李海霞 米銀法 陳雙臣

摘要：以6個觀賞性狀優(yōu)良的牡丹植株（日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩、藍芙蓉、烏金耀輝）為試材，研究其干旱脅迫及復(fù)水處理條件下的生理響應(yīng)機制和品種間耐性差異，并選取9個具有代表性的生理指標為基礎(chǔ)，應(yīng)用隸屬函數(shù)值法協(xié)同聚類分析對供試牡丹的抗旱性進行綜合評價和分級。結(jié)果表明，隨著干旱程度加劇，6個供試牡丹品種MDA含量、O- 2·產(chǎn)生速率、可溶性蛋白含量以及SOD活性呈升高趨勢;各品種POD活性前期升高后期降低。烏金耀輝和藍芙蓉可溶性糖含量逐漸升高，日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩可溶性糖含量則先升后降。島津、烏金耀輝和藍芙蓉脯氨酸含量、CAT活性逐漸升高，而日月錦、八千代椿、霓虹幻彩脯氨酸含量、CAT活性則先升高后降低。日月錦、島津、烏金耀輝、藍芙蓉APX活性隨脅迫程度的增加逐漸增強，而八千代椿和霓虹幻彩APX則先升后降。6個供試牡丹滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和酶活性響應(yīng)程度品種間顯著不同，或在中度干旱或在重度干旱時含量（活性）最高，但都顯著高于各自的對照?？梢姼珊得{迫下，牡丹植株能夠有效激活細胞內(nèi)部的抗氧化機制用于猝滅活性氧自由基，并增強自身的滲透調(diào)節(jié)功能，通過滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及抗氧化酶間的協(xié)同作用降低脅迫時的危害。此外本研究還表明，及時地對根際進行復(fù)水，能夠有效恢復(fù)牡丹植株生長，緩解干旱脅迫對植株造成的傷害。本研究經(jīng)綜合比較、抗性分級后，最終綜合評價結(jié)果為抗旱性較強的一級品種為藍芙蓉和烏金耀輝;抗旱性一般的二級品種為日月錦、島津、霓虹幻彩;抗旱能力最差的三級品種為八千代椿。該結(jié)論可為牡丹的栽培引種、砧木選擇、品種選育、田間管理等提供理論基礎(chǔ)和實踐依據(jù)。

關(guān)鍵詞：觀賞牡丹;干旱脅迫;生理響應(yīng);耐旱評價

中圖分類號： S685.110.1? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）07-0131-09

收稿日期：2021-06-15

基金項目：國家自然科學基金（編號：31872157）;國家重點研發(fā)計劃（編號：2018YFD1000800）;河南省杰出青年基金（編號：202300410152）。

作者簡介：李海霞（1982—），女，河南鄭州人，碩士，講師，從事園林植物與城市生態(tài)教學研究。E-mail：lihaixia0123456789@126.com。

隨著全球氣候變暖，極端高溫干旱災(zāi)害天氣時常發(fā)生[1]，干旱脅迫已被列為限制全球農(nóng)業(yè)發(fā)展、亟待解決的主要因素。汪婭琴等研究認為，干旱逆境致使植物體內(nèi)活性氧自由基大量積累，迫使細胞膜脂過度氧化、植物內(nèi)部生理代謝紊亂[2-3]，造成植物減產(chǎn)、絕收，甚至死亡。但遭遇干旱時植物往往也會啟動自身的響應(yīng)機制進行主動防御，如芍藥遭受干旱脅迫時，Karl Rosenfield、Da Fu Gui等2個品種葉片的丙二醛（MDA）、可溶性糖、脯氨酸含量及抗壞血酸過氧化氫酶（APX）活性隨脅迫加重逐漸升高;超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性逐漸升高;經(jīng)隸屬函數(shù)進一步評價后，芍藥品種Karl Rosenfield抗旱能力顯著高于Da Fu Gui品種[4]。干旱脅迫下的油用牡丹鳳丹遭受干旱脅迫時，葉內(nèi)活性氧（ROS）含量增加，SOD活性隨脅迫程度的增加先升后降;脯氨酸含量及POD、APX活性逐漸升高[5]。干旱逆境條件下，隨著脅迫程度的增強，越橘MDA、脯氨酸含量及過氧化氫酶（CAT）活性逐漸升高[6]。這些研究都表明，植株遭受干旱脅迫時，株內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及SOD、POD在清除活性氧代謝方面起到了重要作用。許多研究表明，植物不同品種之間的抗旱能力存在著顯著差別。如隨干旱程度的增強，干旱脅迫下海棠葉可溶性糖、MDA含量及POD活性呈升高趨勢;但不同海棠品種間SOD活性變化顯著不同，吉美海棠先降低后升高;光輝海棠趨勢則與之相反[7]。此外許多研究還認為，干旱逆境時，植物品種間這些生理指標的變化，可采用隸屬函數(shù)法進行品種抗性評價，并且品種指標隸屬函數(shù)平均值越大，表明其抗旱性越強[2-3，8-9]。如李林瑜等研究干旱脅迫下的小檗發(fā)現(xiàn)，葉脯氨酸、MDA含量逐漸增加，SOD、POD活性先升后降;并依據(jù)這些生理指標，用隸屬函數(shù)評價法對2個品種的小檗進行了抗旱能力鑒定，評價結(jié)果表明，黑果小檗幼苗抗旱能力較差，而紅果小檗幼苗抗旱能力較強。

