干旱胁迫对大叶铁线莲形态及生理指标的影响

刘凯月，曹宇，刘冬云

（河北农业大学园林与旅游学院，河北保定071000）

干旱胁迫对大叶铁线莲形态及生理指标的影响

刘凯月1，曹宇2，刘冬云1

（河北农业大学园林与旅游学院，河北保定071000）

为了解大叶铁线莲（Clematis heracleifolia）耐旱性特征，该试验研究了干旱胁迫下大叶铁线莲的形态及叶片含水量、丙二醛（MDA）、膜相对透性和脯氨酸等指标的变化。结果表明：干旱胁迫下，大叶铁线莲的株高、冠幅和叶面积均低于对照水平。随着干旱胁迫时间的增加，MDA、电导率和脯氨酸含量均呈现不断增加的趋势，干旱60d后，分别比对照高出了83.97%（P＜0.01）、147.50%（P＜0.01）、741.38%（P＜0.01）。自然干旱状态下，大叶铁线莲耐干旱时间为47d左右。

大叶铁线莲；干旱胁迫；形态指标；生理指标

水分是植物生长必不可少的条件，植物体内的水分受土壤含水量制约。水分胁迫是最常见、最普遍的逆境因子之一。水分胁迫包括干旱胁迫和水涝胁迫[1]。干旱胁迫下，植物体内的细胞在结构和生理生化上会发生一系列对环境适应的改变，并从植物的形态特征、生长发育以及生物生产力等多种形式表现出来[2-3]。每种植物的耐旱能力是存在差异的，了解植物的耐旱能力，对其生长发育和合理灌溉有重要作用。

大叶铁线莲（Clematis heracleifolia）为毛茛科铁线莲属多年生灌木，耐荫能力强，蓝紫色聚伞形花序有很强的观赏价值。现采用地栽法研究自然干旱对大叶铁线莲形态及生理指标的影响，为其在园林中的应用提供一定依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为大叶铁线莲3a 生苗，引种于北京绿普方圆有限公司。

1.2 方法

试验于2016年5～10月在河北农业大学苗圃地进行，采用完全随机区组设计。将试验地划分为6个小区，每小区为1m2的正方形区域。每个试验小区四周都要铺设防水塑料膜以防止侧方有水渗出，避免各个试验小区互相影响，上方设置防雨棚，以防雨水进入试验地。于5月选择生长状态相对一致，生长健壮的苗进行移栽，每小区10株，充分缓苗后，在自然状态下持续干旱处理，以正常浇水为对照。每15d采样1次，共5次，并持续观察大叶铁线莲的生长状态。

1.3 测定方法

1.3.1 物候期观测

采用宛敏渭和刘秀珍[4]的方法，在试验期间持续观察大叶铁线莲的物候期，包括现蕾期、始花期、盛花期、末花期、果熟期和枯萎期。判断标准如下：现蕾期：10%的植株花蕾自基生叶间露出；始花期：10%的植株开花；盛花期：25%的植株开花；末花期：10%的植株花还在开放；果熟期：10%的植株果实变黄并伴随轻微开裂；枯黄期：5%植株叶片开始变黄。

1.3.2 生长动态观测

采用定株观测法，以10株大叶铁线莲作为标准，每15d进行植株的株高和冠幅的测定。株高和冠幅利用精确到毫米的生物直尺测定；叶面积测定用坐标纸法。

1.3.3 生物量的测定

干旱胁迫结束后，不同处理分别选取10株测定其最大根长，将植株烘干后，称量地上部干重和根干重。

1.3.4 旱害等级评定

每15d对植株叶片、新梢的受害情况进行调查，根据干旱胁迫危害程度分为以下5个级别，级别越小，说明其抗旱性越强。

1级：植株生长未受抑制，基本无受害症状；2级：植株生长受抑制较轻，叶片萎缩，并失去一定的光泽；3级：部分植株生长受抑制，30%叶片萎缩枯焦；4级：植株生长受抑制，生长基本停止，大多数叶片失绿枯落；5级：植株生长完全停止，茎叶明显萎缩，大多数叶片枯死。

