梁 芳，潘艷菊，鄧 旭，吳玉霜，梁澤銳，趙仕花，檀小輝

（1. 玉林師范學(xué)院，廣西 玉林 537000；2. 廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西 南寧 530001）

0 引言

【研究意義】紅樹(shù)林在潮間帶多重脅迫因子的作用下，造林的成活率比較低，海水鹽度過(guò)高和海水淹浸時(shí)間太長(zhǎng)是導(dǎo)致我國(guó)紅樹(shù)林造林成活率低的主要原因[1]，半紅樹(shù)植物是構(gòu)成紅樹(shù)林防風(fēng)、消浪林帶的重要組成部分，具有獨(dú)特的生境適應(yīng)性和生態(tài)功能，對(duì)濕地恢復(fù)和海陸的生態(tài)銜接具有極其重要的價(jià)值。玉蕊（Barringtonia racemosa）是典型的半紅樹(shù)植物，也是極具開(kāi)發(fā)價(jià)值的園林景觀樹(shù)種，具有很強(qiáng)的觀賞價(jià)值[2]及藥用價(jià)值[3?5]。其原產(chǎn)于非洲、亞洲和大洋洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)。在我國(guó)天然分布于海南、臺(tái)灣、云南、廣西和廣東等省區(qū)[6]，但數(shù)量極少，2017年玉蕊已被列為中國(guó)“瀕危植物”[7]。玉蕊適生于高潮位低鹽度的濱海沿岸，常與海濱紅樹(shù)植物混生，但對(duì)其潮汐淹浸逆境下的適應(yīng)性和耐受性尚未見(jiàn)研究報(bào)道。因此，開(kāi)展玉蕊對(duì)潮汐淹浸脅迫的生長(zhǎng)生理及礦質(zhì)元素的應(yīng)答特性研究，獲得玉蕊耐水淹能力和適應(yīng)能力，對(duì)選擇區(qū)域性耐水淹樹(shù)種，恢復(fù)半紅樹(shù)林群落結(jié)構(gòu)，增加紅樹(shù)林海域的物種多樣性，保護(hù)玉蕊種群，平衡紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)，緩解生態(tài)危機(jī)，意義重大?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】蔡志全等[8]研究發(fā)現(xiàn)熱帶雨林4個(gè)冠層種（望天樹(shù)Shorea chinensis、絨毛番龍眼Pometia tomentosa、團(tuán)花Anthocephalus chinensis、滇南紅厚殼Calophyllun polyanthum）的氣孔密度和氣孔導(dǎo)度的可塑性顯著高于玉蕊，而在遮蔭條件下，上層樹(shù)種滇南紅厚殼受到的影響比中層樹(shù)種玉蕊大，表明玉蕊具有一定的耐陰性[9]。鐘軍弟等[10]研究顯示雷州九龍山紅樹(shù)林國(guó)家濕地公園玉蕊種群已呈衰退趨勢(shì)，亟需保護(hù)。同時(shí)，郭程軒等[11]研究認(rèn)為雷州半島紅樹(shù)林玉蕊群落主要受到植物入侵、河流改道及病蟲(chóng)害的共同干擾，這3種干擾造成玉蕊的潛在生態(tài)損失最大可達(dá)24.9萬(wàn)元·年?1。梁芳等[12]研究發(fā)現(xiàn)玉蕊對(duì)0‰～14‰濃度的鹽脅迫具有一定的耐受性和適應(yīng)性。【本研究切入點(diǎn)】目前，半紅樹(shù)植物玉蕊因原生境退化或喪失，棲息地質(zhì)量下降已被列為中國(guó)瀕危植物，玉蕊野生種質(zhì)資源亟需引種保護(hù)，但國(guó)內(nèi)外學(xué)者僅在園林應(yīng)用、生態(tài)習(xí)性、種群動(dòng)態(tài)、鹽脅迫生理特性、生態(tài)價(jià)值及藥用價(jià)值上研究，缺乏對(duì)玉蕊在潮汐淹浸逆境下適應(yīng)機(jī)制的研究，從而限制了紅樹(shù)林造林樹(shù)種選擇及對(duì)玉蕊的遷地保護(hù)。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究對(duì)玉蕊進(jìn)行不同淹水時(shí)間梯度脅迫試驗(yàn)，測(cè)定分析其幼苗在潮汐淹浸逆境下的植株形態(tài)、生理生化及礦質(zhì)元素的應(yīng)答特性，為玉蕊在城市內(nèi)河、濱湖、濕地恢復(fù)等景觀應(yīng)用中的適宜淹水時(shí)長(zhǎng)選擇提供科學(xué)依據(jù)，為玉蕊種質(zhì)資源遷地保護(hù)提供重要參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

