蘭 艷，徐應(yīng)杰，譚 楓，丁春邦，李 天,*，蘇光燦

(1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，四川溫江611130； 2 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 四川雅安 625014；3 涼山州中澤新技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司，四川西昌615000)

干旱脅迫下油橄欖品種光合特性研究

蘭 艷1，徐應(yīng)杰1，譚 楓1，丁春邦2，李 天1,2*，蘇光燦3

(1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，四川溫江611130； 2 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 四川雅安 625014；3 涼山州中澤新技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司，四川西昌615000)

為揭示油橄欖 (OleaeuropaeaL.) 耐旱性與光合特性之間的關(guān)系，以篩選出的適宜于半干旱川西南地區(qū)種植的7個(gè)引進(jìn)油橄欖品種為供試材料，采用盆栽模擬干旱脅迫的方法，研究持續(xù)干旱脅迫對(duì)其光合特性的影響。結(jié)果表明：(1) 隨著干旱脅迫程度加劇，7個(gè)油橄欖品種葉片相對(duì)含水量均顯著降低，至干旱脅迫后期 (25 d)，各品種葉片均出現(xiàn)大幅失水，其中品種‘科拉蒂’失水率最高 (45.79%)，而品種‘小蘋果’失水率最低(25.52%)，說明‘小蘋果’葉片在干旱脅迫下較其他油橄欖品種具有更高保水能力。(2) 隨著干旱脅迫程度加劇，7個(gè)油橄欖品種葉片光合色素含量均不同程度降低，表明光合色素分解量大于合成量；干旱脅迫持續(xù)25 d時(shí)，品種‘豆果’的葉綠素a和葉綠素b 含量下降幅度最大 (P<0.05)，品種‘皮削利’類胡蘿卜素含量下降幅度最大 (P<0.05)，而品種‘小蘋果’葉綠素a含量下降幅度最小。(3) 隨著干旱脅迫的持續(xù)進(jìn)行，各油橄欖品種葉片凈光合速率 (Pn)、蒸騰速率 (Tr)、氣孔導(dǎo)度 (Gs) 和胞間CO2濃度 (Ci) 均不同程度降低，而水分利用效率 (WUE) 則呈上升趨勢(shì)；干旱脅迫期間，品種‘佛奧’的Pn、Tr和Ci以及‘皮削利’的Gs降幅均高于其他品種，而‘小蘋果’的Pn、Gs和Ci降幅均為最小且WUE上升幅度最大。研究發(fā)現(xiàn)，在持續(xù)干旱脅迫條件下，油橄欖幼苗葉片均大幅失水，光合色素結(jié)構(gòu)被破壞、色素分解、含量降低，同時(shí)氣孔關(guān)閉蒸發(fā)減少，光合作用減弱，而供試油橄欖品種中‘小蘋果’對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性最強(qiáng)，適宜于在半干旱的川西地區(qū)種植。

干旱脅迫；油橄欖；光合特性；光合色素

近年來，隨著全球氣候與環(huán)境的不斷惡化，加之季節(jié)性降水和降水分布區(qū)域的不均衡，導(dǎo)致水資源匱乏日趨明顯，大部分國(guó)家和地區(qū)都受到不同程度的干旱威脅[1-3]。干旱導(dǎo)致土壤有效含水量減少，嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖并造成減產(chǎn)。因此，干旱脅迫已經(jīng)成為限制植物正常生長(zhǎng)的主要環(huán)境因素之一[4-6]。

光合作用是保障植物生長(zhǎng)的最基本生理過程，是植物合成有機(jī)物和獲取能量的根本來源。而干旱脅迫常常被認(rèn)為是制約作物光合作用和生產(chǎn)力的最主要生態(tài)環(huán)境因子[5]。干旱脅迫下，葉綠素合成途徑受阻且已合成的葉綠素分解加快導(dǎo)致葉綠素含量降低。李倩等[7]發(fā)現(xiàn)華山新麥草 (PsathyrostachyshuashanicaKeng) 葉綠素含量隨干旱脅迫加強(qiáng)而不斷下降。此外，干旱脅迫導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，阻礙CO2吸收[8]，降低光合效率，且降低的幅度取決于植物抗旱能力的強(qiáng)弱以及干旱脅迫的程度[4]。植物對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過程，可通過葉綠素含量的變化、氣體交換規(guī)律以及內(nèi)源調(diào)節(jié)物質(zhì)改變響應(yīng)抗旱性。因此，研究耐旱性與光合特性之間的關(guān)系尤為重要[9-11]。