1.3.5 生理指标测定

土壤含水量的测定：采用土壤水分速测仪，每个小区测定3次，取平均值。叶片含水量的测定：称取新鲜叶片0.1g，80℃烘干24h后测定干重，叶片含水量（%）=（饱和鲜重-干重）/饱和鲜重×100%；丙二醛（MDA）含量测定采用TBA法；质膜相对透性采用电导仪法；脯氨酸含量的测定采用酸性茚三酮法[5-6]。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对大叶铁线莲物候期的影响

干旱处理对大叶铁线莲的花期有较大影响，干旱条件下大叶铁线莲未现花蕾，并在7月份进入枯黄期，比对照早了3个月（表1）。

表1 干旱胁迫下大叶铁线莲的物候期

2.2 干旱胁迫对大叶铁线莲生长动态的影响

2.2.1 对株高和冠幅增长率的影响

随着干旱胁迫的加剧，大叶铁线莲的株高和冠幅增长呈下降趋势。干旱区的生长高峰期集中在5月，6月下旬后，生长基本停止。CK区的生长高峰期集中在5月和6月，株高和冠幅在持续增长（表2）。说明干旱胁迫对大叶铁线莲的株高和冠幅有较大影响。

表2 不同处理大叶铁线莲株高和冠幅的增长率

2.2.2 大叶铁线莲的叶面积

干旱胁迫对大叶铁线莲的叶面积影响较大。干旱胁迫60d后，对照区叶面积显著大于干旱区，为干旱区的2.12倍，见图1。

2.3 干旱胁迫对大叶铁线莲生物量的影响

干旱区土壤含水量少，植物倾向于根系的生长发育，所以，干旱区的根冠比大于CK区，为CK区1.11倍。CK区的最大根长为干旱区的1.54倍。处理间，根干重和地上部干重均差异显著（P＜0.05），见表3。

2.4 大叶铁线莲旱害级别评定

两种处理下大叶铁线莲植株形态差异显著，干旱区逐渐出现叶片萎缩，枝条纤细等症状，土壤覆盖度也远小于对照。在干旱处理后的25、37、47、52d形态指标分别达到2、3、4、5级，说明随干旱时间的延长受害情况逐渐加重。

图1 大叶铁线莲的叶面积

表3 不同处理下的生物量测定

2.5 干旱胁迫对大叶铁线莲生理指标的影响

2.5.1 干旱胁迫对土壤含水量的影响

干旱处理下，土壤的含水量逐渐降低，由32.65%下降为8.88%。在处理60d后，对照区的含水量为干旱区的3.8倍（P＜0.01），见图2。

图2 不同处理土壤含水量的变化

2.5.2 干旱胁迫对叶片含水量的影响

叶片含水量的高低在一定程度上可以反映植株叶片保水能力的强弱[7]。大叶铁线莲叶片的含水量随干旱时间的增加而下降。干旱45d后，叶片含水量下降幅度增大，由70.54%下降为60.26%。处理60d后，对照组叶片含水量为干旱组的1.15倍（P＜0.05）。

图3 不同处理叶片含水量的影响

2.5.3 干旱胁迫对MDA的影响

植物器官遭受逆境胁迫时，往往由于发生膜脂过氧化作用而产生MDA，MDA含量越高，则细胞膜损伤程度越大[8]。随着干旱时间的增加，MDA含量逐渐增加，干旱胁迫前30d，2组没有显著差异，干旱处理30d后，干旱组MDA显著高于对照组，见图4。从图4看出：干旱30d后，MDA上升幅度增大。当干旱60d时，干旱组MDA含量为CK区的1.83倍（P＜0.01），这表明干旱胁迫对大叶铁线莲叶片膜系统的伤害随着时间的延长而加重。

图4 不同处理大叶铁线莲叶片内MDA含量的变化

2.5.4 干旱胁迫对相对电导率的影响

大叶铁线莲叶片的相对电导率随干旱时间的增加而逐渐上升。当干旱时间不超过30d时，干旱组与对照差异不显著，表现为上升趋势幅度较小，说明在干旱前30d时，植物通过细胞自我调节机制防止细胞膜的损害。当干旱时间超过30d时，叶片相对电导率显著增加。在干旱时间为45d时，干旱组的相对电导率为对照的1.61倍（P＜0.01）。在干旱60d时为对照的2.48倍（P＜0.01），干旱60d时，干旱区电导率达到99%，说明叶片受害严重，细胞液大量渗出，导致电导率增大，见图5。