雖然干旱脅迫下植物生理代謝機制和品種抗性鑒定方面的研究很多，但對于國內(nèi)外重要的園林觀賞植物——牡丹（ Paeonia suffruiticosa ?Andr.），此方面研究相對貧乏，尤其是牡丹品種抗旱能力鑒定及評價方面的研究，國內(nèi)外也鮮見報道。因此，本研究選取觀賞性狀比較優(yōu)秀的6個牡丹品種，開展抗旱生理方面的研究，這對今后牡丹的栽培引種、砧木選擇、品種選育、田間管理等方面都有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

選取日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩、藍芙蓉、烏金耀輝6個牡丹品種3年生分株苗為試材（由洛陽國際牡丹園提供）。各品種基本開花性狀如表1 所示。試驗于河南省農(nóng)業(yè)科學院進行。2018年8月初進行盆栽，盆栽時選擇苗勢健壯、生長均勻且無病害的優(yōu)良苗，統(tǒng)一修整后種植在高28 cm、內(nèi)徑為30 cm的瓦盆中，1盆2株。每個品種栽種12株。正常肥水管理、精心呵護使其生長良好。養(yǎng)護至2019年5月8—14日，參照文獻[11]的方法每天18：00對盆栽進行稱質(zhì)量并及時補水。1周內(nèi)盆栽牡丹土壤相對含水量控制在80%，5月15日開始取樣，并以此作為對照（CK）。15日后停止?jié)菜M行控水處理，并讓各盆栽自然干旱。測得第2、第4、第6天時的相對含水量分別為64%（輕度干旱）、42%（中度干旱）、28%（重度干旱）。試驗第7天時，觀測到各處理材料大部分葉片明顯萎蔫，此時進行復(fù)水處理，使土壤相對含水量升至80%，之后控水1 d。

1.2 測定項目

在試驗處理次日即5月15日（CK）及控水后第2、第4、第6、第8天的10：00進行取樣，用于各項指標測定。取樣時統(tǒng)一采摘各牡丹植株基部以上第3～5節(jié)位的葉片，采摘后即刻存放于事先備好的冰盒內(nèi)，用于實驗室指標測定。

按照李合生的酸性茚三酮法、蒽酮比色法、硫代巴比妥酸法、考馬斯亮藍G-250染色法[12]，分別進行脯氨酸、可溶性糖、丙二醛（MDA）和可溶性蛋白含量的測定。參照王學奎的方法[13]進行超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）活性測定。其中SOD、CAT、POD活性分別采用氮藍四唑（NBT）法、紫外吸收法和愈創(chuàng)木酚法進行測定。超氧陰離子（O- 2· ）產(chǎn)生速率參照王愛國等的方法[14]進行測定;抗壞血酸過氧化物酶（APX ）活性參照Nakano等的方法[15]進行測定。每個測定指標重復(fù)3次，用Excel 2003進行數(shù)據(jù)處理、DPS V9.51進行聚類分析。

1.3 不同牡丹品種抗旱性綜合評價

干旱脅迫下以測得的9個具有代表性的生理指標為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)值法[2-3，16]，比較各牡丹品種指標隸屬函數(shù)平均值大小，進行相關(guān)分析與綜合評價，來確定其耐旱性。隸屬函數(shù)公式：與抗旱性正相關(guān)時： K xy=（W xy-W y min ）/（W y max -W y min ）;負相關(guān)時：K xy=1-（W xy-W y min ）/（W y max -W y min ）。式中：K xy表示x品種y指標的隸屬函數(shù)值;W xy表示x品種y指標的測定值;W y min 、W y max 分別為各品種y 指標的最小值及最大值。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下各牡丹品種葉內(nèi)MDA含量變化

