干旱胁迫对金叶复叶槭幼苗生理特性的影响

曹　焜

(河南璞瑞景观设计有限公司，河南 漯河 462000)



干旱胁迫对金叶复叶槭幼苗生理特性的影响

曹焜

(河南璞瑞景观设计有限公司，河南 漯河 462000)

摘要：以1 a生金叶复叶槭幼苗为对象，采用盆栽方式研究了金叶复叶槭在干旱胁迫下生理特性的变化，结果表明随着干旱胁迫的加剧，金叶复叶槭幼苗株高、地径和总生物量逐渐降低，且都低于对照；金叶复叶槭叶片MDA含量逐渐上升，SOD活性表现为M型的变化趋势，CAT表现为N型的变化趋势，Pro含量变化范围较小，叶绿素含量表现为先升后降的变化趋势，但下降幅度较小；在干旱胁迫下金叶复叶槭具有一定的抗逆能力，可以抵御不良环境造成的伤害。

关键词：金叶复叶槭；干旱；生理特性；影响

金叶复叶槭(Acer negundo L.‘jinye’)是北美复叶槭的一个栽培变种，槭树科槭属落叶阔叶乔木，羽状复叶对生，叶缘金黄，生长速度快，生长旺盛，萌芽力强，病虫害少，观赏价值较高，应用范围比较广[1]。干旱是危害植物生长发育的主要限制因素之一，干旱胁迫对树木和作物成活、产量造成的影响远远超过其他环境胁迫造成伤害的总和。因此，查明金叶复叶槭在胁迫条件下的抗逆性本质并对其进行控制，具有重要的意义[2]。目前，关于复叶槭的研究成果较多[3-4]，但干旱胁迫对金叶复叶槭生理特性影响的研究较少，因此为了探讨金叶复叶槭对不同干旱胁迫的反应程度和适应能力，给金叶复叶槭的进一步推广应用提供依据，我们进行了干旱胁迫对金叶复叶槭生理特性的影响研究。

1材料与方法

1.1供试材料

选用1a生金叶复叶槭扦插苗为试材(由漯河市熙顺种苗公司提供)。2013年秋季选择健壮的金叶复叶槭枝条进行扦插，2014年3月将扦插苗移栽至熙顺种苗公司基地，2014年7月选择生长健壮、大小一致、无病虫危害和损伤的扦插繁殖苗进行盆栽，基质混合配比为草炭：珍珠岩：蛭石=3∶1∶1，盆底置托盘，花盆放拱棚下防雨。

1.2试验方法

1.2.1试验设计试验设3个处理和1个对照，处理1、2、3分别为轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫，各土壤水分含量依次为田间最大持水量的55%、40%和25%，对照土壤水分含量为田间最大持水量的80%；完全随机设计。

1.2.2试验方法采用称重法进行各处理控水操作；在胁迫开始后的第20 d进行幼苗生长指标测定，在胁迫开始后的第5、10、15、20 d早上摘取第3～5叶位成熟叶片带回实验室进行生理指标测定，重复3次。

1.3测定指标及方法

1.3.1生长指标苗高和地径用卡尺测定；植株生物量及根冠比指标采取完全取样，即用自来水冲松盆土，轻取幼苗，清洗、晾嗮、杀青、烘干、称重。

1.3.2生理指标SOD活性采用NBT还原法测定[5]，POD活性采用愈创木酚显色法测定[6]， CAT活性采用紫外线分光光度计吸收法测定[7]，MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定[7]，Pro含量采用磺基水杨酸提取茚三酮显色法测定[6]，叶绿素含量采用紫外分光光度计比色法测定[8]。

1.4数据分析

数据按算术平均数计算，用spss17.0分析软件进行数据整理与分析。

2结果与分析

2.1干旱胁迫对金叶复叶槭幼苗生长的影响

由表1可知，随着干旱胁迫的逐渐加剧，金叶复叶槭幼苗株高、地径和单株生物量都逐渐减少。不同处理与对照的金叶复叶槭株高为(22.17±3.74)～ (33.62±5.45) cm，处理1、2、3分别显著低于对照(p<0.05)，与对照相比分别下降了19.2%、23.6%和34.06%；不同处理与对照的金叶复叶槭地径为(4.45±0.24)～(5.78±0.46)cm,与对照相比，不同处理地径下降9.5%～23.0%，处理1降低不显著(p>0.05)，处理2和处理3二者之间尽管差异不显著(p>0.05)，但均显著(p<0.05)低于对照；不同处理与对照的金叶复叶槭单株生物量为(8.624±0.978)～(16.526±1.034)g, 与对照相比，不同处理地径下降9.0%～47.8%，处理2和处理3二者之间尽管差异不显著(p>0.05)，但均显著(p<0.05)低于对照，处理1与对照差异不显著(p>0.05)；不同处理与对照的金叶复叶槭植株根冠比为(0.635±0.085)～(0.721±0.104)，各处理之间及其与对照之间差异均不显著(p>0.05)。这些生长指标的变化说明随着干旱胁迫加剧金叶复叶槭幼苗生长量不断降低，为了适应外界的干旱胁迫需要通过提高根冠比。

