張妙娟，吳瓊，趙艷云

（1 山西運城農業(yè)職業(yè)技術學院，山西運城 044000；2 晉中學院，山西榆次 030600）

荊芥（Nepeta cataria）是唇形科（Labiatae）荊芥屬（Nepeta）多年生植物。莖堅強，基部木質化；葉卵狀至三角狀心臟形，草質；聚傘花序呈二歧狀分枝；堅果卵形，灰褐色，花期7－9 月，果期9－10 月[1]?！渡褶r本草經(jīng)》稱之為假蘇，后來又稱其鼠蓂、鼠實、胡荊芥、新羅荊芥、石荊芥、穩(wěn)齒菜等?，F(xiàn)代中藥稱其為荊芥，同時還記載有“線芥”“四棱桿蒿”“香荊芥”“小茴香”等俗稱[2]。多分布在黑龍江、遼寧、河北、河南、山西、陜西、甘肅、四川、貴州及云南等地[3]。

荊芥是一種常見的中藥材，具有祛風止癢、宣散透疹、解表散風等功效，對其研究主要集中于抗炎、陣痛等藥理機理方面，如荊芥內酯能明顯抑制神經(jīng)中樞系統(tǒng)，與戊巴比妥鈉聯(lián)合應用時能增強其解熱作用；荊芥超微粉可明顯抑制發(fā)熱家兔體溫升高；以荊芥等中藥制成的復方噴霧劑，對甲、乙型流感病毒模型小鼠具有明顯的發(fā)汗、解熱作用等[4-10]。關于干旱脅迫也偶有報道，隨著干旱脅迫時間的延長，荊芥葉的滲透調節(jié)作用受到影響[11]，在重度干旱脅迫下，荊芥葉表皮的頭狀腺毛密度、氣孔密度有所增加。隨著脅迫時間延長，生物量和葉表面積逐漸增大，腺毛和氣孔密度降低[12]。通過PEG 模擬干旱脅迫培養(yǎng)皿育種和盆栽2 種試驗方法，研究干旱脅迫下荊芥種子萌發(fā)、幼苗形態(tài)、SOD、POD、MDA 等生理指標的變化波動情況，為園林育種栽培、植物資源開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 荊芥種子、幼苗干旱脅迫試驗

1.1 試驗材料與試劑

1.1.1 試驗材料。以一年生荊芥種子為試驗材料，平均百粒重1g，黑褐色，原產于河南新鄉(xiāng)市蔬菜種子服務中心。

1.1.2 主要試劑。PEG-6000，核黃素，氯化硝基四氮唑藍（NBT），聚乙烯聚毗咯烷酮（PVP），0.6%的硫代巴比妥酸（TBA），甲硫氨酸，愈創(chuàng)木酚，10%的三氯乙酸（TCA）

1.1.3 主要器材。TGL-18M 臺式高速冷凍離心機（上海盧湘儀），SPX-150BSH-Ⅱ恒溫培養(yǎng)箱（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司），HH 恒溫水浴鍋（金壇市中大儀器廠），EU-2600R 紫外可見分光光度計（上海昂拉儀器有限公司）。

1.2 試驗方法與測定

1.2.1 試驗設計。選取約1000 粒顆粒飽滿且大小相近的荊芥種子，用80℃的熱水燙種2min，放入鋪有雙層濾紙的90mm 培養(yǎng)皿中。設置不同濃度PEG-6000 的干旱脅迫試驗梯度，在預試驗中濃度在0.3mol/L 溶液中時種子不能發(fā)芽，在15℃下發(fā)芽時間太長，在20℃下發(fā)育良好，故濃度梯度設計為0mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，重復3 次，每個培養(yǎng)皿放置50 粒種子，于20℃恒溫培養(yǎng)箱中育種，定時加入10mL 各濃度PEG-6000 的溶液，記錄每天荊芥種子發(fā)芽個數(shù)，將第1粒種子發(fā)芽的日期記為起始日，將各個處理下的種子發(fā)芽率不再明顯變化的日期記為終止日。終止日后在各培養(yǎng)皿均隨機選取5 株幼苗放置于A4 紙上，測量其胚根長、胚芽長、葉面積。

等培養(yǎng)皿中幼苗長至健壯時，從中選取5 株移栽至花盆，每個花盆中沙壤土質量均為100g，每天定時加入各個濃度的PEG-6000 溶液各20mL，分別在第0d、5d、10d、15d、20d 時在每盆中隨機選取1 株對其生理指標進行測量。

