李 潔 列志旸 薛 立 黃威龍 許建新，2

（1.華南農(nóng)業(yè)大學林學與風景園林學院，廣東廣州510642；2.深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東深圳518040）

干旱脅迫對3種園林綠化樹種幼苗生理指標的影響

李 潔1列志旸1薛 立1黃威龍1許建新1，2

（1.華南農(nóng)業(yè)大學林學與風景園林學院，廣東廣州510642；2.深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東深圳518040）

以小葉榕、海南蒲桃、紅桂木3種公路綠化樹種幼苗為試材，人工模擬干旱脅迫環(huán)境，通過測定各樹種幼苗葉片的生理指標，探討干旱脅迫對3種幼苗生長的影響。研究表明：葉片組織含水量呈下降趨勢，而可溶性糖含量呈上升趨勢；小葉榕和紅桂木幼苗葉片葉綠素含量先升后降，海南蒲桃逐漸上升；小葉榕和紅桂木幼苗的蛋白質(zhì)含量顯著增加后保持穩(wěn)定，海南蒲桃幼苗先升后降；小葉榕和紅桂木幼苗的脯氨酸含量上升，海南蒲桃緩慢下降；小葉榕幼苗葉片的SOD活性先降后升，海南蒲桃幼苗逐漸上升，紅桂木幼苗先升后降；小葉榕幼苗的MDA含量穩(wěn)定，海南蒲桃和紅桂木幼苗上升。主成分分析結(jié)果顯示，3種幼苗的抗旱性為紅桂木＞海南蒲桃＞小葉榕。

小葉榕；海南蒲桃；紅桂木；幼苗；干旱脅迫；生理特性；主成分分析

隨著我國綠化建設(shè)的發(fā)展，城鎮(zhèn)綠化樹種的栽培面積迅速擴大。由于城市建設(shè)過程中大量的原有土表被破壞，取而代之的新土有機質(zhì)含量低，土壤結(jié)構(gòu)差，水分蒸發(fā)快，隨之引起的土壤干旱影響植物生長和生態(tài)恢復［1］，也影響植物的生理代謝過程［2］，因而可以通過生理指標來研究樹木的抗旱性［3］。關(guān)于植物的抗旱生理研究已有較多報道，如干旱脅迫時，細胞內(nèi)可溶性糖含量提高，蛋白質(zhì)含量增加，脯氨酸含量呈上升趨勢［3-4］，細胞滲透能力增強以抵御干旱的影響［5］；過氧岐化酶（SOD）上升，以減少脂質(zhì)過氧化，穩(wěn)定膜的透性［6］，丙二醛（MDA）隨干旱脅迫時間上升，表明細胞膜可能受損［7］。

海南蒲桃（Syzygium hainanense）、小葉榕（Ficus microcarpa）、紅桂木（Artocarpus nitidus ssp.lingnanensis）是熱帶、亞熱帶地區(qū)重要的園林綠化樹種。本試驗將這3種幼苗置于溫室中，模擬干旱環(huán)境，測定其生理生化指標，并利用主成分分析法對其抗旱性進行綜合評價，得出了3種幼苗抗旱能力的排序，對于篩選擇抗旱性強的綠化樹種有一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地在華南農(nóng)業(yè)大學林學院院樓溫室內(nèi)。處理所用幼苗為1年生實生苗，原裝營養(yǎng)袋直徑9 cm，深9 cm，后轉(zhuǎn)入直徑16 cm，深17 cm的白色無紡布營養(yǎng)袋，基質(zhì)用荷蘭土與黃心土，體積比為1∶1。轉(zhuǎn)入新營養(yǎng)袋培養(yǎng)2周后開始試驗，幼苗生長基本情況見表1。

表1 3種幼苗的基本情況Tab.1 Basic information of the three seedlings

1.2 試驗方法

將試驗苗木置于溫室內(nèi)，采用自然干旱脅迫方法，對待測苗木進行干旱處理。分別于停水當天，4、8、12 d及復水后4 d測定幼苗的生理指標。在測定當日8：30每種幼苗選擇5株生長良好的個體，采取其第3至第8片大小均一的功能葉，用自來水沖洗除去表面污物，再用蒸餾水沖洗2～3次后，用吸水紙吸干葉片表面水分。將從5株采集的葉片混合后測定生理指標，每個指標作3次重復測定。