玉蕊種子為海南省儋州市種源，于2016年9月隨采隨播于玉林師范學(xué)院桂東南花卉繁育基地溫室大棚沙床內(nèi)，試驗(yàn)于2017年3月，待出苗后苗高20 cm時(shí)，將供試玉蕊幼苗分別植入試驗(yàn)花盆（規(guī)格為口徑30 cm，高28 cm）內(nèi)，每盆栽1株，盆內(nèi)裝土1.5 kg，所用土壤為果園土∶ 椰糠=1∶1（體積比），待苗木移栽后，充分澆水，正常管護(hù)生長(zhǎng)1年7個(gè)月后作為試驗(yàn)用苗。

1.2 主要儀器及試劑

根系掃描儀（MRS-3200A3L，MICROTEK，上海中晶科技有限公司）；根系分析系統(tǒng)（萬(wàn)深LA-S）；Varioskan LUX多功能酶標(biāo)儀（Thermo Varioskan，新加坡）；高智能多參數(shù)土壤肥料養(yǎng)分檢測(cè)儀（錦農(nóng)牌JN-G02型，鄭州錦農(nóng)科技有限公司）；硝態(tài)氮、有效磷、有效鉀、Fe及Cu元素的測(cè)定試劑均購(gòu)自鄭州錦農(nóng)科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在玉林師范學(xué)院桂東南花卉繁育基地溫室大棚（22°64′N，110°14′E）中進(jìn)行，起止時(shí)間為2018年11月11日至2019年7月19日，整個(gè)試驗(yàn)通過(guò)建立人工模擬濕地系統(tǒng)，由儲(chǔ)水槽、植物培養(yǎng)槽，定時(shí)器、水泵、過(guò)濾系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)及遮陰系統(tǒng)等組成模擬潮汐自動(dòng)控制裝置，即用定時(shí)器來(lái)自動(dòng)控制各處理槽里水泵的抽水時(shí)間，達(dá)到所設(shè)置的淹水水位和淹水時(shí)長(zhǎng)梯度。槽內(nèi)水為自來(lái)水，每7 d更換一次，每天補(bǔ)充適量自來(lái)水以保持水位穩(wěn)定。脅迫試驗(yàn)于2018年11月11日開(kāi)始進(jìn)行，分別選擇生長(zhǎng)良好、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的99盆玉蕊幼苗作為試材，模擬半日潮方式以每12 h為一個(gè)淹水周期，設(shè)10個(gè)淹水時(shí)長(zhǎng)梯度（即按淹水2、4 、6 、8 、10 、12 、14、16 、18 、20 h·d?1的梯度）開(kāi)展試驗(yàn)。每個(gè)處理9株幼苗，3次重復(fù)，淹水水位均設(shè)置為淹至枝下高；以不淹水、正常澆水的植株作為空白對(duì)照組（CK）。每28 d測(cè)定一次生長(zhǎng)指標(biāo)，250 d停止處理后采樣，取玉蕊幼苗中上部成熟健康葉片測(cè)定玉蕊各生理指標(biāo)。試驗(yàn)處理期間，溫室大棚內(nèi)環(huán)境使用溫濕度記錄儀監(jiān)測(cè)，其中最高溫度為46.7 ℃，最低溫度為6 ℃，平均溫度為22.4 ℃，最高濕度為99.9%，最低濕度為26.3%，平均濕度為86.6%。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 形態(tài)指標(biāo)以處理前后株高、地徑、葉片數(shù)、葉面積、皮孔數(shù)、氣生根數(shù)、主根表面積、側(cè)根表面積的變化情況表示：

株高：在淹水處理前后，用卷尺測(cè)定植物株高（精確到 0.1 cm），每株測(cè)定 3 次，取平均值。按公式（1）計(jì)算株高增長(zhǎng)量（H）。

地徑：每株用游標(biāo)卡尺東西南北方向各測(cè)定兩次（精確到 0.02 mm），取平均值，測(cè)定的植株選擇同上。按公式（2）計(jì)算地徑增長(zhǎng)量（D）。

葉片數(shù)：植株葉片數(shù)直觀且容易測(cè)定，直接讀取，記錄數(shù)據(jù)。按公式（3）計(jì)算葉片數(shù)變化量（L）。

皮孔及氣生根數(shù)：試驗(yàn)結(jié)束后將各處理植株從處理槽全部取出，皮孔以在玉蕊植株淹水部分莖干上產(chǎn)生膨大裂開(kāi)外翻成白色突起物為主要識(shí)別特征。氣生根是由植株莖基部的節(jié)上環(huán)生不定根，伸入水或土壤中，并繼續(xù)產(chǎn)生正常的側(cè)根，以長(zhǎng)度大于等于1 mm為統(tǒng)計(jì)特征。從單株莖干基部往上至植株高處之間直接觀察并統(tǒng)計(jì)莖干表面的皮孔及氣生根數(shù)量，每株重復(fù)統(tǒng)計(jì)3次，取平均值。

