全 文 ：水分胁迫对金线兰地上茎组培苗生理生化的影响
李 光1,2， 龚 宁1， 余 霜2
（1.贵州师范大学生命科学学院，贵州 贵阳 550001； 2.安顺学院农学院，贵州 安顺 561000）
摘 要：为了研究水分胁迫对金线兰地上茎组培苗的影响，采取 5 种浓度（0、10%、20%、30%、40%）的 PEG 溶液模拟不同程度
的水分胁迫，通过对叶片相对含水量（RWC）、叶绿素含量、可溶性糖含量、丙二醛（MDA）含量和膜透性等指标的分析，发现水分胁
迫下金线兰地上茎组培苗的 RWC、叶绿素、可溶性糖呈现持续下降的趋势，MDA 含量和膜透性呈现先升后降的变化。 可溶性糖是
重要的渗透调节物质，水分胁迫下金线兰可溶性糖含量的持续下降有可能是金线兰抗旱能力差的主要原因之一。
关键词：水分胁迫； 金线兰； 组培苗
中图分类号：Q945.78 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2013）19-0038-03
Effect of water stress on physiology and biochemistry of tissue
culture plantlets leavesin Anoectochilus roxburghii
LI Guang1,2, GONG Ning1, YU Shuang2
(1.Life Science College, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China;
2.College of Agronomy, Anshun College, Anshun 561000, China)
Abstract: In order to study the effect of water stress on tissue culture plantlets leaves in Anoectochilus roxburghii (wall.) Lindl, the
indexes (including RWC, chlorophyll content, soluble sugar content, MDA content and permeability of plasma membrane) were
investigated at 5 water stress conditions (0, 10%, 20%, 30%, 40%PEG). The results showed that the RWC, chlorophyll content and
soluble sugar content decreased continuously at water stress conditions, MDA content and membrane permeability first increased and then
decreased. Soluble sugar is an important osmoregulation substance, the continuing decline of soluble sugar content may be one of the main
reason for poor drought tolerance.
Key words: water stress; Anoectochilus roxburghii (wall.) Lindl; tissue culture plantlets
水在植物的生活中是不可缺少的重要因素， 它不但
是构成植物体的主要物质， 而且在维持其生命活动方面
具有重要作用。 但是、随着人类的经济发展和人口膨胀，
水资源短缺现象日趋严重， 这也直接导致了干旱地区的
扩大与干旱化程度的加重， 干旱化趋势已成为全球关注
的问题。 金线兰是兰科开唇兰属植物，多生长在温凉、湿
润、多雾的亚热带阔叶林下，由于对生境要求条件较为苛
刻，加之种籽难繁育，其资源濒于枯竭[1]。 目前金线兰的组
织培养体系的研究较多， 且金线兰的组织培养技术已经
成熟， 但是有关金线兰组培苗生理生化的研究主要集中
在温度胁迫方面，周伟香等 [2]研究认为随着高温胁迫程度
的加深和时间延长，金线兰叶片细胞膜透性明显增加。 李
亚军等 [3]研究发现在低温胁迫下，金线兰叶片的丙二醛
（MDA）含量逐渐增加，叶片可溶性多糖、可溶性蛋白质及
脯氨酸含量表现出先增加后降低的规律性变化。 李亚军
等 [4] 研究了低温胁迫对对金线兰抗氧化酶活性变化的影
响，发现随着低温胁迫时间的延长，SOD 活性表现为先升
后降,并维持在较高水平；CAT 和 APX 表现为先下降后升
高再下降的趋势；POD 则为先降后升的趋势。 其中，CAT
和 POD变化幅度大， 且维持较低活性，APX变化幅度小，
活性维持较高水平。 王定景等[5]探索了高温胁迫下外源水
杨酸（SA）对金线兰抗氧化酶的影响，结果发现外源水杨
酸可以通过调节金线兰抗氧化酶系统，缓解了高温胁迫对
金线兰的伤害，以上研究分别从不同的实验研究了在温度
变化条件下金线兰生理生化变化规律。 但是、由于野生金
线兰生活在阴湿环境中，对野生金线兰的驯化过程中发现
金线兰极易受到干旱胁迫的影响，本研究拟通过不同浓度
干旱胁迫实验，研究金线兰组培苗在干旱胁迫下生理生化
变化规律，为金线兰组培苗移栽及其工厂化的生产提供理
论基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试金线兰组培苗取自贵州师范大学生命科学学院
组培室。
1.2 试验方法
选取生长一致的组培苗， 用无菌水将幼根冲洗干净
收稿日期：2013-05-11
基金项目：贵州省中药材现代产业技术体系建设专项（GZCYTX-
02）
作者简介：李光（1980-），男，博士，副教授，E-mail：lg20029@126.
