郁敏 米銀法

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.10.024

摘要：以4個觀賞性狀優(yōu)良的牡丹品種銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅為試材，研究干旱脅迫下外源CaCl2對其葉內生理指標的調控機制以及不同品種間的響應差異，利用隸屬函數(shù)值法評價Ca2+對4種牡丹抗旱性調控的總體效果。結果表明，噴施Ca2+后，4個牡丹品種的葉MDA、H2O2含量和 O-2·生成速率顯著降低，可溶性蛋白、游離脯氨酸含量和SOD、CAT、POD活性顯著提高。表明外施Ca2+能明顯改善干旱脅迫下牡丹細胞的滲透勢，維護良好的細胞膨壓，有效清除ROS中H2O、O-2·對細胞膜的毒害作用，保持較好的細胞膜狀態(tài)，提高植株的抗逆能力。脅迫期內，4種牡丹對噴施Ca2+的生理調控機制在品種間差異顯著。與各自對照相比，在葉H2O2含量方面，銀紅巧對、胡紅在輕度、中度干旱時顯著降低，重度干旱時顯著升高；洛陽紅、八千代春在輕度干旱時顯著降低，中度、重度干旱時顯著升高。游離脯氨酸含量的最大增幅除八千代春出現(xiàn)在中度干旱外，其余3個品種均出現(xiàn)在重度干旱。外施CaCl2沒有改變4種牡丹葉內CAT活性先升后降及POD活性逐漸升高的變化趨勢。在葉內SOD活性方面，除輕度干旱時的八千代春與對照無顯著差異外，其余均比各自對照顯著提高，其中銀紅巧對、胡紅即使在重度干旱時外施Ca2+仍能誘導SOD保持較高的活性。結果表明，Ca2+對銀紅巧對、胡紅的調控作用效果總體優(yōu)于洛陽紅、八千代春。總體而言，Ca2+調控效果由強到弱順序為胡紅>銀紅巧對>洛陽紅>八千代春。本研究結果可為觀賞牡丹的田間栽培管理、抗旱品種的選配、砧木的選擇與引種等提供實踐依據和理論指導。

關鍵詞：牡丹；外源鈣；干旱脅迫；生理調節(jié)；評價

中圖分類號：S685.110.1? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）10-0179-07

收稿日期：2023-06-25

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）；河南省科技攻關項目（編號：232102110031）。

作者簡介：郁? 敏（1982—），女，河南鄭州人，碩士，副教授，從事園林植物與觀賞園藝方面教研工作。E-mail：jimiapple@126.com。

隨著世界范圍內碳排放以及溫室效應的日益加劇，全球氣溫升高、氣候紊亂、降水分布不均、極端天氣頻繁，導致干旱問題普遍頻發(fā)，植物在生長過程中出現(xiàn)組織大量缺水、正常生理代謝紊亂、生物代謝酶失活、光合同化力下降等［1-2］，嚴重時造成植物減產、絕產，甚至死亡。農業(yè)干旱問題已成為一項全球公認的普遍自然災害，科學界也一直致力于尋求多種途徑來緩解干旱脅迫造成的危害。許多研究表明，干旱逆境下植物葉面或根施耦聯(lián)胞外信號與細胞內生理生化反應的重要第2信使物質即外源Ca2+，能夠調控植物體內的抗氧化系統(tǒng)，顯著提高植物抗氧化酶如過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性和滲透調節(jié)物質的含量，降低MDA含量和H2O2、 O-2·的生成速率等，來維護植物細胞膜結構的穩(wěn)定性，進一步緩解干旱脅迫對植物造成的傷害，增強植物對干旱逆境的抵御能力。外源Ca2+能提高甘草［3］、商洛黃芩［4］、白刺花幼苗［5］的抗氧化酶CAT、POD、SOD的活性和木豆種苗［6］的可溶性蛋白、脯氨酸含量；顯著降低樟子松苗木［7］、棉花幼苗［8］的MDA含量和H2O2、 O-2·的生成速率，維護細胞膜結構的穩(wěn)定性，顯著增強這些植物的抗旱適應能力；并顯著改善干旱脅迫下玉米植株的生長狀況［9］，提高植株的養(yǎng)分吸收能力。許多研究表明，遭受干旱脅迫時，可依據植物主要生理指標的變化，利用隸屬函數(shù)值對植物的抗性進行總體評價［10］；品種的隸屬函數(shù)值越大，其抗旱能力越強［11-12］。黃莉娟等研究干旱脅迫下6個不同抗性的毛花雀稗生理生化指標的變化情況，利用隸屬函數(shù)法綜合評價不同品種毛花雀稗植株的耐旱性，發(fā)現(xiàn)美國種質具有很高的綜合隸屬函數(shù)值，抗旱性最強；貴州安龍（草坡）種質的綜合隸屬函數(shù)值次之，抗旱性良好；越南種質的綜合隸屬函數(shù)值最低，抗旱性最差；其余種質居中［13］。

