植物学

干旱胁迫对东方百合根叶生理功能及花粉育性的影响

贾文杰，王祥宁，马璐琳，等

摘要：百合是世界主要的商品花卉，中国百合主产区内干旱缺水情况时有发生，中重度干旱就会严重影响百合植株生长发育和切花的商品性状，进而影响切花品质。根系是植物吸水的主要器官，干旱时会迅速产生化学信号向地上部分传递，促使气孔关闭以减少水分散失，并通过自身形态和生理生化特征的调整以适应土壤水分下降。目前关于干旱胁迫对百合根系发育的影响的研究鲜有报道。本研究以东方百合“Sorbonne”为材料，当植株生长至现蕾期时开始持续干旱胁迫，设置连续4、8、12、16、20和24 d的干旱处理，相应的土壤含水量依次为15.06%、13.37%、10.87%、9.22%、7.80%和6.08%，然后立即进行复水，使土壤含水量恢复到正常水平，对干旱24 d的处理连续复水4 d（R4）；在持续干旱4、8、12、16、20、24 d及干旱24 d后复水4 d时分别取样，检测叶片叶绿素荧光参数、光合生理指标、抗氧化酶活性和丙二醛含量，并观测其茎生根发育情况以及调查植株在干旱胁迫期、复水期、开花期的花粉育性，明确干旱胁迫对百合根、叶生理功能及花粉育性的影响，探讨百合的抗旱生理机制，为百合的切花生产，特别是中国水资源相对缺乏地区的百合种植提供一定的参考依据。结果表明：（1）与对照相比，干旱处理组百合植株的叶绿素含量随着干旱时间延长而逐渐降低，处理4 d后百合开始明显受到干旱胁迫；胁迫4～ 8 d内，光合作用受到的胁迫主要是气孔因素所致；胁迫8～12 d期间，叶片荧光叶绿素指标开始急剧变化，光合作用受到的胁迫已开始从气孔因素转变为非气孔因素；胁迫12 d后，叶片丙二醛含量增加，膜质开始受到氧化；胁迫16 d时，叶片抗氧化酶系统活性达到峰值，随后开始降低，丙二醛累积随之增加，膜脂过氧化作用加剧；胁迫24 d时，叶片光合指标略有所恢复。（2）解除干旱胁迫复水4 d天后，百合叶片光合生理指标均有所恢复，但未恢复到胁迫前水平。（3）与正常对照相比，经历干旱胁迫的百合根系随着干旱胁迫时间的延长先缩短变粗、数量减少，然后逐渐褐化并趋近萎缩，且根系干鲜重显著降低，但花粉育性在胁迫期、复水期及开花期没有显著变化。研究发现，在百合发育的关键时期，不同程度的干旱胁迫会对叶片的光合功能和抗氧化酶系统以及根系统产生破坏性的伤害，从而严重影响切花植株正常的生理生长，保持合理的土壤含水量是生产高品质切花的关键。但持续24 d的干旱并未对百合花粉的育性产生影响。本研究部分揭示了切花百合水分胁迫与光合生理、抗氧化酶系统、根系统发育，花粉育性之间的关系，了解了切花百合的抗旱的生理机制，为发展节水、高效、优质的切花百合生产提供参考依据。同时东方百合在抗旱性基因及蛋白层面是如何调控植物进行抗旱机制反应，还有待进一步探讨。

来源出版物：西北植物学报, 2017, 37(11): 2194-2203

入选年份：2017