全 文 ：2012 年第 34 卷第 5 期 中国麻业科学 PLANT FIBER SCIENCES IN CHINA
文章编号:1671 － 3532(2012)05 － 0216 － 04
干旱胁迫对剑麻幼苗生理生化的影响
习金根，郑金龙，易克贤*
(中国热带农业科学院环境与植物保护研究所，
农业部儋州农业环境科学观测实验站，海南 儋州 571737)
摘 要:以剑麻(H·11648)幼苗为材料，采用盆栽试验的方法，研究了剑麻对干旱胁迫的生理
响应。试验对剑麻幼苗进行干旱胁迫处理，每隔 15d 测定叶片相对含水量(RWC)、相对电导率
(REC)、丙二醛(MDA)、过氧化物酶(POD)、脯氨酸(Pro)和根系活力(TTC)的变化，共处理 90d。
结果表明，随着干旱胁迫时间的增加，叶片含水量有所下降，下降最大幅度为 8． 64%，而相对电导
率、丙二醛含量和脯氨酸含量却明显上升，最大增幅分别为 86． 22%，80%和 41． 54%，过氧化物酶
活性和根系活力则呈现先上升后下降的趋势，峰值分别为 1326． 33u /g． Fw和 2． 66g /g． h。
关键词:剑麻幼苗;干旱胁迫;生理生化
中图分类号:S563． 8 文献标志码:A
收稿日期:2012 － 07 － 03
基金项目:国家麻类产业技术体系剑麻栽培岗位(CARS － 19 － E17)和中央级公益研究院所基本业务费专项资金(中国热带农业
科学院环境与植物保护研究所) (NO． 2012hzs1J023)
作者简介:习金根(1966 －) ，男，硕士，副研究员，主要从事热带作物营养与施肥研究。Tel:0898 － 23302489． E － mail:xijingen@
163． com;易克贤，博士，研究员，主要从事热带作物育种与栽培。Tel:0898 － 23300156，E － mail:yikexian@ 21cn． com，通讯作者。
Effect of Drought Stress on Physiology and Biochemistry
of Sisal Seedling
XI Jin － gen，ZHENG Jin － long，YI Ke － xian
(Environment and Plant Protection Institute，CATAS，Danzhou Scientific Observing
and Experimental Station of Agro － Environment，Ministry of Agriculture，
P． R． China，Danzhou Hainan 571737，China)
Abstract:Pot cultivation experiment was used to evaluate the effects of drought stress on the physiol-
ogy and biochemistry of sisal seedlings． In this study，sisal seedlings were exposed to drought stress(with-
out irrigation)for 90 days． And the measurement was determined every 15 days，including leaf relative
water content(RWC) ，relative electric conductivity(REC) ，malondialdehyde(MDA) ，peroxidase
(POD) ，proline(Pro)and root activity(TTC)． The results indicated that RWC decreased by the biggest
rate of 8． 64% with the increasing of the stress time． However REC，MDA and Pro increased evidently，
and the corresponding biggest increased rates of REC and MDA and Pro were 86． 22%，80%，41． 54%，
respectively． Meanwhile，POD and TTC activities increased at the beginning and then declined continual-