在傳統(tǒng)名花牡丹（Paeonia suffruticosa Andr.）根部土壤缺水時，有關外源Ca2+對不同牡丹品種生理指標的調節(jié)機制的研究尚不多見。本試驗以不同抗旱能力的牡丹品種為試材，研究外源Ca2+對根部缺水條件下牡丹葉內生理指標的調控機制和品種間的響應差異，以期為觀賞牡丹的田間栽培管理、抗旱品種選配、砧木選擇與引種等提供實踐依據和理論基礎。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

試驗于2020年7月至2021年6月在河南省林業(yè)科學研究院進行。以4個牡丹品種銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅的3年生牡丹分株苗為試材，試材均來自國家牡丹基因庫（洛陽）。

1.2? 試驗設計

2020年7月初選擇長勢良好、均勻一致的優(yōu)良苗，以肥沃的大田土為基質，統(tǒng)一修整后栽種在內徑30 cm、高28 cm的花盆內，1盆1株，每種牡丹栽種10株，正常肥水管理。 2021年6月3—13日，將盆栽分為不噴施CaCl2組（對照組）和噴施CaCl2組（處理組）2組，每組設置5盆。對照組噴施蒸餾水，處理組噴施濃度為 0.3 mmol/L 的CaCl2，早晚間隔8 h噴施，對牡丹葉片正反面噴灑2次/d，噴至葉面有水滴落為止，連續(xù)噴施10 d。這10 d內，材料同時進行干旱脅迫試驗，干旱脅迫期間搭建防雨棚遮雨備用。6月3—13日內按李軍等的方法［14］每天傍晚對盆栽進行稱重和補水，10 d內使盆栽維持土壤的相對含水量為80％。6月13日后進行控水處理，讓所有盆栽自然干旱。測得第3、6、9天時的相對含水量分別為50%～55%（輕度干旱）、35%～40%（中度干旱）、25%～30%（重度干旱），控水至第10天各處理大部分葉片明顯萎蔫時，結束室外試驗。

1.3? 測定項目

分別在試驗期內第3、6、9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，采樣后立即放入冰盒，帶回實驗室用于指標測定。脯氨酸、丙二醛（MDA）和可溶性蛋白含量按照李合生的方法［15］測定。H2O2、 O-2·含量以及SOD（超氧化物歧化酶）、POD （過氧化物酶）、CAT（過氧化氫酶）活性參考高俊鳳的方法［16］測定。每個指標重復測定3次，用Excel 2003進行數(shù)據處理。

1.4? 干旱脅迫下外源Ca2+對不同牡丹品種抗旱性調節(jié)綜合效應評價

以測定的8個生理指標為基礎，按文獻［10-12］中的方法，求得各牡丹品種各生理指標隸屬函數(shù)值的平均值，根據平均值，綜合評價外源Ca2+對干旱脅迫下牡丹的生理調節(jié)作用，確定Ca2+對不同品種牡丹干旱脅迫傷害的緩解效果［11-13］。