油橄欖 (OleaeuropaeaL.) 屬木犀科木犀欖屬常綠喬木，又名洋橄欖、木犀欖、阿列布，是世界著名的四大木本油料經(jīng)濟(jì)樹種之一。由其成熟鮮果經(jīng)壓榨獲得的橄欖油被譽(yù)為“植物油中的皇后”和“飄香的軟黃金”[12]。橄欖油營(yíng)養(yǎng)豐富，不飽和脂肪酸和微量元素含量高[13, 14]，具有阻止人體自由基的形成、增強(qiáng)人體免疫功能、預(yù)防心血管疾病等功效，可用于醫(yī)療用品、保健品和化妝品的生產(chǎn)，具有良好的營(yíng)養(yǎng)和保健價(jià)值[12]。同時(shí)油橄欖樹形美觀，根系發(fā)達(dá)，具有保持水土、涵養(yǎng)水源和調(diào)節(jié)氣候的作用[15]。近年來，隨著栽培區(qū)域的擴(kuò)展，在干旱和半干旱地區(qū)油橄欖栽種面積不斷增加，然而由于灌溉條件限制，油橄欖生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，從而制約該樹種的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。因此，迫切需要篩選出耐旱的油橄欖品種，以滿足干旱半干旱地區(qū)的栽培需求。

基于此，本研究以四川省涼山州引進(jìn)的皮削利 (Picholine)、皮瓜爾 (Picual)、小蘋果 (Manzanillo)、克羅萊卡 (Koroneiki)、佛奧 (Frantoio)、豆果 (Arbequina) 和科拉蒂 (Coratina) 等7個(gè)油橄欖品種為供試材料，采用盆栽模擬干旱脅迫的方法，探討其在干旱脅迫下葉片的光合特性動(dòng)態(tài)變化，旨在揭示干旱脅迫對(duì)引進(jìn)油橄欖品種生長(zhǎng)和光合作用的影響機(jī)制，為篩選出適宜于半干旱川西南地區(qū)種植的油橄欖品種及油橄欖的合理灌溉提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)地概況

選擇涼山州中澤新技術(shù)開發(fā)有限公司引進(jìn)的7個(gè)油橄欖品種的2年生無性系幼苗，在西昌北河油橄欖基地 (102.29 °E，27.92 °N) 進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)域?qū)賮啛釒Ц咴撅L(fēng)氣候，海拔1 540 m，氣溫年較差大，日較差小，年平均溫度為17.2 ℃，年有效積溫 (≥10 ℃) 3 500 ℃以上 (其中極端低溫在1月，為-7.8 ℃，均溫9.5 ℃；極端高溫出現(xiàn)在7月，為36.5 ℃，均溫22.6 ℃)。 太陽(yáng)輻射強(qiáng)，日照充足。干濕季分明，降雨集中，降水時(shí)空分布差異明顯，季節(jié)性用水不足，大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需額外補(bǔ)水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2014年11月下旬，挑選長(zhǎng)勢(shì)相近的健康幼苗進(jìn)行帶土移栽至規(guī)格為26 cm×21 cm的黑色塑料缽內(nèi) (高21 cm)，進(jìn)行正常田間管理以保證其正常生長(zhǎng)，待翌年7月份油橄欖生長(zhǎng)需水期進(jìn)行控水處理。試驗(yàn)在通風(fēng)大棚內(nèi)進(jìn)行，除無降雨影響外，其他環(huán)境因子和自然條件相似。栽培土壤為沙壤土 (基質(zhì)配比為沙土∶壤土∶有機(jī)肥=2∶2∶1)，經(jīng)測(cè)定，土壤肥力中上，具體營(yíng)養(yǎng)含量分別為全N 0.100 g·kg-1、全P 0.046 g·kg-1、全K 2.383 g·kg-1、堿解N 1.066 mg·kg-1、速效P 0.654 mg·kg-1、速效K 73.449 mg·kg-1，田間最大持水量為25.20% (重量百分比)，土壤容重為1.43 g·cm-3。