植物遭受逆境脅迫時細胞膜脂會被過氧化為MDA，因而其含量高低可用來衡量細胞膜脂的過氧化程度。由圖1可知，隨著干旱脅迫程度的增加，6種牡丹葉內(nèi)MDA含量呈逐漸升高趨勢;土壤重度脅迫時（相對含水量為28%）葉內(nèi)MDA含量最高，藍芙蓉、烏金耀輝2個品種與其余4個品種（日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩）間差異顯著（ P <0.05）。其中，藍芙蓉、烏金耀輝分別比對照增加了1.27、1.95倍;日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩分別比對照增加了2.67、2.36、2.96、2.62倍?？梢?，遭受水分干旱脅迫時，所試的6個牡丹品種中藍芙蓉、烏金耀輝2個品種葉內(nèi)MDA含量及增幅相對較低，所受傷害相對較輕;而日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩所受傷害相對較重。由圖1還可以看出，供試品種中藍芙蓉、烏金耀輝、日月錦、八千代椿、霓虹幻彩經(jīng)復(fù)水處理后葉內(nèi)MDA含量均顯著降低。可見及時地進行復(fù)水可有效減輕干旱對這些牡丹植株的傷害，利于恢復(fù)正常生長。但6種牡丹品種間對復(fù)水時的響應(yīng)也存在顯著差異。經(jīng)復(fù)水后藍芙蓉、烏金耀輝葉內(nèi)MDA含量較低，與輕度干旱時差異不顯著，說明復(fù)水能使這2個品種恢復(fù)到輕度干旱時的水平。相對而言，日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩4個品種復(fù)水后，葉內(nèi)MDA仍保持較高含量，說明這4個品種對短時間內(nèi)復(fù)水恢復(fù)正常生長的響應(yīng)機制較為滯后，明顯不如藍芙蓉、烏金耀輝2個品種應(yīng)對迅速。

2.2 干旱脅迫下各牡丹品種葉內(nèi) O- 2·含量變化

如圖2所示，遭受干旱脅迫時6個牡丹品種葉內(nèi) O- 2·產(chǎn)生速率隨干旱脅迫程度的加深呈逐漸升高趨勢，均在重度脅迫時最高，品種間差異顯著（ P <0.05）。其中，藍芙蓉、烏金耀輝、島津、日月錦、八千代椿、霓虹幻彩最高值時分別比對照增加1.38、1.50、1.70、1.94、2.75、2.60倍?？梢娫馐芨珊得{迫時， O- 2·對藍芙蓉、烏金耀輝、島津造成的毒害最輕，日月錦次之，八千代椿、霓虹幻彩最重。但復(fù)水后，各品種牡丹葉內(nèi) O- 2·產(chǎn)生速率又顯著降低，且藍芙蓉和日月錦復(fù)水后葉內(nèi) O- 2·產(chǎn)生速率與輕度干旱脅迫時無顯著差異，表明這2個品種經(jīng)復(fù)水處理后 O- 2·產(chǎn)生速率能夠恢復(fù)到輕度脅迫時的 O- 2·狀態(tài);而島津、霓虹幻彩經(jīng)復(fù)水處理后 O- 2·產(chǎn)生速率與中度干旱脅迫時差異不顯著，表明這時島津、霓虹幻彩 O- 2·產(chǎn)生速率能恢復(fù)到中度干旱脅迫時的平衡狀態(tài)。但烏金耀輝、八千代椿復(fù)水處理后 O- 2·產(chǎn)生速率則不能恢復(fù)到輕-中度干旱脅迫時的狀態(tài)。因此就 O- 2·產(chǎn)生速率而言，復(fù)水處理條件下藍芙蓉和日月錦自行抑制 O- 2· 產(chǎn)生的生理應(yīng)對機制顯著好于烏金耀輝、島津、八千代椿、霓虹幻彩。