2? 結果與分析

2.1? 干旱脅迫下外源Ca2+對牡丹葉MDA、 O-2·、H2O2含量變化的影響

丙二醛（MDA）是植物遭受逆境脅迫細胞膜脂發(fā)生過氧化時的產物，MDA含量常作為衡量細胞膜脂過氧化程度和鑒定植物逆境抗性的重要生理指標［17］。由圖1-A可知，4個供試牡丹品種葉內MDA含量隨土壤干旱程度的增強而逐漸升高。葉片噴施CaCl2可不同程度地降低各牡丹品種的葉內MDA含量。土壤輕度干旱時，處理組胡紅、銀紅巧對分別比對照組顯著降低30.5%、19.9%（P<0.05）；其余2個品種（洛陽紅、八千代春）的對照組和處理組間無顯著差異。土壤中度干旱時，處理組4個供試品種葉內MDA含量均比對照組顯著降低，其中銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅分別比對照組降低19.6%、20.5%、21.6%、25.9%（P<0.05）。土壤重度干旱時，處理組銀紅巧對、胡紅的MDA含量均顯著降低，比各自對照組分別降低13.5%、28.1%（P<0.05）；洛陽紅、八千代春則無顯著差異。結果表明，外施CaCl2可明顯減輕牡丹葉片細胞膜脂的過氧化程度，緩解干旱脅迫對牡丹植株的傷害。但CaCl2緩解傷害的效果因不同牡丹品種而異，外施CaCl2在3種干旱脅迫程度下對胡紅、銀紅巧對均能顯著改善，而對洛陽紅、八千代春僅在中度干旱脅迫時效果顯著。

植物體遭受逆境脅迫時會產生大量高能態(tài)的活性氧自由基，這些自由基彼此間發(fā)生關聯(lián)反應，生成更多活性氧自由基產物，進而加劇逆境的傷害程度。因此，逆境條件下植物體內 O-2·、H2O2的含量高低是衡量活性氧自由基強弱的2個重要生理指標。由圖1-B可以看出，4個牡丹品種植株遭受干旱脅迫時， O-2·生成速率隨干旱的嚴重程度而逐漸

升高，均在嚴重干旱時達到最高。外施CaCl2后，4個牡丹品種在3種不同程度的干旱脅迫下，葉內 O-2·的生成速率均比對照顯著降低。3種不同程度干旱脅迫條件下，銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅的葉內 O-2·下降幅度范圍分別為23.1%～33.3%、17.0%～31.9%、16.7%～30.6%、30.7%～43.1%。外施CaCl2能讓胡紅 O-2·在整個干旱脅迫過程中的生成速率維持在較低水平，且其生成速率降幅最大，和其余3個品種相比差異顯著。總體而言，胡紅清除 O-2·的生理應對機制優(yōu)于其余3個品種。

由圖1-C可知，隨著干旱程度的加劇，未外施CaCl2的對照組中，洛陽紅、八千代春葉內的H2O2含量在前期降低后期升高，銀紅巧對、胡紅葉內H2O2含量則表現(xiàn)為前期不顯著變化，但后期顯著升高（P<0.05）。外施CaCl2后，輕度、中度干旱脅迫下，銀紅巧對、胡紅的H2O2含量比對照顯著降低，重度干旱脅迫下顯著升高；輕度干旱脅迫下，洛陽紅、八千代春的H2O2含量比對照顯著降低，中度、重度干旱脅迫下則顯著升高（P<0.05）。4個牡丹品種葉內H2O2的含量表現(xiàn)出顯著的品種間差異。輕度干旱脅迫下，外施CaCl2，銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅的葉內H2O2含量分別比對照降低43.1%、52.1%、50.7%、44.9%；中度干旱脅迫下，銀紅巧對、胡紅的葉內H2O2含量分別比對照降低18.3%、30.7%?？梢姡馐〤aCl2能顯著降低H2O2對4個牡丹品種在輕度干旱脅迫下的傷害以及銀紅巧對、胡紅在中度干旱脅迫下的傷害?？傮w而言，銀紅巧對、胡紅的葉內H2O2對外施Ca2+的調控機制響應更為迅速積極。

