全 文 ：浙江农业学报 Acta Agriculturae Zhejiangensis，2011，23(6) :1129 － 1133 http:/ /www． zjnyxb． cn
张路，张启翔，王史琴． 干旱胁迫对灰岩皱叶报春生理特性的影响［J］．浙江农业学报，2011，23(6) :1129 － 1133．
干旱胁迫对灰岩皱叶报春生理特性的影响
张 路，张启翔* ，王史琴
(北京林业大学 园林学院，北京 100083)
收稿日期:2011 － 08 － 18
基金项目:国家林业局重点项目“花卉新品种选育及商品化栽培
关键技术研究与示范”(2003008L0) ;十一五科技支撑计划课题
“中国花卉种质资源的保存、创新与利用”(2006BAD01A18)
作者简介:张路(1986 －) ，女，四川成都人，硕士，研究方向:园林
植物遗传育种;E-mail:gogopink@ yahoo． cn
* 通讯作者，张启翔，E-mail:ZQX@ bjfu． edu． cn
摘 要:用 10%，15%和 20%的 PEG-6000 对灰岩皱叶报春胁迫 24 h，并以 15% PEG处理进行复水试验，测定
叶片的叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛、游离脯氨酸以及相对电导率，研究灰岩皱叶报春的抗旱性。结果表明:
(1)PEG胁迫下，随胁迫时间的延长，叶绿素含量持续下降，可溶性蛋白含量先上升后下降，而游离脯氨酸、丙
二醛的含量以及相对电导率呈上升趋势;(2)20% PEG处理下，8 h内复水，植株恢复较快，胁迫 12 h各指标
恢复缓慢，为灰岩皱叶报春的恢复极限。
关键词:报春花;生理指标;抗旱
中图分类号:S681. 1 + 5 文献标志码:A 文章编号:1004 － 1524(2011)06 － 1129 － 05
Effect of drought stress on the physiological characteristics of Primula forrestii
ZHANG Lu，ZHANG Qi-xiang* ，WANG Shi-qin
(College of Landscape Architecture，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China)
Abstract:The changes of physiological indexes of Primula forrestii were investigated，which were treated with 10%，
15% and 20% PEG-6000 solution for 24 hours，and of which the one treated under 15% PEG stress were re-watered
at different time． In the experiments，chlorophyll，soluble protein，malondianldehyde (MDA) ，proline contents in
leaves and relative conductance rate of leaves were determined． With the prolonging of drought stress，in all the three
PEG treatments，the content of chlorophyll in leaves decreased continuously，and soluble protein contents first in-
creased steadily then decreased，while MDA and proline contents increased． In 20% PEG treatment，the plants could
recover rapidly within 8 h，whereas after 12 h treatment，all the physiological indexes recovered slowly，so that 12 h
