)果表明，脅迫17 d，葉片可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、游離脯氨酸含量隨著脅迫程度的加劇都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；脅迫22 d，可溶性糖游離、脯氨酸含量均達(dá)到峰值，可溶性蛋白質(zhì)在脅迫17 d達(dá)到峰值。植物遭受干旱脅迫時(shí)，細(xì)胞膜會(huì)因發(fā)生過(guò)氧化作用而受到損傷，膜脂過(guò)氧化作用產(chǎn)物之一是MDA，當(dāng)脅迫超過(guò)機(jī)體所承受的范圍時(shí)，植物MDA含量會(huì)增加且與細(xì)胞內(nèi)各種成分發(fā)生反應(yīng)，從而使各種酶、膜遭受嚴(yán)重傷害[32]。本研究結(jié)果表明，葉片MDA含量隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而呈上升趨勢(shì)；復(fù)水后，含量雖有一定程度下降，但較未脅迫前差異明顯。這說(shuō)明在水分脅迫下，植物體內(nèi)代謝紊亂，導(dǎo)致細(xì)胞膜受到損害，MDA積累，一定復(fù)水時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)到脅迫前水平。植物遭受干旱脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)會(huì)產(chǎn)生造成細(xì)胞受傷甚至死亡的生物活性氧，細(xì)胞內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)等能夠清除植物體內(nèi)的活性氧，使細(xì)胞免于受傷，保護(hù)酶系統(tǒng)活性增強(qiáng)有利于提高植物抗逆性[33]。脅迫17 d以內(nèi)，植物SOD、POD活性隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)而提高，以增強(qiáng)植物的抗逆性，隨后活性開(kāi)始下降，說(shuō)明脅迫程度超出了植物耐受范圍，保護(hù)酶活性反而下降，說(shuō)明米槁的耐脅迫能力有限。復(fù)水后的酶活性較脅迫前有所提高，這可能是因?yàn)榻?jīng)歷了一段時(shí)間干旱脅迫后，植物產(chǎn)生了一定適應(yīng)能力，從而提高了其抗旱能力。植物的抗旱能力是復(fù)合性狀，不但受多個(gè)基因控制，而且通過(guò)多個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。本試驗(yàn)是在盆栽環(huán)境中進(jìn)行的，與實(shí)際生境有一定差異。因此，對(duì)米槁抗旱性進(jìn)行全面評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際生境，從生態(tài)、生理2個(gè)方面考慮，為米槁合理栽培與管理提供準(zhǔn)確詳細(xì)的依據(jù)。

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