2.2? 干旱脅迫下外源Ca2+對牡丹葉可溶性蛋白含量變化的影響

植物遭遇逆境脅迫時，細胞內往往誘發(fā)相應的生理調節(jié)機制，靠若干滲透調節(jié)類物質改變細胞滲透勢，減輕脅迫傷害。其中，可溶性糖、游離脯氨酸、可溶性蛋白等滲透調節(jié)類物質常作為植物逆境生理研究的重要參考指標，也可作為品種抗性鑒定的主要依據。由圖2可知，對照組遭受干旱脅迫時，銀紅巧對、洛陽紅的葉內可溶性蛋白含量隨干旱脅迫的加劇而逐漸降低；八千代春、胡紅則先升高后降低，品種間差異顯著。與各自對照相比，外施CaCl2后4個牡丹品種葉內的可溶性蛋白含量均顯著升高，除八千代春在中度干旱脅迫下增幅最大外，其余3個品種均在重度干旱脅迫下增幅最大且最大增幅時銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅比各自對照分別增加48.7%、72.7%、34.4%、64.5%，與不施加CaCl2的對照差異顯著（P<0.05）。綜上，外施CaCl2可顯著誘發(fā)4個牡丹品種體內可溶性蛋白含量提高，進一步減輕干旱脅迫對細胞造成的傷害。

2.3? 干旱脅迫下外源Ca2+對牡丹葉游離脯氨酸含量變化的影響

一般來講，在遭受干旱、溫度異常、高鹽等逆境脅迫時，植物細胞質中將會積累大量游離脯氨酸，發(fā)揮滲透調節(jié)功能。此外，脯氨酸作為植物蛋白的重要組分，在穩(wěn)定植物大分子結構、降低細胞酸性、緩解氨毒、調控細胞內生物氧化還原反應等方面起著至關重要的作用。因此，逆境脅迫下植物細胞脯氨酸的含量是植物抗逆能力及品種鑒定的重要參考，普遍認為脯氨酸含量高或增幅大的植物品種，其抗性強［6］。由圖3可知，隨著干旱脅迫程度的加劇，未外施CaCl2的4個牡丹品種對照組葉內脯氨酸含量在前期輕度、中度干旱階段呈顯著升高趨勢，后期重度干旱階段又呈顯著降低趨勢。這表明牡丹植株在干旱脅迫程度較輕階段，可依賴脯氨酸的大量積累增強其抵御逆境的能力；但隨著干旱脅迫程度的加重及脅迫時間的延長，后期游離脯氨酸含量又明顯降低，這與干旱脅迫條件下繡球的研究結論［18］一致。可能是由于重度干旱脅迫對4個牡丹品種已造成較為嚴重且難以逆轉的傷害。由本試驗結果可知，外施CaCl2后4個牡丹品種的葉內游離脯氨酸含量均比各自對照顯著增加。游離脯氨酸含量的最大增幅，除八千代春出現(xiàn)在中度干旱、洛陽紅出現(xiàn)在重度干旱脅迫下之外，其余2個品種（銀紅巧對、胡紅）均出現(xiàn)在輕度干旱脅迫下?？梢姼珊得{迫過程中，脯氨酸含量的增加幅度表現(xiàn)出顯著的品種差異。與各自對照相比，整個干旱脅迫過程中，銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅脯氨酸含量的增幅范圍分別為24.4%～70.0%、40.6%～43.1%、31.0%～45.2%、58.1%～121.5%。因此在遭遇干旱脅迫時，可通過外施CaCl2的方法來改善牡丹細胞的滲透勢，維持較好的細胞膨壓，確保干旱逆境下的細胞膜維持優(yōu)良狀態(tài)，增強植株的抗逆能力。

