干旱及复水对辣木幼苗生理特性的影响

翁爱芳 李源 张力 李向林 王宏信

摘要[目的]研究干旱及复水对辣木幼苗生理特性的影响。[方法]以辣木（Moringa oleifera）为试验材料，研究干旱胁迫4、8、12、16 d和复水处理4、8 d辣木幼苗根际土壤相对含水量、叶片相对含水量、叶绿素a、叶绿素b及其叶绿素总含量和抗氧化酶的变化特性。[结果]水分胁迫下，根际土壤相对含水量和叶片相对含水量呈逐渐下降趋势；叶绿素a和叶绿素总含量呈现下降—上升—下降趋势，叶绿素b含量和叶绿素a/b则表现出先上升后下降趋势；辣木幼苗过氧化物酶（POD）活性随着干旱时间的持续呈现先降低再上升趋势，辣木幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性则表现出上升—下降—上升的趋势，但在干旱胁迫前8 d，2种抗氧化酶活性变化差异并不显著（P>0.05）。复水后，各生理指标得到不同程度恢复，除POD活性显著低于CK外（P<0.05），其他指标均与CK无显著差异（P>0.05）。[结论]辣木幼苗具有一定的耐旱能力，复水对干旱胁迫具有缓解作用。

关键词干旱胁迫；复水；辣木幼苗；叶片抗氧化酶

中图分类号S718.43文献标识码A文章编号0517-6611（2018）05-0130-03

Abstract[Objective]To study drought stress and rehydration on physiological characteristics of Moringa oleifera seedlings. [Method]To inverstigate the physiological mechansims of drought adaption and protective enzyme system of Moringa oleifera under drought stress （stopped watering for 0 d， 4 d， 8 d， 12 d， 16 d and subsequent 4 d， 8 d rewatering treatments. [Result]The results showed that under water stress， the soil relative water content and the leaf relative water content decreased with the progression of drought whereas the content of chlorophyll a and total chlorophyll decreased first and increased，then decreased again.The content of chlorophyll b and total chlorophyll a/b was increased first，then decreased.The activities of superoxide dismutase （SOD） decreased first，then increased，however peroxidase（POD） increased first and decreased， then increased again.After rewatering treatments， most parameters were recovered in certain dedress，however，POD activities were significantly lower than the contol. [Conclusion]Based on these differences， it is concluded the Moringa oleifera has a great tolerating ability for drought and rewatering can release the drought stress.

Key wordsDrought stress；Rehydration；Moringa oleifera seedlings；Antioxidant enzyme system

辣木（Moringa oleifera）為辣木科（Moringaceace）辣木属（Moringa Adans）多年生热带落叶乔木，其种子富含油脂，叶子、树皮、根可用于治疗多种疾病，是一种具有较高商业价值的树种[1]。目前，辣木已经在我国南方各地，如台湾、福建、广东、云南、海南等地广泛引种[2]。近年来，我国南方地区降水趋势呈现季节性差异较大，经常出现季节性干旱，导致植物受旱等现象[3]，因此对植物进行干旱胁迫和复水后恢复适应能力的研究具有重要意义。研究表明，当植物面临干旱时，体内的活性氧增加，细胞渗透调节物质发生变化，植物个体生长受到抑制[4]，而在植物体内对缓解干旱胁迫起到重要作用的是抗氧化酶体系。目前对此已有众多报道，如香樟幼树（Cinnamomum camphora）[5]、长春藤（Hedera nepalensis var.sinensis）[6]、块根紫金牛（Ardisia corymbifera var.tuberifera）[7]等保护酶的活性变化与植物个体的抗旱能力有一定关系。截至目前，对辣木的研究主要侧重于苗木培育[8]、营养成分[9]、药理活性的研究[10]，而对其受到生理逆境胁迫的研究较少，更未涉及干旱和复水过程中其生理生化变化的研究。基于此，该研究以辣木为试验材料，研究干旱胁迫及复水条件下辣木幼苗的抗旱生理特性，以期为辣木繁殖栽培提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试辣木为1年生印度改良辣木（M.oleifera）PKM1品种，2017年3月初从西南大学苗圃起苗，去除基质，清洗称量鲜重后，栽植于塑料盆内（盆口直径为30 cm、深40 cm，盆底直径为25 cm），每盆装土6.25 kg，加入一定量复合肥，充分拌匀，并保证其正常生长。

