王騫春　陸愛君　馮健　于世河　　陳明文　　　胡艷

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，沈陽，110032)　　　　　　(國有撫順縣溫道林場)　　(撫順縣林業(yè)局)

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干旱脅迫對日本落葉松生理指標(biāo)的影響1)

王騫春陸愛君馮健于世河陳明文胡艷

(遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，沈陽，110032)(國有撫順縣溫道林場)(撫順縣林業(yè)局)

摘要利用盆栽和持續(xù)干旱處理及復(fù)水后對日本落葉松生長的影響，研究日本落葉松針葉的水飽和虧(WS，D)、相對電導(dǎo)率(E)、丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)酶活性、脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)和可溶性蛋白質(zhì)量濃度等抗旱相關(guān)生理指標(biāo)的變化規(guī)律。結(jié)果表明：隨著干旱脅迫程度的增加，水飽和虧、相對電導(dǎo)率、丙二醛質(zhì)量摩爾濃度、脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)和可溶性蛋白質(zhì)量濃度顯著上升，其中水飽和虧和相對電導(dǎo)率呈梯度上升趨勢，可溶性蛋白質(zhì)量濃度第6天達(dá)到峰值，丙二醛質(zhì)量摩爾濃度和脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在第9天時達(dá)到峰值。超氧化物歧化酶、過氧化物酶活性呈上升趨勢，超氧化物歧化酶活性第12天達(dá)峰值，過氧化物酶活性第9天達(dá)峰值。葉綠素a和葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先上升后下降趨勢，都在第9天達(dá)到峰值，第12天出現(xiàn)下降，低于對照。葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈微弱的下降趨勢，w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)呈上升趨勢，第9天達(dá)峰值。葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化主要是由葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化引起的。過氧化氫酶酶活性呈先上升后下降趨勢，第6天達(dá)峰值，9 d后開始下降且低于對照。用主成分分析法從指標(biāo)中共提取了兩個因子，累計貢獻(xiàn)率為91.267%，因子1反映了日本落葉松針葉保水能力、抗氧化酶活性、質(zhì)膜穩(wěn)定性和滲透調(diào)節(jié)物對抗旱性起支配作用，因子2反映葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)對抗旱性起支配作用。通過灰色關(guān)聯(lián)度分析，日本落葉松存活率與各指標(biāo)變化幅度的關(guān)聯(lián)度從大到小次序為w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)、超氧化物歧化酶、丙二醛質(zhì)量摩爾濃度、過氧化物酶、水飽和虧、脯氨酸、相對電導(dǎo)率、葉綠素b、葉綠素a、葉綠素(a+b)、過氧化氫酶。綜合以上結(jié)果，把水飽和虧、電導(dǎo)率、脯氨酸和丙二醛質(zhì)量摩爾濃度作為日本落葉松抗旱的有效指標(biāo)。

關(guān)鍵詞干旱脅迫；日本落葉松；生理指標(biāo)

干旱脅迫作為一種最普遍的樹木逆境形式，影響樹木的生長發(fā)育，嚴(yán)重時可降低林木的產(chǎn)量和品質(zhì)[1]。由于植物的物種多樣性和基因多樣性，樹木在長期進(jìn)化演變中逐漸形成了適合自身生理和生態(tài)特征的耐旱機制[2]。樹木受到干旱脅迫時，生理指標(biāo)會發(fā)生變化，反映樹木受傷害的程度以及耐旱調(diào)節(jié)能力[3-4]。前人對植物抗旱指標(biāo)做過大量的研究和報道，如水分生理指標(biāo)(水分飽和虧、葉水勢、相對含水量等)，代謝指標(biāo)(凈光合速率、蒸騰速率、呼吸速率等)，酶和滲透調(diào)節(jié)物(SOD、POD、CAT、脯氨酸、可溶性糖和可溶蛋白等)，質(zhì)膜過氧化物丙二醛以及葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，都可作為鑒定植物抗旱性的重要指標(biāo)[5]。

