余孟楊

（福建省清流國有林場，福建清流365300）

福建柏（Fokienia Hodginsii）為柏科福建柏屬，又名滇柏、建柏，為我國特有樹種，也是我國二級保護珍稀樹種[1]。福建柏屬于常綠喬木，適宜生長區(qū)氣候以溫暖濕潤為主，環(huán)境以陰濕多霧為主，主要分布在福建、江西、廣東、廣西、湖南等亞熱帶省區(qū)，尤以福建中部分布最多[2]。其木材質地堅硬，文理精細優(yōu)美，可廣泛用于家具制造、房屋、橋梁建造以及木雕工藝品等領域。福建省為多山地區(qū)，部分山區(qū)土壤瘠薄，保水能力較差，山上植被因長期受到干旱缺水的影響而普遍生長較差，因此，選育適合當地發(fā)展的林木抗旱品種有著重要的研究意義。當干旱脅迫環(huán)境時，植物會調整體內生理代謝改變組織結構和代謝物，來減緩其對植物的壓力，從而維持植物正常的生命活動，本文通過分析干旱脅迫條件下，福建柏生理特性的變化規(guī)律，從而為福建柏的抗旱品種的選育做一些理論上的探討和準備。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料為從福建省大田梅林國有林場的福建柏無性系測定林中選出的15 個優(yōu)良無性系（1號；14號；15號；16號；23號；24號；32號；37號；38號；41號；83號；84號；87號；95號；103號）。2010年9月，分別對這15 個無性系進行穗條采集，并在福建省大田國有林場苗圃地進行扦插無性繁殖，經過16 個月的圃地育苗，2012年1月，將培育出的15 個無性系的扦插苗出圃并轉運至福建省林業(yè)科學研究院進行盆栽，盆栽在自然條件下進行，通過7 個月的盆栽恢復培育，各無性系的幼苗生長良好，達到了干旱脅迫試驗的材料要求，2012年8月，每個無性系選取長勢一致的15 個單株進行干旱脅迫試驗。

1.2 試驗方法

干旱脅迫試驗在福建省林業(yè)科學研究院溫室內進行，2012年8月上旬開始，對福建柏各無性系進行干旱脅迫處理，在干旱脅迫之前將各無性系澆透水，從脅迫第1d 開始不再進行澆水，一直到試驗結束。計劃共脅迫36d，其中，每隔6d 取植株中部葉片進行各生理指標測定。在干旱脅迫結束以后，通過調查各無性系死亡率，以及觀察各無性系的生長狀況，如葉片和葉脈顏色、葉片脫落情況等，對各無性系按照干旱脅迫的傷害程度（重、中、輕）進行分類，分類衡量指標以植株死亡率為主，將死亡率高于70%的無性系認定為重度傷害無性系，死亡率介于30 ～70%之間的無性系認定為中度傷害的無性系，死亡率低于30%的無性系認定為輕度傷害的無性系。按照干旱脅迫的傷害程度（重、中、輕）的分類，分別對不同傷害程度（重、中、輕）無性系的各個生理指標動態(tài)變化進行綜合歸類分析（數據取同類不同無性系平均值），以發(fā)現其各自規(guī)律性。丙二醛（MDA）、可溶性糖、脯氨酸、過氧化氫酶（CAT）的測定參照張志安[3]等人的方法，超氧化物歧化酶（SOD）的測定參照張志良[4]等人的方法。

2 結果與分析

2.1 不同脅迫傷害程度無性系葉片丙二醛（MDA）的變化

經過36d 的干旱脅迫處理后，通過對15 個無性系福建柏生長狀況的調查，不同無性系之間表現出不同的傷害程度（詳見表1）。不同無性系以傷害程度的輕重可以分為重度、中度和輕度傷害3 類。從圖1 可以看出，重度傷害的無性系葉片MDA 隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高—下降”的變化趨勢，其在脅迫第30d 時達到最高值，為2.02μmol·L-1，是脅迫前（圖中0d 值）的2.28 倍，升高幅度最大，但在第36d 時MDA 的值有所下降。中度傷害的無性系葉片MDA 隨著脅迫天數的增加同樣呈現出“逐漸升高—下降”的變化趨勢，其在脅迫第30d 時達到最高值，為1.76μmol·L-1，是脅迫前的1.74 倍，升高幅度次于傷害程度重的無性系，而在第36d 時MDA 的值同樣有所下降。輕度傷害的無性系葉片MDA 隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高”的變化趨勢，其在脅迫第36d 時達到最高值，為1.47μmol·L-1，是脅迫前的1.61 倍，升高幅度最小。