was the turning point of Primula forrestiis recovery．
Key words:Primula forrestii;physiological indexes;drought stress
灰岩皱叶报春(Primula forrestii)是报春花科
的多年生草本植物，在高海拔地区常绿，自然条
件下 4 月至 5 月开花，花色鹅黄或者橘黄，陆续
开放，十分艳丽，可作为盆花、花坛、花镜用花，具
有良好的园林利用前景。
夏季高温干旱是制约高山花卉引种利用的
关键因子，胡伟娟等［1 － 3］对灰岩皱叶报春(P． for-
restii)、滇北球花报春(P． denticulate ssp． sinoden-
ticulata)、鄂报春(P． obconica)、黄花九轮草(P．
veris)、小报春(P． forbesii)及岩生报春(P． saxati-
lis)进行了生理指标变化、叶片组织结构和叶肉
细胞结构变化 3 方面的耐热性评价，得出灰岩皱
叶报春为最耐热的种，其叶片厚度大、叶肉细胞
排列紧密、叶片表面着生大量表皮毛及粉粒等特
征，与某些旱生植物的叶片有相似之处［4］。为进
一步研究其抗旱性，本试验以不同浓度的 PEG-
6000 处理灰岩皱叶报春，并测定相应生理指标，
以期为报春花的引种利用提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 材料
本试验在北京林业大学国家花卉工程技术
中心重点实验室进行。灰岩皱叶报春种子(P．
forrestii)由本实验室保存，在穴盘中播种 4 周后
移栽至直径 8 cm 的营养钵，6 ～ 8 片真叶时移苗
上盆，基质为草炭∶珍珠岩(3∶ 1)。期间进行常规
的养护管理和病虫害防治，适时使用 Hoagland 配
方的标准营养液进行施肥，一般 15 d 施肥 1 次。
3 个月后，选取生长良好、长势一致的植株进行试
验。
1． 2 处理方法
1． 2. 1 不同浓度的 PEG干旱胁迫处理
将灰岩皱叶报春用清水冲洗干净后，在 1 /2
Hoagland营养液中平衡 2 d。然后将植株根系分
别浸入 10%，15%和 20% PEG 溶液进行胁迫。
每处理供测试植株 10 株，3 个重复，分别于 0，4，
8，12，16，20 和 24 h测定植株的叶绿素含量、丙
二醛含量、游离脯氨酸含量、细胞质膜透性以及
可溶性蛋白含量。
1． 2. 2 15% PEG胁迫处理及复水处理
将 15% PEG 处理植株分别于处理的第 4，
8，12，16 h 复水，复水时将植株根系浸入 1 /2
Hoagland营养液。每处理供测试植株 10 株，3 个
重复，分别于 4，8，12，16，20，24，28，32 和 36
h测定植株的叶绿素含量、丙二醛含量、游离脯氨
酸含量、细胞质膜透性以及可溶性蛋白含量。
1． 3 指标测定方法
叶绿素含量采用乙醇丙酮研磨提取比色法
测定;丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法测
定;游离脯氨酸含量采用磺基水杨酸研磨提取比
色法测定;细胞质膜透性采用相对电导率测定;
可溶性蛋白采用考马斯亮蓝 G-250 法测定;可溶
性糖含量采用蒽酮比色法测定，具体参照植物生
理生化试验原理和技术［5］的方法操作。每个指
标 3 次重复。
1． 4 数据处理
数据采用 SPSS17. 0 和 Excel软件进行处理、
绘制图表。
2 结果与分析
2． 1 不同浓度的 PEG模拟干旱处理
2． 1. 1 叶绿素含量变化
叶绿素是光合作用的物质基础，干旱胁迫使
植物叶片中叶绿素合成受到抑制，从而导致其含
量的降低，因此，叶绿素含量的稳定性可作为植
物抗旱研究的生理指标［6 － 7］。在 3 种浓度 PEG
胁迫下(图 1-A) ，灰岩皱叶报春叶片中的叶绿素
含量均呈下降趋势，且与胁迫的时间和浓度正相
关。在胁迫初的 4 h 内，叶片中的叶绿素含量均
有小幅度上升，说明短时间的干旱胁迫对植物能
起到抗旱锻炼的作用，这也可能是相关胁迫蛋白
表达产生的结果。轻度胁迫 8 h、中度和重度胁
迫 4 h后，叶绿素含量均开始显著下降，表明此时
的胁迫超过叶绿素适应强度，叶绿素结构被破坏
而降解。
2． 1. 2 脯氨酸含量变化
脯氨酸是植物逆境下主要的渗透调节物质。