研究樹木干旱脅迫下的生理指標(biāo)的變化規(guī)律，有助于抗旱機理的研究和耐旱品種的選育。日本落葉松(Larix kaempferi (Sieb.etZucc.)Gord.)具有適應(yīng)性強、早期速生、成林快、病蟲害少、材質(zhì)優(yōu)良的特點，是南方亞高山地區(qū)和北方地區(qū)造林的重要樹種[6]。北方地區(qū)春季容易發(fā)生春旱，春季造林時如果降雨量偏少，會嚴(yán)重影響落葉松造林成活率。本文對不同程度的干旱脅迫對日本落葉松水飽和虧、膜透性、丙二醛、SOD、POD、CAT、脯氨酸、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和可溶蛋白質(zhì)量濃度等生理指標(biāo)進(jìn)行研究，揭示日本落葉松在干旱脅迫下的變化規(guī)律及對干旱脅迫的適應(yīng)機制和耐受性。應(yīng)用主成分分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，研究了生理指標(biāo)與抗旱性的關(guān)系，為落葉松抗旱性鑒定提供參考。

1材料與方法

試驗材料為清原縣大孤家國家級林木良種基地培育的2年生日本落葉松實生苗，于2014年5月，選取生長良好一致的單株移栽入白色塑料花盆中，花盆高30cm，直徑20cm，土壤為腐殖質(zhì)土與珍珠巖按相同比例混合，每盆土壤體積和質(zhì)量一致，進(jìn)行常規(guī)水分管理，土壤體積含水量控制在20%左右。

1.1干旱脅迫處理

7月初將盆苗移入遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院塑料大棚內(nèi)，水分管理按常規(guī)水分管理要求澆水。于7月21日將36盆生長一致的盆栽苗進(jìn)行干旱脅迫，設(shè)置4個水分處理(斷水0、6、9和12d)，以斷水0為對照(CK)。每個處理設(shè)3次重復(fù)，3株為1重復(fù)，脅迫結(jié)束后取各處理苗木針葉進(jìn)行各項指標(biāo)測定，每個重復(fù)測每株數(shù)據(jù)1次，取平均值。試驗期間沈陽多為晴或多云天氣，日照充足，平均每日最低溫度為20 ℃，最高溫度30 ℃，空氣濕度50%～65%。

1.2測定指標(biāo)及方法

水飽和虧：采取飽和稱質(zhì)量法[7]，取同一部位40枚針葉，稱鮮葉質(zhì)量，然后清水浸泡24h后，擦干表面水分，稱飽和鮮葉質(zhì)量。烘箱105 ℃殺青30min，然后置于烘箱80 ℃烘干10h，稱干質(zhì)量。

式中:Wt為葉飽和后鮮質(zhì)量;Wf為葉鮮質(zhì)量；Wd為葉干質(zhì)量。

相對電導(dǎo)率：采用電導(dǎo)儀法[7]，取10mL蒸餾水于試管中，用DDSJ-308A電導(dǎo)率儀測量其電導(dǎo)率(E0)；取0.2g針葉清水沖洗一遍后，用去離子水沖洗3次，吸干表面水分，剪碎、混勻放入試管蒸餾水中，封住試管口，置于室溫環(huán)境下浸泡24h，測電導(dǎo)率(E1)；然后將試管沸水浴30min，冷卻至室溫后再測浸提液電導(dǎo)率(E2)。

葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定：采用分光光度法[8]，避光稱取剪碎、混合后的新鮮針葉0.1g,放入研缽中,加少量石英砂及3mL體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇,研磨成勻漿,再加乙醇10mL,繼續(xù)研磨至組織變白,避光靜置3～5min。將濾液過濾到25mL棕色容量瓶中,沖洗研缽、玻璃棒數(shù)次并用乙醇定容至25mL,搖勻。將葉綠素倒入比色皿中,于665、449mn下比色。按下列公式計算葉綠素a，葉綠素b和葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(13.7D665-5.76D649)×V/(1 000×W)，

葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(25.8D649-7.6D665)×V/(1 000×W)，

葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=(6.1D665+20.04D649)×V/(1 000×W)。

式中:D665、D649分別為相應(yīng)波長下的光密度值;V為提取液的體積;W為葉片鮮質(zhì)量。

復(fù)水后存活率：采樣結(jié)束后立即復(fù)水，按常規(guī)水分管理7d后調(diào)查苗木存活情況；落葉松苗木復(fù)水7d后針葉依然凋萎、發(fā)脆枯死脫落，莖桿干縮無韌性被視為已死亡。

復(fù)水后存活率=存活苗數(shù)量/總苗數(shù)量×100%。

1.3其他生理指標(biāo)測定

游離脯氨酸(Pro)含量采用酸性茚三酮法測定[9]；過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法,超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑光還原法,過氧化氫酶(CAT)活性采用可見光分光光度計法[9]；丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度采用硫代巴比妥酸法[8]；可溶蛋白含量用考馬斯亮藍(lán)法[9]。

1.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel2007和SPSS21.0統(tǒng)計分析軟件包進(jìn)行處理。以單因素方差分析(onewayANOVA)和最小顯著差異法(LSD)分析不同脅迫程度下生理指標(biāo)的差異。

2結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫對落葉松生理生化指標(biāo)的影響

2.1.1復(fù)水后存活率

從表1可以看出，日本落葉松盆栽苗CK和6d處理復(fù)水后存活率為100%，斷水9d后復(fù)水存活率為67%，斷水12d后復(fù)水存活率下降為56%。結(jié)果表明，斷水脅迫6d，日本落葉松可通過自身的調(diào)節(jié)，表現(xiàn)出一定的抗旱性，避免受到脅迫傷害，但是斷水9d后脅迫程度超出了日本落葉松的自我調(diào)節(jié)范圍，造成一定程度的不可逆轉(zhuǎn)的傷害。

表1　不同干旱脅迫時間復(fù)水后成活率

2.1.2不同脅迫時間對水飽和虧、相對電導(dǎo)率、丙二醛的影響

水飽和虧數(shù)值越大，表示植物組織水分虧缺越嚴(yán)重，可反映植物葉片的保水復(fù)水能力[10]。本試驗結(jié)果顯示(表2)，隨著干旱脅迫程度的增加，日本落葉松的水飽和虧呈明顯的梯度上升趨勢。斷水6、9和12d的水飽和虧比CK分別上升了64%、221%和346%。經(jīng)過LSD(α=0.05)多重比較，各處理間水飽和虧差異均達(dá)到顯性水平?？梢钥闯?，落葉松針葉在不同程度的干旱脅迫期間，均出現(xiàn)明顯失水現(xiàn)象，說明日本落葉松針葉保水能力較弱。

干旱脅迫下，植物電導(dǎo)率的的變化，可以反映質(zhì)膜的受害程度。干旱脅迫引起葉片內(nèi)自由基積累，導(dǎo)致質(zhì)膜的過氧化，細(xì)泡膜結(jié)構(gòu)受到破壞，膜透性增大導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，使細(xì)胞相對電導(dǎo)率增大[11]。由表2可知，日本落葉松針葉相對電導(dǎo)率，隨著脅迫程度的增加呈逐漸上升趨勢。相對CK，斷水6、9和12d的電導(dǎo)率上升了18%、39%和90%。經(jīng)多重比較，CK和6d的處理與斷水12d的處理差異顯著。試驗結(jié)果說明，不同程度的干旱脅迫都對日本落葉松質(zhì)膜系統(tǒng)造成了傷害，脅迫程度低于9d時，電導(dǎo)率上升幅度相對較小，質(zhì)膜受傷害程度增加不明顯，但脅迫9d后，電導(dǎo)率迅速增加，說明斷水9d后膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開始收到嚴(yán)重破壞。

