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3种野生花卉生理特性干旱胁迫对其的影响研究

2020-08-15 334 上传者：管理员

摘要：以绣线菊、京山梅花和天目琼花3种野生花卉为试验材料，研究不同土壤水分，包括轻度、中度以及重度干旱胁迫（土壤水分梯度设置为CK、30%、50%、80%）对3种植物生理特性的影响。结果表明，轻度和中度胁迫下，3种植物SOD活性急剧上升，随着胁迫程度的增加，天目琼花SOD活性呈现持续上升趋势，京山梅花和绣线菊则先上升后下降，3种植物MDA，可溶性糖和可溶性蛋白含量均呈现逐步上升趋势。总体来说，轻度和中度胁迫下，天目琼花各项生理指标较稳定，重度胁迫下，3种植物生理指标均产生显著变化。综合分析，天目琼花有较强的耐旱性。

关键词：
干旱胁迫
生理学
生理特性
耐旱性生理指标
野生花卉
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我国水资源匮乏，分布明显不均，导致许多地区植被单一，生长速度慢[1]。而华北作为半干旱地区，水资源短缺已成为我省园林绿化引种的重要限制因素[2]，因此研究干旱胁迫对于植物生长具有重要的现实意义，同时也为我省耐旱性园林植物引种提供一定的参考。

绣线菊（Spiraeasalicifolia）、京山梅花（Philadelphuspekinensis）和天目琼花（Viburnumopulus）为我省观赏价值良好的野生花卉。目前，人们对3种植物的研究主要为栽培[3]、分类[4]和对弱光环境[5]、重金属污染[6]及盐碱地的适应性[7]等，而对其抗旱生理研究鲜有报道。本试验通过对比干旱胁迫下3种野生花卉叶片中、超氧化物歧化酶（SOD）活性及丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、可溶性糖含量变化，探究3种植物的耐旱性，同时为耐旱植物的筛选提供理论依据。

1、试验材料、地点与方法

1.1 试验材料

试验材料为绣线菊（Spiraeasalicifolia）、京山梅花（Philadelphuspekinensis）和天目琼花（Viburnumopulus)3种野生花卉。于2017年4月上旬，选择2年生长势大小近似的健康植株，每种60株，将植株从苗圃中起栽并种植于花盆中（选用直径30cm，高28cm的塑料花盆），盆土的营养土∶河沙∶园土为2∶2∶1，统一过筛称重，带土盆重16kg，每盆栽一株，浇足定根水，进行常规管理，确保植株成活。

1.2 试验地点

于2017年6中旬在河北农业大学园林与旅游学院试验基地进行干旱胁迫试验，7月中旬在实验室进行生理测定。

1.3 试验方法

选择生长较好、长势一致的3种植物，每种60株盆栽苗移入透光通风的防雨棚中适应生长，经过30d充分缓苗后开始干旱处理，干旱处理于2017年6月15日开始，至7月15日结束，处理时间为30d。试验设置4个水分梯度：1）适宜水分（CK土壤最大持水量的80%以上），土壤质量含水量（θt）为18.32%～19.54%;2）轻度干旱（土壤最大持水量的80%），θt为14.66%～15.88%;3）中度干旱（土壤最大持水量的50%），θt为10.99%～12.21%;4）重度干旱（土壤最大持水量的30%），θt为7.33%～8.55%。同种每次一种植物取3株进行试验，要定期监测土壤质量含水量，以及植株在土壤所占含水量的比例，每次要选取并未取过的新的叶片植株来进行试验，用来测定野生花卉叶片中的超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白、可溶性糖。要确保各个梯度的土壤质量含水量在提前设定的范围内。

2、测定指标与数据分析方法

2.1 测定指标方法

使用硫代巴比妥酸法测定叶片中的丙二醛（MDA）含量；利用蒽酮比色法测定叶片中的可溶性糖含量；叶片可溶性蛋白含量利用考马斯亮蓝法测定；叶片SOD活性利用氮蓝四唑（NBT）法测定。

2.2 数据分析方法

数据的整理采用Excel2003，并采用SPSS22.0对所得数据进行分析。

3、结果分析

3.1 干旱胁迫对3种野生花卉SOD活性的影响

正常水分条件下，绣线菊、京山梅花、天目琼花叶片中SOD活性差异不大，见表1。绣线菊和京山梅花在轻度和中度干旱胁迫条件下，SOD活性呈现急剧上升趋势，在土壤含水量50%条件下达最大值，与对照组相比，绣线菊上升了141.38%，京山梅花上升了180.25%，重度干旱胁迫下均有所回降，其中绣线菊回降较为显著（P<0.05）。与绣线菊和京山梅花变化趋势不同，随着干旱胁迫的加剧，天目琼花SOD活性呈现持续上升趋势，在80%、50%和30%土壤水分条件下与对照相比分别增加了242.58%、302.10%和314.30%。

表1干旱胁迫对植物SOD活性的影响

3.2 干旱胁迫对3种野生花卉叶片中MDA含量的影响

正常水分条件下，绣线菊、京山梅花、天目琼花叶片中MDA含量见表2。随着干旱胁迫的增加，MDA均呈上升趋势，80%水分条件下，与对照组相比均无显著差异，至50%水分条件下，均与对照组差异明显，绣线菊、京山梅花和天目琼花与对照相比分别增长了174.44%、121.08%和26.01%，至30%水分条件下，3种植物的MDA含量均急剧增加，分别比对照增加了320.42%、199.76%和145.05%。

