摘要：為探究垂穗披堿草（Elymus nutans Griseb.）苗期對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)，篩選出耐旱材料，本試驗(yàn)選取內(nèi)蒙、甘肅、四川等不同地區(qū)不同生境來(lái)源的9份野生垂穗披堿草種質(zhì)材料為研究對(duì)象，采用自然干旱法對(duì)垂穗披堿草幼苗進(jìn)行為期35 d的干旱復(fù)水處理。通過(guò)分析幼苗葉片的形態(tài)表型和生理指標(biāo)的含量變化，采用隸屬函數(shù)法和聚類分析綜合評(píng)價(jià)了9份垂穗披堿草的抗旱性。研究發(fā)現(xiàn)：在干旱脅迫下，9份垂穗披堿草的植株表型和生理特性均受到不同程度的影響，表現(xiàn)為葉片相對(duì)含水量、葉綠素含量和最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）下降，細(xì)胞膜透性和抗氧化酶活性升高以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累。9份垂穗披堿草的抗旱性強(qiáng)弱順序依次為NM037gt;XJ027gt;HB013gt;XZ010gt;GS007gt;QH011gt;GS005gt;SC021gt;SC020。本研究表明，材料NM037能更好地適應(yīng)干旱脅迫的處理，表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗旱能力，可作為抗旱型垂穗披堿草育種的參考對(duì)象，這為人工草地建植、草地生產(chǎn)力的提高和生態(tài)修復(fù)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：垂穗披堿草；干旱脅迫；復(fù)水；抗旱性

中圖分類號(hào)：Q945.78""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""" 文章編號(hào)：1007-0435（2024）07-2158-11

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2024.07.017

引用格式：

羅" 鑫， 閆利軍， 李達(dá)旭，等.野生垂穗披堿草種質(zhì)資源抗旱性篩選與評(píng)價(jià)［J］.草地學(xué)報(bào)，2024，32（7）：2158-2168

LUO Xin， YAN Li-jun， LI Da-xu，et al.Screening and Evaluation of Drought Resistance of Wild Elymus nutans Griseb.［J］.Acta Agrestia Sinica，2024，32（7）：2158-2168

Screening and Evaluation of Drought Resistance of Wild Elymus nutans Griseb.

LUO Xin1，3， YAN Li-jun1， LI Da-xu1， YOU Ming-hong1， ZHANG Jian-bo1，

JI Xiao-fei1， LEI Xiong1， BAI Shi-qie2*， CHANG Dan1*

（1.Sichuan Academy of Grassland Sciences， Chengdu， Sichuan Province 611731， China; 2. Southwest University of Science and

Technology， Mianyang， Sichuan Province 621010， China; 3.Changting county Agriculture and Rural Bureau， Changting， Fujian

Province 366399， China）

Abstract：In order to explore the response of seedling stage of Elymus nutans Griseb. to drought stress and screen out drought-tolerant materials，the germplasm materials of 9 wild plants from different habitats （Inner Mongolia，Gansu，Sichuan and other regions） were selected as the research objects. The seedlings of Elymus nutans Griseb. were treated with natural drought for 35 days. By analyzing the changes of morphological and physiological indexes of seedling leaves，the drought resistance of 9 plants was evaluated by membership function method and cluster analysis. The results showed that the phenotypes and physiological characteristics of 9 plants were affected at different degrees under drought stress，including the decrease of chlorophyll content and maximum photochemical efficiency （Fv/Fm） in leaves，the increase of cell membrane permeability，antioxidant enzyme activity，and the accumulation of osmoregulatory substances. The order of the drought resistance of 9 materials was：NM037gt;XJ027gt;HB013gt;XZ010gt;GS007gt;QH011gt;GS005gt;SC021gt;SC020. The results showed that NM037 better adapted to drought stress，and showed stronger drought-resistant ability. It could be used as a reference object for breeding drought-resistant，and provide basis for improving the productivity and ecological restoration of artificial grassland.

