24种连蕊茶在夏季极端高温干旱条件下的耐旱潜力评价

王江英　吴斌　刘伟鑫　范正琪　李纪元

摘 要 2013年6～9月，华东地区发生的极端高温干旱给园林植物的生长造成了严重影响。通过田间旱害调查及相关生理指标测定，采用叶片耐旱指数和生理指标的平均隶属函数值聚类分析方法，对浙江省金华市国际山茶物种园连蕊茶组（Sect. Theopsis）的24个种进行了耐旱潜力综合评价。结果表明：24种连蕊茶的耐旱潜力可分为强、较强、中等及弱4类，其中第一类耐旱潜力强，包括小卵叶连蕊茶、七瓣连蕊茶、长尖连蕊茶、贵州连蕊茶、大萼连蕊茶；第二类耐旱潜力较强，包括细萼连蕊茶、微花连蕊茶、黄杨叶连蕊茶、尖连蕊茶、岳麓连蕊茶、小长尾连蕊茶、钟萼连蕊茶、蒙自连蕊茶、川鄂连蕊茶、长管连蕊茶、大花尖连蕊茶；第三类耐旱潜力中等，包括荔波连蕊茶、披针萼连蕊茶、细叶连蕊茶、肖长尖连蕊茶、柃叶连蕊茶、细尖连蕊茶；第四类为耐旱潜力弱，包括毛花连蕊茶、川滇连蕊茶。

关键词 连蕊茶组；耐旱潜力； 耐旱指数；生理指标；综合评价

中图分类号 S685 文献标识码 A

Abstract Ornamental plants in the East China were seriously affected by the extreme high temperature and long drought period from June to September in 2013. In this experiment， 24 12-year-old species from Sect. Theopsis in the Jinhua International Camellia Species Garden were evaluated for their potential of drought-resistance through the field investigation and 4 relevant physiological index analysis. The results showed that 24 species could be classified into 4 categories based on the drought-resistance， the first category with strong drought-resistance including C. parvi-ovata， C. septempetala， C. acutissima， C. costei， and C. macrosepala； the second category is drought-resistance including C. tsofui， C. minutiflora， C. buxifolia， C. cuspidata， C. handelii， C. parvicaudata， C. campanisepala， C. forrestii， C. rosthorniana， C. elongata and C. cuspidata var. grandiflorac； the third category to moderate drought-resistance including C. lipoensis， C. lancicalyx， C. parvilimba， C. subacutissima， C. euryoides and C. parvicuspidata； while the fourth category with weaker drought-resistance including C. fraterna and C. tsaii， on the basis of comprehensive evaluation.

Key words Sect. Theopsis； Potential of drought-resistance； Drought-resistant index； Physiological index； Comprehensive evaluation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.03.020

连蕊茶组（Sect. Theopsis）属于山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）植物，常绿灌木或小乔木[1]。其树形开展，分枝细密，幼枝下垂，新叶鲜红，微花繁密芳香，适应性强，是近年来倍受推崇的新型园林绿化观赏植物[2]。

关于山茶属植物的抗寒性和耐热性虽有一些研究，但大多是基于离体生理测定的间接方法及结果。骆琴娅等[3]以电导法对低温处理后的山茶属8个物种幼林期离体叶片进行了抗寒性评价。李辛雷等[4]以山茶属17个组130个物种为材料，通过测定离体叶片的相对电导率、丙二醛含量及超氧阴离子产生速率等生理指标，评价其在自然高温条件下的耐热性。在山茶属植物的耐旱性相关研究领域，采用了控制条件下的研究方法，如刘玉英[5]对不同时期水分胁迫处理后的7个茶树品种进行了耐旱差异性评价。徐碧玉等[6]通过田间调查对53个茶梅品种的耐热性进行了等级划分。霍佩佩[7]采用自然干燥法对8个长林系列油茶无性系盆栽苗进行了耐旱性评价。然而将田间调查与生理指标测定相结合对连蕊茶进行耐旱性研究，目前则尚未见相关报道。

在2013年长期的自然特大干旱条件下，本研究以12年生的24种连蕊茶为材料，综合田间旱害调查及生理指标测定，对其耐旱潜力进行综合评价，为连蕊茶引种、适应性育种及开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

连蕊茶样品采集于浙江省金华市国际山茶物种园，地处东经119°35′，北纬29°08′。2013年6月下旬至9月下旬，平均气温高达30.2 ℃，比常年同期偏高2.1 ℃，降水量比往年减少近九成，仅50.7 mm[8-9]，属特大干旱年份。