1.2.2 SOD、POD 活性及MDA 含量的測定。檢測荊芥幼苗葉片SOD、POD 活性及MDA 含量使用的方法依次為氮藍四唑（NBT）光還原法[13]、愈創(chuàng)木酚還原法[14]、硫代巴比妥酸比色法[15]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

將待測幼苗洗干凈后平鋪于A4 紙上，分別測量其胚根長、胚芽長、葉面積。計算公式如下[16]：

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對荊芥種子萌發(fā)的影響

用不同濃度PEG-6000 對種子進行干旱脅迫處理，結果荊芥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、胚根長、胚芽長、葉面積均發(fā)生了變化。由表1 可知，荊芥種子在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下，與對照組相比，發(fā)芽率在0.2mol/L 處理下有顯著差異（P＜0.05）。在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L處理下發(fā)芽勢分別為18.410.21、9.670.17、2.010.05，與對照相比，發(fā)芽勢先迅速上升隨后減緩。胚根長隨著干旱脅迫程度的增加而增加；胚芽長隨干旱脅迫程度的增加而呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在0.05mol/L 的濃度處理下，胚芽長顯著大于其它處理（P＜0.05）；葉面積隨PEG-6000 濃度的增加呈先增加后減少的趨勢。

表1 不同濃度PEG-6000 處理對荊芥種子萌發(fā)及其形態(tài)指標的影響

2.2 干旱脅迫對荊芥幼苗SOD 活性的影響

由圖1 可知：在各干旱脅迫處理下SOD 酶活性變化趨勢有差異。除PEG-6000 濃度0.1mol/L 處理之外，其余濃度處理下荊芥葉片SOD 活性隨著時間的延長而逐漸增加，且各脅迫時間與0d 有顯著差異（P＜0.05）；在PEG-6000 濃度0.05mol/L 處理在20d 時SOD 活性達到最大；與對照組相比，5d 時，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下SOD 活性分別提高9U/g、-17U/g、8U/g；5～10d 內，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L處理下SOD活性分別提高2U/g、24U/g、14U/g；10～15d 內，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下SOD 活性分別提高46U/g、53U/g、43 U/g；15～20d 內，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下SOD 活性分別提高22U/g、-12U/g、-16 U/g。

圖1 不同濃度PEG-6000 處理對荊芥葉片組織SOD 活性的影響

2.3 干旱脅迫對荊芥幼苗POD 活性的影響

由圖2 可知：不同PEG-6000 濃度處理時，荊芥葉片POD 活性隨著脅迫時間的延長迅速下降后上升，之后又下降，對照組POD 活性下降后趨于平穩(wěn)；在PEG-6000 濃度0.2mol/L 處理20d 時達到最低值；與對照組相比，5d 時，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下POD 活性分別下降3454ΔOD/min·g、3327ΔOD/min·g、3314ΔOD/min·g；5～10d 內。在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下POD 活性分別提高883ΔOD/min·g、1054ΔOD/ min·g、424ΔOD/ min·g ；10～15d 內，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下POD 活性分別下降776ΔOD/min·g、494ΔOD/min·g、578ΔOD/min·g；15～20d 內，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下POD活性分別下降1761ΔOD/min·g、1661ΔOD/min·g、1166ΔOD/min·g，且在各個濃度干旱脅迫下第5d、10d、15d、20d 的POD 活性與第0d 相比存在顯著差異（P＜0.05）；在第15、20d 時濃度為0.2mol/L 的干旱脅迫處理與其它各脅迫下的POD 活性均存在顯著差異（P＜0.05）。

圖2 不同濃度PEG-6000 處理對荊芥葉片組織POD 活性的影響

2.4 干旱脅迫對荊芥幼苗MDA 活性的影響

由圖3 可知：隨著脅迫時間延長，不同濃度PEG-6000 處理下的荊芥葉片中MDA 含量變化趨勢各有不同，整體上表現(xiàn)為先下降后上升。與對照組相比，5d 時，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下MDA 含量分別減少0.01umol/g、0.013umol/g、0.017umol/g，脅迫強度越強，下降幅度越大，各處理在脅迫5d 時MDA 積累量達到最低。與第5d 相比，在第10d 時，在0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L 處理下MDA 含量分別增加0.023umol/g、0.018umol/g、0.013umol/g，荊芥葉片的MDA 含量隨著PEG-6000 濃度的增加而逐漸上升，且各濃度下MDA 含量與對照組之間差異顯著（P＜0.05）。在濃度為0.1mol/L 和0.2mol/L 的干旱脅迫下，MDA 積累量在第20d 均為最大，分別為0.048umol/g 和0.054 umol/g；其中以0.2mol/L 干旱脅迫20dMDA 積累量達到峰值。以上數(shù)據(jù)說明，荊芥幼苗在0.2mol/L 的干旱脅迫下受到的傷害最大。

