水分胁迫对兰花“曙光”生理生化指标的影响研究

徐锐仙+刘忠贵

摘 要：以兰花“曙光”为材料，研究初花期水分胁迫对植株的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉和氨基酸含量的影响。结果表明：与对照处理（5d）浇水一次的处理对植株产生的效果相比，每隔15d浇水一次植株的叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量最高，每隔10d浇水一次和每隔15d浇水一次植株的淀粉都较高，且差异不显著，同时每隔20d浇水一次时，上述生理生化指标含量均下降，表明随水分胁迫强度的加剧，叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸积累下降。

关键词：兰花“曙光”；水分胁迫；生理生化指标

中图分类号 S68 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）12-32-04

1 引言

‘曙光是由母本西藏虎头兰‘黄素花（Cymbidium tracyanum L.Castle）和父本大雪兰（Cymbidium mastersii）杂交选育而成的兰花新品种。四季常绿，叶带状，14～20枚；花葶高52～55cm，着花6～12朵，花朵自然水平展开9.6～13.2cm，有香味；萼片和花瓣均为金黄至卵黄色，切花瓣稍宽（1.4±0.2）cm，唇瓣左右裂片之间有2行金黄色毛，合蕊柱背和腹面为红色；花期40～60d，瓶插期20～45d。适宜在亚热带或气候相近的温暖地区保护地栽培，并且该植物具有适应范围、温度的广泛性的特点，为其推广性的栽培及观赏方面的应用提供了可能性[1]。

植物除因土层中缺水引起水分胁迫外，干旱、淹水、冰冻、高温或盐碱条件等不良环境作用于植物体时，都可能引起水分胁迫。不同植物及品种对水分胁迫的敏感度不同，影响不一。如刘福建等[2]报道了水分胁迫对澳洲坚果生理生化指标的影响，表明在水分胁迫下，处理间的叶绿素、总糖和淀粉含量随水分胁迫强度的加剧而下降。王丹等[3]报道了水分胁迫对草莓叶片生理特性的影响，表明随着胁迫程度的增加和胁迫时间的延长，可溶性糖和脯氨酸的积累增加。王存纲等报道了水分胁迫对大岩桐生理生化指标的影响[4]，汤伟权等报道了水分胁迫对大叶铁线莲生理生化指标的影响[5]，李光等报道了[6]水分胁迫对金线兰地上茎组培苗生理生化的影响。而对于水分胁迫下兰花新品种“霞光”花期植株的生理特性指标的研究目前尚未见报道。为此，本研究通过测定分析水分胁迫不同时间与对照处理下兰花“霞光”的生理生化的变化规律，探索水分胁迫与兰花“霞光”花期的关系，为兰花的抗旱机理和栽培技术提供理论依据。

2 材料与方法

2.1 试验材料 供试材料为兰花‘曙光植株，选择外形、株高和叶片数大致相当的，第3年复花的优良植株，均为本课题组的自主培育的具有自主知识产权的兰株。

2.2 试验方法 试验于2013年7月在公司大棚内进行，将挑选出的12盆植株分为4组，每组3盆，对植株进行编号。采用每隔5d、10d、15d、20d浇一次水的控水方法，待到植株开花的初期，于早晨8：00～9：00，选取开花植株的叶片，并洗净待测。栽培环境：大棚内布有20%的遮光网，栽培基质一律使用1/4树皮+1/4泥炭+1/4椰糠+1/4陶粒的混合基质[7]，日温（22±2℃），夜温（12±2℃）。

2.3 测定方法

2.3.1 叶绿素的测定方法[8] 称取新鲜叶片0.1g，剪碎，放入研钵中，加入少量石英砂、碳酸粉及2～3mL80%丙酮，研磨匀浆，再加入纯丙酮10mL研成匀浆，暗处静置约10min。将提取液过滤到25mL棕色容量瓶中，用丙酮反复冲洗研钵与研棒数次，并用少量丙酮反复冲洗滤纸和残渣，直到无绿色为止，以便色素全部转移入容量瓶，最后用纯丙酮定容至25mL刻度线，摇匀，并保存于暗处备用检测。在波长663nm和645nm下测定吸光度（A663和A645），依据公式（1）～（4），分别计算出叶绿素a和叶绿素b的浓度：