Key words：Elymus nutans Griseb.;Drought stress;Rewater;Drought resistance

收稿日期：2023-12-20；修回日期：2024-02-21

基金項(xiàng)目：國(guó)家林業(yè)和草原局應(yīng)急科技揭榜掛帥項(xiàng)目“草種優(yōu)良品種選育”（20220102）;國(guó)家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系阿壩綜合試驗(yàn)站（CARS-34）;四川省“十四五”飼草育種攻關(guān)項(xiàng)目（2021YFYZ0013-2）資助

作者簡(jiǎn)介：

羅鑫（1999-），女，漢族，福建連城人，碩士研究生，E-mail：1578004280@qq.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：baishiqie@126.com；changdancd@163.com

近年來(lái)，隨著全球氣溫升高和人類活動(dòng)，水資源短缺引起干旱脅迫的加劇。干旱嚴(yán)重限制了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，是影響生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重要因素，同時(shí)還影響著植物的分布和生產(chǎn)力［1-2］。干旱由于其發(fā)生頻率高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和影響范圍廣的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了牧草和畜產(chǎn)品的生產(chǎn)，加劇了草場(chǎng)退化和沙漠化［3-4］。我國(guó)牧草的種植區(qū)域主要集中在干旱和半干旱區(qū)域，因此，探究干脅迫下牧草的抗旱機(jī)制，可為耐旱型牧草品種的選育提供理論依據(jù)。

垂穗披堿草（Elymus nutans Griseb.）是禾本科披堿草屬多年生牧草，最初為野生種，分布于我國(guó)的河北、四川、陜西、甘肅、青海、內(nèi)蒙古、新疆和西藏等省區(qū)。其分蘗能力強(qiáng)、再生性好、產(chǎn)量高、適口性好、營(yíng)養(yǎng)豐富，被廣泛地應(yīng)用于放牧草地和人工草地建植，同時(shí)也是高寒地區(qū)退化草地補(bǔ)播和改良使用的重要草種［5-6］。除此之外，作為其他牧草資源及麥類農(nóng)作物的近緣種，垂穗披堿草具有麥類作物所缺乏的抗病性、抗蟲性、抗旱性、抗寒性和耐鹽堿等良好基因［7］，是優(yōu)良的牧草資源。

目前，對(duì)于垂穗披堿草的抗旱性研究主要以農(nóng)藝性狀、形態(tài)特征和生理生化指標(biāo)進(jìn)行討論。張靜等［8］對(duì)15份垂穗披堿草種質(zhì)資源的生理指標(biāo)進(jìn)行抗旱性比較。顧錫羚等［9］對(duì)紫花苜蓿和垂穗披堿草在不同水分梯度下的葉面積、比葉面積、莖葉比、株高等功能性狀分析，研究其對(duì)水分的適應(yīng)性。王傳旗等［10］研究了垂穗披堿草在成苗期間的耐旱性及其發(fā)芽出苗階段的需水閾值。但有關(guān)垂穗披堿草在干旱復(fù)水處理下的研究較少，尤其是缺乏野生垂穗披堿草種質(zhì)資源抗旱性評(píng)價(jià)及篩選的研究。因此，本研究以引自不同地區(qū)不同生境來(lái)源的9份野生垂穗披堿草為研究對(duì)象，采用自然干旱法對(duì)9份供試材料進(jìn)行干旱復(fù)水處理，通過(guò)分析幼苗葉片的形態(tài)表型和生理指標(biāo)的含量變化，進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料

供試材料（表1）為四川省草原科學(xué)研究院提供的9份采自內(nèi)蒙古、甘肅、四川等不同生境來(lái)源的野生垂穗披堿草。

1.2" 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)在四川省草原科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，于2021年5月開展。試驗(yàn)溫度為室溫25℃，設(shè)置光照12 h，黑暗12 h。試驗(yàn)采用自然干旱法，設(shè)置6個(gè)脅迫處理。在試驗(yàn)開始的前3 d，將所供試材料充分供水，使每盆土壤處于飽和含水狀態(tài)，分別于試驗(yàn)開始的0 d（CK），7 d，14 d，21 d，28 d取樣，在28 d取樣后進(jìn)行復(fù)水處理，并在復(fù)水7 d（35 d）再次取樣進(jìn)行指標(biāo)的測(cè)定。每個(gè)脅迫處理取3盆長(zhǎng)勢(shì)一致的分蘗材料作為3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，將取好的樣品迅速放入液氮中，隨后放入-80℃低溫冰箱保存。

1.3" 測(cè)定指標(biāo)