丙二醛是質(zhì)膜過氧化后的產(chǎn)物，干旱脅迫后丙二醛的質(zhì)量摩爾濃度可以反映細(xì)胞受損傷的程度[12]。由表2可以看出，隨著干旱脅迫程度增加日本落葉松的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度總體呈上升趨勢，各脅迫處理的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度分別比CK上升了90%、126%和106%，經(jīng)多重比較，CK與各斷水處理均差異顯著，斷水處理間無顯著差異。干旱脅迫開始6d時，丙二醛質(zhì)量摩爾濃度就迅速增加，并且與對照呈顯著性差異，說明此階段日本落葉松質(zhì)膜質(zhì)膜明顯發(fā)生了過氧化，脅迫第9天丙二醛質(zhì)量摩爾濃度達(dá)最大值，說明此時質(zhì)膜過氧化程度達(dá)到最大。

2.1.3不同脅迫時間對SOD、POD、CAT活性的影響

表2　干旱脅迫對水飽和虧、相對電導(dǎo)率、丙二醛的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同列不同小寫字母表明不同脅迫時間同一指標(biāo)差異顯著(p<0.05)。

表3　干旱脅迫對SOD、POD、CAT活性的影響U·g-1

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2.1.4不同脅迫時間對葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

一般研究認(rèn)為干旱脅迫可以影響葉片色素含量[15-16〗。如表4所示，本試驗中，不同處理的日本落葉松葉綠素a和葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，隨著脅迫程度的增加呈先上升后下降趨勢，但變化幅度較低。與CK相比，脅迫6和9d，葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了3%和3.4%，脅迫12d時降低了0.7%。葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)斷水6和9d時比CK增加了1.7%和2%，斷水12d比CK減少了2%,葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化主要由葉綠素a變化引起。葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈梯度降低趨勢，各階段的葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低了1.7%、1.75%和5.28%。w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)值呈先上升后降低趨勢，各脅迫時期比CK各增加了4.8%、5.3%和4.9%。葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)、葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)值各處理間均無顯著差異。結(jié)果說明不同程度干旱脅迫對日本落葉松葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)產(chǎn)生了影響，脅迫9d內(nèi)葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不明顯，只在脅迫12d時出現(xiàn)了相對較大的下降幅度。

表4　干旱脅迫對葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2.1.5不同脅迫時間對脯氨酸、可溶性蛋白的影響

在植物中，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在發(fā)生干旱脅迫時，可以降低細(xì)胞滲透勢和水勢，保護(hù)膜系統(tǒng)，維持細(xì)胞代謝正常[17]。如表5所示，在本試驗中，受到干旱脅迫期間，日本落葉松組織的脯氨酸含量呈先上升后下降的趨勢，在斷水9d時達(dá)最大值，分別是CK的3倍、9倍和8倍，其中斷水9和12d時與CK差異顯著?？扇艿鞍自谑苊{迫期間表現(xiàn)為上升—下降—上升的變化趨勢，在斷水6d時達(dá)最大值。與CK相比，分別上升了55%、27%和36%，其中斷水6d與CK差異顯著?？梢钥闯觯l(fā)生干旱脅迫6d時，可溶蛋白質(zhì)量濃度顯著上升，脯氨酸含量也有所增加，但變化不顯著。脅迫9d后可溶蛋白質(zhì)量濃度開始下降，脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加。

表5　干旱脅迫對脯氨酸、可溶性蛋白的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同列不同小寫字母表明不同脅迫時間同一指標(biāo)差異顯著(p<0.05)。