表1 干旱脅迫（36d）對不同無性系傷害程度表

圖1 不同脅迫傷害程度無性系葉片丙二醛（MDA）的變化

2.2 不同脅迫傷害程度無性系葉片可溶性糖的變化

由圖2 可以看出，輕度傷害的無性系葉片可溶性糖隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高”的變化趨勢，其在脅迫第36d 時達到最高值，為0.99%，是脅迫前（圖中0d 值）的1.59 倍，升高幅度最大。中度傷害的無性系葉片可溶性糖隨著脅迫天數的增加同樣呈現出“逐漸升高—下降”的變化趨勢，其在脅迫第30d 時達到最高值，為0.89%，是脅迫前的1.53 倍，升高幅度次于傷害程度輕的無性系，但在第36d 時可溶性糖的值有所下降。重度傷害的無性系葉片可溶性糖隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高- 下降”的變化趨勢，其在脅迫第24d 時達到最高值，為0.54%，是脅迫前的1.42 倍，升高幅度最小，在此之后，其可溶性糖的值也有所下降。

圖2 不同脅迫傷害程度無性系葉片可溶性糖的變化

2.3 不同脅迫傷害程度無性系葉片脯氨酸的變化

由圖3 可以看出，輕度傷害的無性系葉片脯氨酸隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高”的變化趨勢，其在脅迫第36d 時達到最高值，為120.94μg·g-1，是脅迫前（圖中0d 值）的2.87 倍，升高幅度最大。中度傷害的無性系葉片脯氨酸隨著脅迫天數的增加同樣呈現出“逐漸升高- 下降”的變化趨勢，其在脅迫第30d 時達到最高值，為100.48μg·g-1，是脅迫前的2.1 倍，升高幅度次于傷害程度輕的無性系，但在第36d 時脯氨酸的值有所下降。重度傷害的無性系葉片脯氨酸隨著脅迫天數的增加呈現出“升高—下降”的變化趨勢，其在脅迫第24d 時達到最高值，為87.58μg·g-1，是脅迫前的1.89 倍，升高幅度最小，在此之后，其脯氨酸的值也有一定程度的下降。

圖3 不同脅迫傷害程度無性系葉片脯氨酸的變化

2.4 不同脅迫傷害程度無性系葉片過氧化氫酶（CAT）的變化

由圖4 可以看出，輕度傷害的無性系葉片過氧化氫酶（CAT）隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高”的變化趨勢，其在脅迫第36d 時達到最高值，為224.50 U·g-1·min-1，是脅迫前（圖中0d 值）的1.56 倍，升高幅度最大。中度傷害的無性系葉片過氧化氫酶（CAT）隨著脅迫天數的增加同樣呈現出“逐漸升高- 下降”的變化趨勢，其在脅迫第24 天時達到最高值，為203.33 U·g-1·min-1，是脅迫前的1.44 倍，升高幅度次于傷害程度輕的無性系，但在此之后，其過氧化氫酶（CAT）的值有一定程度的下降。重度傷害的無性系葉片過氧化氫酶（CAT）隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高—下降”的變化趨勢，其在脅迫第18 天時達到最高值，為178.38 U·g-1·min-1，是脅迫前的1.31倍，升高幅度最小，在此之后，其過氧化氫酶（CAT）的值也有一定程度的下降。

圖4 不同脅迫傷害程度無性系葉片過氧化氫酶（CAT）的變化

2.5 不同脅迫傷害程度無性系葉片超氧化物歧化酶（SOD）的變化

由圖5 可以看出，輕度傷害的無性系葉片超氧化物歧化酶（SOD）隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高”的變化趨勢，其在脅迫第36d 時達到最高值，為120.44 U·g-1，是脅迫前（圖中0d 值）的2.58 倍，升高幅度最大。中度傷害的無性系葉片超氧化物歧化酶（SOD）隨著脅迫天數的增加同樣呈現出“逐漸升高—下降”的變化趨勢，其在脅迫第24d 時達到最高值，為104.57 U·g-1，是脅迫前的1.85 倍，升高幅度次于傷害程度輕的無性系，但在此之后，其超氧化物歧化酶（SOD）的值有一定程度的下降。重度傷害的無性系葉片超氧化物歧化酶（SOD）隨著脅迫天數的增加呈現出“逐漸升高—下降”的變化趨勢，其在脅迫第18d 時達到最高值，為90.89 U·g-1，是脅迫前的1.61倍，升高幅度最小，在此之后，其超氧化物歧化酶（SOD）的值也有一定程度的下降。

