狗牙根对不同干旱胁迫处理的生理响应

张建波，唐成斌，吴佳海，周玉锋，莫志萍

(贵州草业研究所，贵州 独山 558200)

狗牙根对不同干旱胁迫处理的生理响应

张建波，唐成斌，吴佳海，周玉锋，莫志萍

(贵州草业研究所，贵州 独山 558200)

以无土基质培育的狗牙根(Cynodondactylon)为研究对象，研究了狗牙根对不同干旱胁迫处理的生理响应，以探讨工厂化培育下狗牙根合理的灌溉时间。结果表明，干旱胁迫导致叶片相对含水量降低，游离脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性增加，在干旱胁迫12 d以前复水的处理，叶片相对含水量和游离脯氨酸含量能恢复到未处理以前，在干旱胁迫8 d以前复水的处理，其超氧化物歧化酶活性能恢复到未处理以前。说明无土基质培育的狗牙根能忍受的最大干旱胁迫天数为12 d，但是在干旱胁迫8 d前恢复浇水对狗牙根恢复生长最为有利。

狗牙根；干旱胁迫；相对含水量；脯氨酸；超氧化物歧化酶

目前，我国草坪生产主要依赖土地直接生产(土培草坪)，这种生产方式管理粗放，且随着草坪生产的增长，需求的土地面积也就越多，由于连续铲走土层，导致了大片良田的贫瘠化、盐碱化和砂化，这种破坏性在贵州土层薄、耕地少、生态脆弱的地区尤为严重[1]。针对贵州地区农作物秸秆丰富，使其资源化后用作草坪生产的无土基质进行温室内草坪工厂化生产，能有效地解决这一问题。

狗牙根(Cynodondactylon)是一种优良的草坪草，分布、应用广泛[2-3]。本研究通过不同干旱胁迫天数处理后恢复浇水，研究温室内无土基质培育的狗牙根生理变化，寻找工厂化培育下狗牙根合理的灌溉时间和频度，为草坪工厂化生产中狗牙根草坪建植管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验材料 草种采用普通狗牙根。草坪培养基质为贵州省草业研究所研制的无土草坪基质[4]，其配方为稻草秸秆∶猪粪∶秸秆腐熟剂=100∶100∶1，其中稻草于2007年9月收集于贵州省独山县农田；猪粪便选用贵州省独山县养猪场堆肥2个月左右的猪粪便；秸秆腐熟剂采用北京金宝贝生物科技有限公司生产的Ⅲ号腐熟剂。

1.2试验方法 试验先采用干旱胁迫处理，然后不同时间复水，研究狗牙根对不同干旱胁迫处理的生理响应情况。2009年2月在贵州省草业研究所独山基地温室内，用普通狗牙根和无土草坪基质建坪并培育草坪，待2009年6月成坪后移入底面积50 cm×50 cm、高5 cm的塑料盘中进行干旱胁迫处理。干旱胁迫共5个处理，每处理3个重复。处理分别为：Ⅰ.一直干旱胁迫；Ⅱ.4 d后复水；Ⅲ.8 d后复水；Ⅳ.12 d后复水；Ⅴ.16 d后复水。处理Ⅰ在未干旱胁迫前采样测定各指标作为对照，在干旱胁迫处理后每4 d采样测定各指标；其他处理在复水前都不采样，在复水后每4 d采样测定各指标。

1.3测定项目及方法

1.3.1叶片相对含水量测定 采用饱和称量法测定。取叶片称鲜质量，蒸馏水中浸泡24 h后称其饱和鲜质量，105 ℃烘箱内烘2 h称干质量，计算相对含水量。

1.3.2游离脯氨酸(Pro)含量的测定 采用磺基水杨酸法测定游离脯氨酸[5]。

1.3.3超氧化物歧化酶活性的测定 采用氮蓝四唑(NBT)法测定[5]。

1.4数据处理 采用SPSS 13.0软件进行统计分析，差异显著性运用LSD检验法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1叶片相对含水量变化趋势 叶片相对含水量是植物对干旱胁迫生理响应的一个重要指标，从表1的数据可以看出，处理Ⅰ狗牙根叶片相对含水量一直下降，处理的第4、8、12天下降都呈极显著水平(P<0.01)，到了干旱胁迫处理的第16、20、24和28天，叶片相对含水量下降趋势变缓，相互间差异不显著(P>0.05)，但都比处理前的叶片相对含水量下降了58%以上；处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ狗牙根叶片含水量保持在一个较高水平，而后都恢复到未处理前的水平，所不同的是处理Ⅱ、处理Ⅲ在复水后的第4天，叶片相对含水量与未处理前相比,差异不显著，而处理Ⅳ是在复水后的第8天；干旱胁迫后第16天复水的处理Ⅴ狗牙根的叶片相对含水量一直处于较低水平，各测定时间内相对含水量差异不显著，且最终未能恢复到未处理前的水平。

