中圖分類號：S685.110.1 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）10-0159-09

隨著碳排放量的猛增（2021年約370億t），全球氣候變暖進程加劇。加上我國地處亞熱帶季風氣候區(qū)，幾乎年年存在雨水地域及四季分布不均的嚴重問題。這些因素都會導致高溫、干旱等自然災害頻繁發(fā)生，嚴重威脅著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。研究表明，植物一旦遭受干旱脅迫，將導致組織缺水、代謝紊亂、水分失衡、葉片氣孔關閉，嚴重時造成葉綠體破損、Rubisco降解甚至Calvin循環(huán)酶失活。Calvin循環(huán)光合酶及Rubisco活性的降低或傷失，造成植物光合碳同化力嚴重下降，致使ATP和還原型輔酶ⅡI（NADPH）需求減少[1]。過剩的ATP 和 NADPH反過來又會引起葉綠體還原力的過多積累和膜上電子傳遞鏈的過度激發(fā)，從而造成葉綠體內(nèi)的光能過剩和活性氧產(chǎn)率的迅速增加。這都會在極大程度上破壞光合機構，嚴重時造成作物死亡，減產(chǎn)甚至絕收。但在長期抵御植物干旱脅迫的研究中發(fā)現(xiàn)，殼聚糖（CTS）、水楊酸（SA）、褪黑素（MT）、外源5-氨基乙酰丙酸、 Ca²⁺ 、甜菜堿、硫胺素、茉莉酸甲酯（MeJA）等許多外源物質，能夠很好地緩解或降低干旱脅迫對植物造成的危害，起到有效的保護作用[2]。如外施水楊酸能夠顯著提高筒樹干旱時葉片的抗氧化酶活性、凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和葉綠素含量，有效清除細胞過多的活性氧，減輕干旱對葉片光合作用的抑制作用[3]。遭遇干旱脅迫時施水楊酸顯著降低了蘋果根系的相對電導率和丙二醛含量，提高了根系的生長和養(yǎng)分吸收能力，增強了蘋果的抗旱性[4]。小麥幼苗和狗牙根遭受干旱脅迫時，噴施CTS能夠顯著降低丙二醛（MDA）含量 ?H₂O₂ 含量和電解質的滲出率，緩解干旱對葉肉細胞膜的損傷;并誘導葉片滲透調節(jié)物質、相對含水量和光合性能提高，利于莖的伸長和生物量積累，從而提高幼苗的抗旱性[5-6]。MT則可明顯促進干旱脅迫下興安胡枝子幼苗的葉片鮮干比和相對含水量增加，提高葉綠素含量及葉綠素a含量/葉綠素b含量值;提高凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、最大光化學量子效率及實際光化學量子效率潛在活力及可溶性蛋白、游離脯氨酸等滲透調節(jié)物質的含量7。并使水分飽和虧缺顯著降低。桃苗遭受干旱逆境時經(jīng) 100～200μmol/L 濃度的褪黑素預處理后，葉片 H₂O₂ 、丙二醛的生成速率顯著降低，抗氧化酶活性顯著提高，大大緩解了干旱對桃苗的氧化傷害。褪黑素還能進一步提高DREBIA、DREB2A和PIP1等相關逆境響應基因的表達水平，促進桃苗對干旱環(huán)境的適應。外源5-氨基乙酰丙酸則可顯著誘導干旱脅迫下玉米幼苗的抗氧化酶基因 SOD3，POD3，CATI 的相對表達量[9]。外源鈣與甜菜堿則可顯著緩解干旱脅迫對絲瓜幼苗葉片細胞膜的氧化傷害，并以二者配施效果更佳[10]。代崇雯等研究3種外源物質對干旱脅迫下紅椿生理特性的影響時發(fā)現(xiàn)，加人SA、MeJA及MT 物質后，紅椿葉片的相對含水率、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量上升，而可溶性糖含量、淀粉含量、MDA含量、活性氧含量下降[1]。經(jīng)綜合評價后認為，SA和MeJA總體緩解效果優(yōu)于 MT 。此外曹冬梅等研究發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下外源MeJA顯著提高了萱草的光合色素含量，可通過減少葉綠素的分解和提高葉片光合機構的穩(wěn)定性來減輕干旱脅迫對萱草的傷害。但葉片氣孔導度（ G_s ）、胞間 CO₂ 濃度（C_i） 、凈光合速率（ P_n ）、最大熒光產(chǎn)量（ F_m ）、可變熒光（ /初始熒光（ ?F_o） 、PSⅡ最大光化學量子效率 F_v/F_m ）、PSⅡ實際光化學量子效率（ ?_PSII ）光化學淬滅系數(shù) 都較干旱脅迫時顯著增大。曹冬梅等認為外施MeJA可減輕干旱誘發(fā)的光抑制現(xiàn)象，緩解萱草葉片光合機構損傷以及PSⅡ反應中心的傷害，改善電子傳遞速率和光能轉換效率，從而增強萱草葉片的氣孔導度和光合能力，提高光合產(chǎn)物積累，增強萱草的抗旱性[12]。