Ca=12.72A663-2.59A645 （1）

Cb=20.13A645-5.03A663 （2）

叶绿素CT=Ca+Cb （3）

式中：Ca和Cb分别为叶绿素a和叶绿素b的浓度（mg·g-1）。

叶绿体色素含量（mg·g-1FM）=

[C×提取液总体积（mL）×稀释倍数FM（g）×1000] （4）

式中：C：叶绿体色素的浓度（mg·g-1）；FM：鲜重（g）。

2.3.2 可溶性糖、淀粉含量的测定方法（蒽酮法）[8] 称取兰花叶片鲜样0.5g，剪碎放入具塞试管中，然后加入蒸馏水10mL，在水浴锅中沸水浴20min，冷却后过滤，滤液收集在100mL容量瓶中，定容即为可溶性糖待测液。每组样品重复3次。将提取可溶性糖以后剩余的残渣移入试管中，添加20mL蒸馏水，沸水浴15min，加入9.2mol·L-1的高氯酸溶液2mL，提取15min冷却后过滤，定容至100mL，即为淀粉待测液，每组样品重复3次。待测液分别在620nm波长下测定吸光度。代入公式（5）、（6）计算结果：

可溶性糖（mg·g-1）=[标准曲线所查出的值（μg）/103×提取液总体积（mL）×稀释倍数样品鲜重（g）×测量时加样量（mL）×100] （5）

淀粉含量（mg·g-1）=[标准曲线所查出的值（μg）/103×提取液总体积（mL）×0.9样品鲜重（g）×测量时加样量（mL）] （6）

2.3.3 可溶性蛋白含量测定方法[8]（考马斯亮蓝法） 称取兰花叶片鲜样0.2g，剪碎加入少许的石英砂和蒸馏水研磨，之后转入10mL的容量瓶（用蒸馏水冲洗研钵2～3次合并于容量瓶中），定容至10mL。摇匀之后，取3mL匀浆移入离心管中，5 000g，离心10min，上清液移入烧杯中即为待测溶液。在595nm处，测定吸光度，并通过标准曲线查的蛋白质的含量。代入公式（7）计算结果：

可溶性蛋白含量=[标准曲线所查出的值（μg）/103×提取液总体积（mL）×稀释倍数样品鲜重（g）×测量时加样量（mL）] （7）

2.3.4 游离氨基酸含量的测定方法（茚三酮法）[9] 取叶片0.5g，剪成0.5cm宽的碎段，放入20mL的刻度试管中，加10mL蒸馏水，沸水浴加热提取20min，冷却后备用。用7200分光光度计比色（610nm、1cm光径的比色皿），读出吸光度（A）查标准曲线，求出样品氨基态氮的含量。代入公式（8）计算结果：

氨基酸含量=[标准曲线所查出的值（μg）/103×提取液总体积（mL）×稀释倍数样品鲜重（g）×测量时加样量（mL）] （8）

2.4 数据处理 数据用Excel 2003进行绘制，处理；用统计分析软件dps7.05进行方差分析

3 结果与分析

3.1 水分胁迫对叶绿素含量的影响 从试验结果可以看出，随着水分胁迫处理天数不同，兰花“曙光”叶片中的叶绿素含量有明显的差异（表1、表2）。由图1可知，以对植株进行5d浇水为对照，对植株进行15d处理过的兰花叶绿素含量显著增加，增加幅度最大，叶绿素含量高于对照5d24.3%，10d16%，20d6.0%（P<0.01）；对植株进行10d的处理与对照相较，叶绿素含量上升不显著，上升幅度不显著，高于对照7.2%（P<0.01）；而进行隔20d浇水一次的处理兰花叶片中的叶绿素含量上升量在10d处理和15d处理之间，分别高于10d处理9.3%，低于15d处理5.7%（P<0.01）。

3.2 水分胁迫对可溶性糖含量的影响 从试验结果可以看出，水分胁迫对可溶性糖有明显影响（表3、表4）。由图2可知，以5d浇水一次的处理为对照，对植株15d浇水一次的处理中可溶性糖含量显著增加，高出216.8%（P<0.01），其增加量为最高；对兰花进行15d浇水的组增加趋势不明显，上升趋势最小，比5d浇水的高出47.6%（P<0.01）；水分胁迫处理天数为20d的处理中可溶性糖含量增加幅度介于15d处理与10d处理之间，高于对照组189.3%，低于15d处理8.7%，高于10d处理95.7%（P<0.01）。