圖5 不同脅迫傷害程度無性系葉片超氧化物歧化酶（SOD）的變化

3 結論與討論

通過36d 的干旱脅迫處理，不同無性系福建柏之間表現出不同的傷害程度，分為重度、中度和輕度傷害3類。在嚴重脅迫條件下，植物細胞中會積累較多的活性氧，這就導致了脂質過氧化物以及一些小分子的降解產物的產生，它們有著強氧化性，在這些產物中以丙二醛含量的增多最為明顯[5]。所以丙二醛的含量被作為體現植物膜受傷害程度的一個重要的參數[6]。一方面，從MDA 的變化趨勢來看，在干旱脅迫的初期和中期，不同脅迫傷害程度的無性系葉片MDA 隨著脅迫天數的增加均呈現出“逐漸升高”的變化趨勢，說明各無性系葉片的細胞膜均受到了膜脂過氧化作用的傷害，并隨著干旱脅迫時間的延長其傷害作用在不斷加大，而在干旱脅迫末期，輕度傷害的無性系葉片MDA 繼續(xù)“升高”，而重度傷害和中度傷害的無性系卻出現了“下降”，這可能是由于葉片干枯，生理機能喪失，部分MDA 已經分解或轉移的緣故。另一方面，從MDA 升高的幅度來看，重度傷害的無性系葉片MDA 升高幅度最大，中度傷害的升高幅度次之，輕度傷害的最小，這說明重度傷害的無性系其葉片細胞膜受到的膜脂過氧化作用也較大，輕度傷害的無性系其葉片細胞膜受到的膜脂過氧化作用也較小，因此不同無性系受到的膜脂過氧化作用的程度也不同，這可能是導致不同無性系之間出現了不同的傷害程度的原因之一。

植物在逆境脅迫條件下，滲透調節(jié)物質中產生的量最大的是可溶性糖和游離脯氨酸[7]。植物可溶性糖含量的高低在一定程度上決定了植物的抗旱水平的高低，脯氨酸對阻止細胞內水分的過量散失以及保持細胞膜完整性有著較為重要的作用[8]。本試驗中，首先，從可溶性糖和脯氨酸的變化趨勢來看，在干旱脅迫的初期和中期，不同脅迫傷害程度的無性系葉片可溶性糖和脯氨酸隨著脅迫天數的增加均呈現出“逐漸升高”的變化趨勢，說明各無性系葉片的均具有一定的滲透調節(jié)能力，并隨著干旱脅迫時間的延長其滲透調節(jié)的作用在不斷加大，而在干旱脅迫末期，輕度傷害的無性系葉片可溶性糖和脯氨酸繼續(xù)“升高”，而重度傷害和中度傷害的無性系卻出現了“下降”，這一方面可能是由于在干旱脅迫的末期，滲透調節(jié)物質的積累超過了植物的耐受極限，從而受到了抑制，另一方面可能是由于葉片干枯，生理機能喪失，部分可溶性糖和脯氨酸已經分解或轉移的緣故。其次，從可溶性糖和脯氨酸升高的幅度來看，輕度傷害的無性系葉片可溶性糖和脯氨酸升高幅度最大，中度傷害的升高幅度次之，重度傷害的最小，從此我們可以判斷，輕度傷害的無性系其葉片滲透調節(jié)作用也較大，重度傷害的無性系其葉片滲透調節(jié)作用也較小，因此不同無性系其葉片的滲透調節(jié)作用程度也不同，這也可能是導致不同無性系之間出現了不同的傷害程度的原因之一。

過氧化氫酶可以和超氧化物歧化酶共同作用去除植物體內的過氧化氫，從而使植物的細胞膜系統(tǒng)免遭傷害[9-10]。超氧化物歧化酶活性同樣也是體現植物的抗旱性一個重要指標[11]。本試驗中，首先，從CAT 和SOD 的變化趨勢來看，在干旱脅迫的初期和中期，不同脅迫傷害程度的無性系葉片CAT 和SOD 隨著脅迫天數的增加均呈現出“逐漸升高”的變化趨勢，說明各無性系葉片的均具有一定的酶保護調節(jié)能力，并隨著干旱脅迫時間的延長其酶保護調節(jié)的作用在不斷加大，而在干旱脅迫末期，輕度傷害的無性系葉片CAT 和SOD 繼續(xù)“升高”，而重度傷害和中度傷害的無性系卻出現了“下降”，這一方面可能是由于在干旱脅迫的末期，保護酶活性超過了植物的耐受極限，從而其活性受到了抑制，另一方面可能是由于葉片干枯，生理機能喪失，部分CAT 和SOD 已經分解或轉移的緣故。其次，從CAT 和SOD 升高的幅度來看，輕度傷害的無性系葉片CAT 和SOD升高幅度最大，中度傷害的升高幅度次之，重度傷害的最小，從此我們可以判斷，輕度傷害的無性系其葉片酶保護調節(jié)作用也較大，重度傷害的無性系其葉片酶保護調節(jié)作用也較小，因此不同無性系其葉片的酶保護調節(jié)作用程度也不同，不同無性系之間出現了不同的傷害程度也可能與此有一定的關系。

致謝：感謝福建省森林培育與林產品加工利用重點實驗室肖祥希、何文廣、高楠的大力支持！