目前，雖然關于外源干旱緩解物質在其他植物種類上的調控機制研究及應用較多，但在十大傳統(tǒng)名花之首的牡丹（PaeoniasuffruticosaAndr.）方面的相關研究文獻較少。尤其是在綜合多種干旱緩解物質的效果評價方面更為少見，為此本試驗選取不耐干旱的牡丹品種洛陽紅2年生分株苗為材料，研究茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖3種外源物質對其干旱脅迫下的生理調控機制，以期為牡丹的栽培管理及專用抗旱保水劑的篩選、研發(fā)和后續(xù)推廣提供可供參考的科學理論和實踐依據(jù)。

1材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為洛陽新村花卉市場購置的不耐干旱的牡丹品種洛陽紅2年生分株苗。

1.2 試驗方法

試驗于2021年9月至2022年10月在河南省林業(yè)科學研究院內(nèi)進行。2021年9月3日選長勢良好、苗體均勻的牡丹苗經(jīng)修剪后，以土層肥厚的大田土為基質1株1盆種植在高 30cm 、內(nèi)徑為35cm 的花盆內(nèi)，共栽種64株。精心養(yǎng)護長勢良好后，于2022年7月6—16日按李軍等的方法13進行干旱脅迫試驗。7月6—16日期間，每天18：00對盆栽進行稱重補水，使盆內(nèi)土壤相對含水量維持在 70% 左右。10d后停止補水，讓各盆栽自然干旱。自然干旱至3、6、9d時，分別測得對應相對含水量為 50%～60% （輕度干旱） .35%～50% （中度干旱） .20%～35% （重度干旱）[13]。試驗到 10d 時，各處理大部分葉片明顯萎蔫，結束室外干旱脅迫試驗。2022年7月6日干旱脅迫試驗開始時將盆栽均分成4組，每組同時各自進行葉面噴施試驗。A組：僅噴施蒸餾水（CK）；B組：噴施 0.5mmol/L 茉莉酸甲酯（MeJA）[14]；C組：噴施 0.1mmol/L 褪黑素（MT）[7-8]；D組：噴施 100mg/L 殼聚糖（CTS）[5-6]。噴施試驗分別于每天07：00和19：00進行，噴施時用噴壺將配制好的溶液對牡丹葉片正反面噴至有水滴滴落為止，連續(xù)噴施10d，期間搭建防雨棚遮雨備用。

1.3 項目測定

分別于處理后第1、3、6、9天的09：00對各牡丹植株基部靠上第3～5個節(jié)位的成熟葉片進行取樣。采樣后立即放人冰盒帶回實驗室用于各指標測定。葉片相對含水量、水分飽和虧參照李合生的稱重法[15]進行。葉綠素含量、胡蘿卜素含量、質膜透性（RPMP）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性的測定參照高俊鳳的方法[16]。超氧陰離子（ （0₂^-?τ） 含量用Solarbio（北京）試劑盒按操作說明測定。每個測定指標重復3次。7月12日晴天（即第6天中度干旱時）08：30選取試驗材料新梢基部第4節(jié)位的成熟葉片，用便攜式光合作用測量系統(tǒng)（美國Li-Cor6400XTV6. 1） 按照使用說明測定葉片的凈光合速率、蒸騰效率、氣孔導度及胞間 CO₂ 濃度，各指標重復3次。

1.4干旱緩解效果綜合評價與數(shù)據(jù)分析

以本試驗測得的13個代表性指標為基礎，參照文獻常用的模糊數(shù)學隸屬函數(shù)法，對茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖緩解牡丹干旱效果進行綜合評價[17-18]。為兼顧公平各指標均引人脅迫期內(nèi)的測定總值進行計算[19]。如CAT活性，參與綜合評價的代入值為 Σ=CAT₁+CAT₃+CAT₆+CAT₉ （下標數(shù)字為測定時的天數(shù)）。隸屬函數(shù)公式（與評價效果正相關時用（1）計算，負相關時用（2）計算）。（2號 （2 （P_αβ-P_βmin）/（P_βmax-P_βmin） 。 S_αβ 表示 α 配方 β 指標的隸屬函數(shù)值； P_αβ 表示 α 配方 β 指標的測定值。P_βminP_βmax 分別為各配方 β 指標的最小值與最大值。數(shù)據(jù)采用DPS、Excel軟件進行分析。

