植物抗旱性鉴定的研究进展

王炳萍，刘一华

（临沂大学农林科学学院，山东 临沂 256000）

影响植物生长发育的逆境因子有很多，其中干旱是一种非常重要的胁迫因子，特别是在对植物产量及植物生长状态的影响中尤为显著[1]。据我国土地情况调查，干旱和半干旱土地约占到全国土地总面积的45%。因此，推广旱地农业栽培措施和培育高产抗旱性作物新品种在我国农业生产中尤为重要[2]。无论是制定合理的栽培措施还是培育抗旱性作物新品种，准确可靠的抗旱性鉴定的方法和指标都是农业生产中的重要基础[3]。

1 植物抗旱形态指标

在早期的研究中，研究最多的部分是植物的形态结构与抗旱性之间的联系，主要包括地上部分形态，以及地下根系，其中以地上部分形态为主[4]。比如植株表面附着表皮绒毛和蜡质层，茎秆直立，叶片小、薄，根系发达、根较重较长等。目前，在一些植物的抗旱鉴定中，试验品种的抗旱性是通过测量植物的叶片数量、叶面积、幼苗干重、株高等指标与对照比较来确定的，比如：大豆、小麦、燕麦、棉花等植物[5]。

2 植物抗旱生理指标

当植物遇到干旱胁迫时，植物体内的各种生理生化指标会发生相应改变。水分生理指标检测可作为鉴定植物抗旱性重要指标之一。植物为了适应干旱的逆境胁迫，体内水分代谢会发生变化，叶片的相对含水量、叶片的持水力、PV技术测出的相关参数等均可作为植物水分状况的指标[6]。植物的光合作用是影响植物物质生产的主要因素，也能反映植物抗旱性。在杨静[7]的红叶石楠抗旱性研究相关分析中表明，红叶石楠叶片光合速率随干旱胁迫的加剧呈现出一种降低的态势，从而影响红叶石楠光合作用。细胞膜的通透性指标可用相对导电率来衡量，其值越大，表明膜受损越严重，电解质渗出越多。干旱可以降低质膜的稳定性，抗旱能力强的植物对质膜伤害率增值相对较小[8]。

3 植物抗旱生化指标

植物遭受干旱胁迫后，丙二醛（MDA）、脯氨酸，甜菜碱、可溶性糖等渗透调节物质也发生相应改变。MDA含量是细胞受胁迫程度的一个指标，MDA使质膜过氧化，导致膜结构损害，并改变膜透性，阻止正常的生理生化活动。李凤海[9]等研究发现叶片MDA含量越低以及在干旱胁迫下MDA含量变化越小的玉米自交系，抗旱能力越强。脯氨酸在非生物胁迫中起作用，在植物体内以游离状态存在，是组成植物蛋白质的成分。经研究在玉米中脯氨酸含量越低、含量上升幅度小的品种抗旱性越强[10]。甜菜碱与脯氨酸一样被成为细胞渗透物质，具有很强的溶解性，在调节玉米等植物的渗透方面作用较为重要[11]。植物在干旱条件下甜菜碱的含量与植物的抗逆性成正比，即逆境越强，甜菜碱含量越高，植物抗性就越强[12]。可溶性糖为一种有机物来调节渗透，在植物体内普遍存在。杜成忠[13]研究不同甘蔗品种的抗旱性时发现，抗旱性比较强的甘蔗品种在干旱的逆环境下可溶性糖的含量提高显著。

在干旱胁迫条件下，当干旱程度增强会影响植物叶绿素的合成，叶绿素含量会表现的有所降低[14]。由此可知，植物受到干旱胁迫时，植物体内叶绿素的含量变化小，可能是抗旱性强的植物体对其抵抗的一种表现。植物体内代谢产物脱落酸，其在体内含量极少。Ivanevic[15]等对大田受干旱胁迫的玉米幼苗叶片和室内受干旱胁迫的玉米幼苗叶片做了叶片中脱落酸的含量分析，发现植物叶片的ABA含量能够增加数十倍，而且在小麦等作物研究上也观察到了该现象[7]。

张秋荣[10]等对多个玉米品种进行干旱胁迫研究，观察到SOD/CAT/POD的含量随干旱胁迫程度的提高呈现出先增高后降低的趋势，且各品种的变化规律一致。但SOD/CAT/POD作为抗旱性研究的活性酶在不同植物或处理中变化不完全一致[10]。

4 植物抗旱相关基因

植物响应干旱胁迫的表现不仅表现在形态和生理生化上的改变，也表现在植物内源基因表达水平的变化[16]。与植物抗旱相关的基因目前分为三大类：一类是渗透调节物质合成基因，包括脯氨酸合成酶基因、甜菜碱合成酶基因、果聚糖合成酶基因、海藻糖合成酶基因、甘露醇合成酶基因[17]；二类是保护生物大分子及膜结构的蛋白质基因，包括晚期胚胎发生丰富蛋白基因和水通道蛋白基因[18-19]；三类是清除活性氧酶合成基因（CAT），在烟草中编码CAT蛋白的三个基因分别是CAT1、CAT2和CAT3[20]，这三个基因都对于烟草抗旱有积极作用。

5 结语

植物的抗旱性是由体内多种生理生化以及外观形态变化的综合结果。同一作物在不同发育阶段或不同作物间抗旱的内在机理不尽相同。因此，在进行植物抗旱鉴定时，应该结合植物外观形态变化的观察，植物体内多种生理生化指标以及抗旱相关基因表达测定，进行综合评价，结果才更加科学可靠。