植物在受到逆境胁迫时，脯氨酸将会大量积累以
提高植物对逆境的耐力和抵抗力［8］。在 PEG
10%和 PEG 15%处理下(图 1-B) ，脯氨酸含量随
胁迫的时间延长而上升，分别上升了 143%，
177%。而 PEG 20%胁迫下，脯氨酸含量上升的
速率明显大于轻度和中度胁迫，且在胁迫 20 h，
达最大值 68. 5 μg·g －1，上升了 198%，之后开始
轻微下降。可能是灰岩皱叶春随着胁迫时间的
延长，植株对干旱环境有所适应，使得脯氨酸的
含量趋于稳定。这与燕麦的水分胁迫试验结果
一致［9］。
2． 1. 3 丙二醛(MDA)含量变化
植物抗氧化系统的能力是耐旱性指标之一。
在逆境下，植物细胞内氧自由基平衡遭到破坏，
发生膜脂过氧化作用，而丙二醛是其典型产物，
其含量的高低可以直接反映出膜的受损程度，因
此，MDA 含量是植物重要的干旱胁迫参数［10］。
MDA含量随胁迫时间的延长持续上升(图 1-C)。
胁迫 4 h 后，重度胁迫与中、轻度胁迫下叶片
MDA含量差异显著，而轻度和中度胁迫在 8 h 后
才出现较为明显的差异。可见，短时间的 PEG
20%胁迫即可使灰岩皱叶报春叶片中的膜系统
·0311· 浙江农业学报 第 23 卷 第 6 期(2011 年 11 月)
图 1 不同干旱胁迫下灰岩皱叶报春叶片叶绿素
含量(A) ，脯氨酸含量(B) ，丙二醛(MDA)含量
(C) ，相对电导率(D)和可溶性蛋白含量的变化
(E)
Fig． 1 Changes of chlorophyll contents (A) ，proline
contents (B) ，MDA contents (C) ，relative conduct-
ance rate (D)and soluble protein contents (E)in
the leaves of P． forrestii under drought stress
受到较严重的破坏。
2． 1. 4 相对电导率变化
植物细胞的质膜具有选择透过性，植物细胞
与外界环境之间的物质交换都必须通过质膜进
行，细胞膜遭到破坏后透性增大，使细胞内的电
解质外渗，导致细胞浸提液的电导率增大，因此，
外渗液电导率的变化可以反映植物受伤害的程
度以及抗旱能力。随胁迫时间的延长，3 种浓度
胁迫下的叶片相对电导率呈持续上升趋势(图 1-
D) ，且随浓度增大，升高幅度加大，PEG 10%，
15%和 20%胁迫 24 h 后，相对电导率分别增加
了 43. 00%，52. 00%和 60. 69%，差异显著。
2． 1. 5 可溶性蛋白含量变化
干旱影响植物体内蛋白质的合成和降解，使
可溶性蛋白的含量发生变化，可溶性蛋白的含量
可作为检测植物抗旱性的指标。可溶性蛋白的
亲水性较强，其含量的增加可以提高细胞中束缚
水的含量以增强植物的抗旱性。轻度干旱胁迫
下可溶性蛋白含量呈持续上升趋势(图 1-E) ，而
在 PEG 15%和 20%的胁迫下，于 16 h 达到最大
值，之后开始下降。结果表明，灰岩皱叶报春对短
时间(16 h 内)的中浓度和高浓度胁迫、以及 PEG
10%的轻度胁迫有一定的适应能力，而随胁迫增强
可溶性蛋白含量的下降可能是由于蛋白合成受
阻、分解加强所致。也有报道，干旱胁迫可诱导一
些特殊蛋白的表达，而一般这些蛋白是诱导性的，
只在短时间胁迫时大量积累，随时间的延长便开
始下降，这也可能是可溶性蛋白下降的原因。
2． 2 PEG 15%胁迫处理灰岩皱叶报春的恢复情
况
如图 2-A所示，在胁迫 4 h后复水，叶绿素含
量先略微下降然后上升，复水 16 h后回到对照水
平;胁迫 8 h后复水，在复水初的前 8 h 叶绿素含
量仍维持在胁迫时的水平，12 h 后开始明显上
升，20 h接近对照水平;胁迫 12 h后复水，叶绿素
含量先下降，12 h 后轻微上升，20 h 后仍明显高
于对照;16 h 小时胁迫后复水，叶绿素含量仍持
续下降。表明，4 h和 8 h的 PEG 15%胁迫下，灰
岩皱叶报春叶绿素能恢复较快，胁迫 12 h后恢复
较缓慢，16 h 后已经对植株造成较严重的伤害，
较难恢复。
·1311·张 路，等． 干旱胁迫对灰岩皱叶报春生理特性的影响
图 2 不同复水时间灰岩皱叶报春叶片叶绿素含量
(A) ，脯氨酸含量(B) ，丙二醛(MDA)含量(C) ，