2 結果與分析

2.13種外源物質對干旱脅迫下牡丹葉片相對含水量、水分飽和虧的影響

葉片相對含水量及水分飽和虧能直觀反映植物干旱協(xié)迫時的受害情況[11]。由圖1可知，牡丹遭受干旱脅迫時，CK葉片內(nèi)的相對含水量隨脅迫程度的加深逐漸降低，而水分飽和虧則逐漸升高。說明牡丹根部干旱脅迫程度加深時，葉片失水程度逐漸加深，這是導致葉片干旱萎蔫的主要原因。但圖1進一步分析表明，經(jīng)外施緩解物質后，與CK相比，3種干旱緩解物質均明顯提高了干旱脅迫下的牡丹葉片相對含水量，并降低了水分飽和虧。其中，干旱時噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后的牡丹葉片相對含水量分別較CK提高 12.5%～32.6% /13.9%～37.3% .10.9%～23.1% ；水分飽和虧則分別較CK顯著降低 17.8%～23.5%.21.2%. 126.5%，14.4%～18.6% 。而干旱時較高狀態(tài)的葉片相對含水量和較低狀態(tài)的水分散失，則是滿足牡丹植株細胞生理代謝需水的首要保證，也更利于牡丹存活。由此可知，外施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖在緩解牡丹干旱時的葉片失水，維持較高的含水量方面發(fā)揮了顯著作用?；谝陨蠝y定結果，就3種緩解物質對牡丹干旱時的保水效果來看，噴施茉莉酸甲酯、褪黑素明顯要優(yōu)于殼聚糖。

2.23種外源物質對干旱脅迫下牡丹總葉綠素含 量、類胡蘿卜素含量的影響

葉綠素含量的高低直接影響植物葉片光合物質的轉化與產(chǎn)出，在一定程度上可以代表作物光合作用的強度。植物較高的葉綠素總量利于光合作用的正常進行[7]。葉綠素a是植物進行光合作用的主要組分，其含量的高低可以反映葉片對長波光的吸收程度；葉綠素b則有利于吸收短波光，可以參與傳遞光能，是植物補光色素蛋白體的重要組成部分[12]。類胡蘿卜素具有抗氧化功能[7]，是植物體內(nèi)最重要的 O₂^- ·猝滅劑，它可以阻正 O₂^- ·誘發(fā)不飽和脂肪酸的過氧化過程，從而保護細胞膜系統(tǒng)特別是葉綠體光合膜系統(tǒng)[20]。因而，類胡蘿卜素含量的高低與植物的抗逆性有著很大關系。由圖2可見，牡丹遭受干旱脅迫時，CK的葉綠素及類胡蘿卜素含量隨脅迫程度的加深均呈逐漸降低趨勢。表明牡丹在遭受干旱脅迫危害時葉綠素受到破壞，嚴重削弱其光合功能。與CK相比，3種干旱緩解物質整體顯著提高了干旱脅迫下的牡丹葉片總葉綠素含量和類胡蘿卜素含量。噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后，牡丹葉片總葉綠素含量分別較CK提高 29.5% ～162.4% 14.5%～96.3% .15.4%～48.3% ;類胡蘿 ∣?∣ 素含量分別較CK提高 56.2%～106.6%?72.5%～ （204168.9%32.2%～80.2% 。由此可見，干旱時噴施3種緩解物質對牡丹葉片總葉綠素和類胡蘿卜素含量的改善程度存在較大差異?？傮w來說，茉莉酸甲酯、褪黑素對牡丹誘發(fā)的總葉綠素含量及類胡蘿卜素含量的增幅高于殼聚糖?？v使差異存在，但在牡丹遭遇干旱脅迫時，噴施試驗濃度的茉莉酸甲酯、褪黑素和殼聚糖均能提高總葉綠素含量及類胡蘿卜素含量，有效阻止干旱逆境對牡丹葉綠體造成的機能破損。在有效改善牡丹的光合功能和猝滅O₂^- ·并保護細胞膜系統(tǒng)方面，起到了顯著的調控功能，這與白楊的研究結果[21]一致。

2.33種外源物質對干旱脅迫下牡丹 O₂^- ·生成速率、質膜透性的影響

植物處于正常生長環(huán)境時，細胞內(nèi)活性氧自由基的產(chǎn)生與清除處于動態(tài)平衡。遭遇逆境時這種平衡被打破，超氧陰離子自由基 ₂^-?），H₂O₂ 、羥基自由基（·OH）等活性氧自由基大量積累，得不到有效猝滅，超過閾值時，細胞膜膜脂將發(fā)生過氧化或脫脂化，膜系統(tǒng)受到破壞，透性增加，嚴重時引起植物細胞死亡[2I-23]。本試驗結果（圖3）表明，牡丹遭受十旱脅迫時，CK葉片內(nèi)的 O₂^- ·生成速率和質膜透性都隨脅迫程度的加深而逐漸增加，并均在重度干旱脅迫時最高。說明干旱脅迫誘發(fā)了牡丹葉片細胞內(nèi)活性氧自由基的大量積累，并嚴重損傷了其細胞膜結構，造成了質膜透性的大大增加。而噴施了茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后，在整個干旱脅迫期內(nèi)，牡丹葉內(nèi) O₂^- ·的產(chǎn)生速率和質膜透性總體上仍呈升高趨勢。但 O₂^- ·的產(chǎn)生速率和質膜相對透性均顯著低于CK，即 ·的產(chǎn)生速率和質膜的破損程度受到了顯著抑制。與CK相比，外施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后， O₂^- ·產(chǎn)生速率分別顯著下降 35.8%～57.5% 、 19.5%～52.3% （20 .21.3% ～23. 7% ；質膜相對透性分別顯著下降 40.7% ～47.6%20.8%～28.1%16.7%～31.4% 。由此可見，噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖在有效抑制干旱脅迫下的牡丹葉片細胞 O₂^- ·產(chǎn)生速率、緩解膜損傷、維護良好的細胞膜透性等方面，起到了積極有效的保護作用。