植物等級(jí)評(píng)定以植株的生長(zhǎng)表型（生長(zhǎng)旺盛或受抑）和葉片受損狀況（枯葉量和萎蔫程度）為依據(jù)，將植株分為A，B，C，D四個(gè)等級(jí)；葉片相對(duì)含水量（Relative water content，RWC）采用飽和稱重法［11］測(cè)定；電導(dǎo)率（Electric conductivity，EL）采用電導(dǎo)率法［11］測(cè)定；丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量采用硫代巴比妥酸法［11］測(cè)定；脯氨酸（Proline，Pro）含量采用茚三酮比色法［11］測(cè)定；可溶性糖（Soluble sugar，SS）含量采用蒽酮比色法［11］測(cè)定；葉綠素（Chlorophyll content，Chl）含量采用乙醇提取法［11］測(cè)定；超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）法［12］ 測(cè)定；過(guò)氧化物酶（Peroxidase，POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法［12］測(cè)定；將處理后的植株進(jìn)行葉片暗適應(yīng)30 min后，采用CF Imager科研級(jí)葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)（Technologica公司，英國(guó)）測(cè)定葉片的光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）最大光化學(xué)效率（Maximal photochemical efficiency，F(xiàn)v/Fm）。

1.4" 抗旱性綜合評(píng)價(jià)

采用隸屬函數(shù)值法［13］對(duì)9份垂穗披堿草材料進(jìn)行抗旱性評(píng)價(jià)。當(dāng)測(cè)定指標(biāo)與抗旱性成正相關(guān)時(shí)，隸屬函數(shù)值的計(jì)算公式為：Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。當(dāng)測(cè)定指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)時(shí)，則采用反隸屬函數(shù)公式計(jì)算：Uij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。

式中Uij為供試垂穗披堿草材料的隸屬函數(shù)值，其中i表示供試材料，j表示測(cè)定指標(biāo)；Xjmax為各指標(biāo)的最大值、Xjmin為各指標(biāo)的最小值。將9份垂穗披堿草材料各個(gè)生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加求平均值，平均值越大表明該供試材料抗旱性越強(qiáng)，并對(duì)不同垂穗披堿草材料的隸屬函數(shù)值平均值進(jìn)行排序并采用Origin軟件對(duì)9份供試材料進(jìn)行聚類分析。

1.5" 數(shù)據(jù)處理

所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)同一脅迫處理不同種質(zhì)間生理指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，采用Duncan 法進(jìn)行多重比較，顯著性水平設(shè)定為0.05，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差”表示。制作圖表采用Origin2018軟件繪圖。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 干旱及復(fù)水下垂穗披堿草形態(tài)等級(jí)分類

由圖1和表2所示，材料SC020在脅迫7 d時(shí)，葉片稍卷曲。在脅迫14 d時(shí)，葉片出現(xiàn)倒伏和萎蔫現(xiàn)象。在脅迫21 d時(shí)，葉片大部枯黃且葉量嚴(yán)重減少，只能夠勉強(qiáng)生長(zhǎng)。在脅迫28 d處理下，SC020的綠葉量還在持續(xù)減少；材料GS005在脅迫0 d時(shí)，植株長(zhǎng)勢(shì)良好，葉片較寬且葉量多。在脅迫14 d時(shí)，個(gè)別葉片出現(xiàn)發(fā)黃、卷曲現(xiàn)象。在脅迫21 d時(shí)，葉片卷曲嚴(yán)重且開始萎蔫，葉量也出現(xiàn)大幅度的減少。在脅迫處理的28 d時(shí)，GS005的葉片大部分枯黃，植物只能維持勉強(qiáng)生長(zhǎng)；材料NM037在干旱脅迫處理的0 d至14 d中，植株長(zhǎng)勢(shì)良好，葉片寬且葉量多，只存在個(gè)別葉片出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。在脅迫21 d時(shí)仍然能保持植株正常生長(zhǎng)，少部分葉片開始出現(xiàn)卷曲現(xiàn)象，在脅迫28 d時(shí)，葉量變少、葉片卷曲嚴(yán)重且部分葉片呈現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象。在復(fù)水處理7 d后，所有材料均能得到一定程度的緩解，其中材料NM037的復(fù)水效果最好。