相对电导率(D)和可溶性蛋白含量(E)的变化
Fig． 2 Changes of chlorophyll contents (A) ，proline
contents (B) ，MDA contents (C) ，relative conduct-
ance rate (D)and soluble protein contents (E)in the
leaves of P． forrestii in different re-water time
脯氨酸含量(图 2-B)在胁迫在 8 h 内复水，
呈先略微上升再下降的趋势，复水 20 h后回到对
照水平;胁迫 12 h 后复水，脯氨酸含量先持续上
升，8 h后开始缓慢下降，20 h 后含量仍明显高于
复水前的水平;16 h 胁迫后复水，脯氨酸含量在
复水后的 8 h 内，持续上升，且幅度大于 PEG
15%的对照，复水 20 h 后含量仍明显高于复水
前。可见，胁迫 8 h内复水，植株脯氨酸含量有较
快的恢复，12 h后恢复缓慢。
丙二醛含量(图 2-C)在胁迫 4 h 内复水，呈
先上升后下降的趋势，复水 16 h后接近胁迫前水
平;胁迫 8 h后复水，丙二醛含量先上升后下降，
复水 20 h 后接近复水前水平，但明显高于对照;
16 h胁迫后复水，丙二醛含量先轻微下降，后急
剧升高，超过复水前的含量;胁迫 20 h后复水，丙
二醛含量持续升高，12 h 后略微下降，之后继续
上升。可见，胁迫 4 h植株丙二醛含量恢复较快，
8 h后复水恢复缓慢，12 h后较难恢复。
相对电导率(图 2-D)在胁迫 4，8 h 后复水，
分别于 16，20 h下降到接近对照水平;胁迫 12 h
后复水，相对电导率呈先上升后下降的趋势，复
水 20 h 后回到复水前的水平，且明显高于对照;
16 h胁迫后复水，相对电导率持续剧烈上升，16 h
后有轻微下降。可见，8 h 胁迫内复水，植株相对
电导率能较快回到处理前水平，胁迫 12 h后恢复
较慢。
可溶性蛋白含量(图 2-E)胁迫 8 h 内复水，
先略微上升，4 h后开始下降，20 h 后接近复水前
水平，且明显高于处理前的含量;12 h 胁迫后复
水，12 h后可溶性蛋白含量开始轻微下降，并维
持在这一水平明显高于复水前的水平;胁迫 16 h
后复水，可溶性蛋白含量持续上升。可见，胁迫 8
h内复水，植株可溶性蛋白含量下降缓慢，12 h以
上的胁迫下，其含量短时间内不易恢复。
由以上不同胁迫时间的恢复情况可得，PEG
15%胁迫 8 h 内复水，灰岩皱叶报春能有较快的
恢复，20 h 内可基本恢复到胁迫前的生理指标，
而 12 h的胁迫需要更长时间的恢复。PEG 15%
胁迫 16 h对植株已造成较严重的伤害，短时间内
很难恢复，甚至导致植株死亡。
3 讨论
干旱胁迫下，植物主要通过气孔调节、渗透
·2311· 浙江农业学报 第 23 卷 第 6 期(2011 年 11 月)
调节、激素调节、抗氧化防御系统和干旱诱导蛋
白的保护等措施来抵御环境胁迫。在生理上表
现为叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛、相对电导率、
游离脯氨酸等含量的变化。水分亏缺影响核糖
体的形成，阻碍了蛋白质的合成，植物体内蛋白
质减少。而活体体内叶绿素是和蛋白质相结合
的，蛋白质的减少，进而也使叶绿素的形成受到
抑制［11］。本试验中，在 PEG 10%，15%和 20%的
胁迫下，叶绿素含量持续下降，下降幅度与胁迫
时间和胁迫浓度呈正相关，且复水后，恢复程度
没有其他指标明显，但其表现与可溶性蛋白含量
的变化有一定相关性。在干旱胁迫下，植物的自
我保护机制会大量合成一些可溶性蛋白，如热激
蛋白，而使得另一些蛋白的合成减少。因而，打
破了蛋白质正常的合成与分解的速率，也影响了
依赖于这些蛋白的生理活动，叶绿素的合成就是
其中之一。
水分胁迫下植物的渗透调节能力与其抗旱
性呈正相关［12，13］。渗透调节的关键因素，即以脯
氨酸为主、以及可溶性糖、有机酸等的溶质的积
累有密切关系［14］。本试验中，脯氨酸含量随胁迫
程度的加剧而增加，且 PEG 15%胁迫 12 h 后复
水，其含量仍持续增加。可见，中、重度的干旱处
理对灰岩皱叶报春叶片细胞已经造成明显的水