2.2主成分分析

為了全面評價各指標(biāo)對日本落葉松抗旱性的貢獻(xiàn)程度，運用主成分分析法提取主要因子。共提取了2個因子，累計貢獻(xiàn)率為91.267%，說明提取的因子包含的信息可以反映各生理指標(biāo)原始特征參數(shù)的大部分信息，具有代表性(表6)。對因子旋轉(zhuǎn)后得到因子載荷矩陣。因子1中載荷絕對值較大的指標(biāo)，從大到小依次為水飽和虧、過氧化物酶、電導(dǎo)率、超氧化物歧化酶、葉綠素b、脯氨酸、丙二醛和w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)，分別為0.950、0.932、0.923、0.911、0.901、0.898、0.892和0.871，反映了日本落葉松針葉保水能力、抗氧化酶活性、質(zhì)膜穩(wěn)定性和滲透調(diào)節(jié)物對抗旱性起支配作用。因子2中荷絕對值較大的指標(biāo)，從大到小依次為葉綠素a、葉綠素(a+b)和過氧化氫酶,分別為0.976、0.926和0.761，反映葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)對抗旱性起支配作用。而可溶性蛋白在這兩個因子中的載荷都較小，只有0.594和0.555。

表6　指標(biāo)因子分析結(jié)果

2.3灰色關(guān)聯(lián)度分析

為研究日本落葉松干旱脅迫過程中各生理指標(biāo)的的變化幅度與植株受害程度的關(guān)系，以斷水時間為時段，將主成分分析中提取的載荷大于0.6的指標(biāo)相對于CK的增減幅度作比較數(shù)列，將斷水后復(fù)水成活率作為參考數(shù)列，組成灰色系統(tǒng)，按分辨系數(shù)為0.5分析各生理指標(biāo)變化幅度與成活率的關(guān)聯(lián)度。各指標(biāo)變化幅度與成活率的關(guān)聯(lián)程度由大到小依次為w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)、超氧化物歧化酶、丙二醛、過氧化物酶、水飽和虧、脯氨酸、相對電導(dǎo)率、葉綠素b、葉綠素a、葉綠素(a+b)、過氧化氫酶,關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.940 2、0.926 7、0.919 9、0.886 2、0.846 4、0.845 2、0.842 7、0.841 5、0.834 4、0.562 5和0.541 7。說明植株受害程度與w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)值變化幅度關(guān)聯(lián)度最密切，其次依次是超氧化物歧化酶、丙二醛、過氧化物酶等指標(biāo)。

3結(jié)論與討論

植物的水飽和虧是反映干旱條件下葉片持水情況的生理指標(biāo)，可以衡量植物的耐旱性[18]。

魏良民[19]通過比較梭梭和白榆等植物發(fā)現(xiàn)，同樣生長環(huán)境和時間條件下，中生植物的水飽和虧明顯大于旱生植物，抗旱能力較強的梭梭的水飽和虧，在水分充足的5月到干旱的7、8月的變化幅度也最低，因此可認(rèn)為抗旱性強的樹種，干旱脅迫時水飽和虧低于抗旱性弱的樹種，而且隨著干旱程度的增加，變化幅度也比較小。本研究中，日本落葉松水飽和虧隨脅迫時間的增加，表現(xiàn)出顯著增加趨勢，表明日本落葉松葉片失水較快，保水能力較弱。盡管不同種類的落葉松的葉片構(gòu)造有差異[20]，但研究發(fā)現(xiàn)，興安落葉松與長白落葉松等落葉松屬植物的葉片都存在保水能力差，缺乏抗脫水的能力，屬于低水勢忍耐脫水耐旱樹種[21-22]，日本落葉松也應(yīng)屬于此類樹種。

研究表明，樹木受干旱脅迫時膜透性增加，電導(dǎo)率上升，并且干旱脅迫后抗旱性強的樹種電導(dǎo)率增加幅度低于抗旱性相對較弱的樹種[4，23]。本研究中，日本落葉松電導(dǎo)率隨脅迫強度的增加也呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，增加幅度較高，說明日本落葉松在干旱脅迫下維持膜穩(wěn)定性能力較弱。