3.3 水分胁迫对淀粉的影响 从试验结果可以看出，水分胁迫对叶片中淀粉含量有一定影响（表5、表6）。由图3可知，以兰花进行5d浇水的水分胁迫处理组为对照，相隔10d浇水的组植株叶片中淀粉含量明显增加，增加量最高，为47.6%（P<0.01），15d浇水一次的处理次之，为32.6%（P<0.01），每20d浇水一次的处理中淀粉含量增加幅度较之对照最不显著，上升量最低，高于对照17.5%（P<0.01）。

3.4 水分胁迫对可溶性蛋白的影响 从试验结果可以看出，受水分胁迫影响，可溶性蛋白含量有着明显变化（表7、表8）。由图4可知，每隔15d进行浇水的组与每隔5d浇水的处理（对照）相比，叶片中的可溶性蛋白含量显著增加，增加91.3%（P<0.01）。10d浇水一次的处理中的可溶性蛋白含量与对照组中的差异不显著，高出48.3%（P<0.01）。20d浇水的处理有上升趋势，比5d浇水的对照高76.9%，高出变化趋势低于15d处理14.9%但高于10d处理10.7%（P<0.01）。

3.5 水分胁迫对游离氨基酸含量的影响 从试验结果可以看出，随着对土壤中水分含量的改变，兰花叶片中游离氨基酸的含量有明显差异（表9、表10）。由图5可知，对兰花进行15d浇水处理的组，其叶片中的游离氨基酸含量明显高于5d浇水的处理164.7%（P<0.01），浇水10d的处理与对照5d为为浇水相比，兰花叶片中的氨基酸含量，没有变化，间隔最长（20d）的组中游离氨基酸含量明显下降，显著低于对照27.3%，低于氨基酸含量最高的15d处理62.2%（P<0.01）。

4 讨论

叶绿素是植物光合色素中最重要的一类色素，其含量可受多种逆境的胁迫而改变。叶绿素含量的多少在一定程度上反映了植物光合作用强度的高低，从而影响植物生长。在水分胁迫环境中，植物为了减缓由胁迫造成的生理代谢不平衡，细胞大量积累一些小分子有机化合物，如脯氨酸、甜菜碱等，以通过渗透调节来降低水势，维持较高的渗透压，保证细胞的正常生理功能。植物中的可溶性糖是水分胁迫诱导的小分子溶质之一，可溶性糖类参与渗透调节，并可能在维持植物蛋白质稳定方面起到重要作用[10]。水分亏缺时细胞合成过程减弱而水解过程加强，淀粉水解为糖，蛋白质水解形成氨基酸，水解产物又在呼吸中消耗；水分亏缺初期由于细胞内淀粉、蛋白质等水解产物增亥，吸呼底物增加，促进了呼吸，时间稍长，呼吸底物减少，呼吸速度即降低，导致正常代谢进程紊乱，代谢失调。在水分胁迫下，植物内的正常蛋白质合成会受到抑制。可溶性蛋白与调节植物的渗透势有关，高含量的可溶性蛋白可以维持植物细胞较低的渗透势，抵抗干旱带来的迫害[11]。氨基酸是一类带有氨基（-NH2）或亚氨基（-NH）的有机酸的总称，是细胞的重要组成部分，在植物生命活动中担负着各种生理作用[12]。水分胁迫使植物中游离氨基酸增高，这些游离氨基酸的增加，对维持植物水势起到渗透调节作用，同时也是胁迫下植物贮存物质和能量的一种形式，以免造成过多的损害消耗并缓解分解产物引起的毒害[13]。由本次研究结果表明，每隔15d浇水一次的水分胁迫处理的植株叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量最高，每隔10d浇水一次和每隔15d浇水一次植株的淀粉都较高，且差异不显著，而每隔20d浇水一次时，上述生理生化指标含量均下降，说明每隔20d浇水一次时，已对兰花植株产生了毒害。本研究的结论与上述相关研究结论一致。

5 结论

对兰花“曙光”植株开花前和花期进行每间隔15d一次的浇水的水分胁迫处理，促进了叶绿素、可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和游离氨基酸的合成；每隔20d浇水一次时，上述生理生化指标含量均下降，说明随着水分胁迫强度的加剧，叶绿素、可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和游离氨基酸积累均在下降。因此，在栽培基质通透性较好的情况下，建议兰花‘曙光不超过15d浇一次水为宜。

参考文献

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