干旱脅迫對東方百合根葉生理功能及花粉育性的影響

賈文杰，王祥寧，馬璐琳，等

摘要：百合是世界主要的商品花卉，中國百合主產區(qū)內干旱缺水情況時有發(fā)生，中重度干旱就會嚴重影響百合植株生長發(fā)育和切花的商品性狀，進而影響切花品質。根系是植物吸水的主要器官，干旱時會迅速產生化學信號向地上部分傳遞，促使氣孔關閉以減少水分散失，并通過自身形態(tài)和生理生化特征的調整以適應土壤水分下降。目前關于干旱脅迫對百合根系發(fā)育的影響的研究鮮有報道。本研究以東方百合“Sorbonne”為材料，當植株生長至現(xiàn)蕾期時開始持續(xù)干旱脅迫，設置連續(xù)4、8、12、16、20和24 d的干旱處理，相應的土壤含水量依次為15.06%、13.37%、10.87%、9.22%、7.80%和6.08%，然后立即進行復水，使土壤含水量恢復到正常水平，對干旱24 d的處理連續(xù)復水4 d（R4）；在持續(xù)干旱4、8、12、16、20、24 d及干旱24 d后復水4 d時分別取樣，檢測葉片葉綠素熒光參數(shù)、光合生理指標、抗氧化酶活性和丙二醛含量，并觀測其莖生根發(fā)育情況以及調查植株在干旱脅迫期、復水期、開花期的花粉育性，明確干旱脅迫對百合根、葉生理功能及花粉育性的影響，探討百合的抗旱生理機制，為百合的切花生產，特別是中國水資源相對缺乏地區(qū)的百合種植提供一定的參考依據(jù)。結果表明：（1）與對照相比，干旱處理組百合植株的葉綠素含量隨著干旱時間延長而逐漸降低，處理4 d后百合開始明顯受到干旱脅迫；脅迫4～ 8 d內，光合作用受到的脅迫主要是氣孔因素所致；脅迫8～12 d期間，葉片熒光葉綠素指標開始急劇變化，光合作用受到的脅迫已開始從氣孔因素轉變?yōu)榉菤饪滓蛩兀幻{迫12 d后，葉片丙二醛含量增加，膜質開始受到氧化；脅迫16 d時，葉片抗氧化酶系統(tǒng)活性達到峰值，隨后開始降低，丙二醛累積隨之增加，膜脂過氧化作用加劇；脅迫24 d時，葉片光合指標略有所恢復。（2）解除干旱脅迫復水4 d天后，百合葉片光合生理指標均有所恢復，但未恢復到脅迫前水平。（3）與正常對照相比，經歷干旱脅迫的百合根系隨著干旱脅迫時間的延長先縮短變粗、數(shù)量減少，然后逐漸褐化并趨近萎縮，且根系干鮮重顯著降低，但花粉育性在脅迫期、復水期及開花期沒有顯著變化。研究發(fā)現(xiàn)，在百合發(fā)育的關鍵時期，不同程度的干旱脅迫會對葉片的光合功能和抗氧化酶系統(tǒng)以及根系統(tǒng)產生破壞性的傷害，從而嚴重影響切花植株正常的生理生長，保持合理的土壤含水量是生產高品質切花的關鍵。但持續(xù)24 d的干旱并未對百合花粉的育性產生影響。本研究部分揭示了切花百合水分脅迫與光合生理、抗氧化酶系統(tǒng)、根系統(tǒng)發(fā)育，花粉育性之間的關系，了解了切花百合的抗旱的生理機制，為發(fā)展節(jié)水、高效、優(yōu)質的切花百合生產提供參考依據(jù)。同時東方百合在抗旱性基因及蛋白層面是如何調控植物進行抗旱機制反應，還有待進一步探討。

來源出版物：西北植物學報, 2017, 37(11): 2194-2203

入選年份：2017