全 文 ：多种源南洋楹幼苗水分胁迫下脯氨酸含量变化研究
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杨海燕1 郑永光2 陈红跃3
(1． 广东省林业科学研究院 广东广州 510520;2． 广东省林业厅;3． 华南农业大学林学院)
摘要 对 23 个南洋楹种源进行 PEG-6000 浓度在轻度(10% PEG)、中度(15% PEG)、重度(25% PEG)
的水分胁迫处理，测定脯氨酸含量，以期比较各种源之间的抗旱适应力。结果分析显示，在重度水分胁迫下，
脯氨酸含量增幅较大的是 s1、s3、c8、p12 种源，增幅较小的是 y1、y2、y3、y4、y9、p14 种源。
关键词 南洋楹 种源 水分胁迫 脯氨酸含量
中图分类号:S718． 43 文献标识码:A 文章编号:1006 － 4427(2012)03 － 0015 － 06
Analysis of Free Proline Content in Seedlings of Paraserianthes
falcataria under Water Stress
Yang Haiyan1 Zheng Yongguang2 Chen Hongyue3
(1． Guangdong Academy of Forestry，Guangzhou，Guangdong，510520;2． Guangdong Province Forestry Department;
3． College of Forestry，South China Agricultural University)
Abstract There are 23 provenances of Paraserianthes falcataria from different regions under water stress
with different polyethylene glycol concentration including the control，mild (10% PEG) ，moderate (15% PEG)
and severe (25% PEG)。Free proline content were respectively measured for filtering outstanding provenance with
drought resistance． The results showed strong resistance under severe water stress were in s1，s3，c8 and p12． At
the same time，the provenance y1，y2，y3，y4，y9 and p14 presented weak resistance．
Key words Paraserianthes falcataria，provenance，water stress，free proline content
南洋楹(Paraserianthes falcataria (L．)Nielsen)为含羞草科南洋楹属常绿大乔木，原产马来西亚的马六
甲(北纬 0° ～ 5°)和印度尼西亚的马鲁古群岛(南纬 5° ～北纬 5°) ，在巴布亚新几内亚和所罗门群岛亦有天
然分布。南洋楹木材用途广泛，除了作一般家具、室内建筑、箱板、农具、火柴杆用材外，也是制浆造纸以及制
造胶合板、刨花板、硬质纤维板的优质原料。幼树树皮单宁含量约 130 g·kg －1，可提取烤胶。叶子也是很好
的绿肥或饲料原料，段木及木屑可用做食用菌菌材。国内关于南洋楹的研究多集中在栽培、育苗技术和抗寒
性方面［1-7］，尚未见有关优良种源抗旱性筛选的研究。水分是限制南洋楹快速生长的重要因子，因此，深入了
解南洋楹的抗旱特性并从多个种源中选择具较强抗旱性的优良种源进行推广种植，是影响南洋楹速生丰产
林基地建设成败的关键。
目前研究较多且与植物抗旱性相关的渗透调节物质主要有两大类，一类是外界环境进入细胞内的无机