2015年7月中旬，從預(yù)處理材料中選取長(zhǎng)勢(shì)相近的各品種健康幼苗20株，帶缽移至大棚內(nèi)， 對(duì)所有供試幼苗進(jìn)行透水處理后，用薄膜包住塑料缽以防止試驗(yàn)過程中土壤表面水分蒸發(fā)，同時(shí)阻止外界水分進(jìn)入盆栽土壤，以自然干旱方式降低土壤水分。于透水處理后當(dāng)日采樣，作為試驗(yàn)對(duì)照 (正常供水條件，CK)，之后每5 d為一個(gè)處理期，即分別干旱脅迫5、10、15、20、25 d時(shí)采樣作為處理組，每次采樣取3株重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 葉片相對(duì)含水量 葉片相對(duì)含水量的測(cè)定采用飽和稱重法。帶回的樣品迅速稱其鮮重，3次重復(fù)，然后用蒸餾水浸泡6～8 h，至重量不再增加，得飽和重，用濾紙吸干表面水分，迅速稱取飽和鮮重，再于105 ℃下殺青30 min，80 ℃下烘至恒重，即干重。

相對(duì)含水量=(鮮葉重-干重)÷(飽和鮮葉重-干重)×100%

1.3.2 光合色素含量 葉綠素含量測(cè)定采用張金政[3]等方法。將混合均勻葉樣洗凈去中脈剪碎，每品種稱取3份，每份0.100 0 g。提取液配比為95%乙醇∶丙酮=1∶1，然后在UV-1800分光光度計(jì)下測(cè)定波長(zhǎng)為663、646和470 nm時(shí)的吸光值A(chǔ)663、A646和A470，并按以下公式計(jì)算葉綠素a (Chla)、葉綠素b (Chlb) 和類胡蘿卜素 (Car) 含量：

葉綠素a濃度Ca=12.21A663-2.81A646

葉綠素b濃度Cb=20.13A646-5.03A663

類胡蘿卜素濃度CCar= (1 000A470-3.27Ca-104Cb)÷229

葉綠體色素含量(mg·g-1)=光合色素濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù)÷樣品干重

1.3.3 光合氣體交換參數(shù) 開始干旱處理后，每次取樣前上午9:00～11:00，每個(gè)處理隨機(jī)選擇3盆，用GFS-3000便攜式光合儀 (Walz , Germany)，測(cè)定不同土壤水分條件下油橄欖幼苗頂端第4～6葉的光合強(qiáng)度。設(shè)置外界光強(qiáng)為1 000 μmol·m-2·s-1，測(cè)定指標(biāo)為凈光合速率(Pn)、蒸騰速率 (Tr)、氣孔導(dǎo)度 (Gs) 和胞間CO2濃度 (Ci) 等參數(shù)，并計(jì)算水分利用效率(WUE)。

WUE=Pn/Tr

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0對(duì)3次重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用最小顯著差數(shù)法 (LSD)在α=0.05水平上做多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下油橄欖品種葉片相對(duì)含水量的變化

7個(gè)油橄欖品種的葉片相對(duì)含水量均隨干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)和脅迫程度的加劇呈下降趨勢(shì)，但下降幅度有所不同，且不同品種間差異顯著 (表1)。其中，在干旱脅迫處理前 (CK)，‘克羅萊卡’的葉片相對(duì)含水量顯著低于其他品種 (P<0.05)。干旱脅迫后，各品種葉片相對(duì)含水量變化趨勢(shì)一致，但變化率表現(xiàn)出明顯差異，具體為‘小蘋果’<‘豆果’<‘佛奧’<‘克羅萊卡’<‘皮削利’<‘皮瓜爾’<‘科拉蒂’。至干旱脅迫后期，各品種葉片均出現(xiàn)大幅度失水，形態(tài)上表現(xiàn)出萎蔫；脅迫至25 d時(shí)，‘科拉蒂’失水率最高 (45.79%)，‘小蘋果’最低 (25.52%)，兩者的葉片相對(duì)含水量均與其它品種差異顯著 (P<0.05)?？梢?，在土壤自然干旱脅迫條件下，‘小蘋果’葉片比其它油橄欖品種具有更強(qiáng)保水能力，而品種‘科拉蒂’保水能力則明顯較弱。