1.2试验方法

试验在西南大学温室大棚内进行。棚中平均温度为20～28 ℃，相对湿度为65%～80%。干旱胁迫开始时，盆中土壤相对含水量保持田间持水量的80%。对辣木进行持续干旱后进行复水处理，即2017年9月5日浇透水后，采用自然干旱的方法进行干旱胁迫，持续16 d后复水。分别在0、4、8、12、16 d、复水4 d（R4）和复水8 d（R8）进行土壤含水量的动态变化及辣木成熟叶片的相关生理指标测定。0 d作为对照处理（CK），每处理重复3次。干旱胁迫16 d后，第1次复水，将土壤含水量恢复至对照水平，过4 d再复水1次，在复水后第4、8天采集幼苗叶片（从各个方位选取成熟叶片）并立即用液氮速冻，然后带回实验室重复测定3次，取平均值。

1.3测定指标与方法

采用HH2土壤水分速测仪测定各处理盆中土壤体积含水量（SWC）；叶片相对含水量（RWC）采用烘干法测定[11]；叶绿素含量采用80%丙酮浸提法测定[12]；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法测定[12]；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑法测定[12]；游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮法测定[12]；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚染色法测定，以每1 min内变化0.1为1个酶活性单位[12]。

1.4数据分析

运用Excel 2007进行数据整理分析，利用SPSS 18.0软件中Duncan检验法进行统计分析，用Origin 90绘图。

2结果与分析

2.1干旱胁迫及复水处理下辣木幼苗根际土壤相对含水量的变化

从图1可见，干旱胁迫条件下，不同处理的辣木幼苗根际土壤相对含水量均低于CK，随着干旱胁迫的不断持续，辣木幼苗根际土壤相对含水量呈现出明显的下降趋势，但复水后，根际土壤相对含水量迅速恢复。当干旱胁迫为16 d 时，根际土壤相对含水量为20.63%，显著低于CK、4 d、8 d、12 d处理的根际土壤相对含水量（P<0.05），且分别低67.1%、61.24%、38.4%、16.0%。复水4 d（R4）、8 d（R8）后，根际土壤相对含水量持续增加到61.24%和64.20%，与CK无显著差异（P>0.05），但显著高于CK、4 d、8 d、12 d、16 d处理（P<0.05）。

2.2干旱胁迫及复水处理下辣木幼苗叶片相对含水量的变化

由图2可知，CK的叶片相对含水量为95.98%，随着干旱胁迫程度的加剧，辣木幼苗叶片相对含水量呈下降趋势。其中，辣木幼苗相对含水量在胁迫前 8 d 下降幅度较小，而在胁迫 16 d 叶片相对含水量为66.55%，显著低于CK、4 d、

8 d、12 d处理的叶片相对含水量（P<0.05），分别低30.66%、

2819%、26.17%、9.11%；复水4 d（R4）、8 d（R8）后，叶片相对含水量增加到93.49%和93.78%，与CK、4 d、8 d处理无显著差异（P>0.05）。

2.3干旱胁迫及复水处理下辣木幼苗叶绿素的变化

由表1可知，随着干旱胁迫的加剧，辣木幼苗叶片的叶绿素总含量呈下降—上升—下降的趋势，随着复水次数和时间的增加，叶绿素总量呈上升趋势，但未达到CK水平。叶绿素a含量与叶绿素总含量表现出相同趋势。叶绿素b含量则在干旱胁迫和复水过程中表现出先上升后下降的趋势。叶绿素a/b则在干旱胁迫和复水过程中表现出上升—下降—上升的趋势。其中，叶绿素总含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量在受到干旱胁迫8 d时分别比CK显著增加8.48%、10.60%、1653%（P<0.05），并达到最大值。随着干旱胁迫的进行，叶绿素总含量和叶绿素a含量逐步下降，16 d时降至最低，而叶绿素b含量则出现逐步下降的趋势，在复水8 d（R8）并未达到CK水平，但与CK相比差异不显著（P>0.05）。叶绿素a/b在干旱胁迫4 d时为最大值，然后持续下降到16 d为最小值，随着复水次数和时间的增加，又逐步上升。