2.2" 干旱脅迫及復(fù)水對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)的影響

在干旱脅迫和復(fù)水處理下，9份垂穗披堿草材料的MDA含量（圖2）都隨著脅迫的程度加劇呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)。在干旱脅迫0 d時(shí)，材料HB013的MDA含量顯著低于其余8份材料（P＜0.05）；在干旱脅迫21 d時(shí)，材料SC020和SC021的MDA含量達(dá)到峰值，分別為71.09 nmol·g-1和69.55 nmol·g-1，且顯著高于同脅迫時(shí)期的其余材料（P＜0.05），說(shuō)明其對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)更大；材料NM037的MDA含量在各個(gè)處理下變化幅度較小且MDA含量少，在干旱脅迫28 d時(shí)達(dá)到其峰值48.11 nmol·g-1，這說(shuō)明其對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)更小，具有較強(qiáng)的抗旱能力。復(fù)水7 d后，9份材料的MDA含量均有所下降，但仍高于CK處理組。

在干旱脅迫處理下，9份供試材料的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)一致，均為先增高后降低，電導(dǎo)率值（圖3）均高于CK處理組，且不同種質(zhì)材料間表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）。材料SC020和SC021的電導(dǎo)率值在干旱脅迫0 d時(shí)分別為13.94%和17.06%，在7 d時(shí)，分別達(dá)到74.30%和84.29%，變化幅度大且顯著高于其余7份材料（P＜0.05），說(shuō)明這兩份材料的細(xì)胞膜受損嚴(yán)重；在脅迫21 d時(shí)，除材料HB013外，其余材料均達(dá)到峰值，其中NM037的電導(dǎo)率值的最低，為81.98%，說(shuō)明其對(duì)干旱脅迫具有較強(qiáng)的抵抗力；在復(fù)水7 d后，9份供試材料的電導(dǎo)率值均有所下降，其中材料GS005，GS007，NM037和XZ010基本能恢復(fù)至CK水平。

2.3" 干旱脅迫及復(fù)水對(duì)葉片相對(duì)含水量的影響

在干旱脅迫處理下，9份材料的葉片相對(duì)含水量（圖4）都隨著脅迫程度的加劇呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)。在干旱脅迫7 d時(shí)，9份材料的葉片相對(duì)含水量較CK處理組差異不顯著。在干旱脅迫21 d時(shí)，材料QH011和SC020的葉片相對(duì)含水量顯著下降，分別為52.90%和71.12%；在干旱脅迫28 d時(shí)，材料NM037，XJ027和GS007的葉片相對(duì)含水量顯著高于其余6份材料（P＜0.05），分別為87.29%，84.56%和79.36%，說(shuō)明其葉片失水程度低；在復(fù)水7 d后，9份材料的葉片相對(duì)含水量都呈現(xiàn)明顯的回升，材料QH011和SC020顯著增加。材料NM037在各個(gè)處理下都能保持較高的葉片相對(duì)含水量，說(shuō)明其葉片具有較強(qiáng)的保水能力。

2.4" 干旱脅迫及復(fù)水對(duì)抗氧化酶的影響

在干旱脅迫下，9份材料的SOD活性（圖5）都隨著脅迫程度加劇呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)且不同種質(zhì)材料表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）。在干旱脅迫14 d時(shí)，材料XJ027，QH011，HB013和GS005的SOD活性達(dá)到峰值，分別為600.65 U·g-1，557.31 U·g-1，554.55 U·g-1和514.36 U·g-1；干旱脅迫21 d時(shí)，其余5份材料的SOD活性達(dá)到峰值，其中NM037的SOD活性最高且顯著高于其他材料，為596.14 U·g-1；在干旱脅迫28 d時(shí)，9份材料的SOD活性都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這說(shuō)明在重度脅迫下，SOD活性開始紊亂，活性降低。復(fù)水7 d后，除材料SC020，SC021，GS005和QH011的SOD活性較干旱脅迫28 d處理下有所回升，其余材料的SOD活性均呈現(xiàn)繼續(xù)下降的趨勢(shì)。

在干旱及復(fù)水處理下，9份材料的POD活性（圖6）變化趨勢(shì)總體一致，都隨著脅迫程度加劇呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。在干旱脅迫0 d時(shí)，材料XZ010的POD活性為109 753.38 U·g-1，且顯著高于其余8份材料（P＜0.05）；9份材料的POD活性分別在21 d和28 d達(dá)到極限并開始下降；在干旱脅迫的21 d時(shí)，材料SC020的POD活性達(dá)到峰值，為139 421.87 U·g-1；材料NM037的POD活性則在脅迫28 d時(shí)達(dá)到峰值，為135 747.93 U·g-1。復(fù)水7 d后，除XJ027，QH011和XZ010三份材料的POD活性較CK處理組有所下降，其余材料的POD活性仍高于CK處理組。