2.2 干旱脅迫下油橄欖品種葉片光合色素變化特征

光合色素參與光合作用過程，其含量直接影響植物的光合能力。光合色素中葉綠素(Chl) 和類胡蘿卜素(Car) 與植物光合作用關(guān)系密切，尤其以葉綠素a (Chla) 最為重要。如圖1，A 所示，隨著干旱脅迫的加劇，各品種油橄欖葉片葉綠素a含量均呈逐漸下降趨勢(shì)；在脅迫結(jié)束時(shí)(脅迫25 d)，7個(gè)品種葉綠素a含量與CK相比均有不同程度的下降(‘豆果’>‘克羅萊卡’>‘佛奧’>‘皮削利’>‘科拉蒂’>‘皮瓜爾’>‘小蘋果’)，并以品種‘豆果’下降率最大(28.62%)，‘小蘋果’下降率最小(16.74%)，此時(shí)的‘小蘋果’、‘科拉蒂’葉綠素a含量顯著低于其他品種(P<0.05)，而‘皮削利’、‘皮瓜爾’和‘克羅萊卡’間葉綠素a含量差異均不顯著 (P>0.05)。這說明不同品種油橄欖葉綠素含量a對(duì)干旱脅迫敏感性不一致，并以‘豆果’最敏感，‘小蘋果’最穩(wěn)定。

表1 干旱脅迫下油橄欖葉片相對(duì)含水量變化

注：表中同一列不同小寫字母表示各處理在 0.05 水平上存在顯著差異, 而同行不同大寫字母表示各處理在0.05水平上存在顯著差異

Note：The different lowercase letters indicate the significant differences among different varieties within the same time at 0.05 level. While the different capital letters indicate the significant differences among different treatments within the same variety at 0.05 level

圖1 干旱脅迫對(duì)不同油橄欖品種光合色素含量的影響Fig.1 Effects of drought stress on the photosgnthetic pigment content of different olive varieties

同時(shí)，隨著干旱脅迫的加劇，各品種葉綠素b (Chlb) 含量也出現(xiàn)不同程度的下降 (圖1，B)。脅迫結(jié)束時(shí)，7個(gè)品種葉綠素b含量與CK相比均有不同程度的下降 (‘豆果’>‘克羅萊卡’>‘佛奧’>‘小蘋果’>‘科拉蒂’>‘皮削利’>‘皮瓜爾’)，并且‘豆果’下降率最大 (38.64%)，‘皮瓜爾’最小 (17.31%)。干旱脅迫前，‘豆果’與‘克羅萊卡’葉綠素b含量差異不顯著 (P>0.05)，但它們?nèi)~綠素b含量在脅迫至25 d時(shí)差異顯著 (P<0.05)，表明在脅迫過程中兩者葉綠素b含量變化差異較大，‘豆果’葉綠素b含量對(duì)干旱脅迫更敏感。

另外，各品種葉片類胡蘿卜素含量隨著干旱脅迫的加劇和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)也均呈逐漸下降趨勢(shì) ，降幅表現(xiàn)為‘皮削利’>‘豆果’>‘皮瓜爾’>‘克羅萊卡’>‘佛奧’>‘小蘋果’>‘科拉蒂’，其中‘皮削利’下降率最大(30.54%)，‘科拉蒂’最小 (21.09%)。在相同水分脅迫條件下，7個(gè)油橄欖品種類胡蘿卜素表現(xiàn)出一定的差異性。在脅迫處理前，‘小蘋果’和‘科拉蒂’的類胡蘿卜素含量較低，且與其他品種差異顯著 (P<0.05)，而‘豆果’、‘佛奧’、‘皮瓜爾’和‘克羅萊卡’4個(gè)品種含量較高且其間差異不顯著 (P>0.05)；在脅迫結(jié)束時(shí)，‘小蘋果’和‘科拉蒂’的類胡蘿卜素含量仍然顯著低于其他品種 (P<0.05)。表明持續(xù)干旱脅迫對(duì)‘小蘋果’和‘科拉蒂’葉片類胡蘿卜素含量變化影響較其他品種小，因此，較其他品種而言，‘小蘋果’和‘科拉蒂’抗旱能力更強(qiáng)。