主側(cè)根表面積測(cè)定：在盛有清水培養(yǎng)皿中，待根系完全舒展后用根系掃描儀掃描，然后通過(guò)植物根系分析系統(tǒng)得到根系表面積數(shù)據(jù)。

1.4.2 生理生化指標(biāo)的測(cè)定 試驗(yàn)停止處理后，從每個(gè)處理中長(zhǎng)勢(shì)均勻的植株上同一部位選取無(wú)病蟲(chóng)害的成熟功能葉測(cè)定生理生化指標(biāo)，超氧化物歧化酶（SOD）活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑（NBT）法；葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量及過(guò)氧化氫酶（CAT）活性測(cè)定均采用紫外吸收法；過(guò)氧化物酶（POD）活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法；丙二醛（MDA）含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸（TBA）氧化法；可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法；可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮法；游離脯氨酸含量測(cè)定采用茚三酮比色法。吸光值測(cè)定均使用Varioskan LUX多功能酶標(biāo)儀測(cè)定，本實(shí)驗(yàn)中各生理生化指標(biāo)測(cè)定均參照李玲主編的《植物生理學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》中的方法測(cè)定[13]。

1.4.3 礦質(zhì)元素的測(cè)定 取玉蕊植株同一部位新鮮葉片，用干布擦凈剪成1～2 mm碎片，混勻后放入研缽中研磨至有汁液浸出，然后用低速離心機(jī)離心，用膠頭滴管吸取上清汁液2滴置于10 mL量筒中，加水至10 mL，即為待測(cè)液，混勻備用，即為100倍稀釋汁液，再加入該元素對(duì)應(yīng)的試劑反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后立即使用高智能多參數(shù)土壤肥料養(yǎng)分檢測(cè)儀測(cè)定硝態(tài)N、有效P、有效K含量。用膠頭滴管取上清汁液4滴置于10 mL量筒中，加水至10 mL，即為待測(cè)液，混勻備用，根據(jù)不同元素加入不同藥品試劑反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后即可上機(jī)測(cè)定Fe、Cu元素。每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007整理后再用GraPhPad Prism7.0軟件制圖，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 19.0軟件，平均值間的比較采用單因素方差分析（One-way ANOVA），多重比較采用鄧肯多重范圍檢驗(yàn)（Duncan’s multiple range test）；顯著性檢驗(yàn)水平均設(shè)置為0.05。同時(shí)采用主成分分析法明確各指標(biāo)貢獻(xiàn)值，基本參照張力等[14]的方法計(jì)算相關(guān)系數(shù)（r）及相關(guān)矩陣（R）：應(yīng)用Jacbi法，根據(jù)相關(guān)矩陣（R）得到特征矩陣，解得m個(gè)特征值λi（i=1,2,…，m）及對(duì)應(yīng)的特征向量li（i=1,2,…，m）；計(jì)算主成分zk的貢獻(xiàn)率及 前p個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率如果的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到80%以上，則表示前p個(gè)主成分已能反映原有變量的絕大部分信息。

2 結(jié)果與分析

2.1 淹浸逆境對(duì)玉蕊幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

生長(zhǎng)指標(biāo)是反應(yīng)植物響應(yīng)逆境脅迫最直接的指標(biāo)[15]。從圖1可知，不同時(shí)長(zhǎng)的潮汐淹水脅迫對(duì)玉蕊植株形態(tài)有顯著影響。試驗(yàn)期間玉蕊植株的株高，地徑、葉片數(shù)均有所增加，但隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，玉蕊株高及葉片數(shù)量的增長(zhǎng)均呈下降趨勢(shì)。各處理植株較CK組均呈顯著差異（P＜0.05）（圖1-A、1-C），表明淹水脅迫顯著減緩了玉蕊株高及葉片的生長(zhǎng)。地徑的生長(zhǎng)隨著時(shí)長(zhǎng)增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。地徑增量高峰值在淹水6 h·d?1處理組，是CK組的144%，較CK組呈顯著差異（P＜0.05）；低峰值是淹水18 h·d?1處理組，是CK組的85%，較CK組差異不顯著（圖1-B），表明淹水時(shí)長(zhǎng)≤14 h·d?1時(shí)可促進(jìn)植株地徑生長(zhǎng)。同時(shí)，從圖1-D可知，隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，各處理的玉蕊葉片面積呈明顯下降趨勢(shì)，各處理組葉面積較CK組均呈顯著差異（P＜0.05）（淹水2 h·d?1、4 h·d?1處理組除外，但均小于CK組）?？梢?jiàn)淹水時(shí)長(zhǎng)≥6 h·d?1時(shí)，玉蕊葉面積的生長(zhǎng)受到顯著抑制，在一定程度上降低了蒸騰速率，以適應(yīng)淹水脅迫環(huán)境。