2.4干旱胁迫及复水处理下辣木幼苗叶片抗氧化酶的变化

2.4.1

POD活性。由图3可知，辣木幼苗POD活性随着干旱时间持续表现出先降低再增加的趋势，复水后急剧降低。辣木幼苗POD活性在受到干旱胁迫前期4、8 d逐步降低，但与CK相比差异不显著（P>0.05），干旱脅迫16 d时，POD活性达到最大值，与CK处理相比差异显著（P<0.05）。复水4 d（R4）、8 d（R8）后，POD活性分别较CK降低20.17%和4201%，且存在显著差异（P<0.05）。

2.4.2SOD活性。从图4可以看出，辣木幼苗SOD活性随着干旱时间持续表现出上升—下降—上升的趋势，复水后急剧降低。在胁迫前8 d辣木幼苗SOD活性变化不显著（P>0.05）。而8 d后，SOD活性明显上升，并在12 d达到最大值，是CK的2.49倍。复水4 d（R4）、8 d（R8）后，SOD活性分别为CK的1.11和0.86倍，存在显著差异（P<0.05）。

3讨论

植物在干旱胁迫下，由于叶片迅速脱水，膜透性持续变大，膜功能受损，细胞电解质外渗，而植物叶片内的含水量与植物根际土壤含水量紧密相关[13]。在该试验中，随着干旱胁迫时间的增加，辣木幼苗叶片相对含水量和根际土壤相对含水量均呈下降趋势，复水处理4 d后，恢复至对照水平。这表明在持续干旱条件下，辣木幼苗体内水分严重匮缺，从而增加对根际土壤水分的消耗，导致土壤根际土壤含水量降低。但通过复水，均可恢复到对照水平，说明辣木解除水分胁迫后生理修复能力很强。

叶绿素是植物体内参与光能的吸收、传递和转换的重要物质。研究认为，水分胁迫在影响植物叶绿素合成的同时会促进植物体内的叶绿色加速分解，导致植物叶片叶绿素含量降低[14]，因此植物体内叶绿素含量对干旱胁迫反应比较敏感。张丹等[15]研究表明，干旱胁迫下针叶和树皮绿色组织叶绿素总含量和叶绿素a/b值降低。吴顺等[16]研究表明，随着干旱胁迫时间的延长，黄瓜幼苗叶绿素含量持续下降。在该试验中，在干旱胁迫下，辣木幼苗叶片的叶绿素总含量呈下降—上升—下降的趋势，在华北落叶松和油松幼苗[17]和构树[18]上也有类似的发现。原因可能是干旱胁迫下叶片内部保护作用，使得叶绿素绝对含量减少，并且叶片中含水量降低，导致了叶绿素浓度反而增加。经过复水后，叶绿素含量逐步恢复，但在该试验设置范围内，复水8 d并未恢复到对照水平。该试验中，随着干旱胁迫时间的延长，辣木幼苗叶绿素a/b先上升后下降，原因可能是水分胁迫下总叶绿素a不及总叶绿素 b 稳定，在活性氧的作用下更易被分解破坏。

过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）是植物细胞抵御活性氧伤害的重要保护酶[19]。SOD是抵御活性氧（ROS）氧化损伤的重要酶，可以通过Haber-Weiss反应清除体内多余的超氧阴离子（2O2-+2H+→H2O2+O2），而POD和过氧化氢酶（CAT）通过一系列反应可将H2O2分解为无害的H2O和O2[20]。

有研究发现，SOD活性在轻微或者短时间水分胁迫下呈现上升趋势，持续更长时间的水分胁迫，就会开始下降[21]。该研究结果显示，干旱胁迫前8 d，辣木幼苗SOD和POD活性均变化不大，但是POD活性在12 d显著上升，在16 d达到最大值，而SOD活性则在12 d达到峰值。这表明辣木幼苗对干旱胁迫具有一定的耐受性。随着复水过程的延续，SOD和POD活性逐渐下降，复水8 d后，POD活性低于对照，而SOD活性则和对照无显著差异，说明活性氧引起的膜脂过氧化和氧化还原平衡紊乱得到了修复。

4结论

干旱胁迫下辣木幼苗根际土壤相对含水量、叶片相对水分含量、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a/b、叶绿素总含量、抗氧化酶等指标的动态变化表明，干旱胁迫对辣木幼苗的生理生化具有明显的胁迫作用，随着干旱的延续，各指标变化趋势不同，但经过复水处理后，各指标得到一定恢复。从干旱及复水过程中辣木幼苗的生理生化变化来看，辣木幼苗具有一定的耐旱性，而且复水对干旱胁迫有缓解作用。

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