表1 不同干旱胁迫复水处理狗牙根的相对含水量 %

注：不同大写字母表示不同复水处理差异极显著(P<0.01)；不同小写字母表示差异显著(P<0.05)；“-”表示未测定。下表同。

2.2游离脯氨酸含量变化趋势 干旱胁迫会引起植物体内的游离脯氨酸含量变化，从表2可以看出各处理游离脯氨酸含量的变化趋势。

处理Ⅰ总体表现为先增加后降低的变化趋势，在处理后的第4天和第8天变化不显著；第8天到第16天迅速增加，第16天到第20天基本保持不变，第20天到第28天稍有下降；在第20天的基础上，第24天下降趋势不显著，第28天下降趋势极显著。处理Ⅱ各测定值与未处理前的数据均差异不显著。处理Ⅲ游离脯氨酸含量随复水时间的增加，其含量逐渐下降，在第12、16、20天下降趋势极显著，到第28天恢复到未处理状态。处理Ⅳ一开始就在一个较高水平(28.2 μg/g)，然后迅速下降，到第24天时降至未处理前的水平。处理Ⅴ游离脯氨酸含量很稳定的保持在最高水平，在第20、24和28天所测数值差异不显著，且最终未能恢复到未处理前的状态。

从游离脯氨酸含量变化趋势看出，在本试验条件下，狗牙根的耐旱极端天数与叶片相对含水量所表现的一样，为12 d。

表2 不同干旱胁迫复水处理狗牙根游离脯氨酸的含量 μg/g

2.3超氧化物歧化酶活性变化趋势 超氧化物歧化酶是保护细胞膜免受自由基伤害的保护酶，在植物受干旱胁迫时，体内超氧化物歧化酶活性增加。从表3可以看出各干旱处理狗牙根超氧化物歧化酶活性的变化趋势。处理Ⅰ活性先增加，在处理后第24天到第28天略有下降，整体变幅较大，未处理前的13.2 U/g比最高的81.2 U/g低了近80%。在第0、4、8和12天测定数值差异显著，第12天到第16天差异不显著。处理Ⅱ超氧化物歧化酶活性与未处理前变化不显著，变幅在2.4 U/g，说明干旱胁迫第4天对狗牙根超氧化物歧化酶活性影响不大。处理Ⅲ超氧化物歧化酶活性整体呈下降趋势，在第20天小幅增加，到第24天数值恢复到与未处理前不显著水平。处理Ⅳ和处理Ⅴ一直增加，处理Ⅳ在第16天到第20天增加迅速，其后比较平稳的保持在较高水平，处理Ⅴ一直保持在较高水平，这两处理最终的数值均与未处理前的数值差异极显著。

超氧化物歧化酶活性在试验条件下，狗牙根在干旱胁迫后8 d复水能恢复到未处理前的状态。超过8 d，超氧化物歧化酶活性将继续增加，而且未见恢复的趋势。

表3 不同干旱胁迫复水处理狗牙根的超氧化物歧化酶活性变化 U/g

3 讨论与结论

干旱胁迫会引起植物体内相对含水量、细胞内渗透物质、膜系统保护酶活性、光合生理、激素水平等一系列的生理变化[6]，这种变化在一定的胁迫范围之内是可逆的，但是当超过了该范围，这类生理变化将不再可逆，植株也将因干旱而死亡。因此，本研究以叶片相对含水量、游离脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性在干旱胁迫及恢复浇水下的变化，来探讨狗牙根在无土培养基上的工厂化培养时的水分管理情况。研究发现在干旱12 d时恢复浇水，叶片相对含水量和游离脯氨酸含量能恢复到未干旱处理时的水平；干旱胁迫8 d后恢复浇水，超氧化物歧化酶活性能恢复到未干旱处理时的水平。说明了狗牙根在干旱8 d后，部分生理指标已经开始出现不可逆变化，在水分管理时浇水间隔最多不能超过8 d。