ly in the later． The highest values of the POD and TTC activities were 1326． 33u /g． Fw and 2． 66g /g． h
respectively．
Key words:sisal seedling;drought stress;physiology and biochemistry
水分在植物的生命活动中起着极大的作用，全世界由于水分亏缺导致的减产超过其他因素造
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成的减产的总和［1］。干旱是主要的环境胁迫因子之一，严重影响植物的分布与生长发育［2］。干旱
的发展，不仅是威胁北方作物生产的限制因子之一，对降雨量较大的南方湿润半湿润地区也因降
雨不均而出现季节性干旱［2］。为更好的揭示植物抗旱机理，为植物的抗旱性的改良积累理论和实
践支撑，很多研究工作人员也做了大量的工作［3，4］。
目前，剑麻产区时常出现季节性干旱，干旱已成为影响剑麻大面积栽培和生产的主要因素之
一。有关干旱对剑麻生理生化变化的研究还少见报告。作者通过盆栽试验，对剑麻幼苗进行干旱
处理，了解剑麻的抗旱机理及干旱适应特点，为剑麻生产及引种提供理论和实践依据。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
供试材料为:剑麻(H·11648)幼苗。
1． 2 试验设计
试验于 2011 年 11 月在热科院环植所温室中进行，采用盆栽控水法，试验用盆规格为 20cm ×
18cm ×20cm，盆内用大小相近的塑料袋套住，防止浇水时土壤外渗。每盆装干土重量均为 4kg。
每盆土壤按 N0． 3 g /kg土、P2O5 0． 2 g /kg 土和 K2O 0． 3g /kg 土一次性施入肥料。选取长势正常一
致的剑麻苗(苗重 71g左右，苗高 20cm左右)进行盆栽试验，每盆植 1 株，进行正常的日常养护管
理，待麻苗成活后，浇 1 次透水，使土壤含水量达饱和状态，此后不再浇水，进行干旱胁迫试验，每
隔 15 天取样 1 次，每次取 4 盆。
1． 3 测定指标与方法
过氧化物酶(POD)活性测定活参照邹琦［5］方法，叶片含水量、脯氨酸(Pro)含量、丙二醛
(MDA)含量和质膜相对透性(电导率)的测定参照李合生方法［6］。
所得数据应用软件 Excel 2003 和 SPSS 16． 0 进行处理。
2 结果与分析
2． 1 干旱胁迫对剑麻叶片含水量的影响
含水量高低在一定程度上可以反映植株叶片保水能力的强弱［7］。由图 1 可知:干旱胁迫处理
前 30d，叶片含水量有一个上升的过程，这可能是由于植物在干早胁迫初期，呼吸短时间上升，导致
根系吸水能力增强，造成其体内含水量增高的缘故。此后，随着干旱胁迫强度的增大，剑麻叶片含
水量总体呈持续下降趋势，在第 30 － 45d降幅较大，以后下降较平缓，下降最大幅度为 8． 64%。
图 1 干旱胁迫下叶片相对叶片含水量的影响 图 2 干旱胁迫对叶片相对电导率的影响
Fig． 1 The influence of drought stress on RWC Fig． 2 The influence of drought stress on REC of leaves of leaves
2． 2 干旱胁迫对剑麻叶片质膜透性的影响
由图 2 可知:剑麻在受到干旱胁迫后，剑麻叶片的相对电导率均有不同程度的升高，但增加的
712第 5 期 习金根等:干旱胁迫对剑麻幼苗生理生化的影响
动态及幅度有较大区别。剑麻在干旱胁迫的前 30d，电导率变化较大，增幅为 38． 59%;在第 60 天
电导率增幅为 25． 01%;之后，电导率的变化差异均不显著。试验结果说明干旱胁迫引起了剑麻细
胞膜的伤害，细胞内含物质外渗，膜渗透性增加，导致电导率升高［8］。
图 3 干旱胁迫对叶片 MDA的影响 图 4 干旱胁迫对叶片 POD的影响
Fig． 3 The influence of drought stress on MDA Fig． 4 The influence of drought stress on POD of leaves of leaves
2． 3 干旱胁迫对剑麻叶片 MDA含量的影响
MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一，其含量的高低是反映细胞膜脂过氧化作用强弱和质