圖 1 淹浸逆境對(duì)玉蕊株高、地徑、葉片數(shù)及葉面積的影響Fig. 1 Effects of flooding on plant height, underground trunk girth, leaf number, and leaf area of B. racemose

由圖2-A可知，氣生根數(shù)量隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加而增多。當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)≥8 h/d時(shí)，玉蕊莖干基部氣生根數(shù)量顯著上升。根系穿袋數(shù)量先升后降，淹水時(shí)長(zhǎng)為4～18 h/d時(shí)，穿袋數(shù)量顯著大于CK組及2、20 h·d?1處理組（P＜0.05，圖2-B）。皮孔數(shù)隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加呈持續(xù)增加的趨勢(shì)，其中淹水10、16、18、20 h·d?1處理組植株莖干皮孔數(shù)較CK組呈顯著差異（P＜0.05，圖2-C）?？梢?jiàn)，當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)，植株莖干氣生根數(shù)、皮孔數(shù)及根系穿袋數(shù)就越多，表明玉蕊植株在形態(tài)上表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)能力。同時(shí)，不同淹水時(shí)長(zhǎng)顯著影響玉蕊主側(cè)根的表面積大小。隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，各處理組玉蕊主根根系表面積較CK組整體呈顯著下降的趨勢(shì)（P＜0.05），但淹水2 、14 h·d?1的除外，這兩處理組主根表面積均高于CK組，且淹水2 h·d?1組較CK組呈顯著差異（P＜0.05）（圖2-D）。玉蕊各處理植株側(cè)根根系表面積呈先升高后降低再升高的變化趨勢(shì)，其中淹水2、4、12、14 h·d?1處理組的側(cè)根根系表面積顯著高于CK組（P＜0.05）（圖2-E）?？梢?jiàn)當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)為2 、14 h·d?1時(shí)，玉蕊的主側(cè)根系更積極響應(yīng)逆境脅迫。

2.2 淹浸逆境對(duì)玉蕊幼苗生理生化指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)玉蕊幼苗葉綠素含量的影響 葉綠素含量是反映逆境條件下葉片生理性狀的重要指標(biāo)[16]。由圖3-A可知，隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，玉蕊葉片的葉綠素a含量整體呈下降趨勢(shì)。最小值出現(xiàn)在淹水時(shí)長(zhǎng)14 h·d?1處理組，其葉片葉綠素a含量是CK組的86.71%，較CK呈顯著差異（P＜0.05）。玉蕊葉片的葉綠素b含量隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加有升有降，當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)位于2、6、8、12、18、20 h·d?1時(shí)，各植株葉片葉綠素b含量較CK組呈顯著差異（P＜0.05）。最大峰值出現(xiàn)在淹水時(shí)長(zhǎng)18 h·d?1處理組，是CK組的153.69%；最低值出現(xiàn)在淹水16 h·d?1，是CK組的96.22%，較CK組無(wú)顯著差異（圖3-B）。玉蕊植株葉片葉綠素總量整體呈下降趨勢(shì)（淹水16 h·d?1組植株除外），較CK組均呈顯著差異（P＜0.05），但淹水處理10、16 h·d?1組植株除外（圖3-C）?？梢?jiàn)潮汐淹浸逆境對(duì)玉蕊植株葉片的葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總含量影響較大。

圖 2 淹浸逆境對(duì)玉蕊氣生根數(shù)、穿袋株數(shù)、皮孔數(shù)及主側(cè)根表面積的影響Fig. 2 Effects of flooding on numbers of aerial roots, piercing plants, and lenticels and surface area of main and lateral roots of B. racemose

2.2.2 對(duì)玉蕊幼苗葉片酶系統(tǒng)的影響 SOD、POD和CAT作為植物內(nèi)源的活性氧清除劑，屬于保護(hù)酶系統(tǒng)[12]。由圖4-A可知，隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，玉蕊幼苗葉片的SOD活性整體呈先降后升的趨勢(shì)，其中最小值出現(xiàn)在淹水14 h·d?1處理組，是CK組的92.66%，較CK呈顯著差異（P＜0.05），其他處理組較CK均無(wú)顯著差異。POD活性整體變化有升有降，其中最大值出現(xiàn)在淹水16 h·d?1處理組，是CK組的208.21%，最小值出現(xiàn)在淹水6 h·d?1，是CK組的38.21%，淹水16 h·d?1處理組較CK組呈顯著差異（P＜0.05），其他處理組較CK組均無(wú)顯著差異（圖4-B）。CAT活性整體呈雙峰變化，即雙高峰值分別出現(xiàn)在淹水時(shí)長(zhǎng)6 、12 h·d?1，雙低峰值分別出現(xiàn)在淹水時(shí)長(zhǎng)2 、16 h·d?1，但各處理組CAT活性較CK組均差異不顯著（圖4-C）?？梢?jiàn)，不同淹水時(shí)長(zhǎng)處理下，玉蕊幼苗葉片的SOD、POD和CAT三種保護(hù)酶對(duì)潮汐淹浸