2.3 干旱脅迫下各牡丹品種葉內(nèi)可溶性蛋白含量變化

可溶性蛋白、可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)類物質(zhì)是研究植物應(yīng)對逆境生理的重要指標，也常被用作品種鑒定與抗性評價的重要依據(jù)。由圖3可知，供試的6個牡丹品種葉內(nèi)可溶性蛋白含量隨土壤干旱脅迫程度的加深而呈逐漸升高趨勢，并在重度干旱時含量最高。最大值時藍芙蓉、烏金耀輝、島津、日月錦、八千代椿、霓虹幻彩分別比對照增加了235%、184%、154%、112%、111%、84%?？梢娫馐芡寥栏珊得{迫時供試牡丹品種葉內(nèi)可溶性蛋白含量差異顯著。由圖3還可以看出，復(fù)水后6個供試牡丹品種生長環(huán)境得以改善，可溶性蛋白含量均有趨于恢復(fù)較輕脅迫時的趨勢，尤其是日月錦、島津、藍芙蓉3個品種還能恢復(fù)到輕度脅迫時的水平。

2.4 干旱脅迫下各牡丹品種葉內(nèi)可溶性糖含量變化

由圖4可知，牡丹植株正常供水（土壤含水量為80%）時，6個供試牡丹品種葉內(nèi)可溶性糖含量維持在一個較低水平，且品種之間差異并不顯著。但隨著土壤持水量的減少誘發(fā)了根部干旱脅迫，這種逆境條件顯著觸發(fā)了各牡丹品種葉內(nèi)可溶性糖含量的迅速提高。烏金耀輝和藍芙蓉品種葉內(nèi)可溶性糖含量隨脅迫程度的加劇而逐漸升高，都在重度脅迫時最高;但日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩品種葉內(nèi)可溶性糖含量隨脅迫程度的加劇先升高后降低，在中度脅迫時最高。最大值時烏金耀輝、藍芙蓉、日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩分別比對照增加了57.81%、77.58%、65.27%、48.07%、49.15%、59.75%。復(fù)水處理后，6個品種的可溶性糖含量較中度（日月錦）或中-重度（烏金耀輝、藍芙蓉、島津、八千代椿、霓虹幻彩）時顯著降低，尤其是島津、烏金耀輝、藍芙蓉3個品種都可以恢復(fù)到土壤正常供水時的水平，即與對照無顯著差異?？梢?個供試牡丹品種在遭受干旱脅迫和復(fù)水處理后，品種之間葉內(nèi)可溶性糖含量都存在顯著差異。這也表明牡丹在遭受干旱逆境時，能夠迅速啟動內(nèi)部生理調(diào)節(jié)機制，通過快速增加可溶性糖含量的方式來維持較好的細胞滲透勢，進一步增強根部抵御干旱缺水的能力。這和遭受干旱脅迫時的菊花葉內(nèi)可溶性糖含量的變化結(jié)論[17]一致。

2.5 干旱脅迫下各牡丹品種葉內(nèi)游離脯氨酸含量變化

由圖5可知，與對照相比，干旱脅迫時所有供試牡丹品種葉內(nèi)脯氨酸含量均顯著增加，而游離的脯氨酸是植物應(yīng)對逆境時重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，其含量的高低與植物的抗逆能力呈顯著正相關(guān)，通常來講耐旱能力強的品種比耐旱性差的品種響應(yīng)迅速且升幅大[18]。因此圖5表明，遭遇干旱脅迫時 6個牡丹品種都啟動了自身的生理調(diào)節(jié)機能，通過增加脯氨酸的含量來降低細胞滲透勢，更利于抵御干旱逆境。但隨著脅迫程度的加深，6個牡丹品種葉內(nèi)脯氨酸含量變化不盡相同。島津、烏金耀輝和藍芙蓉品種葉內(nèi)脯氨酸含量逐漸升高;但日月錦、八千代椿、霓虹幻彩脯氨酸含量先升高后降低。最大值時藍芙蓉、烏金耀輝、島津增幅較大，分別比對照增加了3.99、3.42、2.89倍;而日月錦、八千代椿、霓虹幻彩增幅相對較小，分別比對照增加了2.54、2.40、2.13倍?？梢娫庥龈珊得{迫時6個牡丹品種葉內(nèi)脯氨酸含量差異顯著，且藍芙蓉、烏金耀輝、島津比日月錦、八千代椿、霓虹幻彩脯氨酸的調(diào)節(jié)響應(yīng)機制和降低細胞滲透勢、緩解干旱傷害的能力都更加迅速有效。