2.43種外源物質對干旱脅迫下牡丹SOD、POD、CAT活性的影響

SOD、POD、CAT是植物遭受逆境脅迫時最重要的3類保護酶，其活性的高低和變化常用來衡量植物抗性強弱，并可作為品種抗性的鑒定依據(jù)。SOD主要清除 O₂^- ·自由基，CAT、POD主要清除 H₂O₂ 。由圖4可知，牡丹遭受干旱脅迫時，CK葉片的SOD、POD、CAT活性均隨脅迫程度的加深而逐漸降低，直到重度十旱脅迫時活性降到最低。而牡丹葉片在噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后，整個干旱脅迫期內(nèi)，SOD、POD、CAT的活性總體上呈前期升高后期降低的變化趨勢，且均顯著高于CK。有所不同的是，3種外源干旱緩解物質誘導下的POD活性在輕度干旱時最大，而CAT活性則在中度干旱時最大，茉莉酸甲酯、褪黑素處理的SOD活性在中度干旱時最大，殼聚糖處理的SOD活性在輕度十旱時最大。經(jīng)茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖處理后的牡丹葉片抗氧化酶類活性達到最高值時，SOD活性分別較CK顯著提高 168.5% （中度干旱） .104.9% （中度干旱） .81.0% （輕度干旱）；POD活性（輕度干旱）分別較CK顯著提高 78.1%.116.0%?42.6% ;CAT活性（中度干旱）分別較CK顯著提高 154.5% 、72.4%.103.0% 。由此可見，作為外源干旱緩解物質，茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖在牡丹根系遭遇干旱尤其是處于中度干旱期前后，更能有效促使牡丹葉片內(nèi)部抗氧化生理調控機制，通過提高SOD、POD、CAT這3種抗氧化酶的活性，進一步緩解脅迫生成的高能態(tài)活性氧帶來的傷害，有效保護牡丹株體。這也與“2.3”節(jié)的試驗結論（經(jīng)外施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖處理后，牡丹葉內(nèi)的 O₂^- ·生成速率和質膜透性顯著降低）一致。

2.53種外源物質對干旱脅迫下牡丹光合參數(shù)的 影響

由圖5可知，牡丹根部供水正常時葉片凈光合速率較高，但遭受干旱脅迫時隨著干旱脅迫程度的加重，凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率均呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢。重度干旱時，CK的 P_n?G_s?T_r?C_i 分別比水分正常時降低了 63.8%.43.5%.56.7% 、21.0% ?？梢姼恐饾u加重的干旱脅迫導致牡丹葉片光合機能顯著下降，嚴重影響了光合效率，主要原因應該是干旱脅迫造成了牡丹葉綠素含量的嚴重下降（圖2-A），光合細胞器嚴重損傷。各處理 的變化剛好與圖2－A中的總葉綠素含量變化相一致。干旱脅迫期內(nèi)牡丹葉片經(jīng)噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后， 雖然也呈逐漸降低趨勢，但數(shù)值上仍明顯高于對照，這與曹琪的研究結果4一致。其中，噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后， P_n 分別較CK提高 14.9%～65.3% .10.3%～41.2% 111.9%～20.7% 。可見遭受干旱時，外施茉莉酸甲酯、褪黑素對牡丹葉片 的增幅也明顯高于殼聚糖。但 G_s，T_r 與 P_n 相反，均顯著低于 cK 。經(jīng)茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖噴施后，牡丹葉片 G_s 分別較CK顯著降低 16.4%～35.3%.21.6%～47.0% 111.8%～24.2% ： T_r 分別較CK顯著降低 20.5% ＼～

57.8%.26.2%～36.8%12.3%～20.7% ，由此可見，茉莉酸甲酯和褪黑素降低牡丹葉片氣孔導度，抑制蒸騰失水的作用明顯好于殼聚糖。經(jīng)3種外源緩解物質處理后，牡丹葉片 C_i 則表現(xiàn)出前期升高后期降低的變化趨勢（圖5-D）。并且在中度干旱時達到最高，此時噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后的葉片 C_i 較CK顯著提高了 37.8%.28.1% 、32.3% 。由此可見，牡丹遭受根部土壤干旱時，噴施試驗濃度的茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖能夠有效調節(jié)葉片保衛(wèi)細胞的氣孔閉合狀態(tài)，減少蒸騰失水，增大氣孔導度，提高葉片胞間 CO₂ 濃度，一定程度上提高了干旱逆境狀態(tài)下牡丹葉片的光合效率。