2.5" 干旱脅迫及復(fù)水對(duì)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

隨著干旱脅迫程度的加劇，9份材料的可溶性糖含量（圖7）都呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。在干旱脅迫0 d時(shí)，材料XJ027和NM037的可溶性糖含量分別為2.56 mg·g-1和2.74 mg·g-1，與同脅迫時(shí)期的其余材料相比差異顯著（P＜0.05）；在干旱脅迫28 d時(shí)，9份材料的可溶性糖含量均達(dá)到峰值，其中材料GS007和XZ010變化幅度最大且含量高，其可溶性糖含量分別為9.27 mg·g-1和8.76 mg·g-1；在同一脅迫處理下，材料SC020的可溶性糖含量最低，為4.46 mg·g-1；在復(fù)水7 d后，所以種質(zhì)材料的SSC含量均有所下降，但仍略高于CK處理組。

在干旱脅迫下，SC020，GS005和GS007的脯氨酸含量（圖8）都隨著干旱脅迫程度的加劇而不斷增加，其余7份材料的脯氨酸含量則呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)。在干旱脅迫21 d時(shí)，材料QH011的脯氨酸含量增加值最大，為21.11 μg·g-1；材料XZ010的脯氨酸含量則在這一脅迫處理下達(dá)到峰值，為42.15 μg·g-1，且顯著高于（P＜0.05）同一脅迫處理下的其余種質(zhì)材料；在干旱脅迫28 d時(shí)，除材料XZ010外的8份材料的脯氨酸含量達(dá)到峰值且差異顯著（P＜0.05），其中脯氨酸含量最高的是NM037，高達(dá)56.59 μg·g-1；在復(fù)水7 d后，9份材料的脯氨酸含量均顯著下降。材料SC020的脯氨酸含量在各脅迫處理下變化幅度小且含量低，說(shuō)明其抗旱能力較差。

2.6" 干旱脅迫及復(fù)水對(duì)葉綠素含量的影響

在干旱脅迫下，9份材料的葉綠素含量（圖9）均較CK處理組相比有不同程度的變化，且材料SC020和SC021的葉綠素含量在各脅迫處理下顯著低于其余7份種質(zhì)材料（P＜0.05），說(shuō)明這兩份材料的光合作用受到較大的影響。材料SC020，SC021，GS005和XJ027的葉綠素含量都隨脅迫程度的加劇呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)，其余5份材料的葉綠素含量則呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)；在干旱脅迫14 d時(shí)，材料QH011的葉綠素含量達(dá)到峰值，為3.02 mg·g-1；在干旱脅迫28 d時(shí)SC020的葉綠素含量最低，為1.72 mg·g-1；復(fù)水7 d后，除材料HB013和NM037以外，其余7份材料的葉綠素含量均較干旱脅迫28 d時(shí)有明顯回升。

2.7" 干旱脅迫及復(fù)水對(duì)葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)（Fv/Fm）的影響

在輕度干旱脅迫下，9份材料的PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）較CK處理組相比，沒(méi)有顯著變化（表3）。隨著脅迫程度的加劇，所有種質(zhì)材料的Fv/Fm均呈現(xiàn)不斷下降的趨勢(shì)，并在脅迫28 d時(shí)達(dá)到最低值。其中SC020的值最低，為0.741，且顯著低于除SC021外的其余7份材料（P＜0.05）；材料HB013和NM037在各脅迫處理下的Fv/Fm較高，說(shuō)明其在干旱脅迫下能維持較高的最大光合能力；復(fù)水處理7 d后，9份材料的Fv/Fm均能不同程度的回升。

2.8" 抗旱性綜合評(píng)價(jià)

不同種質(zhì)材料對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)機(jī)制是受多指標(biāo)綜合調(diào)控的［14-15］，因此本研究采用隸屬函數(shù)法，對(duì)9份垂穗披堿草的MDA、電導(dǎo)率、相對(duì)含水量、SOD，POD，SSC，Pro、葉綠素含量、Fv/Fm，9個(gè)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)行科學(xué)的抗旱性綜合評(píng)價(jià)（表4）。根據(jù)分析，9份野生垂穗披堿草的抗旱性為：NM037gt;XJ027gt;HB013gt;XZ010gt;GS007gt;QH011gt;GS005gt;SC021gt;SC020。材料NM037的隸屬函數(shù)平均值最高，為0.637，表明其抗旱性最強(qiáng)，可作為垂穗披堿草抗旱性篩選和育種的參考對(duì)象。