2.3 干旱脅迫對(duì)各油橄欖品種光合氣體交換參數(shù)特性的影響

2.3.1 凈光合速率 在持續(xù)干旱條件下，各油橄欖品種葉片凈光合速率(Pn) 均隨著脅迫程度加劇而逐漸降低(圖2，A)。其中，在正常供水(CK) 條件下，各油橄欖品種的Pn以‘小蘋果’最高(24.00 μmol·m-2·s-1)，而‘皮瓜爾’最低 (19.47 μmol·m-2·s-1)；在干旱脅迫結(jié)束后，‘小蘋果’的Pn依然保持最高(5.64 μmol·m-2·s-1)，而‘科拉蒂’Pn最低(2.81 μmol·m-2·s-1)，此時(shí)葉片Pn除在‘皮削利’與‘皮瓜爾’間差異不顯著 (P>0.05) 外，在其余品種間均差異顯著 (P<0.05)。同時(shí)，各油橄欖品種Pn在不同干旱脅迫階段的下降程度不同，如干旱脅迫至25 d時(shí)，7個(gè)品種Pn下降幅度 (85.96%～76.50%) 從大到小依次排序?yàn)椤饖W’、‘科拉蒂’、‘皮削利’、‘豆果’、‘克羅萊卡’、‘皮瓜爾’、‘小蘋果’?？梢?，‘小蘋果’在各品種中表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐旱性。

圖2 干旱脅迫對(duì)不同油橄欖品種各光合參數(shù)的影響Fig.2 Effects of drought stress on the photosynthetic parameters of different olive varieties

2.3.2 蒸騰速率 圖2，B 表明，在正常供水條件下，‘豆果’的蒸騰速率 (Tr) 最高 (6.88 mmol·m-2·s-1)，而‘皮削利’最低 (5.39 mmol·m-2·s-1)。隨著干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)和脅迫程度的加劇，各油橄欖品種葉片Tr均呈逐漸下降趨勢(shì)，表明在干旱脅迫下各品種油橄欖幼苗均會(huì)通過降低蒸騰速率保持自身水分，以更好抵抗干旱。其中，在脅迫第一階段 (5 d)，‘小蘋果’Tr下降率最低，而‘皮瓜爾’Tr下降率最高且達(dá)到顯著水平 (P<0.05)，表明‘皮瓜爾’蒸騰速率對(duì)干旱脅迫較敏感；當(dāng)干旱脅迫至10 d時(shí)，‘豆果’和‘小蘋果’的Tr下降率較高，表明‘豆果’Tr變化對(duì)干旱脅迫反應(yīng)遲緩；在脅迫結(jié)束時(shí)，7個(gè)品種Tr下降幅度表現(xiàn)為‘佛奧’>‘科拉蒂’>‘豆果’>‘皮削利’>‘皮瓜爾’>‘小蘋果’>‘克羅萊卡’，且品種間差異顯著 (P<0.05)，此時(shí)‘小蘋果’的Tr最高，而‘佛奧’Tr最低，兩者相比對(duì)照分別下降了87.27%、90.32%。

2.3.3 氣孔導(dǎo)度 隨著干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，各油橄欖品種葉片氣孔導(dǎo)度 (Gs) 也呈現(xiàn)出逐漸下降趨勢(shì)，但品種不同下降幅度呈現(xiàn)差異 (圖2，C)。其中，在正常供水 (CK) 條件下，‘小蘋果’的Gs最高 (403.71 μmol·m-2·s-1)，而‘佛奧’的Gs最低 (285.2 μmol·m-2·s-1)，各品種Gs差異均達(dá)顯著水平 (P<0.05)；在干旱脅迫第一階段 (5 d)，‘小蘋果’和‘佛奧’的Gs下降幅度較小，表明在輕度干旱脅迫下二者氣孔導(dǎo)度敏感度較其他品種低；在干旱脅迫第二階段 (5～10 d)，‘小蘋果’的Gs大幅度下降，表現(xiàn)出較其他品種更強(qiáng)的敏感性 ；在干旱脅迫第三階段 (10～15 d)，‘克羅萊卡’的Gs降幅最大；干旱脅迫結(jié)束后，7個(gè)品種Gs下降率表現(xiàn)為：‘皮削利’ (93.03%)>‘佛奧’ (92.02%) >‘科拉蒂’ (90.87%) > ‘豆果’ (90.59%)>‘克羅萊卡’ (87.12%)>‘皮瓜爾’ (84.79%)>‘小蘋果’ (81.14%)。