2.63種外源物質對牡丹干旱脅迫緩解效果綜合評價

牡丹遭受干旱脅迫危害時，外施緩解物質對其干旱脅迫的緩解機制較為復雜，往往是內(nèi)部多種生理協(xié)調機制的協(xié)同反應。因此，僅僅依靠某一指標進行效果評價，既不科學又難免偏頗。故而，學者們多年來一直都致力于尋求一種或幾種科學有效的評價途徑。許多文獻表明，模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)值法應用最為廣泛[18]。借鑒該方法，本試驗中3種外源物質對牡丹干旱脅迫緩解效果的最終評價順序為茉莉酸甲酯 gt; 褪黑素 gt; 殼聚糖（表1）。

3討論與結論

許多研究證實，外源調節(jié)物質主要是通過調控植物的氣孔運動降低水分散失，實現(xiàn)緩解包括干旱在內(nèi)的多種逆境脅迫的目的[24]。本試驗也與許多植物研究結果[7.11.25]類似。在遭受干旱脅迫時牡丹葉片的水勢和相對含水量明顯下降（圖1－A）。但外施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖，均明顯提高了干旱脅迫下的牡丹葉片相對含水量并降低了其水分飽和虧。這種措施能夠維持干旱條件下牡丹葉片較高的葉片相對含水量和較低狀態(tài)的水分散失，更好地保證牡丹植株的細胞生理代謝需水，顯然更利于干旱脅迫下牡丹植株的存活。綜合相關研究認為，這3種干旱緩解物質對干旱脅迫下的植物抗性調控機制各具特色。就茉莉酸甲酯而言，研究認為，外源MeJA可以通過調節(jié) K⁺ 通道來控制氣孔運動，并使得 MeJA更容易通過氣孔進入植物體內(nèi)[14]。MeJA進入植物體后，在細胞質中被酯酶水解為茉莉酸，而茉莉酸則可作為信號傳導物質誘導植物產(chǎn)生防御反應，從而提高植物的抗旱能力[]。關于褪黑素研究認為，氣孔是植物葉片與外界系統(tǒng)進行水分和空氣交換的重要通道，但干旱造成植物氣孔導度下降。施用褪黑素則可以顯著降低干旱狀態(tài)下葉片的氣孔導度，從而減少氣孔水分蒸騰，并兼具增強葉片光合作用的能力，以緩解干旱對植株造成的迫害[11，26]。就殼聚糖而言，作為一類廉價清潔、可再生的非生物類脅迫抗性誘導劑[2」，則是通過誘導氣孔或非氣孔因素來降低干旱條件下植物葉片蒸騰失水[5]；同時，殼聚糖也可以改善根系吸水和提高有機滲透物質的合成能力[28]，來增強植物的抗旱性。就本試驗而言，牡丹遭遇干旱脅迫時經(jīng)噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后，葉片氣孔導度顯著降低，從而減少了氣孔水分蒸騰。故而本研究中可以這么認為，茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖也是通過調控牡丹葉片的氣孔運動，使得牡丹植株積極應對干旱逆境變化，來提高自身抗旱能力的。單單就3種干旱緩解物質對牡丹葉片水分散失的調控效果差異而言，經(jīng)褪黑素處理后的牡丹葉片相對含水量相較于CK的增幅要高于茉莉酸甲酯和殼聚糖處理，但對3種緩解物質水分飽和虧的改善幅度并無顯著差異（圖1-B）。

植物光合作用是生長發(fā)育、開花結果最重要的物質及能量來源，但遭遇干旱脅迫時光合作用的變化反應也最為敏感，尤其是光合作用的場所-葉綠體的基質類囊體上[7]。本試驗中，牡丹遭受干旱脅迫時造成了葉綠素、類胡蘿卜素的破損或合成受阻，致使其含量顯著降低，這很大程度上降低了牡丹葉片的光合性能。同時干旱也引發(fā)了牡丹葉片組織的缺水，當葉片水勢降低時（圖1-A），牡丹保衛(wèi)細胞失水某種程度上又導致了氣孔的部分關閉，造成了葉肉細胞 CO₂ 擴散受阻[12]。胞間 CO₂ 濃度也隨之降低（圖5-D）。由于牡丹脅迫前期主要受氣孔因素限制，導致葉片對 CO₂ 的吸收減少，凈光合速率也隨之下降。但當土壤水分持續(xù)到中度干旱脅迫時，氣孔限制又過渡到了非氣孔限制，因而脅迫后期的牡丹凈光合速率的下降又受二者（氣孔因素和非氣孔因素）共同制約[29-30]。但外施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖3種干旱緩解物質可有效提高干旱脅迫下的牡丹葉綠素含量及胡蘿卜素含量，而高含量的葉綠素則是保證光合作用良好運轉的基礎和前提[7，12]。同時，協(xié)同3 種干旱緩解物質對干旱脅迫下牡丹氣孔運動或閉合的調控，葉片氣孔導度受到明顯抑制，減少了葉片的水分蒸騰，因而蒸騰速率顯著降低。