2.2.3 對(duì)玉蕊幼苗葉片滲透物質(zhì)及細(xì)胞膜的影響 淹浸逆境下，植物細(xì)胞通過(guò)調(diào)節(jié)滲透物質(zhì)的含量來(lái)保持滲透勢(shì)的平衡，保證淹水條件下的生命活動(dòng)[15]。隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，玉蕊幼苗葉片的游離脯氨酸含量整體呈先升后降的趨勢(shì)。最大值出現(xiàn)在淹水10 h·d?1處理組，分別是CK組、最小值處理組的282.83%、412.99%，較CK組及其他處理組均呈顯著差異（P＜0.05，圖5-A）?？扇苄蕴呛空w變化有升有降，淹水2、6、10、12、14 h·d?1處理組較CK組均呈顯著差異（P＜0.05），其中最大值出現(xiàn)在淹水10 h·d?1處理組，分別是CK組、最小值處理組（18 h·d?1）的196.94%、193.34%（圖5-B）。淹水4、6、12、14、16、20 h·d?1處理組可溶性蛋白含量較CK組均呈顯著差異（P＜0.05），其中最大值出現(xiàn)在淹水20 h·d?1處理組，最小值出現(xiàn)在CK組（圖5-C）。玉蕊葉片的MDA含量整體變化呈上升趨勢(shì)（14 h·d?1除外），淹水2、4、8、10、20 h·d?1處理組的MDA含量顯著高于CK組（P＜0.05，圖5-D）?？梢?jiàn)，不同淹水時(shí)長(zhǎng)的逆境脅迫下，玉蕊葉片細(xì)胞膜透性受到一定傷害，但其滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)游離脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白均做出了積極的響應(yīng)，尤其是淹水10 h·d?1處理組的玉蕊植株表現(xiàn)出最強(qiáng)的抗性。

2.3 淹浸逆境對(duì)玉蕊幼苗葉片礦質(zhì)元素的影響

2.3.1 對(duì)玉蕊幼苗葉片大量元素的影響 N、P、K元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的營(yíng)養(yǎng)成分[17]。由圖6可知，潮汐淹浸逆境脅迫對(duì)玉蕊葉片的N、P、K元素含量的影響達(dá)到了顯著水平。當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)為12～20 h·d?1時(shí)，葉片的硝態(tài)N元素含量顯著上升，其中最大峰值出現(xiàn)在淹水12 h·d?1處理組，是CK組的881.81%，較CK組與剩余處理組均呈顯著差異（P＜0.05，圖6-A）。玉蕊葉片有效P元素含量隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，整體呈先升后降的趨勢(shì)，最大峰值出現(xiàn)在淹水8 h/d處理組，是CK組的223.07%，較CK組及其他處理組均呈顯著差異，最小值在淹水20 h·d?1處理組，是CK組的65.76%，較CK組及其他處理組均呈顯著差異（P＜0.05，圖6-B），但淹水12、16、18 h·d?1處理組的除外。玉蕊葉片有效K元素含量隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，整體呈急劇下降的變化趨勢(shì)，各處理組葉片有效K含量均顯著低于CK組（P＜0.05，圖6-C）。表明淹浸脅迫在一定程度上促進(jìn)葉片大量元素N和P的吸收，但顯著抑制K元素的吸收。

2.3.2 對(duì)玉蕊幼苗葉片微量元素的影響 Fe、Cu元素是植物形成葉綠素所必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，與植物葉片的光合作用相關(guān)[18]。由圖7-A可知，隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，玉蕊幼苗葉片的Fe元素含量整體呈先升后降的趨勢(shì)，但均大于CK組，最大值出現(xiàn)在淹水10 h·d?1，是CK組的180.02%，較CK組及其他處理組均呈顯著差異（P＜0.05），淹水8 h·d?1除外。淹水時(shí)長(zhǎng)≤12 h·d?1的處理組葉片Cu含量較CK均無(wú)顯著差異，淹水時(shí)長(zhǎng)在14 ～20 h·d?1時(shí)，葉片Cu含量明顯下降，較CK組均呈顯著差異（P＜0.05，圖7-B）?？梢?jiàn)淹水脅迫會(huì)促進(jìn)玉蕊葉片對(duì)Fe元素的吸收，但當(dāng)14 h·d?1≤淹水時(shí)長(zhǎng)≤20 h·d?1時(shí)，會(huì)抑制葉片Cu元素的吸收，以減輕離子毒害。

