劉凱月，曹宇，劉冬云

（河北農(nóng)業(yè)大學園林與旅游學院，河北保定071000）

干旱脅迫對大葉鐵線蓮形態(tài)及生理指標的影響

劉凱月1，曹宇2，劉冬云1

（河北農(nóng)業(yè)大學園林與旅游學院，河北保定071000）

為了解大葉鐵線蓮（Clematis heracleifolia）耐旱性特征，該試驗研究了干旱脅迫下大葉鐵線蓮的形態(tài)及葉片含水量、丙二醛（MDA）、膜相對透性和脯氨酸等指標的變化。結(jié)果表明：干旱脅迫下，大葉鐵線蓮的株高、冠幅和葉面積均低于對照水平。隨著干旱脅迫時間的增加，MDA、電導率和脯氨酸含量均呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，干旱60d后，分別比對照高出了83.97%（P＜0.01）、147.50%（P＜0.01）、741.38%（P＜0.01）。自然干旱狀態(tài)下，大葉鐵線蓮耐干旱時間為47d左右。

大葉鐵線蓮；干旱脅迫；形態(tài)指標；生理指標

水分是植物生長必不可少的條件，植物體內(nèi)的水分受土壤含水量制約。水分脅迫是最常見、最普遍的逆境因子之一。水分脅迫包括干旱脅迫和水澇脅迫[1]。干旱脅迫下，植物體內(nèi)的細胞在結(jié)構(gòu)和生理生化上會發(fā)生一系列對環(huán)境適應(yīng)的改變，并從植物的形態(tài)特征、生長發(fā)育以及生物生產(chǎn)力等多種形式表現(xiàn)出來[2-3]。每種植物的耐旱能力是存在差異的，了解植物的耐旱能力，對其生長發(fā)育和合理灌溉有重要作用。

大葉鐵線蓮（Clematis heracleifolia）為毛茛科鐵線蓮屬多年生灌木，耐蔭能力強，藍紫色聚傘形花序有很強的觀賞價值。現(xiàn)采用地栽法研究自然干旱對大葉鐵線蓮形態(tài)及生理指標的影響，為其在園林中的應(yīng)用提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為大葉鐵線蓮3a 生苗，引種于北京綠普方圓有限公司。

1.2 方法

試驗于2016年5～10月在河北農(nóng)業(yè)大學苗圃地進行，采用完全隨機區(qū)組設(shè)計。將試驗地劃分為6個小區(qū)，每小區(qū)為1m2的正方形區(qū)域。每個試驗小區(qū)四周都要鋪設(shè)防水塑料膜以防止側(cè)方有水滲出，避免各個試驗小區(qū)互相影響，上方設(shè)置防雨棚，以防雨水進入試驗地。于5月選擇生長狀態(tài)相對一致，生長健壯的苗進行移栽，每小區(qū)10株，充分緩苗后，在自然狀態(tài)下持續(xù)干旱處理，以正常澆水為對照。每15d采樣1次，共5次，并持續(xù)觀察大葉鐵線蓮的生長狀態(tài)。

1.3 測定方法

1.3.1 物候期觀測

采用宛敏渭和劉秀珍[4]的方法，在試驗期間持續(xù)觀察大葉鐵線蓮的物候期，包括現(xiàn)蕾期、始花期、盛花期、末花期、果熟期和枯萎期。判斷標準如下：現(xiàn)蕾期：10%的植株花蕾自基生葉間露出；始花期：10%的植株開花；盛花期：25%的植株開花；末花期：10%的植株花還在開放；果熟期：10%的植株果實變黃并伴隨輕微開裂；枯黃期：5%植株葉片開始變黃。

1.3.2 生長動態(tài)觀測

采用定株觀測法，以10株大葉鐵線蓮作為標準，每15d進行植株的株高和冠幅的測定。株高和冠幅利用精確到毫米的生物直尺測定；葉面積測定用坐標紙法。

1.3.3 生物量的測定

干旱脅迫結(jié)束后，不同處理分別選取10株測定其最大根長，將植株烘干后，稱量地上部干重和根干重。

1.3.4 旱害等級評定

每15d對植株葉片、新梢的受害情況進行調(diào)查，根據(jù)干旱脅迫危害程度分為以下5個級別，級別越小，說明其抗旱性越強。

1級：植株生長未受抑制，基本無受害癥狀；2級：植株生長受抑制較輕，葉片萎縮，并失去一定的光澤；3級：部分植株生長受抑制，30%葉片萎縮枯焦；4級：植株生長受抑制，生長基本停止，大多數(shù)葉片失綠枯落；5級：植株生長完全停止，莖葉明顯萎縮，大多數(shù)葉片枯死。