2.3.4 胞間CO2濃度 圖2，D顯示，各油橄欖品種葉片胞間CO2濃度 (Ci)下降幅度在脅迫第一階段 (5 d) 較大，在脅迫5～15 d 期間趨于平緩，但在脅迫后期 (20～25 d) 加速下降 ，總體呈現(xiàn)出“快-慢-快”的下降趨勢(shì)。在正常供水(CK)條件下，油橄欖品種‘佛奧’的Ci最高 (384.01 μmol·mol-1)，品種‘小蘋果’則最低 (309.27 μmol·mol-1)；在干旱脅迫結(jié)束時(shí)，各品種油橄欖葉片Ci下降率表現(xiàn)為‘佛奧’>‘皮削利’>‘克羅萊卡’>‘豆果’>‘皮瓜爾’>‘科拉蒂’>‘小蘋果’，且各品種間差異顯著，表明各品種Ci的變化對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)存在明顯的差異。

綜上表明，持續(xù)干旱脅迫對(duì)各品種油橄欖光合氣體參數(shù)變化均有影響，且在各品種間有差異；其中品種‘小蘋果’表現(xiàn)出較其他品種更顯著的耐旱性。

2.4 干旱脅迫下油橄欖品種葉片水分利用效率變化

圖3表明，在正常供水條件下 (CK)，油橄欖品種‘皮削利’葉片水分利用效率最高 (4.42 μmol·mmol-1)，而品種‘豆果’最低 (3.07 μmol·mmol-1)。隨著干旱脅迫程度的加劇，品種‘皮削利’、‘佛奧’、‘豆果’和‘科拉蒂’葉片水分利用效率持續(xù)升高；品種‘小蘋果’和‘克羅萊卡’在脅迫第一階段略有降低，后期連續(xù)升高；品種‘皮瓜爾’則在脅迫第二階段有下降趨勢(shì)，但隨后直至脅迫結(jié)束又持續(xù)上升。在干旱脅迫結(jié)束時(shí)，各品種油橄欖葉片水分利用效率均有不同程度的增加，且差異顯著 (‘皮瓜爾’和‘佛奧’除外)，其中的‘小蘋果’葉片水分利用效率 (6.71 μmol·mmol-1) 顯著高于其他品種 (P<0.05)，‘科拉蒂’的水分利用效率 (4.36 μmol·mmol-1) 卻顯著低于其他品種 (P< 0.05)。以上結(jié)果表明各油橄欖品種的水分利用效率對(duì)持續(xù)干旱脅迫的響應(yīng)規(guī)律并不一致。

圖3 干旱脅迫對(duì)不同油橄欖品種水分利用效率的影響Fig.3 Effects of drought stress on the water use efficiency of different olive varieties

3 討 論

3.1 油橄欖葉片相對(duì)含水量對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)特征

充足、合理均衡的水分是油橄欖幼苗生長(zhǎng)發(fā)育過程中的必要環(huán)境因子之一[16]。土壤自然失水干旱和模擬梯度干旱是目前研究干旱脅迫的兩種主要形式，為貼近油橄欖大規(guī)模種植的自然條件，本試驗(yàn)采用土壤自然失水干旱研究方法。葉片相對(duì)含水量作為水分生理指標(biāo)，能夠間接反映干旱脅迫下葉水勢(shì)的高低，以及隨干旱脅迫程度加深植物葉片水分虧缺的變化情況。因此，干旱脅迫下植物葉片相對(duì)含水量能反映植物的抗旱能力。前人在對(duì)高叢藍(lán)莓、薰衣草屬植物、結(jié)縷草等[17-19]植物的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著土壤含水量下降，葉片相對(duì)含水量明顯下降，束縛水與自由水比值增大。本研究結(jié)果顯示，大部分油橄欖品種隨干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)而下降，這與Boussadia[2]、Guerfel等[20]的研究結(jié)果一致。在本試驗(yàn)干旱脅迫結(jié)束時(shí)，7個(gè)油橄欖品種葉片相對(duì)含水量表現(xiàn)為‘小蘋果’>‘豆果’>‘佛奧’>‘克羅萊卡’>‘皮削利’>‘皮瓜爾’>‘科拉蒂’，說明品種‘小蘋果’的抗旱能力較強(qiáng)，而品種‘科拉蒂’相對(duì)較弱。