2.6 干旱脅迫下各牡丹品種葉內(nèi)SOD、POD、CAT活性變化

許多研究表明，植物遭受逆境脅迫時產(chǎn)生的對細胞膜極具傷害性的高能態(tài)氧，如H 2O 2、O- 2·等主要是由抗氧化酶系統(tǒng)得以有效清除的[6，17]，而最重要的核心抗氧化功能酶則主要包括SOD、POD、CAT、APX等[5]，因而研究植物抗逆生理中這些酶活性的高低及其變化趨勢，對弄清植物抗性機理、進行品種抗性鑒定及評價都具有重要意義。由圖6可以看出，干旱脅迫逆境明顯激活了供試牡丹葉內(nèi)SOD的活性，6個品種葉內(nèi)SOD活性比對照均顯著增強，并且隨脅迫程度增加而呈逐漸升高的趨勢，均在重度干旱脅迫時達到最大。最大值時藍芙蓉、日月錦、烏金耀輝、島津、霓虹幻彩、八千代椿分別比對照增加了61.79%、41.80%、39.84%、35.77%、32.67%、29.32%。可見藍芙蓉、日月錦、烏金耀輝3個品種清除 O- 2·能力明顯強于其余3個品種。同時由圖6還可以看出，經(jīng)復(fù)水后6個品種葉SOD活性基本都能恢復(fù)到中度或輕度干旱時的水平。

隨著干旱脅迫程度的增加，6個供試品種葉POD活性呈前期升高后期降低的變化趨勢，都在中度脅迫時達到最高，重度脅迫時又顯著降低（ P <0.05），但仍高于對照。這與干旱脅迫時的繡球葉POD活性變化結(jié)果[16]一致。POD活性最高時藍芙蓉、霓虹幻彩、烏金耀輝、島津、日月錦、八千代椿分別比對照增加了1.80、1.43、1.41、1.36、1.32、1.37倍。就CAT活性而言，藍芙蓉、烏金耀輝、島津3個品種CAT活性隨干旱脅迫程度的增加逐漸升高，重度脅迫達到最高，此時分別比對照增加了139%、116%、91%;但日月錦、霓虹幻彩、八千代椿3個品種CAT活性隨干旱脅迫程度的增加表現(xiàn)為先升后降的趨勢，中度脅迫時達到最高，分別比對照增加了97%、93%和76%。

復(fù)水處理后，6個牡丹品種間POD、CAT活性變化不同。其中，日月錦、藍芙蓉2個品種POD活性比重度干旱時顯著增高;島津、烏金耀輝、八千代椿3個品種POD活性與重度干旱時差異不顯著。與各自重度干旱時的CAT活性相比，除日月錦顯著增大、八千代椿差異不顯著之外，其余4個品種顯著降低，但仍高于對照。表明供試牡丹葉內(nèi)的POD、CAT活性都及時響應(yīng)了復(fù)水處理，但復(fù)水處理后活性仍高于對照，這可能與干旱脅迫后期6種牡丹葉內(nèi)仍具有相對較高含量的H 2O 2、O- 2·（圖2）需要清除有關(guān)。

2.7 干旱脅迫下各牡丹品種葉內(nèi)APX活性變化

植物抗逆生理代謝中APX的主要功能是清除葉綠體過剩的H 2O 2。由圖7可以看出，土壤含水量正常時供試牡丹植株長勢良好，葉內(nèi)APX活性較低，且各品種之間并無顯著差異。但遭受干旱脅迫時各牡丹葉內(nèi)APX活性得以激活，即使在復(fù)水處理后的短時間內(nèi)，也維持在一個比對照顯著較高的活性狀態(tài)。其中日月錦、島津、烏金耀輝、藍芙蓉APX活性隨脅迫程度的增加逐漸增強，重度干旱時最高且分別比對照增加了78%、56%、141%、171%。但八千代椿和霓虹幻彩2個品種APX活性則隨脅迫程度的增加先升高后降低，中度干旱時最高且分別比對照增加了47%、78%。由此可見，干旱逆境時幾種牡丹依賴APX活性的增強，在清除葉綠體過剩H 2O 2方面，均發(fā)揮了有效的防御機能，只是品種間抗性有所差異。