2.4 主成分分析

由表1可知，本試驗(yàn)所測(cè)定的22個(gè)應(yīng)答指標(biāo)中，前7個(gè)特征根累積貢獻(xiàn)率達(dá)82.462%，說(shuō)明22個(gè)指標(biāo)中的絕大部分信息可由這7個(gè)主成分來(lái)概括。

第1主成分的特征值4.679，貢獻(xiàn)率為21.267%，逆境的響應(yīng)程度不一。玉蕊葉面積在第1主成分中的特征值最大，說(shuō)明葉面積是主成分的主要構(gòu)成因素，其次是株高和葉片數(shù)，因此把第1主成分稱之為葉面積因子。在此成分中，地徑、皮孔數(shù)、葉綠素b、POD活性、CAT活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、硝態(tài)N含量、Fe含量均為負(fù)值，這10個(gè)指標(biāo)是植株受到脅迫環(huán)境的響應(yīng)指標(biāo)，若增大葉面積、株高及葉片數(shù)，在以提高玉蕊適應(yīng)逆境為目標(biāo)的方面考慮，第1主成分特征值不宜過(guò)大。

第2主成分的特征值為4.155，貢獻(xiàn)率為18.888%，在第2主成分中葉片P元素含量的特征向量值最大，為0.877，說(shuō)明對(duì)P元素含量第2主成分的影響最大，接著是可溶性糖含量、脯氨酸含量，將第2主成分稱之為P元素含量因子。由第2主成分特征向量值看出株高、葉片數(shù)、皮孔數(shù)、葉綠素總量、POD活性、可溶性蛋白含量、硝態(tài)N含量、K含量均為負(fù)值，說(shuō)明若要降低株高、葉片數(shù)、皮孔數(shù)、葉綠素總量的生長(zhǎng)，可多施入P元素。

圖 7 淹浸逆境對(duì)玉蕊葉片鐵、銅離子的影響Fig. 7 Effects of flooding on Fe and Cu ions in B. racemosa leaves

表 1 玉蕊對(duì)淹浸逆境應(yīng)答指標(biāo)的主成分分析Table 1 Principal component analysis on responses of B. racemosa to flooding

第3主成分的特征值是2.71，貢獻(xiàn)率13.32%，在第3主成分中葉綠素總量的特征向量值最大，其次是側(cè)根表面積、可溶性糖含量，故稱第3主成分為葉綠素總量因子。第4主成分的特征向量值為2.467，貢獻(xiàn)率12.211%，在第4主成分中側(cè)根表面積的特征向量值最大，其次是主根表面積，所以稱第4主成分為側(cè)根表面積因子。在第4主成分中，葉綠素總量、葉綠素a及脯氨酸含量的特征向量值呈較低負(fù)值，說(shuō)明側(cè)根表面積越大，則會(huì)影響葉片脯氨酸、葉綠素總量及葉綠素a的含量，表明若加速玉蕊根系部分的生長(zhǎng)會(huì)影響葉片的光合能力。

在第5主成分中CAT活性的特征向量值最大，所以稱第5主成分為CAT活性因子，最小特征是POD活性且為負(fù)值；第6主成分為可溶性蛋白因子，最小特征是CAT活性且為負(fù)值；第7主成分為POD活性因子，最小特征值是丙二醛含量且為負(fù)值，綜合第5、6、7主成分可見(jiàn)，CAT、POD及可溶性蛋白是玉蕊應(yīng)答淹浸逆境重要的生理指標(biāo)，葉片保護(hù)酶系統(tǒng)物質(zhì)CAT與POD、可溶性蛋白均出現(xiàn)錯(cuò)峰調(diào)控響應(yīng)，最終以降低丙二醛含量，減少細(xì)胞膜透性的損傷。

由主成分分析可知，葉面積、葉片磷元素含量、葉綠素總含量、側(cè)根表面積、CAT活性、POD活性、可溶性蛋白含量是組成玉蕊植物應(yīng)答脅迫的主要指標(biāo)，若要提高玉蕊對(duì)潮汐淹浸逆境的耐受性和適應(yīng)能力，玉蕊自身可通過(guò)減少葉面積、株高、葉片數(shù)的生長(zhǎng)，增加側(cè)根表面積、提高葉綠素總量以及CAT、POD活性、可溶性蛋白含量，同時(shí)管護(hù)中可適當(dāng)施入N、P元素等抵抗逆境。