3.3 干旱胁迫对3种野生花卉的可溶性糖含量的影响

干旱胁迫对3种植物可溶性糖含量影响如表3所示。随着干旱胁迫增加，可溶性糖含量均逐渐上升，80%水分条件下，与对照组相比，天目琼花上升明显，上升7.68%，京山梅花、绣线菊上升不显著，但也上升2.00%和2.14%。在50%水分条件下，与对照组相比，天目琼花显著上升，增长104.69%，京山梅花上升了99.58%，绣线菊上升了12.24%。至30%条件下，3种植物可溶性糖含量均显著增加，与对照相比分别上升了36.55%、156.28%和171.26%。

表2干旱胁迫对植物MDA含量的影响

表3干旱胁迫对植物可溶性糖含量的影响

3.4 干旱胁迫对3种野生花卉的可溶性蛋白含量的影响

干旱胁迫对3种植物可溶性蛋白含量影响如表4所示。随着干旱胁迫增加，可溶性蛋白逐渐上升，土壤含水量80%条件下，与对照组相比，3种野生花卉均无显著变化。在含水量50%条件下，天目琼花与对照组相比增长了42.82%，京山梅花与绣线菊均增长了48.74%和8.70%。在30%条件下，与对照组相比，天目琼花上升了63.22%，京山梅花上升了88.09%，绣线菊上升了38.41%。

表4干旱胁迫对植物可溶性蛋白含量的影响

4、讨论

SOD是植物保护系统中的主要保护性酶，并且是整个系统的核心，其活性与植物抗性密切相关[8]。植物可通过改变其自身SOD活性来保护植物组织，减少由于活性氧的积累而造成植物损坏，对植物具有保护作用。研究表明，随着干旱胁迫的上升，绣线菊和京山梅花SOD活性均先升高后降低，天目琼花SOD活性则持续上升，并且3种植物中天目琼花的SOD活性更高，可以更好应对干旱胁迫并减少活性氧的积累，提高适应能力，增强抗旱性。而绣线菊、京山梅花的SOD活性在重度干旱条件下下降比较显著，植物体内的保护酶较少，活性氧积累多，给植物带来伤害，降低植物的抗旱性。

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[9]，代谢功能下降，植物抗旱性越弱。试验可知，随着干旱胁迫不断加深，绣线菊、京山梅花、天目琼花3种野生花卉都有不同程度的增长。绣线菊MDA与对照组相比增长速度快，MDA对于细胞膜损伤严重，植物代谢功能受到损伤，抗旱性较弱。天目琼花MDA增长较慢，细胞膜损伤较小，其抗旱能力强。

可溶性糖是植物组织中重要的渗透调节物质，其含量的上升会增加植株渗透压，减轻水分散失，提高植物抗旱性[10]。试验表明，随着干旱胁迫程度增加，天目琼花的可溶性糖含量显著上升，由于植物体内渗透压的影响，随着可溶性糖的不断累积，使水分更容易被根系吸收，保持土壤水分，实现植物的抗旱性。天目琼花可溶性糖含量与对照组相比明显上升，表明植物可以通过提高可溶性糖含量来抵御干旱逆境，保持根系吸水能力，减少水分流失，提高抗旱性。绣线菊、京山梅花的可溶性蛋白含量积累较少，根系吸收能力弱，水分流失快，抗旱性弱。

可溶性蛋白可以在不良环境下通过渗透调节提高植物的适应性[11]，它也有一个强大的亲水胶体，影响细胞的水分保留，植物依靠可溶性蛋白的活性积累来降低渗透性，并进行的渗透调节[12]。试验结果表明，绣线菊、京山梅花、天目琼花可溶性蛋白含量在干旱胁迫期间均有不同程度的增加，3种野生花卉在干旱胁迫下产生调节蛋白，通过渗透调节的作用，不断适应土壤中水分的减少。一般来说，可溶性蛋白的含量上升幅度较大的植物抗旱的能力会比较强，相反的，则抗旱性比较弱。由此可以看出，3种野生花卉中，天目琼花抗旱性比较强，而绣线菊的抗旱性则比较弱。

综合各项指标分析，3种野生花卉中，抗旱性从大到小依次为天目琼花>京山梅花>绣线菊。

参考文献：

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[3]李念祥,毕广有.几种绣线菊适应性研究及利用评价[J].防护林科技,2017(8):55-56.

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[6]曹玲,司守霞,王庆成.镉对东北枫和东北山梅花生长和叶绿素荧光特性的影响[J].西北林学院学报,2017,32(3):67-70.

[7]杨永莉.沧州盐碱地天目琼花引种适应性研究[J].中国园艺文摘,2018,34(3):57-58,85.

[8]张静,赵亮明,邹志荣.不同苹果砧木组培苗抗旱性的比较研究[J].果树学报,2013,30(1):88-93.

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[10]潘昕,邱权,李吉跃,等.干旱胁迫对青藏高原6种植物生理指标的影响[J].生态学报,2014,34(13):3558-3567.