2.8 抗旱性綜合評價

逆境下植物抗性能力的強弱，并非由某個單一或少量的幾個生理指標所能決定[16，19]，而是調(diào)節(jié)機制下的許多生理指標相互協(xié)作、共同作用時的綜合反映。為此，本研究以干旱脅迫下與牡丹抗性密切相關(guān)的幾類重要的指標性物質(zhì)，即脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、MDA、O- 2·含量及SOD、POD、CAT、APX活性等為基礎(chǔ)，采用模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)法，對試材品種進行抗旱能力綜合評價。為了保持本次綜合評價的公平和科學性，評價時綜合考慮了3種不同脅迫條件下（即輕度、中度和重度干旱）的各品種的隸屬函數(shù)值（表2），求得總值（表3），而后按品種函數(shù)值的高低進行抗性排序。最終結(jié)果耐旱能力綜合表現(xiàn)由強到弱的順序為藍芙蓉>烏金耀輝>日月錦>島津>霓虹幻彩>八千代椿（表3）。為了將供試牡丹進行科學有效的抗性分級，又對6個牡丹品種的抗旱性做了進一步的聚類分析，圖8結(jié)果表明，歸為一級、抗旱性較強的為藍芙蓉和烏金耀輝;歸為二級、抗旱性一般的為日月錦、島津、霓虹幻彩;歸為三級、最不抗旱的為八千代椿。

3 討論與結(jié)論

許多研究認為，植物遭受逆境脅迫時酶活性得以改變，原本處于動態(tài)平衡的活性氧產(chǎn)生與清除機制受到破壞，致使主要包括 O- 2·、H 2O 2在內(nèi)的ROS活性氧自由基大量積累，大量的高能態(tài)活性氧自由基能夠降解磷脂，損害細胞膜，導(dǎo)致細胞膜脂發(fā)生脫脂化或過氧化[20]，造成細胞膜透性增加并產(chǎn)生大量MDA，嚴重時引起細胞凋亡。因而MDA可以反映細胞膜損傷程度，其含量的高低常用作衡量植物遭受逆境脅迫嚴重程度的重要指標[21]。

本研究結(jié)果表明，幾個供試牡丹品種隨著干旱程度的增加MDA和 O- 2·含量逐漸升高，尤其是嚴重干旱時兩者含量升至最高。說明幾個種牡丹在受到干旱脅迫時，葉內(nèi)細胞膜都受到了活性氧自由基的毒害，發(fā)生了細胞膜脂化和磷脂降解現(xiàn)象。但就供試的6個品種而言，藍芙蓉和日月錦2個品種葉內(nèi) O- 2·含量及增幅相對較低，表明所受傷害相對較輕;而烏金耀輝、島津、八千代椿、霓虹幻彩則含量高增幅大，說明所受傷害相對較重。同時也表明6個牡丹品種對干旱脅迫逆境的抵御能力存在差異。逆境條件下，縱使環(huán)境變得不利于植物生長，內(nèi)部生理代謝發(fā)生紊亂，但植物也并非自甘受損地保持沉默、被動坐以待斃，反而往往會啟動響應(yīng)機制進行主動防御，產(chǎn)生某些特定蛋白和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，譬如SOD、POD、CAT、APX等保護酶類和可溶性糖、可溶性蛋白以及脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。前者清活性氧后者調(diào)控水流、離子或者去除有毒基團[22]，多渠道、全方位地緩解植物所受傷害，提高其抗逆性。所以植物抗性生理研究中這些活性保護酶類和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，也是被廣泛認可的重要研究指標和鑒定品種抗逆能力強弱的重要依據(jù)。結(jié)合本研究結(jié)果表明，6種供試牡丹滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)響應(yīng)程度品種間明顯存在差異，其中可溶性蛋白含量隨干旱程度的加深而逐漸升高，均重度干旱時最高。烏金耀輝和藍芙蓉可溶性糖含量隨脅迫程度的加劇逐漸升高;日月錦、島津、八千代椿、霓虹幻彩則先升高后降低。島津、烏金耀輝和藍芙蓉脯氨酸含量逐漸升高;但日月錦、八千代椿、霓虹幻彩則先升高后降低。3種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)表現(xiàn)出的響應(yīng)性雖有不同，但都顯著高于各自的對照，在中度干旱或在重度干旱時含量最高?？梢姼H干旱時幾個供試牡丹都能借助于增加滲透物質(zhì)含量的應(yīng)對方式，達到降低細胞滲透勢維持良好膨壓、避免胞質(zhì)脫水過度的目的，進一步改善根際干旱吸水[23]。就品種間3種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)差別來講，基本都是藍芙蓉、烏金耀輝、島津表現(xiàn)的響應(yīng)機制更為迅速有效，降低細胞滲透勢的能力更強，而日月錦、八千代椿、霓虹幻彩則表現(xiàn)相對較弱。