研究認為，胞間 CO₂ 濃度的大小與氣孔的開張程度密切相關，其濃度的高低將直接影響葉綠體細胞的光合效率和產(chǎn)出。本試驗（圖5）表明，遭受干旱脅迫時，隨著干旱脅迫程度的加深，牡丹胞間 CO₂ 濃度逐漸降低。這是牡丹植株自身出于減少水分蒸騰、抵御干旱的需要，葉肉保衛(wèi)細胞氣孔閉合引起的自我保護機制造成的結果[12，29]，當然胞間 CO₂ 濃度降低也是氣孔閉合造成的，不利于光合作用的負面協(xié)同反應。但干旱脅迫期時，牡丹葉片經(jīng)噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后，顯著提高了牡丹的胞間 CO₂ 濃度，且表現(xiàn)為明顯的前期升高后期降低的變化趨勢。3種干旱緩解物質的胞間 CO₂ 濃度都在中度脅迫時達到最高，胞間 CO₂ 濃度最高時，經(jīng)茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖處理后，牡丹胞間 CO₂ 濃度分別較CK顯著增加 37.8%28.1%.32.3% 。同時，從3種干旱緩解物質對遭受干旱脅迫的牡丹葉片胞間 CO₂ 濃度的改善程度來看，三者之間并無明顯差異。牡丹噴施3種干旱緩解物質后與CK相比，胞間 CO₂ 濃度在中度干旱時顯著升高，而后迅速降低。胞間 CO₂ 濃度之所以呈現(xiàn)如此變化可能是因為牡丹葉片在遭受中度干旱脅迫前后，所受干旱脅迫的損害程度已經(jīng)表現(xiàn)得較為強烈，氣孔導度明顯減?。▓D5-B），葉綠體結構受到破壞，致使葉肉細胞固定 CO₂ 能力下降，光合暗反應減弱，凈光合速率降低，因此 CO₂ 利用量減少，所以引起了胞間 CO₂ 濃度的短暫升高（圖5-D）。當然也有研究認為，此時盡管通過氣孔進入葉片的 CO₂ 的量減少了，但同時進入細胞的胞間 CO₂ 量減少得更多，這也是造成胞間 CO₂ 濃度短期升高的因素[12]。外施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖對牡丹葉片葉綠素的保護協(xié)同胞間 CO₂ 濃度短期增加，十分有利于牡丹葉片光合反應中心光合系統(tǒng)的正常運轉以及葉綠體間質中 CO₂ 的固定。這種調控機制反饋過來也是即使遭受了干旱脅迫，牡丹葉片凈光合速率仍然顯著高于CK的內(nèi)在生理原因（圖5－A）。