2.4? 干旱脅迫下外施Ca2+對牡丹葉SOD、CAT、POD活性變化的影響

逆境脅迫下植物體內活性氧ROS（如H2O2、 O-2·）迅速生成，超過承受閾值時，ROS生成與清除平衡機制將被打破，嚴重失衡時細胞膜結構受損，生理代謝紊亂，植物受到不可逆轉的傷害。在自然進化過程中，植物體內形成了有效的抗氧化防御體系，其中以SOD、POD、CAT等為代表的抗氧化酶在清除活性氧方面起著至關重要的作用［19］。因此，這些酶的活性變化也是植物抗逆性研究及品種抗性

評價的重要依據。

由圖4-A可知，遭遇干旱脅迫時，未外施CaCl2的對照組在輕度、中度干旱脅迫下，4個牡丹品種葉內的SOD活性均顯著提高。洛陽紅、八千代春的葉SOD活性隨干旱脅迫程度的加劇呈先升后降的趨勢。但銀紅巧對、胡紅在輕度、中度干旱時升高，重度干旱時呈平穩(wěn)趨勢，即中度、重度干旱時無顯著差異。這說明銀紅巧對、胡紅在干旱脅迫后期仍能保持較高的SOD活性，而SOD作為清除活性氧系統(tǒng)的第1道防線，是 O-2·最重要的抗氧化酶清除劑，它的功能在于能把 O-2·歧化成毒性更低的H2O2，從而保護干旱脅迫下的牡丹植株?？梢姡y紅巧對、胡紅清除 O-2·的能力強于其余2個牡丹品種。外施CaCl2后，除輕度干旱脅迫下八千代春的葉內SOD活性與對照無顯著差異外，其余3個牡丹品種的SOD活性均比各自對照顯著提高；其中銀紅巧對、胡紅即使在重度干旱脅迫下，外施Ca2+仍能誘導其葉內SOD保持較高的活性。這說明外施Ca2+可顯著提高4個牡丹品種的葉內SOD活性，有效清除 O-2·產生的毒害作用；相對而言，Ca2+對銀紅巧對、胡紅品種SOD活性的調控效果更顯著。與各自對照相比，在整個干旱脅迫階段外施Ca2+，銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅的葉內SOD活性的增幅分別為21.3%～29.4%、22.7%～32.3%、15.6%～21.4%、32.7%～37.8%。

在幾種有效的抗氧化酶中，CAT、POD重要的生理功能是協(xié)同清除葉綠體內SOD歧化 O-2·后的ROS產物H2O2，把H2O2催化成無毒產物H2O、O2，從而降低因 O-2·、H2O2累積對細胞造成的功能性損傷［15］。在本試驗中，未噴施CaCl2的4個牡丹品種的葉內CAT活性隨干旱脅迫程度的增加呈先升后降的變化趨勢（圖4-B），POD活性呈逐漸升高的變化趨勢（圖4-C）。說明干旱脅迫下，4個牡丹品種的CAT、POD在協(xié)同清除H2O2方面發(fā)揮了重要作用；但干旱脅迫程度的加據打破了牡丹植株內部活性氧的產生與清除平衡，造成 O-2·、H2O2過量積累，超出了及時清除的能力，因而后期又表現(xiàn)出含量升高的趨勢，這與圖1-B、圖1-C相符。圖4-B、圖4-C表明，外施CaCl2并沒改變整個脅迫期內4種牡丹CAT、POD活性的變化趨勢，總體上CAT與未外施Ca2+的對照組（先升后降）的變化趨勢一致，POD與與未外施Ca2+的對照組（逐漸升高）的變化趨勢一致。但進一步分析表明，無論是CAT還是POD，外施Ca2+均能顯著誘發(fā)和提高它們的活性，這與干旱脅迫時繡球POD的活性變化結果［18］一致。整個脅迫期外施Ca2+，與各自對照相比，銀紅巧對、洛陽紅、八千代春、胡紅的CAT活性增幅分別為11.7%～28.6%、21.5%～50.1%、20.4%～38.1%、22.4%～31.6%，POD活性增幅分別為27.3%～54.9%、4.4%～50.0%、26.3%～47.4%、22.4%～40.3%?？梢?，外施Ca2+在提高干旱脅迫下牡丹葉內CAT、POD活性，清除H2O2和調節(jié)改善牡丹抗旱性能方面作用顯著。