com
通讯作者：龚宁（1963-），女，硕士，教授，E-mail：gongning2007@126.
com
广东农业科学 2013 年第 19 期38
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.19.054
胁迫天数（d）
图 2 水分胁迫对地上茎组培苗叶片膜透性的影响
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
电
导
率
（ %
）
0 1 2 3 4 5 6
CK
10%PEG
20%PEG
30%PEG
40%PEG
胁迫天数（d）
图 1 水分胁迫对地上茎组培苗叶片 RWC 的影响
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
相
对
含
水
量
（ %
）
0 1 2 3 4 5 6
CK
10%PEG
20%PEG
30%PEG
40%PEG
30
25
20
15
10
5
0叶
绿
素
含
量
（ m
g/
g）
0 1 2 3 4 5 6
CK
10%PEG
20%PEG
30%PEG
40%PEG
胁迫天数（d）
图 3 水分胁迫对地上茎组培苗叶片叶绿素含量的影响
后，用无菌滤纸把组培苗表面的水分吸去，然后放入 MS
营养液中适应性培养 3 d， 然后移入不同浓度的 PEG
6000 溶液中进行根际水分胁迫处理，分别设置 0（即清水
对照）、10%、20%、30%、40%等 5个浓度处理， 每个处理 3
次重复。 培养温度为 23（±2）℃，每天光照 12 h（8：00~ 20：
00），光照强度为 3 000 1x。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 叶片相对含水量（RWC）测定 分别取各处理的健
康叶，称其鲜重（Wf）后浸入蒸馏水中 12 h 取出，吸干表面
水分，称饱和鲜重（Wt），置烘箱 105℃下杀青 5 min，70℃
下烘至恒重，称干重（Wd）[6]，并按照下式计算：RWC（%）=
（Wf-Wd）/（Wt-Wd）×100。
1.3.2 相对电导率测定 采用电导仪法 [7]，取处理后的
叶片剪成长约 0.5 cm 小段放入试管中 ， 准确加入 10
mL 蒸馏水，放入真空干燥器里抽气 0.5 h，静置 10 min
后测定溶液电导率 S1， 然后放入 100℃沸水浴中 15
min，冷却 10 min 后测 S2，同时测定蒸馏水 S0。按下列公
式计算电解质透出率：相对电导率（%）＝（S1-S0）/（S2-S0）
×100。
1.3.3 叶绿素总含量测定 采用混合液法[8]测定叶片叶绿
素含量。将叶片剪成 1 mm左右小条放入盛有无水乙醇的
试管中，置于暗处至叶片变白，然后取出浸提液置于比色
皿中，以无水乙醇为对照，根据 Lichtenthaler 对 Arnon 法
修正后的公式计算叶绿素含量。
1.3.4 可溶性糖含量测定 采用蒽酮比色法 [9]测定，精确
称取鲜重 0.05 g 叶片，加蒸馏水 10 mL，塑料薄膜封口，于
沸水浴中提取 60 min。 吸取样品提取液 0.5 mL（对照用蒸
馏水代替），加蒸馏水 1.5 mL，加 0.5 mL 2%蒽酮乙酸乙酯
液，加浓硫酸 5 mL，沸水浴中准确保温 1 min，自然冷却，
于 630 nm 下比色测定。
1.3.5 MDA 含量测定 采用硫代巴比妥酸法 [10]，取各处
理的粗酶液 1 mL（对照用纯水代替），加 2 mL TBA，封口
沸水浴 30 min， 迅速冷却 ，4 000 r/min 下离心 20 min，
并按照下式计算浓度：MDA（μmol/L）=6.45×（OD532-OD600）-
0.56×OD450。
2 结果与分析
2.1 水分胁迫对金线兰地上茎组培苗叶片 RWC的影响
金线兰生活在潮湿环境中， 因此金线兰叶片的相对
含水量较高。由图 1 可知，水分胁迫使各处理叶片相对含
水量随着胁迫天数的增加而逐渐减少， 并且随着浓度的
增加， 在相同时间内金线兰叶片的 RWC 下降幅度逐渐