植物遭受干旱脅迫時，過量的高能態(tài)活性氧自由基損害細胞膜脂，加速衰老進程，嚴重時會對植物造成難以修復的危害。許多研究表明，噴施外源干旱緩解物質，如殼聚糖、甜菜堿、硫胺素、亞精胺等時，能夠誘導干旱脅迫下的植物葉片SOD、CAT、POD活性及可溶性蛋白、類胡蘿卜素和脯氨酸的含量增加，降低MDA、 H₂O₂ 含量和 O₂^- ·產(chǎn)生速率。施加這些外源物質后誘發(fā)了植物體內(nèi)保抗氧化系統(tǒng)，包括保護酶體系和非酶類體系的抗氧化物質，來保護細胞免遭活性氧的傷害。本試驗同樣表明，干旱脅迫條件下的牡丹經(jīng)噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后，牡丹葉內(nèi)類胡蘿 h 素含量分別較CK顯著提高 56.2%～106.6%.72.5%～168.9%.32.2%～ 80.2% （圖2-B）;SOD活性達到最大值時，茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖分別提高 168.5% （中度干旱） .104.9% （中度干旱） .81.0% （輕度干旱）;輕度干旱時，POD活性分別提高 78. 1%. 116. 0% 742.6% ;中度干旱時，CAT活性分別提高 154.5% 、72.4% 103.0% 。與CK相比， O₂^- ·產(chǎn)生速率分別顯著下降 35.8% ＼～ 57. 5% 、19. 5% ＼～ 52. 3% 、21.3%～23.7% （圖3-A）;質膜相對透性分別顯著下降 40.7%～47.6%.20.8%～28.1%.16.7%～ 31.4% （圖3-B）。表明遭遇干旱時，3種外源干旱緩解物質均能較好地增強牡丹抵抗干旱脅迫的應對能力。其中，類胡蘿卜素含量提高的重要意義在于類胡蘿卜素具有很強的抗氧化功能，是植物體內(nèi)最重要的 O₂^- ·猝滅劑，牡丹葉片類胡蘿卜素含量的提高，能夠在極大程度上阻止干旱激增的 O₂^- ·誘發(fā)對不飽和脂肪酸的過氧化作用，從而保護牡丹細胞的膜系統(tǒng)，特別是葉綠體光合膜系統(tǒng)，使得干旱脅迫下牡丹葉片光合機構的穩(wěn)定性得以增強。SOD、CAT、POD作為植物所有組織中普遍存在的3種主要保護酶類，其活性的高低與植物的代謝強度以及抗性密切關聯(lián)[8-9]。SOD 能清除超氧陰離子自由基，反應生成毒性較低的 H₂O₂;H₂O₂ 經(jīng) 2H₂O₂ O₂+2H₂O 生化反應后，被CAT直接催化分解成對細胞不具毒害的 H₂O;POD 是以 H₂O₂ 為電子受體催化底物水解氧化的酶，同時氧化酶和過氧化氫酶也都存在于過氧化物酶體中。因此，POD具有消除過氧化氫和酚類、胺類、醛類毒性的多重作用，從而擔起對細胞的保護責任。此外，POD與植物的呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有關系。因此，基于本研究結果，干旱脅迫條件下牡丹噴施茉莉酸甲酯、褪黑素、殼聚糖后，SOD、CAT、POD活性顯著增強，可以有效降低干旱導致的過量高能態(tài)O₂^-???O₂^-?O₂ 等活性氧自由基對牡丹細胞造成的損害，延緩其衰老進程，增強其抗旱適應能力。

總體而言，在本試驗中外施茉莉酸甲酯后，牡丹葉片類胡蘿卜素含量、SOD活性、POD活性、CAT活性提高的幅度以及細胞質膜相對透性、 ?O₂^- ·產(chǎn)生速率降低的幅度均明顯高于褪黑素和殼聚糖處理，說明茉莉酸甲酯在對保護牡丹細胞的膜系統(tǒng)、穩(wěn)定葉片光合機構方面的調控效果優(yōu)于褪黑素及殼聚糖。但這僅屬于較為主觀的大體判斷，所以為了能更準確科學地評價出這3種外源物質對牡丹干旱緩解性能的總體效果，本試驗參照了其他植物抗逆性評價最常用的隸屬函數(shù)評價法，對3種外源干旱緩解物質的緩解效果進行了綜合評價。這種科學的評價方法已在植物抗性評價及種質鑒定的研究中受到普遍認可并得以廣泛運用。如何建龍等運用隸屬函數(shù)法研究了6個歐季品種對十旱脅迫的響應，并借助可溶性蛋白含量、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、葉片相對含水量、SPAD值、SOD活性、POD活性等生理指標對其抗旱性進行科學評價，選出寧夏地區(qū)歐李的主要推廣品種[31]。田小霞等利用隸屬函數(shù)和權重系數(shù)法，獲得了黃花草木樨苗期不同品種抗旱性排序，通過回歸分析篩選出了代表性的抗旱鑒定指標[32]。李娜綜合了胡麻苗期6個抗性生理變化指標，計算出了6個胡麻品種的綜合隸屬函數(shù)值，在此基礎上進行了綜合評價，獲得了6個胡麻品種的耐旱性能力強弱[33]。綜合前人研究成果并結合牡丹植物的生物學特點，本研究在對13個生理指標綜合分析的基礎上，構建了隸屬函數(shù)評價體系，最終3種外源物質對牡丹干旱脅迫緩解效果綜合評價順序為茉莉酸甲酯 gt; 褪黑素 gt; 殼聚糖。以上研究結論為今后新型牡丹抗旱保水劑的篩選、研發(fā)及其產(chǎn)品的后續(xù)推廣，提供了可供參考的科學理論和實踐依據(jù)。

參考文獻：

[1]云建英，楊甲定，趙哈林.干旱和高溫對植物光合作用的影響機制研究進展[J]：西北植物學報，2006，26（3）：641-648.

[2]王燕.施用外源物質對園藝作物抗逆性影響研究進展[J].現(xiàn)代園藝，2024（14）：46-50.

[3]劉鑫，付麗娟，于靜，等.5種外源物質對干旱脅迫下筆筒樹幼苗生長的緩解效應[J].西北植物學報，2022，42（7）：1169-1179.

[4]曹琪.三種外源調節(jié)物質對蘋果根系生長及養(yǎng)分吸收功能的影響[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2021.

[5]尹秀晶.新型殼聚糖衍生物的制備及對小麥幼苗抗旱作用研究[D].青島：中國科學院大學（中國科學院海洋研究所），2021.