2.5? 干旱脅迫下外施Ca2+對4個牡丹品種抗性影響的綜合效應評價

外源Ca2+對4個牡丹品種受干旱脅迫傷害的緩解效果，是內部調節(jié)機制下的諸多生理指標協(xié)同互作的綜合反映，所以僅用少數(shù)生理指標進行評價，會造成較大的偏差或很難決定。因此，本研究選取與抗旱性密切相關的8個重要生理指標，運用隸屬函數(shù)法對其作用效果進行總體評價。評價時為了兼顧公平，在3種（輕度、中度、重度）干旱脅迫條件下對各品種的隸屬函數(shù)值的重要程度視為等同，均納入考評，最終匯總求出總值（表1、表2），并按總分值由大到小進行綜合效果強弱排序。經總體評價，Ca2+調控效應緩解效果由強到弱的順序為胡紅>銀紅巧對>洛陽紅>八千代春（表3）。

3? 討論與結論

植物在生長過程中遭遇逆境脅迫嚴重時，活性氧產生與清除平衡機制失衡，抗氧化酶失活，高能態(tài)活性氧ROS大量積累，大量活性氧自由基之間彼此關聯(lián)、相互促成，發(fā)生危害更重的Haber Weiss生化反應，又會產生更多的活性氧自由基產物，致使植物細胞生物膜發(fā)生更為嚴重的過氧化或脫脂化，造成細胞膜磷脂降解，細胞膜透性增大并生成大量產物MDA，因而 O-2·、H2O2、MDA的含量共同反映逆境下植物細胞膜的損傷程度，是衡量植物逆境損傷程度的3個重要指標，同時也是鑒定植物逆境抗性的重要依據［17］。本試驗結果表明，4個牡丹品種在干旱脅迫下未噴施CaCl2時，MDA含量隨脅迫程度加深逐漸升高， 但銀紅巧對、胡紅的葉MDA含量和相對增幅在4個品種中均表現(xiàn)較低，說明3種不同干旱程度脅迫下，銀紅巧對、胡紅的細胞膜損傷程度較輕，具有相對較強的抗旱性。葉片噴施CaCl2后，4個牡丹品種的葉MDA含量均不同程度地降低，但其對Ca2+的響應程度明顯不同；在土壤輕度、重度干旱時，胡紅、銀紅巧對比對照顯著降低，而洛陽紅、八千代春則無顯著變化；可見土壤輕度、重度干旱時胡紅、銀紅巧對的葉MDA對Ca2+的調節(jié)作用反應較為迅速，而洛陽紅、八千代春則相對遲緩。中度干旱脅迫下，4個牡丹品種的葉內MDA含量均比對照顯著降低，表明中度干旱時4種牡丹的葉內MDA對Ca2+的調節(jié)響應都很敏感。因而在牡丹遭受干旱時，外施CaCl2可明顯減輕脅迫對牡丹葉片細胞膜脂的過氧化程度，降低對牡丹植株的傷害?？赡苁且驗橥馐〤a2+能夠顯著提高牡丹葉肉細胞內的游離Ca2+濃度，進而促進較多的Ca2+參與細胞壁的構成，同時Ca2+也是植物細胞膜中磷酸和蛋白質羧基間的聯(lián)結紐帶，較高濃度的Ca2+可通過提高SOD活性、降低膜脂化物MDA含量等途徑，來維護牡丹葉肉細胞膜的完整性，保護其細胞膜結構的完整性，這與尹大川等的研究結論［7］一致。但4種牡丹的葉內MDA含量對Ca2+的調控敏感程度各異。外施CaCl2時，胡紅、銀紅巧對的MDA含量在3種脅迫程度下均顯著改善；而洛陽紅、八千代春僅在中度脅迫時效果顯著。