圖3 不同濃度PEG-6000 處理對荊芥葉片組織MDA 含量的影響

3 討論與結論

植物的種類不同抗逆性則不同，在植物不同的生長階段，其抗逆性也存在很大差異。植物在種子萌發(fā)期與幼苗形成期對逆境反應較敏感，成株時抗性普遍升高，因此，種子萌發(fā)和幼苗形成期是研究植物抗逆性的最佳時期。植物形態(tài)、生理特征可直觀反映植物的抗旱能力。本試驗通過PEG 模擬干旱脅迫培養(yǎng)皿育種和盆栽兩種試驗方法，研究干旱脅迫對荊芥種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。結果表明，荊芥種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率在濃度0.05mol/L 的PEG-6000 處理下達到最高，隨著PEG-6000 濃度升高，各項指標逐漸下降，且對照組的生長指標明顯高于干旱組，該結論與孫天曉等[17]研究的種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢隨著PEG-6000 濃度的增加而明顯呈降低趨勢的研究結果一致。荊芥種子的胚根長在濃度為0.1mol/L 的PEG-6000 處理下最長，荊芥種子的葉面積、胚芽長在PEG-6000 濃度為0.05mol/L 時最大，且隨著PEG-6000 濃度的增加，胚根長、胚芽長、葉面積逐漸降低，該結果與譚彥等[18]研究的5 種園林植物的抗旱性試驗中結論一致。本試驗的試驗方法與前人不同，劉凱月等[19]采用田間人工控水方法，研究了荊芥的株高、冠幅、葉面積等形態(tài)及電導率、脯氨酸等生理指標，最終結果表明，荊芥的耐旱能力較強，可忍耐60d以上的自然干旱。李柯、周莊煜等[11]直接采用盆栽控水的方法，研究荊芥的生長、滲透調節(jié)和抗氧化能力對干旱的響應。本試驗首先采用培養(yǎng)箱育種，避免了田間天然條件的干擾，接著移栽到沙壤土中，做到很好銜接。

SOD、POD 活性高低是研究植物抗旱性的重要指標，SOD 和POD 相互協(xié)調作用，既減少氧自由基對細胞膜造成的傷害，又減輕逆境中植物的損傷程度。本試驗結果表明，經(jīng)過20d 干旱脅迫后荊芥葉組織中SOD 活性越來越大，說明在干旱脅迫下SOD 清除氧自由基的活性增強；荊芥葉組織中POD 活性隨脅迫時間的延長呈先降后升的趨勢，且干旱脅迫的不同時期各濃度干旱處理與對照組相比均存在顯著差異（P＜0.05）。在本試驗中，SOD 除0.1mol/L 處理外，其余濃度處理下荊芥葉片SOD 活性隨著時間的延長而逐漸增加，POD 則隨脅迫時間延長呈現(xiàn)迅速下降后上升又下降，這與武曦[20]的研究結果不同，SOD 在中度干旱處理下隨脅迫時間延長先下降后上升，而POD 活性則隨脅迫時間延長總體呈下降趨勢。MDA 是植物在遭受逆境情況下，膜脂過氧化反應的最終分解產物。MDA 濃度的高低代表細胞膜系統(tǒng)受到傷害的程度。隨脅迫濃度的加大和脅迫時間的延長荊芥葉組織中MAD 的積累量呈先降后升的趨勢，這個結果與武曦[20]的研究相同，而MAD 濃度高低表明了荊芥抗旱能力的強弱，其濃度越高則細胞膜脂過氧化程度高。由此可見，荊芥有一定的抗旱能力。

綜上所述，荊芥種子在0.05～0.2mol/L 濃度PEG-6000 干旱脅迫下具有較良好的萌發(fā)能力，荊芥幼苗可通過提高體內SOD 活性、POD 活性，抵御一定程度干旱脅迫帶來的影響。所以，荊芥能對干旱脅迫做出適應性的應答，對缺水環(huán)境具有一定的耐受性。本研究為荊芥在山西省內推廣種植、規(guī)范栽培及用水管理提供一定的參考。