增加，第 5 d 同时达到最低值，10%、20%、30%、40% PEG
浓度处理分别下降到对照的 81%、72.7%、60%和 45%，表
明叶片的伤害程度随着 PEG 浓度的增加逐渐增强， 第 6
d 复水后 4 种处理下的金线兰叶片的相对含水量迅速回
升。
2.2 水分胁迫对金线兰地上茎组培苗叶片膜透性的影响
水分胁迫使金线兰各处理叶片电导率的变化开始较
为一致，即随着胁迫天数的增加逐渐增加，第 5 d 时各处
理同时达到最大值，10%、20%、30%、40% PEG 浓度处理
的叶片电导率分别比对照增加了 3.5、5.4、3.3、4.1 倍，复水
后减小（图 2），但在 20%PEG 浓度处理条件下要显著高于
其他 3 种处理， 表明 20%PEG 浓度处理对金线兰膜透性
的伤害最大。
2.3 水分胁迫对金线兰地上茎组培苗叶片叶绿素含量的
影响
从图 3可以看出，水分胁迫使金线兰各处理叶片叶绿
素含量在胁迫开始的前 2 d 急剧减小，后趋于稳定。 在开
始阶段，随着处理浓度的增加，叶绿素含量下降速度增加，
第 1 d 各处理（10%、20%、30%、40% PEG 浓度）的叶绿素
含量分别比对照下降了 8%、55%、71%、76%， 其中 40%
PEG处理的下降幅度要大于其他处理；但第 2 d 各处理的
数值都达到一个低值，表明金线兰地上茎组培苗叶绿素较
易受到水分胁迫的伤害。
2.4 水分胁迫对金线兰地上茎组培苗可溶性糖含量的影
响
水分胁迫使金线兰各处理叶片可溶性糖含量在胁迫
开始的前 3 d 急剧降到 0.1 mg/g 以下， 后趋于稳定 （图
4）。从图 4 可以看出，各处理金线兰地上茎组培苗可溶性
39
20
15
10
5
0可
溶
性
糖
含
量
（ m
g/
g）
0 1 2 3 4 5 6
CK
10%PEG
20%PEG
30%PEG
40%PEG
胁迫天数（d）
图 4 水分胁迫对金线兰地上茎组培苗可溶性糖含量的影响
7
6
5
4
3
2
1
0M
DA
含
量
（ n
m
ol
/g
）
0 1 2 3 4 5 6
CK
10%PEG
20%PEG
30%PEG
40%PEG
胁迫天数（d）
图 5 水分胁迫对金线兰地上茎组培苗 MDA 含量的影响
糖含量在水分胁迫第 3 d 达到一个很低的值， 且复水后
变化不明显，表明金线兰可溶性糖较易受到水分胁迫的
影响。
2.5 水分胁迫对金线兰地上茎组培苗 MDA含量的影响
水分胁迫使各处理金线兰叶片电导率的变化趋
势较为一致 ， 即随着胁迫天数的增加而逐渐增加 ，复
水后减小 （图 5）， 但是 10%PEG 浓度处理下 ， 叶片
MDA 含量随水分胁迫天数的增加而增加 ，并且在第 5
d 达到最大值 （6.012 nmol/g）， 然后下降 ； 而 20% 、
30%、40%PEG 处理的 MDA 含量随水分胁迫天数的增
加而增加 ，并且在第 4 d 达到最大值 ，复水时含量下
降。
3 讨论
在本试验中， 通过采取不同浓度的 PEG 溶液对金线
兰地上茎组培苗进行水分胁迫，测定了不同时间金线兰叶
片 RWC、叶绿素含量、可溶性糖含量、MDA 含量和膜透性
的变化情况，结果表明：金线兰叶片的 MDA 含量和膜透
性呈现先升后降的变化趋势，而 RWC、叶绿素含量、可溶
性糖含量呈持续下降的变化， 其中 RWC、 叶绿素含量、
MDA含量和膜透性变化趋势与已有很多报道[11-12]相似。已
有报道认为，在水分胁迫下植物大量积累可溶性糖，可溶
性糖通过对植物进行渗透调节， 增加植物的抗逆能力，从
而减轻水分胁迫对植物造成的危害。本研究却发现在水分
胁迫条件下，金线兰叶片可溶性糖含量急剧下降，且复水
后可溶性糖含量并未增加，这与普遍认为植物在干旱胁迫
下可溶性糖含量增加的结论相矛盾[13]，暗示可溶性糖含量
的下降有可能是金线兰抗旱能力差的主要原因之一。 因
此，为了提高金线兰抗水分胁迫的能力，可以考虑从提高
金线兰可溶性糖含量入手，通过施加可以增加金线兰可溶
性糖含量的物质来提高金线兰在水分胁迫条件下的生存
能力。
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