就 O-2·而言，隨干旱程度的加深，4種牡丹葉的 O-2·生成速率呈逐漸升高趨勢。外施CaCl2后，4種牡丹葉 內的O-2·生成速率在3種干旱脅迫條件下均比對照顯著降低，但 O-2·對Ca2+的響應機制在牡丹品種間存在差異。與銀紅巧對、洛陽紅、八千代春相比，外施CaCl2后胡紅的 O-2·生成速率在整個脅迫過程中均能維持較低的狀態(tài)和較大的降幅（降幅為30.7%～43.1%），可見遭遇干旱脅迫時在外施Ca2+的誘導下，胡紅具備更好的 O-2·清除應對機制。4種試材在根部缺水時，未噴施CaCl2牡丹的葉內H2O2含量隨干旱脅迫程度的加劇表現(xiàn)不同，洛陽紅、八千代春在前期降低后期升高，而銀紅巧對、胡紅則前期變化趨勢差異不顯著，但后期顯著升高。這表明4個牡丹品種在干旱脅迫下都受到了不同程度的生理傷害，尤其是重度干旱脅迫對牡丹植株傷害過于嚴重，超過脅迫閾值，打破了牡丹植株內H2O2產生與清除系統(tǒng)的平衡［11］，因而脅迫后期4個牡丹品種的H2O2含量又呈顯著升高的趨勢。葉片外施CaCl2后，4個牡丹品種葉內H2O2含量的變化在品種間也存在顯著差異。其中，銀紅巧對、胡紅的H2O2含量在輕度、中度干旱時比對照顯著降低，重度干旱時顯著升高；洛陽紅、八千代春的H2O2含量在輕度干旱時比對照顯著降低，在中度、重度干旱時則顯著升高。可見，外施Ca2+均降低了4種牡丹在輕度干旱時的H2O2含量，并降低銀紅巧對、胡紅在中度干旱時的H2O2含量。說明銀紅巧對、胡紅對外施Ca2+調控葉內H2O2的響應機制相對更為積極。

許多研究認為，逆境脅迫下，當有外源Ca2+或Ca2+載體存在時，植物細胞能迅速產生 O-2·、H2O2等活性氧分子，進而啟動機體內其他信號，誘發(fā)一系列保護性的生理反應［20］，從而減輕鹽脅迫、干旱脅迫甚至病原菌侵害等對植物體的傷害。因此，可通過外施CaCl2的手段，來提高植物細胞內游離Ca2+濃度并維持一定的高濃度狀態(tài)；高濃度的Ca2+一方面可促進與CaM結合，另一方面又有利于SOD、POD、CAT、APX等一系列保護酶類的快速表達和可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等滲透調節(jié)物質生理生化反應的迅速啟動，從而大大降低細胞的逆境傷害，形成適應機制［21］。本試驗中4種牡丹在遭遇干旱脅迫時，葉肉細胞內迅速產生 O-2·、H2O2等活性氧分子，誘導可溶性蛋白、脯氨酸等滲透調節(jié)物質生理生化反應得以迅速啟動，SOD、POD、CAT等一系列保護酶類得以快速表達。與對照相比，外施Ca2+顯著提高4個供試牡丹品種葉內游離脯氨酸、可溶性蛋白含量，其中游離脯氨酸含量均在中度干旱時最高。脅迫過程中，可溶性滲透調節(jié)物質的增加幅度在品種間存在差異；尤其是胡紅的脯氨酸含量增加幅度在輕度干旱時就達到了121.5%?？梢姡庥龈珊得{迫時可以通過外施Ca2+維護干旱脅迫下牡丹良好的細胞滲透勢和細胞膨壓，使牡丹葉肉細胞膜維持良好的狀態(tài)，增強植株抗性。