抗旱性不同的樹種或同一樹種的不同種源，不同種類的抗氧化酶活性變化幅度規(guī)律并不相同。邱真靜等[24]發(fā)現(xiàn)，不同種源沙拐棗在干旱脅迫下，超氧化物歧化酶活性增加幅度由大到小為武威、張掖、酒泉，過氧化物酶增加幅度由大到小為酒泉、武威、張掖。申學(xué)圣等[25]對岷江上游干旱河谷區(qū)的不同樹種的研究中發(fā)現(xiàn)，干旱條件下，超氧化物歧化酶的活性增幅由大到小為刺槐、榆樹、油松、岷江柏，過氧化物酶活性增幅為榆樹、刺槐、油松、岷江柏。本研究中日本落葉松在不同階段干旱脅迫下，過氧化物酶和過氧化氫酶活性在收受到脅迫初期變化幅度較大，較為敏感，超氧化物歧化酶活性變化平穩(wěn)。過氧化氫酶活性6d時達(dá)最大值，6d后顯著降低，低于CK，說明過氧化氫酶活性較早被抑制，后期主要是超氧化物歧化酶和過氧化物酶發(fā)揮抗氧化作用。超氧化物歧化酶活性與CK比最高增幅為15%，呈現(xiàn)雙峰曲線，最低值出現(xiàn)在脅迫9d時,過氧化物酶活性與CK比最高增幅為92%，呈現(xiàn)單峰曲線，最高值出現(xiàn)在脅迫9d時，說明在干旱脅迫下日本落葉松抗氧化保護(hù)酶是互補和協(xié)調(diào)共同發(fā)揮作用的[26]。

干旱脅迫過程中，抗旱性強的品種比抗旱性弱的品種丙二醛質(zhì)量摩爾濃度上升的幅度低[27-28]，這種情況可能與植物清除丙二醛的能力有關(guān)[29]。本研究中，日本落葉松的丙二醛質(zhì)量摩爾濃度在第6天時與CK出現(xiàn)顯著差異，增幅達(dá)到90%，說明干旱脅迫前期日本落葉松清除丙二醛的能力較弱。

受到干旱脅迫時，植物體內(nèi)產(chǎn)生的超氧自由基對葉綠素產(chǎn)生破壞，引起植物葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低[30]。有研究發(fā)現(xiàn)干旱脅迫前后葉綠素變化幅度小的樹種抗旱性相對較強[31]。本研究中，脅迫6和9d時日本落葉松葉綠素a和葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于CK，分析原因可能是由于葉片失水導(dǎo)致的濃縮現(xiàn)象，在脅迫12d時日本落葉松葉綠素a和葉綠素(a+b)質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于CK，說明葉綠素受破壞程度加劇，含量降低現(xiàn)象已經(jīng)不受濃縮現(xiàn)象影響。葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各個階段呈梯度下降趨勢，說明日本落葉松受干旱脅迫時葉綠素b對超氧自由基反應(yīng)比葉綠素a敏感。

植物在干旱脅迫下受到超陰離子活性氧的傷害，引起膜系統(tǒng)過氧化，光合系統(tǒng)和代謝紊亂最終引起植體受到傷害甚至死亡，因此，植物受傷害程度和存活率可以反映植物的抗旱性。本研究中，通過日本落葉松干旱脅迫過程中不同時期的存活率與各指標(biāo)的增減幅度的灰色關(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn)，與日本落葉松的w(葉綠素a)∶w(葉綠素b)值變化幅度與抗旱性關(guān)系最密切，其他指標(biāo)變化幅度與抗旱性關(guān)聯(lián)程度依次為超氧化物歧化酶、丙二醛、過氧化物酶、水飽和虧、脯氨酸和相對電導(dǎo)率。通過對日本落葉松抗旱相關(guān)指標(biāo)的分析,利用主成分分析法發(fā)現(xiàn)，日本落葉松針葉葉綠素含量、保水能力、抗氧化酶活性、質(zhì)膜穩(wěn)定性和滲透調(diào)節(jié)物對抗旱性起支配作用。