2.9" 綜合聚類分析

使用Origin制圖軟件將9個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行綜合聚類分析。聚類結(jié)果表明，9份供試材料聚為3 類（圖10），第1類有3份種質(zhì)材料，分別為NM037，XJ027和HB013，抗旱性最強(qiáng)；第2類有4份種質(zhì)材料，包括 XZ010，GS007，QH011和GS005，屬于中等抗旱類型；材料SC021和SC020為第3類，抗旱性相對(duì)敏感。說(shuō)明利用隸屬函數(shù)值法進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果與聚類分析所得的結(jié)果基本一致，材料NM037 的抗旱性最強(qiáng)，材料SC020的抗旱性最弱。

3" 討論

在干旱脅迫下，牧草細(xì)胞質(zhì)膜的膜透性增大，導(dǎo)致電解質(zhì)外滲、電導(dǎo)率升高；細(xì)胞內(nèi)大量積累的活性氧自由基使得膜脂過(guò)氧化，產(chǎn)生丙二醛（MDA）。電導(dǎo)率（EL）和丙二醛（MDA）含量常作為衡量細(xì)胞膜穩(wěn)定性的指標(biāo)［16-17］。本研究中，9份材料的MDA含量都在干旱脅迫下不斷增加，其中抗旱性強(qiáng)的材料NM037達(dá)到峰值的時(shí)間最晚。閆天芳等［18］的研究也證明MDA含量低且能在相同脅迫程度下達(dá)到峰值的時(shí)間越晚的材料抗旱性強(qiáng)。電導(dǎo)率的變化反映了細(xì)胞膜的受損程度，有研究表明［19］，電導(dǎo)率大即膜透性大，說(shuō)明細(xì)胞膜受損程度較重，材料抗旱性弱；反之，電導(dǎo)率小即膜透性小，說(shuō)明細(xì)胞膜受損程度較輕，材料抗旱性強(qiáng)。這與本研究結(jié)果表現(xiàn)一致，抗旱性強(qiáng)的材料NM037的電導(dǎo)率在各個(gè)脅迫時(shí)間點(diǎn)下均保持較低的電導(dǎo)率。

葉片相對(duì)含水量（RWC）常被作為牧草在受到水分脅迫后的水分虧缺程度的參數(shù)［20］。本研究結(jié)果表明，隨著干旱脅迫程度的加劇，9份材料的葉片相對(duì)含水量都呈現(xiàn)不同程度的下降。其中，材料SC020，SC021，GS005和QH011的葉片相對(duì)含水量顯著下降，說(shuō)明這幾份材料受脅迫傷害較大，抗旱性弱，而材料NM037 和XJ027的葉片相對(duì)含水量高、持水力強(qiáng)，則抗旱性強(qiáng)。這與常丹等［21］在斑茅抗旱種質(zhì)資源篩選與評(píng)價(jià)的研究結(jié)果一致。

在干旱脅迫下，植物體內(nèi)積累過(guò)多的活性氧自由基會(huì)造成細(xì)胞膜脂過(guò)氧化，植物會(huì)通過(guò)提高超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化物酶（POD）的活性來(lái)清除自由基，從而有效抵御氧化損傷［22-23］。本研究表明，9份材料的SOD和POD活性都隨著干旱脅迫的程度加劇呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，但達(dá)到峰值的時(shí)間不完全一致。劉新等［24］研究中表明，抗氧化酶活性越高則其抗旱能力也越強(qiáng)。在垂穗披堿草和栓皮櫟的研究［25-26］中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)脅迫達(dá)到一定程度時(shí)，抗氧化酶活性開始降低，這可能是植物對(duì)干旱脅迫的耐受能力有閾值，一旦超過(guò)這個(gè)閾值，其代謝開始紊亂，酶活性也因此降低。