1.3 生理指標測定

組織含水量用烘干稱重法測定［8］。葉綠素含量用分光光度法測定、脯氨酸含量用酸性茚三酮法測定、超氧化物歧化酶（SOD）活性用氯化硝基四氮唑藍（NBT）光化還原法、丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸顯色（TBA）法［9］。可溶性糖含量參照蒽酮比色法測定［8］。可溶性蛋白質(zhì)含量參照考馬斯亮藍法［10］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖由Microsoft Excel和IBM SPSS Statistics 19.0軟件系統(tǒng)［11］完成，用Duncan多重比較檢驗同一幼苗在不同處理時間后的差異顯著性（顯著性水平為0.05）。用主成分分析計算各個抗旱指標的得分，按得分多少評定各樹種的抗旱能力［11-12］。進行主成分分析前，按極差法對各指標數(shù)據(jù)進行標準化：

式中：X為標準化后所得數(shù)據(jù)；xi為某項指標的原始數(shù)據(jù)；xmax為某項指標的最大值；xmin為某項指標的最小值。對標準化后的數(shù)據(jù)進行主成分分析。以累積貢獻率達85%以上為參考值，確定主成分個數(shù)。因主成分之間相互獨立且有著不同的貢獻率，所以每個主成分得分是其加權(quán)值，其中權(quán)重是主成分對應(yīng)的貢獻率，由主成分的特征向量計算出每種幼苗的主成分得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片含水量

在干旱條件下，抗旱力強的植物可維持較多的水分，組織含水量比較高［13］。干旱脅迫處理期間，小葉榕幼苗的葉片組織含水量緩慢下降，與對照差異不顯著；海南蒲桃幼苗的葉片組織含水量逐漸下降，干旱脅迫12 d時顯著小于對照（P＜0.05）；紅桂木幼苗葉片的組織含水量呈現(xiàn)波動（圖1）。

2.2 葉綠素含量

葉綠素作為集光色素可以捕獲光能用于光合生產(chǎn)，其含量的高低表明植物光合能力的強弱［14］。干旱脅迫處理期間，小葉榕和紅桂木幼苗葉片葉綠素含量先升后降，復水處理4 d后，紅桂木幼苗的葉片的葉綠素含量顯著大于對照（P＜0.05）（圖2）；海南蒲桃的葉綠素含量逐漸上升，干旱脅迫4 d、8 d和12 d時顯著大于對照（P＜0.05）。復水處理4 d后，紅桂木和海南蒲桃幼苗的葉片葉綠素含量顯著大于對照（P＜0.05）。

2.3 可溶性糖含量

可溶性糖積累的越多，植物的滲透調(diào)節(jié)能力就越強。植物吸水和保水能力強，增強了抗旱性［7，15-16］。干旱脅迫處理期間，小葉榕和紅桂木幼苗的葉片可溶性糖含量逐漸上升，并在第12天的時候，達到最大值（圖3）。海南蒲桃干旱脅迫處理4 d和8 d時與對照無顯著差異，12 d時顯著大于對照（P＜0.05）。復水處理4 d后，3種幼苗的葉片可溶性糖含量都下降到對照水平。

2.4 蛋白質(zhì)含量

植物體內(nèi)的可溶性蛋白大多是參與各種代謝的酶類，在受到干旱脅迫時，植物體內(nèi)會產(chǎn)生大量的可溶性蛋白，高含量的可溶性蛋白可幫助植物細胞維持較低的滲透勢，保持水分平衡，抵抗干旱脅迫帶來的傷害［17］。干旱脅迫處理期間，小葉榕和紅桂木幼苗的葉片蛋白質(zhì)含量顯著增加后保持穩(wěn)定，復水處理4 d后顯著大于對照（P＜0.05）（圖4）。海南蒲桃幼苗的葉片蛋白質(zhì)含量先升后降，4 d時達到最大水平，然后緩慢下降，復水處理4 d后與對照無顯著差異。

2.5 脯氨酸含量

脯氨酸是一種具有較強水合能力的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物遭受抗水分脅迫時發(fā)揮作用，既可以幫助細胞維持相對穩(wěn)定的水環(huán)境［18-19］，同時又可以消除氨積累對植物體所造成的毒害［8，20］。干旱脅迫處理期間，小葉榕幼苗的脯氨酸含量顯著上升后緩慢增加，海南蒲桃緩慢下降，紅桂木幼苗顯著上升（圖5）。經(jīng)過復水處理4 d后，3種幼苗的葉片脯氨酸含量均下降到對照水平（P＜0.05）。