3.2 油橄欖葉片光合色素含量對(duì)干旱脅迫對(duì)的響應(yīng)特征

光合色素是植物葉片光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量的高低能直接反映植物葉片光合同化能力的強(qiáng)弱和植物生長(zhǎng)發(fā)育的優(yōu)劣。其中，葉綠素和類胡蘿卜素與光合作用的關(guān)系較密切。葉綠素相對(duì)含量的變化能指示植物對(duì)干旱脅迫的敏感性，同時(shí)反映植物在逆境脅迫下同化物質(zhì)的能力。蔡海霞等研究發(fā)現(xiàn)干旱脅迫顯著降低高山柳 (Salixparaqplesia) 和沙棘 (Hippophaerhamnoides) 幼苗葉片的Chla、Chlb和Car含量[5]。李力等研究表明，持續(xù)高溫干旱脅迫下3種北美紅楓(AcerrubrumL.) 葉綠素相對(duì)含量降低[21]。已有研究證實(shí)，‘克羅萊卡’、‘皮削利’等油橄欖品種的Chla、Chlb和Car含量均隨著干旱脅迫加劇而降低[22]。在本研究中，各品種油橄欖幼苗葉片Chla、Chlb和Car含量均隨著干旱脅迫的加劇出現(xiàn)不同程度的降低，這與Ahmed[22]、Roussos等[23]的研究結(jié)果一致。分析原因主要是干旱脅迫致使油橄欖葉片水分減少，葉綠素分解加快且合成受阻，因而導(dǎo)致葉綠素含量下降；此外，活性氧積累、電解質(zhì)外滲、滲透物質(zhì)含量增加，抑制了光合色素活性。另外，研究還發(fā)現(xiàn)同一品種油橄欖葉片的Chla、Chlb和Car含量在干旱脅迫下下降趨勢(shì)并不一致，且干旱脅迫期間品種間的Chla、Chlb和Car含量均存在顯著差異，說明各種光合色素對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)程度不盡相同，不同品種油橄欖對(duì)干旱脅迫敏感性也不同。

3.3 油橄欖光合參數(shù)及水分利用效率對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)特征

光合作用是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中物質(zhì)和能量的來源，因此植物在干旱脅迫的逆境下光合參數(shù)會(huì)隨干旱脅迫程度增加而變化。研究表明，植物在干旱脅迫狀態(tài)下光合速率降低的幅度與干旱脅迫的程度和植物的耐旱能力密切相關(guān)[4, 11]。本研究中，各品種油橄欖幼苗的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度均呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，不同品種降低幅度不同且差異顯著。綜合各油橄欖品種光合參數(shù)表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，品種‘小蘋果’耐旱性較強(qiáng)。干旱脅迫造成油橄欖光合作用下降原因主要包括葉綠體結(jié)構(gòu)被破壞、葉綠體色素分解、氣孔關(guān)閉、水分利用率降低等。植物Pn對(duì)干旱脅迫較為敏感，隨著干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)， 其葉片氣孔逐漸關(guān)閉，Pn和Tr均有所下降。同時(shí)，Gs降低是引起植物光合速率下降的重要原因之一。在逆境脅迫期間，若葉片Pn、Gs同時(shí)下降，光合作用下降的主要原因是氣孔因素；隨脅迫程度的增加和時(shí)間的延長(zhǎng)，若Pn降低伴隨著Ci不變或增加，則說明非氣孔因素是光合作用下降主要原因[3, 8, 24]。從本試驗(yàn)中各品種油橄欖幼苗的光合參數(shù)均下降的表現(xiàn)可知，凈光合速率的下降主要原因是氣孔限制。

水分利用效率 (WUE) 一般是指植葉片Pn與Tr的比值，其代表某特定時(shí)間內(nèi)，部分植物葉片的行為。植物受到干旱脅迫時(shí)，通常Tr下降速率較Pn更快，導(dǎo)致植物WUE升高[25]。但某些研究指出，脅迫超過一定程度后，光合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能受到破壞，Pn下降較Tr更快，此時(shí)WUE則有所降低[26]。在本試驗(yàn)中，持續(xù)干旱脅迫結(jié)束時(shí)，各品種油橄欖的WUE均上升，說明適度的干旱有利于油橄欖幼苗水分利用效率的提高，這與Boughalleb等[9]的研究結(jié)果一致。其中，品種‘小蘋果’的水分利用效率呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)， 并在脅迫結(jié)束時(shí)顯著高于其他品種，表明‘小蘋果’具有較強(qiáng)的耐旱性。