1.3.5 生理指標測定

土壤含水量的測定：采用土壤水分速測儀，每個小區(qū)測定3次，取平均值。葉片含水量的測定：稱取新鮮葉片0.1g，80℃烘干24h后測定干重，葉片含水量（%）=（飽和鮮重-干重）/飽和鮮重×100%；丙二醛（MDA）含量測定采用TBA法；質(zhì)膜相對透性采用電導儀法；脯氨酸含量的測定采用酸性茚三酮法[5-6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對大葉鐵線蓮物候期的影響

干旱處理對大葉鐵線蓮的花期有較大影響，干旱條件下大葉鐵線蓮未現(xiàn)花蕾，并在7月份進入枯黃期，比對照早了3個月（表1）。

表1 干旱脅迫下大葉鐵線蓮的物候期

2.2 干旱脅迫對大葉鐵線蓮生長動態(tài)的影響

2.2.1 對株高和冠幅增長率的影響

隨著干旱脅迫的加劇，大葉鐵線蓮的株高和冠幅增長呈下降趨勢。干旱區(qū)的生長高峰期集中在5月，6月下旬后，生長基本停止。CK區(qū)的生長高峰期集中在5月和6月，株高和冠幅在持續(xù)增長（表2）。說明干旱脅迫對大葉鐵線蓮的株高和冠幅有較大影響。

表2 不同處理大葉鐵線蓮株高和冠幅的增長率

2.2.2 大葉鐵線蓮的葉面積

干旱脅迫對大葉鐵線蓮的葉面積影響較大。干旱脅迫60d后，對照區(qū)葉面積顯著大于干旱區(qū)，為干旱區(qū)的2.12倍，見圖1。

2.3 干旱脅迫對大葉鐵線蓮生物量的影響

干旱區(qū)土壤含水量少，植物傾向于根系的生長發(fā)育，所以，干旱區(qū)的根冠比大于CK區(qū)，為CK區(qū)1.11倍。CK區(qū)的最大根長為干旱區(qū)的1.54倍。處理間，根干重和地上部干重均差異顯著（P＜0.05），見表3。

2.4 大葉鐵線蓮旱害級別評定

兩種處理下大葉鐵線蓮植株形態(tài)差異顯著，干旱區(qū)逐漸出現(xiàn)葉片萎縮，枝條纖細等癥狀，土壤覆蓋度也遠小于對照。在干旱處理后的25、37、47、52d形態(tài)指標分別達到2、3、4、5級，說明隨干旱時間的延長受害情況逐漸加重。

圖1 大葉鐵線蓮的葉面積

表3 不同處理下的生物量測定

2.5 干旱脅迫對大葉鐵線蓮生理指標的影響

2.5.1 干旱脅迫對土壤含水量的影響

干旱處理下，土壤的含水量逐漸降低，由32.65%下降為8.88%。在處理60d后，對照區(qū)的含水量為干旱區(qū)的3.8倍（P＜0.01），見圖2。

圖2 不同處理土壤含水量的變化

2.5.2 干旱脅迫對葉片含水量的影響

葉片含水量的高低在一定程度上可以反映植株葉片保水能力的強弱[7]。大葉鐵線蓮葉片的含水量隨干旱時間的增加而下降。干旱45d后，葉片含水量下降幅度增大，由70.54%下降為60.26%。處理60d后，對照組葉片含水量為干旱組的1.15倍（P＜0.05）。

圖3 不同處理葉片含水量的影響

2.5.3 干旱脅迫對MDA的影響

植物器官遭受逆境脅迫時，往往由于發(fā)生膜脂過氧化作用而產(chǎn)生MDA，MDA含量越高，則細胞膜損傷程度越大[8]。隨著干旱時間的增加，MDA含量逐漸增加，干旱脅迫前30d，2組沒有顯著差異，干旱處理30d后，干旱組MDA顯著高于對照組，見圖4。從圖4看出：干旱30d后，MDA上升幅度增大。當干旱60d時，干旱組MDA含量為CK區(qū)的1.83倍（P＜0.01），這表明干旱脅迫對大葉鐵線蓮葉片膜系統(tǒng)的傷害隨著時間的延長而加重。

圖4 不同處理大葉鐵線蓮葉片內(nèi)MDA含量的變化

2.5.4 干旱脅迫對相對電導率的影響

大葉鐵線蓮葉片的相對電導率隨干旱時間的增加而逐漸上升。當干旱時間不超過30d時，干旱組與對照差異不顯著，表現(xiàn)為上升趨勢幅度較小，說明在干旱前30d時，植物通過細胞自我調(diào)節(jié)機制防止細胞膜的損害。當干旱時間超過30d時，葉片相對電導率顯著增加。在干旱時間為45d時，干旱組的相對電導率為對照的1.61倍（P＜0.01）。在干旱60d時為對照的2.48倍（P＜0.01），干旱60d時，干旱區(qū)電導率達到99%，說明葉片受害嚴重，細胞液大量滲出，導致電導率增大，見圖5。