植物遭遇逆境脅迫時，SOD作為抗氧化酶，是清除活性氧系統(tǒng)的第1道防線，也是 O-2·最重要的清除劑，它的功能在于能把 O-2·歧化成毒性更低的H2O2，從而保護植株免受逆境傷害［3］。本研究結果表明，遭遇干旱脅迫時外施CaCl2，除輕度干旱時的八千代春葉內SOD活性與對照無顯著差異外，其余3個牡丹品種的SOD活性均比各自對照顯著提高，尤其是銀紅巧對、胡紅，即便在重度干旱時，Ca2+仍能誘導其SOD保持較高的活性狀態(tài)。說明外施CaCl2可提高4種牡丹葉內SOD活性，有效清除 O-2·產生的毒害作用，且Ca2+對銀紅巧對、胡紅SOD活性的調控作用效果更好。

CAT、POD是協(xié)同清除由SOD歧化 O-2·后的高能態(tài)活性氧產物H2O2的2種重要生物活性酶，催化反應為2H2O2→2H2O+O2，經此反應后，可將H2O2轉化成無毒無害的產物H2O、O2，從而降低細胞損傷［15］。本試驗中隨干旱脅迫程度的增加，未外施CaCl2的4個牡丹品種的CAT活性呈先升后降、POD活性呈逐漸升高的變化趨勢，說明CAT、POD在協(xié)同清除H2O2方面發(fā)揮了重要作用。只不過隨著干旱脅迫程度的加重，內部活性氧自由基的產生與清除動態(tài)平衡被破壞，產生的過量 O-2·、H2O2超出了其及時清除的能力，又表現(xiàn)出 O-2·、H2O2含量升高的現(xiàn)象。從整個干旱脅迫過程來看，外施CaCl2基本上不會改變4種牡丹葉內CAT、POD活性的變化趨勢，即總體上CAT活性與對照組先升后降的變化趨勢一致，POD活性與對照組逐漸升高的變化趨勢一致，但外施Ca2+均顯著誘導了CAT、POD活性的提高?？梢奀a2+在提高干旱脅迫下牡丹葉內SOD、CAT、POD活性和清除 O-2·、H2O2并提高牡丹植株的抗旱性能等方面效果明顯。經多性狀指標隸屬函數(shù)值法總體評價后，Ca2+對4種牡丹受干旱脅迫傷害的緩解效果由強到弱的順序為胡紅>銀紅巧對>洛陽紅>八千代春。本研究可以為選擇牡丹砧木以及抗性育種提供理論參考。

本研究證明，外施Ca2+可促使4種供試牡丹植株通過降低 O-2·、H2O2含量，提高可溶性蛋白、脯氨酸等滲透調節(jié)物質含量以及SOD、POD、CAT活性等方式，來減輕干旱脅迫對4個供試牡丹植株的傷害。但也有研究者認為，Ca2+雖對細胞膜有保護作用，但受其濃度高低的影響，如果細胞質、細胞核中Ca2+濃度較高，存在時間過長不能及時泵回到鈣庫或者胞外，可能會引起植物“鈣中毒”，同時過高濃度的Ca2+也會與磷酸反應生成沉淀，干擾以磷酸為基礎的能量代謝［22］?？傊诟珊得{迫條件下，Ca2+對牡丹抗性生理的調控機制是一個內部復雜的多系統(tǒng)協(xié)同代謝過程，尚存在諸多問題有待進一步研究。

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