分胁迫。
丙二醛是膜脂过氧化降解的代表性产物，能
与膜上的蛋白质氨基酸残基或核酸作用，降低膜
的稳定性，促进膜的渗透，与此同时，生物自由基
引发的膜脂过氧化作用以及酶活性的下降，导致
细胞电解质等可溶物质外渗［15 － 16］。本试验中，
在 3 种浓度的 PEG胁迫下，丙二醛含量均随胁迫
时间的延长而增加，且在 20% PEG 的胁迫下其
含量上升速度较快。15% PEG胁迫 12 h 以上复
水，丙二醛含量 20 h后与对照仍有明显差异。相
对电导率也得出类似结果。可见 20% PEG和 12
h以上 15% PEG处理，对灰岩皱叶报春细胞膜系
统造成了较大的伤害。
由此得知，15% PEG 干旱处理 12 h 灰岩皱
叶报春恢复的极限，叶绿素、可溶性蛋白、丙二
醛、相对电导率、游离脯氨酸含量的变化作为报
春抗旱性的生理指标。
参考文献:
［1］ 胡伟娟，张启翔，潘会堂，等． 报春花属植物耐热性生理指
标研究初探［J］． 中国农学通报，2010，26(5) :158 － 163．
［2］ 胡伟娟，张启翔，潘会堂，等． 报春叶片解剖结构与耐热
性的关系［J］． 华中农业大学学报，2010，29(3) :363 －
368．
［3］ 胡伟娟，张启翔，潘会堂，等． 灰岩皱叶报春和滇北球花
报春在热锻炼和热胁迫下叶肉细胞超微结构的差异［J］．
华南农业大学学报，2010，31(3) :43 － 45．
［4］ 王怡． 三种抗旱植物叶片解剖结构的对比观察［J］． 四川
林业科技，2003，24(1) :64 － 67．
［5］ 李合生，孙群，赵世杰． 植物生理生化试验原理和技术
［M］． 北京:高等教育出版社，2000:120，135 － 136．
［6］ 刘弈清，陈泽雄，杨婉晴． 高温和干旱胁迫对尾巨桉幼苗
生理特性的影响［J］． 园艺学报，2008，35(5) :761 － 764．
［7］ 薛崧，汪沛洪，许大全，等． 水分胁迫对冬小麦 CO2同化作
用的影响［J］． 植物生理学报，1992，18(1) :1 － 7．
［8］ 汤章诚．植物抗逆性生理生化研究的某些进展［J］．植物生
理学通讯，1991，27(2) :146 － 148．
［9］ 刘景辉，赵海超，任永峰，等． 土壤水分胁迫对燕麦叶片
渗透调节物质含量的影响［J］． 西北植物学报，2009，29
(7) :1432 － 1436．
［10］ Jiang YW，Huang BR． Drought and heat stress injury to two
cool-season turfgrasses in relation to antioxidant metabolism
and lipid peroxidation［J］． Crop Science，2001，41(2) :436
－ 442．
［11］ Turnet NC． Concurrent comparisons of stomatal behavior，wa-
ter status，and evaporation of maize in soil at high or low wa-
ter potential［J］． Plant Physiology，1975，55:932 － 936．
［12］ 李吉跃． 植物耐寒性及其机理［J］． 北京林业大学学报，
1989，13(3) :92 － 100．
［13］ Kelliher FM． Stomatal resistance，transpiration and growth of
drought stressed eastern cottonwood［J］． Canadian Journal of
Forest Research，1980，10:447 － 451．
［14］ 户连荣，郎南军，郑科． 植物抗旱性研究进展及发展趋
势［J］． 安徽农业科学，2008，36(7) :2652 － 2654．
［15］ 王晓琴，袁继超． 玉米抗旱性研究的现状及展望［J］． 玉
米科学，2002，10(1) :57 － 60．
［16］ 时忠杰，胡哲森． 水分胁迫与活性氧代谢［J］． 贵州大学
学报(农业与生物科学版) ，2002，21(2) :140 － 145．
(责任编辑 袁醉敏)
·3311·张 路，等． 干旱胁迫对灰岩皱叶报春生理特性的影响