從保護酶活性響應(yīng)情況來看，SOD的重要作用是把高能態(tài)的 O- 2·化解成H 2O 2和無毒的 O- 2·，因而在歧化和清除 O- 2·方面發(fā)揮著關(guān)鍵性保護酶的功能。 O- 2·轉(zhuǎn)化而來的H 2O 2又可以在CAT的作用下進一步被分解為無毒的H 2O和 O- 2·。同時真核細胞中普遍存在的POD，也能以具有強氧化性的H 2O 2作電子受體，催化諸多的底物分子參與反應(yīng)。因此POD和CAT一樣均在降低或清除H 2O 2造成的植物細胞毒害方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，POD的活性與組織細胞抗性強弱以及生理代謝也存在著密不可分的代謝關(guān)系[9-10，22]。至于APX，其主要作用是參與清除 O- 2·自由基和降解H 2O 2，減少對細胞的毒害，進一步保護葉綠體和細胞組分。因此SOD、CAT、POD、APX之間的協(xié)同工作，在抑制細膜脂化、防止細胞膜系統(tǒng)過度受損方面都至關(guān)重要。本研究中干旱脅迫逆境明顯激活了供試牡丹葉內(nèi)SOD活性（圖6），6個品種葉SOD、CAT、POD和APX活性均顯著高于對照，隨脅迫程度增加而逐漸升高，POD活性前期升高后期降低，中度脅迫時活性最高;藍芙蓉、烏金耀輝、島津CAT活性隨干旱脅迫程度的增加逐漸升高，而日月錦、霓虹幻彩、八千代椿則先升后降。日月錦、島津、烏金耀輝、藍芙蓉APX活性隨脅迫程度的增加逐漸增強;八千代椿和霓虹幻彩則先升后降。由此可見，干旱逆境時幾種牡丹依賴幾種關(guān)鍵保護酶活性的增強，有效地清除了葉綠體過剩H 2O 2和 O- 2·，充分均發(fā)揮了有效的防御機能。只是品種間抗性有所差異。譬如，藍芙蓉、烏金耀輝SOD活性增加幅度顯著高于其余幾個品種，證明它們歧化清除 O- 2·的能力明顯強于其他幾個品種，因而藍芙蓉、烏金耀輝中相應(yīng)的 O- 2·生成速率也較低，這2個品種細胞膜脂過氧化程度也就明顯較輕，因此最直接的表現(xiàn)即為這2個品種的膜脂過氧化產(chǎn)物MDA含量也較低。這種理論推測也正好與本研究中這2個品種葉內(nèi)MDA含量和增幅都顯著低于其余品種的結(jié)論吻合。就供試的6個牡丹品種來講，整個脅迫過程中POD、CAT、APX在清除H 2O 2方面均發(fā)揮了重要作用，但隨著干旱脅迫程度的加重，抗性較弱的品種如日月錦、霓虹幻彩、八千代椿等，H 2O 2過量的積累又反過來抑制了它們保護酶活性的增強[18]，因而表現(xiàn)出前升后降的變化趨勢[17]。此外本研究還表明，及時地對根際進行復(fù)水，能夠有效地恢復(fù)牡丹植株生長，緩解干旱脅迫對植株造成的傷害，這在干旱地區(qū)或干旱季節(jié)牡丹栽培時我們應(yīng)該加強重視。

采用多性狀指標隸屬函數(shù)值法，能科學有效地進行作物品種間抗逆性能力強弱鑒定[3，16，19]。因此，本研究以此為依據(jù)，對6個牡丹品種抗旱能力進行了綜合比較，并利用聚類分析法進行了抗性分級，最終綜合評價結(jié)果為：抗旱性較強的一級品種是藍芙蓉和烏金耀輝;抗旱性一般的二級品種是日月錦、島津、霓虹幻彩;最不抗旱的三級品種是八千代椿。這種分級結(jié)果在牡丹的砧木選擇和抗性育種方面，也給我們提供了可參考的理論依據(jù)。

總而言之干旱脅迫條件下，牡丹植株的生理響應(yīng)機制是一個十分復(fù)雜的內(nèi)部多系統(tǒng)代謝調(diào)節(jié)過程，諸多問題尚待進一步探求。

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