總之，綜合分析7個(gè)引進(jìn)油橄欖品種幼苗在持續(xù)干旱脅迫下的光合指標(biāo)發(fā)現(xiàn)， 各品種的葉片相對(duì)含水量、光合氣體交換參數(shù) (Pn、Tr、Gs和Ci)、光合色素 (Chla、Chlb和Car) 含量隨干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)均顯著降低， 而WUE則持續(xù)上升，同時(shí)品種間光合特性表現(xiàn)差異達(dá)到顯著水平。在干旱脅迫至后期時(shí)，各品種葉片均發(fā)生不同程度萎蔫，而品種‘小蘋果’含水量顯著高于其他品種，表現(xiàn)出更強(qiáng)的保水能力；在干旱脅迫結(jié)束時(shí)，‘小蘋果’的Pn、Tr、Gs、Ci和WUE均顯著高于其他品種，表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐旱性。 因此，在供試油橄欖品種中‘小蘋果’對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性最強(qiáng)，適宜于在半干旱的川西地區(qū)種植。

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(編輯:裴阿衛(wèi))

Photosynthetic Characters of Different Introduced Olive Varieties under Drought Stress

LAN Yan1, XU Yingjie1, TAN Feng1, DING Chunbang2, LI Tian1, 2*, SU Guangcan3

(1 Agricultural College, Sichuan Agricultural University, Wenjiang, Sichuan 611130, China; 2 College of Life Sciences，Sichuan Agricultural University，Yaan, Sichuan 625014, China;3 Liangshan Zhongze New Tech Development Co.,Ltd.， Xichang, Sichuan 6150004, China)

Olive (OleaeuropaeaL.) is one of the four famous woody oil species across the world with important nutritional and pharmaceutical values. In order to reveal the relationship between drought resistance and photosynthesis characteristics, we conducted pot experiments to investigate the effect of drought stress on the photosynthetic characteristics of seven introduced olive varieties including Picholine, Picual, Manzanillo, Koroneiki, Frantoio, Arbequina and Coratina, which had been filtered the suitable for growth in the semi-arid region of the Southwest of Sichuan Province. The results showed that: (1) the leaf relative water content (LRWC) of all the tested olive varieties was significantly reduced with the intensification of the degree of drought stress (P<0.05); At the later period of stress (25 days), the cultivars showed different levels of wilting symptom compared to control. Among them, Coratina showed the highest water loss rate while Manzanillo slightly affected, indicting the Manzanillo leaves exhibited a higher water retaining capacity compared to other cultivars under drought stress. (2) The concentrations of photosynthetic pigment in all the tested olive varieties were significantly decreased with the increasing duration of drought stress (P<0.05), which was mainly resulted from the rapid degradation of chlorophyll than biosynthesis; the Chla and Chlb contents in Arbequina, as well as Car content in Picholine were significantly declined after 25 d drought stress (P<0.05), while the Chla content of Manzanillo was not decreased obviously (P>0.05). (3) The photosynthetic parameters of the cultivars varied in response to drought stress. Net photosynthetic rate (Pn), transpiration rate (Tr), stomatal conductance (Gs) and intercellular CO2concentration (Ci) in leaves decreased, while the water use efficiency (WUE) increased with the drought. In addition, the drop ofPn,TrandCiof Frantoio andGsof Picholine were higher than those of other varieties, while slightly decreased inPn,GsandCiand sharply increased inWUEwas observed in Manzanillo. Our research showed that under the persistent drought stress the olive seedling leaves were substantial loss of water and the photosynthetic pigment structure was destroyed and decomposed, as well as stomatals closed and photosynthesis decreased. Among the tested olive varieties, Manzanillo shows excellent adaptability to drought stress and is suitable for planting in the semi-arid region of the Southwest of Sichuan Province.

drought stress;OleaeuropaeaL.; photosynthetic character; photosynthetic pigment

1000-4025(2016)11-2247-09

10.7606/j.issn.1000-4025.2016.11.2247

2016-07-15;修改稿收到日期:2016-10-10

四川省科技廳科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2014NZ0103)

蘭 艷(1992-)，女，在讀碩士研究生，主要從事作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培研究。E-mail: lanyansicau@163.com

*通信作者:李天，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系研究。E-mail: lit@sicau.edu.cn

Q945.78；S565.7

A