2.6 超氧化物歧化酶活性

植物體有清除活性氧的酶系統(tǒng)和非酶促清除劑，可防御活性氧對細胞的傷害［21］。干旱脅迫期間，小葉榕幼苗葉片的SOD活性先降后升，12 d和復水處理4 d時與對照無顯著差異（圖6）。海南蒲桃幼苗葉片的SOD活性逐漸上升，12 d時顯著大于對照（P＜0.05），經(jīng)過4 d復水處理后，下降到對照水平。干旱脅迫處理期間，紅桂木幼苗的SOD活性先升后降，復水處理4 d后下降到對照水平。

2.7 丙二醛含量

植物在逆境下遭受傷害，往往發(fā)生膜脂過氧化作用，丙二醛（MDA）是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，它的積累會對植物細胞原生質(zhì)膜造成不同程度的破壞，其含量的變化反映細胞膜損傷的程度和植物抗旱能力的大?。?2］。干旱脅迫期間，小葉榕幼苗葉片MDA含量與對照無顯著差異，海南蒲桃幼苗緩慢的上升后急劇上升，紅桂木幼苗顯著上升，后二者12 d時顯著大于對照（P＜0.05）（圖7）。4 d復水處理后，3種幼苗的MDA含量與對照無顯著差異。

2.8 3種幼苗抗旱性的綜合評價

對幼苗的生理指標進行主成分分析，由主成分的特征向量計算出3種幼苗的主成分得分順序為紅桂木、海南蒲桃、小葉榕［11-12］（表2）。因此，在熱帶、亞熱帶地區(qū)，3種重要的園林綠化樹種幼苗抗旱性大小由大到小的順序為紅桂木、小葉榕、海南蒲桃。

表2 干旱脅迫下3種幼苗的生理生化指標得分Tab.2 Drought resistance scores of the three seedlings under drought stress

3 結(jié)論與討論

1）葉片含水量和葉綠素。干旱脅迫處理期間，3種幼苗的葉片含水量均下降，其中小葉榕幼苗與對照差異不顯著，說明其在干旱脅迫下可以維持自身含水量的穩(wěn)定，抗旱性強。經(jīng)干旱脅迫處理后，3種幼苗葉片的葉綠素含量均有不同程度的增加，原因可能是苗木在干旱脅迫處理后，體內(nèi)水分降低，葉片變輕，每克葉干質(zhì)量、細胞數(shù)增加，葉綠素呈相對濃縮狀態(tài)，所以單位葉片鮮質(zhì)量中葉綠素含量就會相對升高［3，7］。

2）滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。在干旱脅迫期間，海南蒲桃葉片可溶性糖含量有所增加，但增長幅度小，不利于降低植物水勢，表明其抗旱性較弱。小葉榕和紅桂木幼苗的葉片可溶性糖含量逐漸上升，并在第12天時達到最大值，有利于抗旱。經(jīng)過復水處理4 d后，3種幼苗的葉片可溶性糖含量均下降到對照水平，說明復水后土壤干旱脅迫得以緩解，3種植物體內(nèi)調(diào)節(jié)物質(zhì)逐漸向正常水平逆轉(zhuǎn)，滲透調(diào)節(jié)能力逐步下降，引起可溶性糖含量減少，這與孫宗玖等［23］的研究結(jié)果一致。干旱脅迫處理期間，小葉榕和紅桂木的幼苗葉片蛋白質(zhì)顯著增加后保持較高水平，有利于維持植物細胞較低的滲透勢，保持水分平衡，抵抗干旱脅迫帶來的傷害，具有較強的抵抗干旱脅迫的能力。海南蒲桃先增加后略降，可能是在脅迫處理初期，海南蒲桃幼苗通過增加可溶性蛋白含量來增強滲透調(diào)節(jié)能力，維持較低的滲透勢，以抵抗水分脅迫帶來的傷害［24］。而在脅迫處理后期，干旱脅迫超過植物所能耐受的閾值，脅迫使RNA轉(zhuǎn)錄和翻譯受到抑制，造成蛋白質(zhì)的合成量減少［25］，或者加速了其降解。本研究中，小葉榕和紅桂木幼苗的脯氨酸含量顯著大于對照水平，有利于抵御干旱。