连蕊茶于2003年种植，12年生，每个物种种植数量2～3棵，植株长势相近，在持续干旱约90 d，无人工浇灌的情况下采集叶样并进行田间评价。参试24种连蕊茶的地理分布如表1[10]。

1.2 方法

2013年9月12日进行田间旱害调查并采集连蕊茶叶片采取液氮速冻，-80 ℃超低温冰箱保存备用。

1.2.1 连蕊茶旱害等级划分 参照茶树等级划分法[11]，结合连蕊茶的实际田间旱害程度，将连蕊茶的旱害等级分为0级、Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级。各等级旱害症状具体如下：

0级：生长良好，无旱害症状；

Ⅰ级：轻度旱害，叶尖、叶边缘或侧脉组织失绿，叶缘呈现浅波浪状；

Ⅱ级：中度旱害，叶尖、叶边缘、侧脉及主脉组织变红且少量干枯，叶缘呈现中度波浪状；

Ⅲ级：重度旱害，叶尖、主脉及侧脉组织灰褐色且枯焦，严重时整叶脱落，叶缘呈现深波浪状至整叶卷曲。

1.2.2 旱害胁迫下叶片田间旱害评价 在其4个方向（东南西北）分别选取生长状况类似的1个枝条（带有许多小分支）。对枝条顶芽下第5片以下的30个叶片进行调查。分别记录各等级下的叶片数量。根据平均值，计算各个物种的旱害率、旱害指数及耐旱指数。

旱害率/% =相应旱害级叶片数/总叶片数×100

旱害指数（DI）=∑（旱害级值×相应旱害级叶片数）/（总叶片数×旱害最高级值）

耐旱指数（DRI）=1-∑（旱害级值×相应旱害级叶片数）/（总叶片数×旱害最高级值）

1.2.3 植物生理指标测定 丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法[12]，脯氨酸（Proline）含量采用磺基水杨酸法[12]，氮蓝四唑（NBT）光还原法测定超氧化物歧化酶（SOD）活力[12]，过氧化物酶（POD）活力测定采用愈创木酚法[13]。各指标均重复测定3次。

1.3 数据处理

应用模糊数学隶属分析法计算4项生理指标的综合隶属值[14]，运用灰色关联度分析法计算4项生理指标对旱害综合评价的权重[15]，利用SPSS 19.0软件对24种连蕊茶的田间旱害指标和生理指标进行聚类分析及耐旱潜力划分。

2 结果与分析

2.1 极端干旱胁迫下连蕊茶旱害的田间评价

随着夏秋季干旱胁迫的加剧，24种连蕊茶的叶片均发生旱害，但程度不一。由表2可知，旱害率在18.34%～59.17%之间，平均38.02%，除了长尖连蕊茶、川滇连蕊茶及毛花连蕊茶，其余的连蕊茶旱害率均低于50%，从害旱范围上分析表明绝大多数连蕊茶所受旱害较轻。另外，旱害指数范围为0.111～0.317，平均0.195，而耐旱指数范围则为0.683～0.899，平均0.805，约为旱害指数平均值的4倍，表明在极端干旱后，从旱害程度上分析发现24种连蕊茶均具有较好的耐旱潜力。根据耐旱指数排序，细叶连蕊茶、小卵叶连蕊茶和岳麓连蕊茶的耐旱潜力比较强，而川滇连蕊茶和毛花连蕊茶耐旱潜力则比较弱。

2.2 极端干旱胁迫下连蕊茶主要生理指标的变化

2.2.1 旱害对连蕊茶MDA含量的影响 MDA是膜脂过氧化的产物之一，有较强的细胞毒性，能够引起膜功能紊乱，MDA积累量与植物抗逆能力成反比[16]。在干旱胁迫过程后，24种连蕊茶MDA含量有明显变化，在7.64～22.44 nmol/g FW之间，平均12.72 nmol/g FW，表明干旱造成连蕊茶叶片不同程度的膜脂过氧化。图1-a中显示12种连蕊茶MDA含量低于平均值，其中大萼连蕊茶积累的MDA量最少，说明其耐旱潜力最强，其次是小长尾连蕊茶；而川鄂连蕊茶MDA积累量最多，约为大萼连蕊茶的3倍，其膜脂过氧化程度最严重，所受的损伤最大，其耐旱潜力较弱。