3 討論

3.1 形態(tài)應(yīng)答

形態(tài)指標(biāo)是反映植株響應(yīng)生長(zhǎng)環(huán)境最直觀的方法之一。淹水脅迫是整個(gè)植株甚至是單個(gè)葉片都可以對(duì)缺氧產(chǎn)生反應(yīng)并發(fā)展出適應(yīng)策略，淹水會(huì)造成低氧和低光照的環(huán)境條件，直接限制植物的根系有氧呼吸和葉片光合作用，從而影響其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程和生物量積累[15,19]。研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿濕地植物面對(duì)淹水脅迫時(shí)，絕大多數(shù)在形態(tài)和資源分配上表現(xiàn)出增加株高、改變?nèi)~片形狀及面積、調(diào)整生物量積累與分配、增加根部通氣組織等響應(yīng)策略[20]。曹福亮等[21]研究報(bào)道，烏桕（Sapium sebiferum） 淹水脅迫時(shí)株高生長(zhǎng)受到抑制。本研究中，玉蕊幼苗經(jīng)過(guò)250 d的潮汐淹浸逆境脅迫處理都能存活，其株高、葉片數(shù)、葉面積都顯著低于對(duì)照植株，穿袋株數(shù)量、產(chǎn)生氣生根及皮孔的數(shù)量均顯著高于對(duì)照組。而玉蕊在淹水逆境中通過(guò)增大地徑，植株被水淹沒(méi)的莖干形成皮孔，產(chǎn)生較多氣生根，形成發(fā)達(dá)的通氣組織，且各處理組部分植物根系穿袋從土壤中延伸至水里，均可促進(jìn)氧氣運(yùn)送到根部，不同程度緩解其地下根系的低氧狀態(tài)。可見(jiàn)玉蕊對(duì)潮汐淹浸逆境有較強(qiáng)的形態(tài)適應(yīng)機(jī)制，從而保證自身的生存發(fā)育。研究結(jié)果與淹水脅迫下紫穗槐（Amorpha fruticosa）幼苗的形態(tài)響應(yīng)結(jié)果一致，王瑞研究發(fā)現(xiàn)紫穗槐通過(guò)在水環(huán)境中的莖上長(zhǎng)出水生不定根和發(fā)脹膨大的特化皮孔形成的通氣結(jié)構(gòu)，來(lái)適應(yīng)淹水而導(dǎo)致的缺氧等不利生長(zhǎng)條件[22]。

3.2 生理生化應(yīng)答

植物淹水會(huì)導(dǎo)致植株光合作用和呼吸作用的減少，長(zhǎng)期淹水迫使植物發(fā)展保護(hù)機(jī)制以減輕缺氧的有害影響。本研究中，玉蕊葉片葉綠素a及葉綠素總量隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加整體呈下降趨勢(shì)，葉綠素b含量有升有降，可見(jiàn)潮汐淹浸逆境迫使玉蕊葉綠素含量降解，降低了葉片光合能力，對(duì)植株有一定的損傷，與張博宇等[23]、吳紅強(qiáng)等[24]、張曉平等[25]研究認(rèn)為淹水脅迫會(huì)降低葉綠體活性的觀點(diǎn)一致。

淹水脅迫引起弱光環(huán)境，使氣體擴(kuò)散受限，植物通過(guò)生理生化機(jī)制的調(diào)節(jié)來(lái)保證淹水條件下的生命活動(dòng)[15]，而對(duì)于淹水木本植物生存的最關(guān)鍵因素是調(diào)控和適應(yīng)淹水和非淹水階段的能量代謝和可利用能量[26]。本研究中，隨著淹水時(shí)長(zhǎng)的增加，玉蕊葉片的丙二醛含量整體變化呈上升趨勢(shì)（14 h·d?1除外），且淹水2、4、8、10、20 h·d?1處理組的丙二醛含量均顯著高于CK組?？梢?jiàn)，不同淹水時(shí)長(zhǎng)的逆境脅迫下，玉蕊葉片細(xì)胞膜透性受到一定傷害，但其通過(guò)啟動(dòng)SOD、POD和CAT保護(hù)酶系統(tǒng)，以清除自由基。同時(shí)提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)游離脯氨酸和可直接供能物質(zhì)可溶性糖、可溶性蛋白含量，以適應(yīng)淹水脅迫水下部分高能耗的能量需求，減輕或避免淹浸逆境對(duì)植株的傷害。各處理組中淹水10 h·d?1處理組的玉蕊植株表現(xiàn)出最強(qiáng)的抗性，而淹水14 h·d?1組植株MDA較CK組沒(méi)有升高，說(shuō)明葉片細(xì)胞膜透性未被損害，這可能是由于該處理組側(cè)根面積最大，提高了根冠比，同時(shí)保護(hù)酶、滲透物質(zhì)及供能物質(zhì)以及Fe、P等離子共同調(diào)控的結(jié)果。這與張曉平等[25]研究認(rèn)為耐淹澇脅迫植物有其自身的適應(yīng)和保護(hù)機(jī)制的觀點(diǎn)一致，Chen等[27]的研究發(fā)現(xiàn)耐淹能力強(qiáng)的植物秋茄（Kandelia obovata）當(dāng)幼苗淹水8 h·d?1時(shí)，其通過(guò)提高葉片的SOD和POD活性來(lái)增強(qiáng)幼苗抗逆性。

