干旱胁迫对短果茴芹叶片气孔特征的影响

孟　玥　邹吉祥

干旱胁迫对短果茴芹叶片气孔特征的影响

孟玥邹吉祥

（大连民族大学环境与资源学院辽宁大连116600）

为了解短果茴芹在干旱胁迫下气孔的变化规律，配制10 % PEG-6000、20 % PEG-6000、30 % PEG-6000模拟轻、中、重3个干旱处理，观察不同干旱胁迫下短果茴芹气孔的显微结构并计算气孔密度和测量气孔面积。结果发现气孔密度和气孔面积均在重度胁迫条件下变化较大，说明在重度胁迫条件下对短果茴芹的影响较大。该研究为短果茴芹的抗旱机理研究提供了依据。

干旱胁迫；短果茴芹；气孔

干旱作为植物生长过程中重要的限制因子之一，对植物的整个生长周期都有着很强的制约作用。干旱通过对植物的气孔变化、光合作用和呼吸作用等产生不良影响，进而扰乱植物的生理代谢和生长发育，从而导致农作物的减产。植物为了应对缺水环境就会启动自身的干旱响应机制，其中气孔的形态变化就是一条重要的调控途径，而气孔作为植物气体交换和水分蒸发的主要通道，植物的光合作用及蒸腾作用主要通过叶片气孔的运动来调控。以往研究认为，随着干旱胁迫强度的增大，气孔密度会不断增加[1-2]，但有些植物叶片的气孔密度呈现出先增加后减少的趋势[3-4]。

短果茴芹（(Kom.) Nakai），又称大叶芹、山芹菜，属伞形科茴芹属多年生草本植物，生于林下草丛中，分布于东北、华东、中南等地。长期以来，短果茴芹作为一种营养价值高、味道鲜美、药用价值丰富的山野菜，在国内外市场深受欢迎[5]。随着短果茴芹在国内外市场的需求不断增大，相应的栽培面积也在不断增加。以往对短果茴芹的研究主要集中在打破种子休眠及化学成分等方面的研究，在干旱胁迫条件下对叶片气孔结构的相关研究至今尚鲜有报道。因此，深入探讨短果茴芹叶片气孔特征对干旱胁迫的响应，对于提高短果茴芹在多地区的栽培技术手段和丰产增收有着重要的意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验材料为长白山原始森林林下野生短果茴芹种子种植而成，短果茴芹作为多年生草本植物，在6—9月开花结果，所以实验选择在7月末—9月初采集种子进行种植。于大连地区田间育苗后，将其带回大连民族大学开发区校区环境与资源学院实验室内进行盆栽（底部内径11 cm，盆口内径16 cm，高13.5 cm），所用种植土为（沙土：园土=1：1）混合而成，每盆装土0.35 kg。

1.2 实验方法

选取长势良好（株高12~20 cm）且无病虫害的幼苗16 盆，随机放在两个人工智能气候箱中。在28 ℃（白天12 h，黑夜14 h）条件下培养。试验开始前，每3 d浇一次水，每周将2个气候箱中的幼苗进行交换，预培养2周后开始模拟干旱实验。

该研究采用聚乙二醇（PEG-6000 ）溶液进行干旱胁迫处理，共设置4个处理，即0 %（ＣＫ），10 % （轻度）、20 %（中度）、30 %（重度），每种处理设置4个重复，每2 d浇灌一次处理液。干旱胁迫10 d后，选取每株相同部位、大小和状态相近的叶片，进行各项指标的测定。

1.3 印迹法取样及光学显微镜观察

幼苗处理10 d后，从对照样品和重度胁迫样品中每株上选取3个叶片，用无色透明的指甲油涂于短果茴芹叶片远轴面的中部，待风干成膜后取下，制成玻片。将叶片印迹玻片置于在装备有照相机（DFC 300 -FX，LeicaCorp，Germany）的莱卡光学显微镜（DM2500 ，LeicaCorp，Germany）下观察并利用显微镜配备的照相机拍照。选择5个随机的显微视野，每个视野下拍3张照片，得到15 张气孔的显微照片（面积90 ×10 ³µm²），从15 张照片中随机选取5张计算气孔密度。通过ZENBlueVersion软件测量气孔的面积。

1.4 数据处理

该研究中数据采用SPSS 22.0统计学软件进行数据处理和统计，通过Duncan多重比较来处理各组数据间的显著性差异（P<0.05），并利用graphpad软件作图。

2 结果分析

2.1 干旱胁迫对气孔形态的影响

干旱胁迫对短果茴芹气孔形态的影响较大（如图1所示）。正常水分条件下气孔结构明细，形态规则，由2个保卫细胞组成，气孔开度较大。重度胁迫处理下，较对照相比气孔数量明显增加，保卫细胞出现破损，气孔开度也明显减小。

图1 干旱胁迫对短果茴芹叶片气孔形态的影响（a.对照气孔状态；b.重度胁迫下气孔状态）

2.2 干旱对气孔密度和气孔面积的影响

由图2可以看出，不同程度的干旱胁迫条件对短果茴芹气孔密度和气孔面积影响较大。随着干旱程度的增加，气孔密度呈先水平再上升的趋势，而气孔面积呈先升高再下降的趋势，在重度干旱胁迫条件下气孔密度增加，在轻度干旱胁迫条件下反而促进气孔面积增大，说明短果茴芹的气孔密度和气孔面积对重度干旱胁迫条件有较强的响应。

图2　不同干旱胁迫对短果茴芹气孔特征的影响

3 讨论与结论

水分是植物生命活动中最重要的物质，在干旱条件下不同植物的气孔密度变化不同，随着干旱程度的增加水稻气孔密度呈先升高后降低的趋势[6]，而玉米的气孔密度会持续增加[7]。该研究发现短果茴芹气孔密度对轻度胁迫条件和中度胁迫条件不敏感，在重度胁迫条件下气孔密度呈升高趋势，此时气孔面积却突然降低。说明在重度胁迫条件下短果茴芹可能通过增加更多的气孔数量且降低气孔开度来低于干旱。该研究从气孔特征角度揭示短果茴芹响应干旱的机理，对短果茴芹的抗旱机制研究提供了依据。

[1]杨惠敏,王根轩.干旱和CO2浓度升高对干旱区春小麦气孔密度及分布的影响[J].植物生态学报,2001,25(3):312-316.

[2]胡妍妍,白利娟,张婷,等.干旱胁迫对德国补血草气孔特征及生理特性的影响[J].湖北农业科学,2015,54(20):5066-5069.

[3]孟雷,李磊鑫,陈温福,等.水分胁迫对水稻叶片气孔密度大小及净光合速率的影响[J].沈阳农业大学学报,1999,30(5):477-480.

[4]徐坤,邹琦,赵燕.土壤水分胁迫与遮荫对生姜生长特性的影响[J].应用生态学报,2003,14(10):1645-1648.

[5]任丽平,张晓东,雷钧涛,等.短果茴芹不同提取物的降压作用探讨[J].营养学报2017,39(6):607-609

[6]李海波.水分亏缺和盐胁迫对水稻叶片气孔及其他生理性,状的影响[D].沈阳:沈阳农业大学,2004.

[7]陈倩倩.土壤水分含量和抗蒸腾剂对玉米气孔发育及生理.过程的影响[D].咸阳:西北农林科技大学,2011.

国家级大创项目（NO：201912026053）

Q945.78

A

2095-1205(2020)04-17-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.04.09