綜上所述，受到干旱脅迫時日本落葉松抗脫水能力、維持膜的穩(wěn)定性能力和清除丙二醛能力都較弱，受脅迫短期內(nèi)可以通過滲透調(diào)節(jié)和抗氧化酶保護(hù)作用維持正常生長，但隨著干旱脅迫加劇，因為光合作用受阻，質(zhì)膜受破壞嚴(yán)重，水份大量流失，體內(nèi)酶活受到抑制導(dǎo)致生長受抑制甚至死亡。經(jīng)過綜合分析將水飽和虧、電導(dǎo)率、脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)和丙二醛質(zhì)量摩爾濃度可以作為評價日本落葉松抗旱性的主要指標(biāo)。

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第一作者簡介：王騫春，男，1979年7月生，遼寧省林業(yè)科學(xué)研究院，高級工程師。E-mail:3140373@qq.com。

收稿日期：2015年12月31日。

分類號Q945.78

EffectsofDroughtStressonPhysiologicalIndicesofJapaneseLarch//

WangQianchun,LuAijun,FengJian,YuShihe

(LiaoningAcademyofForestrySciences,Shenyang110032,P.R.China);ChenMingwen(TheStateForestFarmofFushunCounty);HuYan(ForestryBureauofFushunCounty)//JournalofNortheastForestryUniversity，2016,44(8)：13-17，40.

Apotexperimentwasconductedtoinvestigatetheeffectsofcontinuouslydroughtstressonphysiologicalindexesincludingwatersaturationdeficit(WSD),relativeconductivity,malondialdehyde(MDA),Chlorophyll,superoxidedismutaseSOD,peroxidasePOD),catalase(CAT),proline(Pro)andsolubleprotein(SP)ofJapaneselarch.Withtheincreaseofthedegreeofdroughtstress,WSD,RC,MDAcontent,ProcontentandSPcontentwereincreasedsignificantly,WSDandRCwasgradientupwardtrend,thecontentofSPreachedthepeakonthe6thday,thecontentsofMDAandProreacheditspeakonthe9thday.TheactivitiesofSODandPODwasincreasedwitharisingtrend,andthatofSODreachedthepeakonthe12thdayandthe9thday,respectively.Thecontentsofchlorophyllaandchlorophyll(a+b)increasedfirstlyandbothreachedthepeakonthe9thday,anddecreasedonthe12thday,lowerthanthatofCK.Thecontentsofchlorophyllbshowedaslightdecreasetrend,andchlorophyll(a/b)showedarisingtrend,andreachedapeakonthe9thday.Thecontentsofchlorophyll(a+b)weremainlycausedbythechangeofchlorophyllacontent.TheactivityofCATincreasedfirstlyreachedthepeakonthe6thday,anddecreasedtoCKafter9d.Fromthephysiologicalindexeswithprincipalcomponentanalysismethod,twofactorswereextractedwiththecumulativecontributionrateof91.267%.Factor1reflectedtheJapaneseLarchneedlesholdingwaterability,anti-oxidaseactivityandstabilityofplasmamembraneandosmoticadjustmentagainstdroughtcontrolfunction,andFactor2reflectedtheleafchlorophyllcontentagainstdroughtcontrolfunction.ThegreycorrelativedegreeofsurvivalratewithotherindexeswasinthedescendingrankofChl(a/b),SOD,MDA,POD,WSD,Pro,RC,Chlb,Chla,Chl(a+b),andCAT.Therefore,WSD,Chlcontent,theactivitiesofSODandPOD,andMDAcanbeusedaseffectiveindicatorsfordroughtresistanceidentification.

KeywordsDrought stress; Larix kaempferi; Physiology indices

1)“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD01B01)。

責(zé)任編輯：潘華。