[6]梁建峰.葉面噴施肌肽和殼聚糖對狗牙根抗旱性的影響[D]南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2016.

[7]倪順剛.褪黑素對達烏里胡枝子苗期干旱的緩解效應[D]．晉中：山西農(nóng)業(yè)大學，2021.

[8]古咸彬，陸玲鴻，宋根華，等.外源褪黑素預處理對干旱脅迫下桃苗生長的緩解效應[J].植物生理學報，2022，58（2）：309-318.

[9]王鵬，楊奧軍，馮志進，等.外源5-ALA對干旱脅迫下玉米幼苗生長的緩解效應及抗氧化酶基因表達的影響［J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2022，40（4）：1-9.

[10]任曉雪，王紅軍，楊洪霞.外源鈣與甜菜堿對干旱脅迫下絲瓜幼苗的緩解效應[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2023，51（8）：131-138.

[11]代崇雯，劉亞敏，劉玉民，等.3種外源物質對干旱脅迫下紅椿生理特性的影響［J]．西南大學學報（自然科學版），2022，44（2）：48-56.

[12]曹冬梅，賈民隆，段九菊，等.外源茉莉酸甲酯對干旱脅迫下萱草光合生理的緩解效應［J].北方園藝，2021（13）：78-84.

[13]李軍，孔祥生，李金航，等.逐漸干旱對牡丹生理指標的影響[J].北方園藝，2014（16）：50-53

[14]王夢欽.外源茉莉酸甲酯對燈盞花抗旱性的影響及其相關基因挖掘[D」．昆明：云南帥范大學，2023.

[15]李合生.植物生理生化實驗原理和技術［M].北京：高等教育出版社，2000.

[16]高俊鳳．植物生理學試驗技術［M]．西安：世界圖書出版社，2000.

[17]種培芳，單立山，蘇世平，等．甘肅旱區(qū)5個經(jīng)濟林樹種的苗期抗旱性綜合評價[J]：干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2017，35（1）：198-204，247.

[18]黃莉娟，趙麗麗，唐華江，等．不同毛花雀稗種質對干旱脅迫的響應及其抗旱性評價［J]．西南農(nóng)業(yè)學報，2019，32（11）：2557 -2563.

[19]李津津，趙書崗，安秀紅，等.干旱脅迫下核桃生理適應性及抗性指標篩選[J].中國果樹，2023（3）：72-78，84.

[20]張維強，唐秀芝.同工酶與植物遺傳育種[M].北京：北京農(nóng)業(yè)大學出版社，1993.

[21]白楊.不同牡丹品種對夏季高溫脅迫的生理響應及褪黑素緩解作用研究［D]．泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2023.

[22]Bailey-Serres J，ChangR.Sensing and signalling in response tooxygen deprivation in plants and other organisms[J].Annals ofBotany，2005，96（4） ：507-518.

[23]米海莉，許興，李樹華，等.干旱脅迫下牛心樸子幼苗相對含水量、質膜透性及保護酶活性變化[J」：西北植物學報，2023，23（11） ：1871 -1876.

[24]王曉雯.干旱脅迫和復水對栓皮櫟幼苗生長和生理生化指標的影響［D]．鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學，2020.

[25]王凱，沈潮，曹鵬，等.沙地樟子松幼苗干旱致死過程中非結構性碳水化合物的變化［J]．應用生態(tài)學報，2018，29（11）：3513-3520.

[26]佟莉蓉，倪順剛，任星遠，等．褪黑素對干旱脅迫下達烏里胡枝子幼苗生長及葉片水分生理的影響[J]．草地學報，2021，29（8） ：1682 -1688.

[27]練華山，周艾玲，梁樂，等.葉面噴施殼聚糖緩解低溫處理對絲瓜幼苗的影響[J]．云南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學），2023，38（2）：298 -305.

[28]牛云然．外源物質對低溫下辣椒幼苗抗冷性的影響[D]．邯鄲：河北工程大學，2020.

[29]王聰，楊恒山，董永義，等．外源殼聚糖對NaCl脅迫下菜用大豆光合作用及熒光特性的影響［J]．西北植物學報，2015，35（6）：1198 -1205.

[30]金微微，王炎，張會慧，等.茉莉酸甲酯對干旱及復水條件下烤煙幼苗葉綠素熒光特性的影響[J]．應用生態(tài)學報，2011，22（12） ：3157 -3162.

[31]何建龍，王占軍，柳超超，等.6個歐李品種對干旱脅迫的響應及抗旱性評價[J]．山西農(nóng)業(yè)科學，2024，52（3）：86-93.

[32]田小霞，許明爽，鄭明利，等．黃花草木樨苗期抗旱性鑒定及抗旱指標篩選[J]．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2021，35（10）：120-127.

[33]李娜.胡麻品種抗旱性指標篩選及評價方法研究［D]．蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學，2015.