圖5 不同處理大葉鐵線蓮相對電導率的變化

2.5.5 干旱脅迫對脯氨酸的影響

隨著干旱時間的增加，脯氨酸含量先增加后減小。當干旱時間不超過30d時脯氨酸含量上升趨勢不顯著（P＞0.05）。干旱時間為30～45d時脯氨酸的含量大幅度增加，與對照差異顯著（P＜0.05），表現(xiàn)為曲線上升幅度變大。當干旱時間超過45d時，干旱區(qū)脯氨酸含量降低，表明當干旱時間大于30d時，滲透調(diào)節(jié)起著重要作用，脯氨酸的增加降低葉片細胞的滲透勢，從而使葉片適應(yīng)干旱的脅迫，但當干旱時間超過45d時，葉片受損嚴重，已超過大葉鐵線蓮自身的滲透調(diào)節(jié)能力，見圖6。

圖6 不同處理大葉鐵線蓮葉片內(nèi)脯氨酸含量的變化

3 討論與結(jié)論

湯偉權(quán)[9]等人研究了大葉鐵線蓮盆栽下的抗旱情況結(jié)果表明：大葉鐵線蓮可忍耐15d左右的干旱。本試驗研究的大葉鐵線蓮地栽的抗旱情況，結(jié)果表明：干旱抑制了大葉鐵線蓮的生長，對其株高、冠幅和葉面積等形態(tài)指標有較大的抑制作用，地栽情況下，大葉鐵線蓮可忍耐47d左右的干旱。

葉片含水量是植株葉片細胞水分生理狀態(tài)的反映，在一定程度上反映了植物組織水分虧缺程度[10]。許多研究證實，植物葉片含水量隨著脅迫程度增加而逐漸降低[11]。湯偉權(quán)[9]等的研究中，大葉鐵線蓮的葉片含水量值隨干旱脅迫時間的增加而迅速降低，降幅顯著。該試驗中，隨著干旱時間的增加，葉片含水量逐漸降低，當干旱脅迫60d后，對照組葉片含水量為干旱組的1.15倍。

MDA是膜脂過氧化過程中的分解產(chǎn)物，MDA含量越高，則細胞膜損傷程度越大[12]。劉芳[13]等的研究中，隨著干旱時間的延長，迷迭香體內(nèi)的MDA極顯著增加。該試驗中，干旱脅迫下，大葉鐵線蓮的MDA含量逐漸上升，在干旱30d后上升幅度增大，說明干旱時間超過30d后對大葉鐵線蓮細胞膜損害程度較大。

細胞膜具有選擇性，各種逆境傷害都會造成細胞膜選擇透性的改變或喪失，導致大量離子外滲，從而使植物浸出液的相對電導率升高[12]。本研究中，隨干旱時間的延長，電導值持續(xù)升高，當干旱時間超過30d時上升幅度增大，說明當干旱時間超過30d時，大葉鐵線蓮細胞膜受到的傷害程度加大。

植物在遭受干旱脅迫后會通過積累一些可溶性物質(zhì)來進行滲透調(diào)節(jié)，脯氨酸是滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，植物抗旱性越強，脯氨酸積累量越大[13-14]，但嚴重干旱時則可能會下降。本研究中，當干旱時間超過30d時，脯氨酸含量顯著增加，隨后下降，說明當干旱時間超過30d時，植株受害，當干旱時間超過45d時，植株受害嚴重，脯氨酸含量降低。

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Effect of Drought Stress on Morphological and Physiological Characteristics of Clematis heracleifolia

LIU Kai-yue，CAO Yu，LIU Dong-yun
（College of Gardens and Tourism，Agricultural University of Hebei,Baoding，071000，China）

In order to master the drought tolerence ofClematis heracleifolia,This experiment studied the form ofClematis heracleifoliathat under drought stress,leaf water content,MDA,the transformation of proline and relative permeability of membrane.The experiment result show that under drought stress,the plant height、crown width and leaf area are all lower than the control level.With the increase of drought stime,the contect of MDA,conductivity and proline present a continually increasing trend.After 60d of drought.They are higher than the contrast respectively.Data are as follows:83.97%（P＜0.01）,147.50%（P＜0.01）,741.38%（P＜0.01）.Clematis heracleifoliahave strong endurance to drought stress,it can endure more than 47 days of nature drought.

Clematis heracleifolia；Drought stress；Morphological index；Physiological index

X173

A

1002-3356（2017）01-0001-04

2017-02-24

河北省科技廳項目（15227534，14236001D，16236901-D）

劉凱月（1991-），女，碩士。研究方向：園林植物應(yīng)用。E-mail：626586624@qq.com。

劉冬云（1971-），女，博士，副教授，碩士生導師。研究方向：百合遺傳育種工作。E-mail：dongyunliu@hebau.edu.cn.