表1　干早胁迫下金叶复叶槭生长指标的变化

注：不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，下同。

2.2干旱胁迫对金叶复叶槭幼苗叶绿素含量的影响

由表2可知，不同干旱胁迫处理及对照的金叶复叶槭幼苗叶绿素a含量为(0.47±0.09)～(1.52±0.21)μg·cm-2，叶绿素b含量为(0.28±0.03)～(0.41±0.04)μg·cm-2，总叶绿素含量为(0.75±0.12)～(1.93±0.25)μg·cm-2，三个指标从高到低均依次为处理1>对照>处理2>处理3，除对照与处理1差异不显著外，其余皆差异显著(p<0.05)。说明轻度干旱胁迫对金叶复叶槭幼苗叶绿素的生成影响不大或有一定程度的促进作用，中度和重度干旱胁迫会抑制幼苗叶绿素的合成，影响金叶复叶槭幼苗叶片的光合作用。

表2　干旱胁迫下金叶复叶槭叶片色素含量变化　μg·cm-2

2.3干旱胁迫对金叶复叶槭叶片MDA含量的影响

由图1可知，随着干旱胁迫时间的增加，金叶复叶槭叶片中MDA的含量呈增加的趋势。前5天不同干旱胁迫的MDA含量变化较平稳，在胁迫第10天时，MDA含量稍有下降，是由于金叶复叶槭在受到伤害后能积极地进行自我调整，有一定的抗旱能力；随着胁迫时间的进一步延长，不同处理的MDA含量均有较大幅度的增加，在20天时，处理1、处理2和处理3较对照分别增加了40.8%、44.9%和69.3%，是由于干旱胁迫加重后，叶片中保护酶的活性降低，使活性氧大量积累，使MDA含量出现增加，对叶片的细胞膜产生了一定的损伤。

图1　干旱胁迫下金叶复叶槭叶片MDA含量变化

2.4干旱胁迫对金叶复叶槭叶片SOD含量的影响

SOD是重要的自由基清除剂之一，在生物细胞保持正常的生长发育中发挥着重要的作用。由图2可知，在不同的土壤水分条件或干旱胁迫下，金叶复叶槭叶片SOD含量随时间延伸呈现不同的变化趋势，对照为降低—升高—降低，处理1为升高—降低—升高—降低，处理2、处理3为升高—降低；由于受到的胁迫程度不一样，各处理的变化幅度也不相同。其中受到干旱胁迫的幼苗叶片SOD含量峰值出现在胁迫处理的第5 d，而对照幼苗叶片SOD活性峰值出现在第15 d，说明干旱胁迫激活了SOD活性的水平，使其清除自由基的能力加强。随着植物体内进行自我调节，在15 d的时候对照和处理1的SOD含量又出现一个小高峰，之后又下降，处理2、处理3的SOD含量在第5 d高峰之后，随时间延长而持续下降，并在第10 d之后都低于对照和处理1，说明随着干旱胁迫时间的延长，植株的膜系统受到了伤害。在整个干旱胁迫阶段，处理1植株叶片SOD活性始终高于对照，这说明在轻度干旱胁迫下，SOD的诱导合成能力较强，能有效的保护植物的膜系统；在第10 d植株叶片SOD含量处理2与对照接近、处理3低于对照，说明SOD的防御能力只在一定范围内有效，一旦超出范围就会失活。

图2　干旱胁迫下金叶复叶械叶片SOD活性变化

2.5干旱胁迫对金叶复叶槭叶片CAT含量的影响

由图3可知，不同处理CAT的活性均高于对照的CAT活性；在不同程度干旱胁迫下，叶片CAT的活性呈现上升—下降—上升的N型变化趋势，在第5 d出现峰值，此后CAT的活性开始下降，在第10 d出现最低点，然后又开始升高。说明CAT的活性变化对干旱胁迫较为敏感，且叶片经过一定时段适应、调整后,CAT的活性又会有所恢复，这可能是由于长时间干旱胁迫使SOD的活性有所钝化，使植物在后期可能通过CAT来清除胁迫伤害所产生的自由基。