3.3 礦質(zhì)元素應(yīng)答

植物通過(guò)根系吸收礦質(zhì)元素，然后再輸送到其他部位，而植物長(zhǎng)時(shí)間淹水浸泡會(huì)使其根部嚴(yán)重缺氧，有機(jī)物利用率低，礦質(zhì)元素吸收下降[28]。但對(duì)于耐水淹的植物情況并非完全如此，本研究中，淹浸脅迫在一定程度上促進(jìn)葉片大量元素N、P吸收，當(dāng)淹水脅迫時(shí)間≥12 h·d?1時(shí)，促進(jìn)了葉片對(duì)N元素的吸收和積累；淹水脅迫時(shí)間在2～16 h·d?1時(shí)促進(jìn)了葉片對(duì)P元素的吸收，這與羅美娟等[29,30]對(duì)紅樹(shù)植物桐花樹(shù)（Aegiceras corniculatum）的研究結(jié)果相似。Rubio等[31]指出大多數(shù)紅樹(shù)植物中存在有效地吸收K的機(jī)制，本研中發(fā)現(xiàn)淹水脅迫反而顯著抑制了玉蕊葉片對(duì)K元素的吸收，這與紅樹(shù)植物桐花樹(shù)對(duì)淹水脅迫的響應(yīng)相反?？赡苁怯捎诎爰t樹(shù)植物玉蕊與大多數(shù)紅樹(shù)植物應(yīng)對(duì)淹水脅迫時(shí)離子調(diào)控機(jī)制不同的結(jié)果。

淹水條件下植物葉片F(xiàn)e的部分積累可促進(jìn)其光合作用，對(duì)其生長(zhǎng)有利，但淹水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，F(xiàn)e等積累過(guò)量會(huì)對(duì)細(xì)胞造成毒害作用。有研究發(fā)現(xiàn)，由于受淹澇植物生長(zhǎng)比較慢，植物體內(nèi)的Fe含量反而下降[32]本試驗(yàn)中隨著淹水時(shí)間的延長(zhǎng)，葉片中的Fe含量先升高后降低，當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)＞12 h·d?1時(shí)，Cu含量顯著降低，這表明玉蕊在淹水脅迫下具有一定的離子調(diào)控機(jī)制及保護(hù)機(jī)制，以避免離子毒害。

4 結(jié)論

玉蕊對(duì)淹水時(shí)長(zhǎng)≤20 h·d?1的半日潮淹浸逆境有很強(qiáng)的耐受性和適應(yīng)性，可配植于城市內(nèi)河易淹水的岸域、濱湖綠帶及淡水濕地等景觀環(huán)境中；葉面積、葉片磷元素含量、葉綠素總含量、側(cè)根表面積、CAT活性、POD活性、可溶性蛋白含量是玉蕊植物應(yīng)答淹浸脅迫的主要指標(biāo)；淹浸脅迫雖顯著抑制植株形態(tài)生長(zhǎng)，但逆境中玉蕊通過(guò)減少葉面積降低蒸騰速率、增多莖干皮孔數(shù)，形成大量氣生根、根系穿袋及增大地徑等途徑，增強(qiáng)通氣組織以適應(yīng)逆境；當(dāng)玉蕊幼苗淹水時(shí)長(zhǎng)為10 h·d?1時(shí)，其通過(guò)提高脯氨酸、可溶性糖含量等途徑，以適應(yīng)淹水脅迫水下部分高能耗的能量需求，增強(qiáng)玉蕊對(duì)潮汐淹浸逆境的耐受性，從而保證自身的生存發(fā)育；當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)為2～10 h·d?1時(shí)，管護(hù)中可適當(dāng)施入P、Fe元素以提高玉蕊葉片的光合能力；當(dāng)淹水時(shí)長(zhǎng)≥12 h·d?1時(shí)，應(yīng)增加硝態(tài)N的施入以提高玉蕊植株的抗逆性。