图5 不同处理大叶铁线莲相对电导率的变化

2.5.5 干旱胁迫对脯氨酸的影响

随着干旱时间的增加，脯氨酸含量先增加后减小。当干旱时间不超过30d时脯氨酸含量上升趋势不显著（P＞0.05）。干旱时间为30～45d时脯氨酸的含量大幅度增加，与对照差异显著（P＜0.05），表现为曲线上升幅度变大。当干旱时间超过45d时，干旱区脯氨酸含量降低，表明当干旱时间大于30d时，渗透调节起着重要作用，脯氨酸的增加降低叶片细胞的渗透势，从而使叶片适应干旱的胁迫，但当干旱时间超过45d时，叶片受损严重，已超过大叶铁线莲自身的渗透调节能力，见图6。

图6 不同处理大叶铁线莲叶片内脯氨酸含量的变化

3 讨论与结论

汤伟权[9]等人研究了大叶铁线莲盆栽下的抗旱情况结果表明：大叶铁线莲可忍耐15d左右的干旱。本试验研究的大叶铁线莲地栽的抗旱情况，结果表明：干旱抑制了大叶铁线莲的生长，对其株高、冠幅和叶面积等形态指标有较大的抑制作用，地栽情况下，大叶铁线莲可忍耐47d左右的干旱。

叶片含水量是植株叶片细胞水分生理状态的反映，在一定程度上反映了植物组织水分亏缺程度[10]。许多研究证实，植物叶片含水量随着胁迫程度增加而逐渐降低[11]。汤伟权[9]等的研究中，大叶铁线莲的叶片含水量值随干旱胁迫时间的增加而迅速降低，降幅显著。该试验中，随着干旱时间的增加，叶片含水量逐渐降低，当干旱胁迫60d后，对照组叶片含水量为干旱组的1.15倍。

MDA是膜脂过氧化过程中的分解产物，MDA含量越高，则细胞膜损伤程度越大[12]。刘芳[13]等的研究中，随着干旱时间的延长，迷迭香体内的MDA极显著增加。该试验中，干旱胁迫下，大叶铁线莲的MDA含量逐渐上升，在干旱30d后上升幅度增大，说明干旱时间超过30d后对大叶铁线莲细胞膜损害程度较大。

细胞膜具有选择性，各种逆境伤害都会造成细胞膜选择透性的改变或丧失，导致大量离子外渗，从而使植物浸出液的相对电导率升高[12]。本研究中，随干旱时间的延长，电导值持续升高，当干旱时间超过30d时上升幅度增大，说明当干旱时间超过30d时，大叶铁线莲细胞膜受到的伤害程度加大。

植物在遭受干旱胁迫后会通过积累一些可溶性物质来进行渗透调节，脯氨酸是渗透调节物质之一，植物抗旱性越强，脯氨酸积累量越大[13-14]，但严重干旱时则可能会下降。本研究中，当干旱时间超过30d时，脯氨酸含量显著增加，随后下降，说明当干旱时间超过30d时，植株受害，当干旱时间超过45d时，植株受害严重，脯氨酸含量降低。

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Effect of Drought Stress on Morphological and Physiological Characteristics of Clematis heracleifolia

LIU Kai-yue，CAO Yu，LIU Dong-yun
（College of Gardens and Tourism，Agricultural University of Hebei,Baoding，071000，China）

In order to master the drought tolerence ofClematis heracleifolia,This experiment studied the form ofClematis heracleifoliathat under drought stress,leaf water content,MDA,the transformation of proline and relative permeability of membrane.The experiment result show that under drought stress,the plant height、crown width and leaf area are all lower than the control level.With the increase of drought stime,the contect of MDA,conductivity and proline present a continually increasing trend.After 60d of drought.They are higher than the contrast respectively.Data are as follows:83.97%（P＜0.01）,147.50%（P＜0.01）,741.38%（P＜0.01）.Clematis heracleifoliahave strong endurance to drought stress,it can endure more than 47 days of nature drought.

Clematis heracleifolia；Drought stress；Morphological index；Physiological index

X173

A

1002-3356（2017）01-0001-04

2017-02-24

河北省科技厅项目（15227534，14236001D，16236901-D）

刘凯月（1991-），女，硕士。研究方向：园林植物应用。E-mail：626586624@qq.com。

刘冬云（1971-），女，博士，副教授，硕士生导师。研究方向：百合遗传育种工作。E-mail：dongyunliu@hebau.edu.cn.