植物在受到非生物脅迫如干旱時(shí)，會(huì)大量積累有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（脯氨酸、可溶性糖），以降低滲透勢(shì)利于植物吸收水分，提高其耐旱能力［27-28］。本研究中，9份材料的脯氨酸含量都隨著脅迫程度的加劇而增加。在重度脅迫下，材料NM037的脯氨酸含量顯著高于其余種質(zhì)材料。由此說(shuō)明，在脅迫下脯氨酸積累量與植物的抗旱能力呈正相關(guān)。這與郭郁頻等［29］在早熟禾中的研究一致。車軒等［30-31］認(rèn)為，植物的可溶性糖含量在干旱脅迫下不斷增加，這能反映其抗旱能力。本研究結(jié)果表明，抗旱性弱的材料SC020，其可溶性糖含量在脅迫下緩慢增加。

本研究結(jié)果表明，在干旱脅迫下，9份材料的葉綠素含量的變化情況表現(xiàn)不同。材料SC020，SC021，GS005和XJ027的葉綠素含量在干旱脅迫程度不斷加劇下，呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)。這與井春喜等［32］在土壤水分脅迫對(duì)春小麥葉片色素含量的影響中的研究結(jié)果一致，干旱脅迫致使牧草水分虧缺，從而造成葉綠體的變形和片層結(jié)構(gòu)的破壞，使得葉綠素合成受阻［33-34］；NM037和其余4份材料的葉綠素含量則呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)。這與韓福松等［35］的研究結(jié)果一致。戴海根等［36］的研究也發(fā)現(xiàn)，鷹嘴紫云英在輕度脅迫下通過(guò)增加葉綠素的合成來(lái)適應(yīng)脅迫環(huán)境，而在重度脅迫下時(shí)，葉綠素降解加快，導(dǎo)致葉綠素含量降低。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)代表PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率，是衡量脅迫所導(dǎo)致的光合系統(tǒng)的損傷程度的指標(biāo)［37］。在本研究中，9份材料的最大光化學(xué)效率在脅迫初期并無(wú)顯著變化。隨著脅迫程度的加劇，9份材料呈現(xiàn)出不同程度的下降。于思敏等［38］的研究也發(fā)現(xiàn)隨著干旱脅迫的加劇，紫花苜蓿的最大光化學(xué)效率逐漸降低。復(fù)水處理后，9份材料均得到不同程度的恢復(fù)。由此說(shuō)明，干旱脅迫對(duì)PSⅡ反應(yīng)中心造成損傷，降低了光化學(xué)效率，但復(fù)水處理可有效緩解這種損傷。這與藜麥葉片的Fv/Fm在干旱脅迫處理后下降并在復(fù)水后恢復(fù)至CK水平的研究結(jié)果一致［39］。

植物的生態(tài)適應(yīng)能力受其生長(zhǎng)環(huán)境的影響［40-41］。本研究結(jié)果表明，抗旱性強(qiáng)的3份種質(zhì)采集地年降水量在295～365.1 mm之間，其中材料NM037生境處于沙地石縫間，土壤持水力較差，故其抗旱性較強(qiáng)；抗旱性中等的4份種質(zhì)采集地年降水量在169～633 mm之間，其中材料QH011的年降水量?jī)H為169 mm，但其生境處于水溝的路邊，土壤持水量較高，故其在干旱脅迫下的抵抗能力較一般；抗旱性較差的2份種質(zhì)的年降水量均為722.2 mm，其中采集地處于灌叢的材料SC020，其抗旱能力較差。植物的生境年降水量及生境條件與供試材料的抗旱性呈負(fù)相關(guān)。采集地的年降水量越少、生境的土壤含水量越低的種質(zhì)材料，其抗旱能力越強(qiáng)，受干旱脅迫的損傷越小，同時(shí)能在復(fù)水處理下恢復(fù)得較好，這與王平等［42-43］的研究結(jié)果一致。

4" 結(jié)論

不同種質(zhì)材料對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)機(jī)制是受多指標(biāo)綜合調(diào)控的，因此本研究采用隸屬函數(shù)分析與聚類分析。通過(guò)對(duì)9份野生垂穗披堿草種質(zhì)材料的植株表型和生理特性分析，材料NM037能在干旱脅迫下保持較高的葉片持水量和光合能力，通過(guò)增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)減少細(xì)胞滲透壓，以維持其在逆境中的生長(zhǎng)發(fā)育。此外還能增加體內(nèi)的抗氧化酶活性，通過(guò)消除活性氧來(lái)提高對(duì)逆境的抵抗能力。綜上，材料NM037受干旱脅迫的影響最小，表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗旱能力，可為培育抗旱型垂穗披堿草新品種提供材料基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯" 劉婷婷）