2.2.2 旱害对连蕊茶脯氨酸含量的影响 脯氨酸作为一种渗透保护剂，在受到水分胁迫后含量增加，能调节植物体内水分平衡[17-18]。干旱胁迫下，24种连蕊茶积累的脯氨酸含量变化特别明显，在6.06～34.24 μg/g FW之间，平均15.91 μg/g FW，表明干旱胁迫下连蕊茶叶片的渗透调节能力有差异。由图1-b可知，有11种连蕊茶脯氨酸含量高于平均值，其中贵州连蕊茶和微花连蕊茶积累的脯氨酸含量较多，具有较强的渗透调节能力，保护植物细胞少受伤害，因此表现出较好的耐旱潜力。脯氨酸积累量较少的为荔波连蕊茶和披针萼连蕊茶，分别只有贵州连蕊茶的1/6、微花连蕊茶的1/4，表明其在干旱胁迫下植株易表现出较大的旱害状况。

2.2.3 旱害对连蕊茶SOD活性的影响 SOD作为植物保护酶系统中最重要的一员，能够清除体内过多的自由基，保护细胞免受氧化损伤[19]。当遭遇持续干旱时，叶片中活性氧不断产生，24种连蕊茶的SOD均表现出快速响应，活性范围为249.97～369.62 U/g FW，平均293.47 U/g FW，表明干旱胁迫后，各连蕊茶SOD活性均达到较高水平，以保持较强的清除自由基能力。由图1-c可知，有9种连蕊茶SOD活性高于平均，其中SOD活性最高的为小卵叶连蕊茶，其次是大花尖连蕊茶，说明它们抵御旱害的能力较强，而活性最低的披针萼连蕊茶为小卵叶连蕊茶的75%，持续干旱对其伤害程度较深，耐旱表现也较弱。

2.2.4 旱害对连蕊茶POD活性的影响 POD也是植物保护酶之一，是植物体内负责清除H2O2的主要酶类，与SOD共同作用，以清除体内的超氧离子，减轻植物所受的伤害[20]。持续干旱时，24种连蕊茶POD响应速度较SOD缓慢很多，且相互之间POD活性差异也很大，在0.71～8.67 U/g FW之间，平均2.84 U/g FW，可能因为SOD快速响应导致叶片合成POD的速度减缓。由图1-d可知，9种连蕊茶POD活性高于平均，其中七瓣连蕊茶和川鄂连蕊茶POD活性较高，最低的为细叶连蕊茶，其中七瓣连蕊茶约为细叶连蕊茶的12.2倍，说明七瓣连蕊茶相对于细叶连蕊茶来说具有更强高的耐旱潜力。

2.3 耐旱潜力综合评价

2.3.1 各项生理指标的权重分析 采用灰色关联度分析法，对连蕊茶耐旱指标进行筛选，评价其强弱程度。将MDA含量、脯氨酸含量、SOD活性和POD活性4项指标的测定数据，按理想模型进行无量纲初始化处理，并计算各点的绝对差，所得的关联系数及权重见表3。

由表3可以看出，在干旱胁迫下，上述4个生理指标关联系数对应的权重依次为0.27、0.26、0.25、0.22，其中SOD活性、MDA含量和POD活性的权重略大且相当，脯氨酸含量的权重略小。指标间的最大权重与最小权重之间相差约为0.05，说明4项生理指标对生理耐旱潜力评价的影响相当，并且能代表24种连蕊茶耐旱潜力评价要求。

2.3.2 4项生理指标的综合评价 如果以丙二醛含量、脯氨酸含量、SOD活性及POD活性4项指标进行单指标排序，会发现各物种在不同指标中的排序略有差异。为此计算各指标的隶属函数值，以及所有指标的平均值（平均隶属函数值：△），并进行综合评价（表2）。△越大，说明耐旱潜力越强。由表2可以看出24种连蕊茶耐旱潜力的强弱，其中七瓣连蕊茶、小卵叶连蕊茶、贵州连蕊茶和大萼连蕊茶的平均隶属函数值较大，说明耐旱潜力较强；细叶连蕊茶、披针萼连蕊茶和荔波连蕊茶的平均隶属函数值较小，说明其耐旱潜力较弱。

2.3.3 连蕊茶综合耐旱潜力力划分 根据叶片田间耐旱指数（DRI）及生理指标平均隶属函数值（△），采用最长距离法对24种连蕊茶进行系统聚类分析，结果如图2所示。