膜破坏程度的重要指标［9］。由图 3 可知:剑麻在受到干旱胁迫后，叶片 MDA 含量上升平缓，且在
不同干旱胁迫期间差异不显著。在第 75 天和第 90 天，剑麻 MDA 含量最高，为 0． 33umol /g。试验
结果表明，当植物受到干旱胁迫时，质膜受到不同程度的破坏，MDA 含量增高。通过对电导率与
MDA含量相关性分析发现，两者之间呈极显著的正相关(R =0． 9295)。
2． 4 干旱胁迫对叶片 POD活性变化的影响
从图 4 可见:在干旱胁迫下，剑麻叶片的 POD 活性变化比较剧烈，总的趋势是先上升后下降，
到第 60 天时大最大值(1326． 33u /g． Fw)。通过方差分析可知，剑麻叶片的 POD 活性在不同的胁
迫时间存在显著的差异。说明在干旱胁迫前期，叶片内的 POD 活性会剧烈上升，来抵御或减轻植
物体所受的伤害，之后随着干旱胁迫时间的延长，水分亏缺的加重，POD活性下降。
图 5 干旱胁迫对叶片 Pro的影响 图 6 干旱胁迫对根系活力的影响
Fig． 5 The influence of drought stress on Pro Fig． 6 The influence of drought stress on TTC of leaves of leaves
2． 5 干旱胁迫对叶片 Pro含量的影响
由图5可知:剑麻在受到干旱胁迫后Pro含量均有不同程度的增加。与MDA含量变化情况相似，剑
麻在受到干旱胁迫后，叶片 Pro含量上升平缓，且在不同干旱胁迫期间差异不显著。在第 75天和第 90
天，剑麻叶片 Pro含量最高，为 0． 31ug /g。
2． 6 干旱胁迫对根系活力的影响
根系活力是指根系新陈代谢的活动能力，是反映根系吸收功能的一项综合指标。根系活力大则根
系代谢、吸收能力强，反之则弱［4，10］。从图 6可知，随着干旱胁迫时间的延长，TTC还原量呈现先高后低
的趋势，但总体还是呈持续下降趋势。TTC还原量最高值出现在第 30天，为 2． 66g /g． h。这与剑麻叶片
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含水量的变化趋势类似。
3 讨论和结论
研究表明，干旱胁迫下，叶片含水量先期有所提高，之后随着干旱胁迫时间的延长，叶片含水量又呈
持续下降趋势，主要原因是在干旱胁迫初期，呼吸短时间上升，导致根系吸水能力增强，造成其体内含水
量增高。
研究发现，剑麻在受到干旱胁迫后，剑麻叶片相对电导率、丙二醛含量存在上升趋势，这主要是由于
土壤干旱时土壤有效水分亏缺，叶片蒸腾失水得不到补偿，引起细胞原生质脱水，使原生质运动、结构、弹
性等受到损害，破坏了膜上脂层分子排列，细胞透性增加，并导致植物细胞内活性氧自由基产生和消除的
平衡受到破坏而出现自由基积累，由此引发或加剧了细胞的膜脂过氧化［11 －13］。本试验还发现电导率与
MDA含量呈极显著的正相关(R =0． 9295)，随干旱胁迫程度的加重，剑麻叶片的电导率和 MDA含量均
呈递增趋势。
在整个氧化防御系统中，POD是所有植物在氧化胁迫中起重要作用的抗氧化酶，能够有效地清除活
性氧，减轻膜脂过氧化引起的膜伤害［14 －15］。研究结果显示，剑麻随干旱胁迫程度的增大叶片 POD呈先
上升后下降的趋势。这表明剑麻幼苗在一定干旱胁迫范围内，可以通过酶活性的增加，来提高自身适应
干旱胁迫的能力，但是当胁迫超出了其忍耐范围，POD活性不但不再增加，反而下降，说明剑麻忍耐干旱
胁迫的能力是有限的。
Pro是一种理想的渗透调节物质，逆境下可用作反映植物抗逆性的参考性生理指标［15］。本试验中
随干旱胁迫程度的加重，剑麻叶片中游离脯氨酸含量呈增加趋势，对干旱胁迫反应敏感且变化幅度大。
这一结果与马宗仁［16］、史燕山等［17］有关植物脯氨酸积累与抗旱性关系的研究结果一致。同时本试验结
果分析认为，将参试植物叶片中游离脯氨酸含量的变化作为干旱胁迫下的一种生理响应比较合理。
植物根系是活跃的吸收器官和合成器官，根的生长情况和活力水平直接影响地上部的营养状况及
产量水平。根系活力是衡量根系功能的主要指标之一［4］。本试验中随着干旱胁迫时间的延长，根系活
力呈现先高后低的趋势，但总体还是呈持续下降趋势。这与剑麻叶片含水量的变化趋势类似，进一步表
明剑麻在干旱胁迫初期根系吸收能力有所增强。
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