目前，国内对狗牙根抗旱性研究较多的是狗牙根与其他草坪草抗旱性比较或是狗牙根不同材料之间抗旱性的比较[7-9]，不同水分处理对草坪草生长发育的影响也有研究[10]。本研究是以一个材料为研究对象，主要对不同干旱胁迫天数后恢复浇水来研究材料干旱—复水的生理响应。如单独看一直干旱不复水的处理，其变化趋势与其他植物抗旱性研究的结果类似，都是叶片相对含水量降低，游离脯氨酸含量升高，超氧化物歧化酶活性升高。叶片相对含水量降低是因为干旱导致植物失水，游离脯氨酸和超氧化物歧化酶活性升高有利于植物抵抗干旱带给植物的损伤。随后复水后植物的生理变化发现超氧化物歧化酶活性出现不可逆变化的时间早于叶片相对含水量和游离脯氨酸，说明在受到干旱胁迫时各指标的反应不是同步的，超氧化物歧化酶活性早出现不可逆变化可能由于它是植物体内清除活性氧系统的第一道防线[11]，干旱胁迫产生的活性氧自由基会使植物体受到毒害，积累超氧化物歧化酶可以消除这些毒害，这样导致其他的指标表现出延后于超氧化物歧化酶出现不可逆变化的现象。

[1] 崔建宇，慕康国，胡林，等．北京地区草皮卷生产对土壤质量影响的研究[J]．草业科学，2003，26(6):68-72．

[2] 董宽虎，沈益新.饲草生产学[M].北京：中国农业出版社，2003．

[3] 尹权为，曾兵，张新全，等.狗牙根种质资源在渝西地区的生态适应性评价[J]．草业科学，2009，26(5)：174-178.

[4] 干友民，蒙宇，张建波，等.不同稻秸基质处理对高羊茅无土草皮成坪天数及坪用价值的影响[J].草业学报，2009，18(8):87-93.

[5] 邹琦.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业出版社,2001:161-173.

[6] 张宪政，苏正淑.作物水分亏缺伤害生理研究概况[J].沈阳农业大学学报，1996，27(3)：85-91.

[7] 张岩，李会彬，边秀举，等.水分胁迫条件下几种狗牙根草坪草抗旱性比较研究[J].华北农学报，2008，23(增刊):150-152.

[8] 赵艳，孙吉雄，王兆龙.狗牙根和结缕草部分品种的抗旱性能评价[J].上海交通大学学报(农业科学版)，2008，26(6):184-187.

[9] 阿力木·沙比尔，阿不来提·阿不都热依木，齐曼·尤努斯.6份新疆狗牙根抗旱性比较[J].新疆农业大学学报，2008，31(2):17-19.

[10] 张小林，彭致功.不同水分处理对草坪草生长发育的影响[J].草业科学，2009，26(4):144-149.

[11] 王玉刚，阿不来提·阿不都热依木，齐曼·尤努斯.两狗牙根品种对干旱胁迫反应的差异[J].草业学报，2006，15(8):58-64.

PhysiologicalresponseofBermudagrass(Cynodondactylon)todifferentdroughtstresses

ZHANG Jian-bo, TANG Chen-bin,WU jia-hai, ZHOU Yu-feng，MO Zhi-ping

(Guizhou Grassland Science Institute, Guizhou Dushan 558200， China)

A pot experiment was carried out determine the physiological response of Bermudagrass (Cynodondactylon)to different drought stresses for selecting the appropriate time of irrigation by measuring the relative water content, content of free proline and superoxidase activity. The results of this study indicated that drought stress decreased leaf relative water content and increased the content of free proline. The re-irrigation in the 12 days after drought stress restored the relative leaf water content and free proline. The re-irrigation in the 8 days after drought stress restored the superoxidase activity. This study suggested that Bermudagrass cultivated in soilless medium could tolerate 12 days drought stress, but re-irrigation in 8 days after drought stress was the best time for Bermudagrass recovery growth.

Bermudagrass； drought stress； relative water content； proline； superoxidase

S543+.903.4；Q945.78

A

1001-0629(2011)01-0117-04

2010-03-15 接受日期：2010-05-19

贵州省“十一五”重大专项“草坪工厂化生产技术研究与产业化示范推广”[黔科合重大专项字(2007)6006]

张建波(1981-)，男，四川眉山人，实习研究员，硕士，从事草坪培育和管理的研究。

E-mail：zhangjianber@163．com

周玉锋 E-mail:gzzhouyf@sohu.com