根据图2可将24种连蕊茶的耐旱潜力划分为4类：第一类耐旱潜力强，包括小卵叶连蕊茶、七瓣连蕊茶、长尖连蕊茶、贵州连蕊茶、大萼连蕊茶，约占参试物种数的21%；第二类耐旱潜力较强，包括细萼连蕊茶、微花连蕊茶、黄杨叶连蕊茶、尖连蕊茶、岳麓连蕊茶、小长尾连蕊茶、钟萼连蕊茶、蒙自连蕊茶、川鄂连蕊茶、长管连蕊茶、大花尖连蕊茶，约占46%；第三类耐旱潜力中等，包括荔波连蕊茶、披针萼连蕊茶、细叶连蕊茶、肖长尖连蕊茶、柃叶连蕊茶、细尖连蕊茶，约占25%；第四类耐旱潜力弱，包括毛花连蕊茶、川滇连蕊茶，约占8%。

3 讨论与结论

根据上述研究结果来看，连蕊茶组中的24种连蕊茶耐旱潜力存在较大的差异，其中耐旱潜力评价为较强以上的达16种，占总数的66.7%，说明大部分连蕊茶都具有较强的耐旱潜力。在24种连蕊茶中，以小卵叶连蕊茶、七瓣连蕊茶、长尖连蕊茶、贵州连蕊茶和大萼连蕊茶的耐旱潜力最强，而毛花连蕊茶和川滇连蕊茶耐旱潜力较弱，但要特别指出的是，在栽培实践中，连蕊茶组物种的耐旱能力虽然差别很大，但作为连蕊茶类群而言，其抗逆性还是普遍高于其他一些山茶属植物[2，4]。连蕊茶组物种的耐旱差异性，似乎与其原产地地理分布、年降水量和伴生植被有较大的关系，小卵叶连蕊茶、七瓣连蕊茶等物种自然分布于海拔500～1 500 m的山地常绿林中，年均降水量约为850～1 500 mm，无上层伴生植物，光照强度大。植株表现较高大，常达2～3 m；叶革质、卵状披针形，水分不易挥发；根系较发达，可以充分吸收土壤深层的水分，缓解浅层根系因缺水导致的死亡，维持植株在这种环境下的生存，从而表现出较强的干旱适应性。毛花连蕊茶等主要分布于沿海地区，年均降水量约1 350～2 000 mm，自然分布于林下或林缘灌木丛中，有上层伴生植物，光照强度较弱，环境湿度较高，对干旱胁迫的响应比较敏感，容易表现为植株及叶片的旱害症状，对干旱、特别极端干旱的适应性较弱。

在干旱胁迫条件下，有研究者对其他重要的山茶属植物也进行了重要生理指标的测定，将本研究中连蕊茶4项生理指标与其相比较发现，相比于油茶各项生理指标[7]，连蕊茶的MDA含量与油茶的相近，但脯氨酸含量、SOD及POD活性明显比油茶的低，这表明连蕊茶的耐旱潜力可能比油茶要弱些，然而与茶树[5]相比，连蕊茶脯氨酸含量、SOD及POD活性则比茶树要高，表明连蕊茶具有比茶树更强的耐旱潜力。根据这些指标的比较结果，我们可以推测，连蕊茶的耐旱潜力介于油茶与茶树之间，但它们均属于耐旱潜力强的植物种类。

干旱是一种对植物生长不利的主要环境胁迫[21-22]。在干旱胁迫下，连蕊茶叶片出现了卷曲和枯黄现象，随着胁迫程度的递增，叶片受害程度也逐渐加深，严重时导致叶片脱落，因此叶片受害情况在一定程度上可以作为鉴定连蕊茶耐旱潜力的一种快速简便方法，但此方法会受到取样数量及主观评判等因素的影响。有研究者采用整株调查法统计叶片发生日灼占整个树冠的比率来评价53个茶梅品种的耐热性[6]。本研究采用的田调查法相对于茶梅耐热性田间调查具有较精细的旱害划分等级，能反映物种间旱害程度的差异。

在干旱环境胁迫下，植物体内会积累大量MDA、脯氨酸等物质，同时也会激发植物保护酶系统中一系列抗氧化酶类的活性[17-20]。在相同的干旱胁迫环境中，取样测定相关重要生理指标也是快速评价植物耐旱潜力的一种方法。本研究通过灰色关联度分析发现上述4个生理指标与连蕊茶耐旱性关联度由高至低依次为SOD活性、MDA含量、POD活性以及脯氨酸含量，因此SOD活性、MDA含量和POD活性可作为连蕊茶生理耐旱性评价的主要指标，这与油茶及茶树的相关研究结果基本一致[5，7]。因此，基于田间评价与重要生理指标的综合评价，会使评价结论更为可靠。

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