3）SOD活性和MDA含量。干旱脅迫處理期間，海南蒲桃幼苗葉片SOD活性逐漸上升，SOD保護酶增強了植物抗氧化能力，避免了活性氧等各種自由基的大量積累，所以抗旱性強［8，20］。紅桂木幼苗葉片的SOD活性先升后降，與李云飛等［26］對干旱脅迫下紫葉矮櫻（Prunus×cistenena）和劉娟等［21］對白羊草（Bothriochloa ischaemum）的研究結(jié)果相似。干旱脅迫初期，SOD保護酶增強避免了活性氧等各種自由基的大量積累。隨著干旱脅迫過程的加劇，植物體內(nèi)保護酶系統(tǒng)的活力和平衡受到破壞，酶降解的增加和合成的減慢可能是導致SOD活性下降原因之一［21］。小葉榕幼苗葉片的SOD活性先降后升，與蔣明義等［27］對水稻（Oryza sativa）幼苗的研究結(jié)果相似?？赡苁撬置{迫造成的膜傷害包含著一個自由基傷害過程，抗旱物種在嚴重水分脅迫時仍有較活躍的SOD合成調(diào)節(jié)。SOD只是自由基清除酶龐大系統(tǒng)中的一員，細胞內(nèi)的其他非酶系統(tǒng)也具有清除自由基的作用。干旱脅迫處理期間，海南蒲桃和紅桂木幼苗的葉片丙二醛含量上升，12 d時2種幼苗的葉片丙二醛含量均顯著大于對照。小葉榕幼苗的葉片丙二醛含量保持穩(wěn)定，表明其可能有較強的防止膜脂過氧化作用的能力，因而具有較強的抗旱性。

4）幼苗抗旱性綜合評價。植物的抗旱性是多種指標綜合作用的結(jié)果［28-29］。對樹木抗旱性的評價，當涉及到多種植物、多個指標的情況時，因各指標所表達的樹木抗旱性順序往往不一致，利用一般的簡單方法很難得出確切結(jié)果。本研究運用主成分分析對3個樹種的生理指標進行了綜合評定，根據(jù)加權(quán)后的主成分得分可知，其抗旱性由大到小的順序為紅桂木、海南蒲桃、小葉榕。

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（責任編輯 張 坤）

Physiological Changes of Three Greening Seedling Species under Drought Stress

Li Jie1，Lie Zhiyang1，Xue Li1，Huang Weilong1，Xu Jianxin1，2
（1.College of Forestry and Landscape Architecture，South China Agricultural University，Guangzhou Guangdong 510642，China；2.Shenzhen Techand Ecology＆Environment Co.Ltd.，Shenzhen Guangdong 518040，China）

Studies were conducted on seedlings of Ficusmicrocarpa，Syzygium hainanense and Artocarpus nitidus ssp.lingnanensis under simulated droughtenvironment to study their physiological changes and then explore the effects of stress on the growth of seedlings.The result showed that，under drought stress，tissue water contents of the three seedlings tended to decreased，whereas thesoluble sugar content tended to increased；chlorophyll content of F.microcarpa and A.nitidus ssp.lingnanensis increased first and decreased afterwards and S.hainanense increased gradually；protein contentof F.microcarpa and A.nitidus ssp.lingnanensis increased and then keptsteady，and S.hainanense increased first and decreased afterwards；the contentof free proline of F.microcarpa and A. nitidus ssp.lingnanensis increased，whereas S.hainanense decreased slowly；the activity of SOD of F.microcarpa first decreased and increased afterwards，S.hainanense increased gradually，and A.nitidus ssp.lingnanensis increased first and decreased afterwards.The contents of MDA of F.microcarpa kept steady，whereas S.hainanense and A.nitidus ssp.lingnanensis increaseds.Principal component analysis indicated that drought resistance of the three seedling types was in the order of A.nitidus ssp.lingnanensis＞S.hainanense＞F.microcarpa.

Ficusmicrocarpa；Syzygium hainanense；Artocarpusnitidus ssp.lingnanensis；seedling；drought stress；physiological characteristics；principal component analysis

S718.43

A

2095-1914（2016）02-0056-06

10.11929/j.issn.2095-1914.2016.02.009

2015-08-15

深圳市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專項資金項目（GCZX20120618100801416）資助。

第1作者：李潔（1992—），女，碩士生。研究方向：風景園林和植物生理。Email：houis＿56028923@qq.com。

薛立（1958—），男，博士，教授。研究方向：森林培育和生態(tài)學。Email：forxue@scau.edu.cn。