图3　干旱胁迫下金叶复叶槭叶片CAT活性变化

2.6干旱胁迫对金叶复叶槭叶片POD含量的影响从图4可知,在各种干旱胁迫处理前期，处理2和处理3植物的叶片POD活性有所下降，可能是因为在干旱胁迫下POD的活性表现较迟钝，保护作用较长，此后，POD活性有所上升，处理1的POD含量在第5 d开始上升，处理2、处理3和对照的POD含量在第15 d时达到达峰，此后开始下降。说明在较长时间干旱条件下，金叶复叶械的细胞膜遭受到了一定的伤害，但POD仍有较强的自由基清除能力。

图4　干旱胁迫下金叶复叶槭叶片POD活性变化

2.7干旱胁迫对金叶复叶槭叶片Pro含量的影响由图5可知，随着干旱胁迫时间的延长，金叶复叶槭叶片Pro含量开始逐渐上升，但变化幅度较小。在干旱胁迫前期，不同处理Pro的含量无明显的增加，随着胁迫时间的延长，不同处理的Pro含量开始平稳增加;在干旱胁迫后期，不同处理Pro的含量均高于对照。说明在一定程度干旱胁迫下，植株叶片Pro含量有所增加，但增幅不大，Pro不是金叶复叶槭叶片内主要的渗透调节物质，其含量变化只是植物的一种保护性反应，不能作为衡量金叶复叶槭抗旱性强弱的生理性指标。

2.8干旱胁迫处理下金叶复叶槭幼苗各项指标的相关性分析

在干旱胁迫条件下，金叶复叶槭的各抗性生理指标会发生相应的变化，为明确不同指标与干旱胁迫处理之间的关系，对各指标进行相关性分析。由表3可以看出，在干旱胁迫处理下，CAT与SOD呈显著正相关,SOD与MDA呈显著负相关,POD与Pro呈显著正相关，MDA与Pro呈极显著正相关。

图5　干旱胁迫下金叶复叶槭叶片Pro含量的变化

项目CATSODPODMDASOD0.4127*POD-0.2437-0.4758MDA0.2645-0.8145*0.2715Pro0.0726-0.31420.8314*0.7217*

注：*表示在0.05水平上显著。

3结论与讨论

通过试验表明金叶复叶槭幼苗能够通过调整自身生长和保护酶活性、丙二醛、叶绿素以及脯氨酸含量等进而提高自身的抗旱性，从而有效防止干旱胁迫对植株的伤害，具有一定抵御干旱胁迫的能力。植物的抗性生理涉及到多个方面，还没有统一完善的植物抗性指标评定体系，前人植物抗性机理研究结论用于解释各自研究对象是可行的，一旦用于其它植物时，就可能有失偏差，因此，金叶复叶槭的抗性指标有特进一步进行筛选，例如可溶性糖、脂肪酸、甜菜碱等。另外，本试验结果是在盆栽的小环境干旱胁迫下进行的，得出的结论还有待在田间进行验证。

参 考 文 献

[1]章建红,李修鹏,李玉祥，等．花叶复叶槭引种栽培试验[J]．林业科技开发，2007，21(2)：81-83．

[2]赵福庚,何龙飞,罗庆云．植物逆境生理生态学[M].北京:化学工业出版社,2004.

[3]金雅琴,李冬林.复叶槭苗期生长特性及育苗技术研究[J].江苏农业科学,2009(3)：214-215.

[4]沈应柏,平立岩,骆有庆，等．不同生长条件下复叶槭生态型叶片显微形态特征的变化[J].Forestry Studies in China(in English),2001,3(1):15-22.

[5]赵世杰,刘华山,董新纯.植物生理实验指导[M].北京:中国农业出版社,1997．

[6]张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2003．

[7]高俊凤.植物生理学实验技术[M].北京：世界图书出版公司,2000．

[8]李合生.植物生理实验指导[M].北京:高等教育出版社.2003．

收稿日期：2015-07-18

作者简介：曹焜(1985-)，男，本科，工程师，从事园林绿化管理及相关工作。

中图分类号:Q945.78,Q948.11

文献标识码:A

文章编号:1001-2117(2016)04-0008-04

Physiological Characteristics of Acer negundo 'Aurea' Seedlings under Drought Stress

CAO kun

(Luohe Landscape Architecture Management, Luohe, Henan 462000)

Abstract:Potted 1a Acer negundo 'Aurea' seedlings were used as the research object to study the change of the growth and physiological characteristics under drought stress.Results showed seedling height, ground diameter and total biomass reduced gradually, lower than that of control; leaf membrane permeability and MDA content gradually increased, while the SOD activity went in M-type change, the CAT showed N-type trend and Pro content change was small.The change of chlorophyll content rise first and the fall after, indicating Acer negundo 'Aurea' seedlings have certain resilience to environmental damage.

Key words:Drought; Acer negundo 'Aurea'; physiological characteristics; effect