离子，如 K +、Ca2 +、Mg2 +、Cl －、SO4
2 －等，无机离子种类因植物品种和器官的不同而不同;另一类是在细胞内
合成的有机物质，主要有脯氨酸、甜菜碱、可溶性糖、游离氨基酸等。脯氨酸是调节细胞渗透功能的一种中性
亲和物质，可中和逆境下产生的氨，避免对植物造成毒害。植物在水分胁迫条件下，体内脯氨酸含量增加。
在正常情况下，脯氨酸含量仅为 200 ～ 600 μg /g，占总游离氨基酸的百分之几，而在干旱情况下，它可成十倍
地增加，相对量可达 30%以上［8］。脯氨酸的积累是植物对水分亏缺的一种生理反应。Singh 等通过对大麦
51广 东 林 业 科 技 2012 年第 28 卷第 3 期
* 基金 /项目:国家“948”引进项目“南洋楹优良种质资源及栽培技术引进”的部分内容(编号:98-4-10)。
和高粱的研究，认为累积脯氨酸数量的多少可作为作物抗旱性的生理指标［9］。Ebercon 和 Blum也认为脯氨
酸累积可以作为抗旱适应性和育种指标［10］。从目前研究的情况看，在逆境胁迫下渗透调节能力强的植物种
类或品种，一般抵抗逆境的能力也强。
本研究通过比较 23 个南洋楹种源幼苗在水分胁迫下的脯氨酸含量变化，为进一步筛选出抗旱性较好的
种源提供依据，也为南洋楹的优良种源引进、培育以及育种工作提供非常有价值的数据。
1 试验地概况
试验点设于广东省广州市华南农业大学内的教学与科研苗圃，地理位置 23°955． 7″N，113°2137． 6″E，
年平均气温 21． 9℃，平均相对湿度 77%，年降雨量为 1 899． 8 mm，集中在 4 ～ 10 月。属亚热带季风气候，夏
无酷暑，冬无严寒，雨量充沛，四季常春。
2 试验材料及方法
2． 1 试验材料
由广东省林业科学研究院提供种子，参试种源共 23 个，其中 22 个是引进种源，1 个是广东饶平的次生
种源(c8)作为试验对照(CK)。各种源代号所指如下:n 代表巴布新几内亚种源，y 代表印度尼西亚种源，s
代表所罗门群岛种源，p 代表菲律宾种源。育苗均在塑料薄膜大棚中进行，2005 年 8 月底播种，沙质育苗 2
个月后转水培，采用塑料泡沫、海绵和规格为长 60 cm，宽 37 cm，深 17 cm的塑料盆作水培器材，营养液为华
南农业大学果菜配方［11］，营养液的更换频率根据苗生长情况、天气、工作量等因素来定，一般为每 10 天一
次，气温高于 32℃或生长旺盛时改为每周一次。当年 12 月中下旬开始脯氨酸测定，实验苗木平均高为 32． 4
cm，平均地径为 0． 41 cm。
2． 2 水分胁迫处理
在新鲜营养液里加入 PEG-6000 配制成不同浓度的胁迫溶液:轻度胁迫的浓度为 10%(100 g·L －1
PEG)、中度胁迫的为 15%(150 g·L －1 PEG)、重度胁迫的为 25%(250 g·L －1 PEG) ，把苗的根部浸入胁迫
溶液处理 24 h，以不加 PEG-6000 的营养液做对照，每个种源、每种胁迫浓度为一个处理，一个处理用 3 株苗
木采样。早上 8:30 时采样，从顶芽往下数取第二片完全展开叶上的小叶片混合制样，每株苗制一个样，进行
指标分析测定，设 3 个重复，结果取平均值。
2． 3 脯氨酸测定
2． 3． 1 脯氨酸标准曲线制作 吸取脯氨酸标准母液 0，0． 5，1． 25，2． 5，5． 0，7． 5，10． 0，15． 0 mL 分别放入 8
个 50 mL容量瓶中，用蒸馏水定容。分别吸取上述标准溶液 2 mL、2 mL冰醋酸和 2 mL茚三酮试剂，加入到
10 mL带塞试管中，于沸水浴中加热 15 min，冷却后测定 520 nm的吸光度值，以零浓度为空白对照。将测定
结果以脯氨酸浓度为 X轴，吸光度值为 Y轴绘制标准曲线。
2． 3． 2 样品中脯氨酸的提取及测定 取不同种源叶片各 0． 1 g，三个重复。加适量 80%乙醇、少量石英砂
研成匀浆后移入 10 mL刻度试管，再用 80%乙醇定容、混匀，加塞 80℃水浴 20 min，向每管加入约 0． 4 g人造
沸石和 0． 2 g活性炭，强烈震荡 2 min，过滤备用。分别吸取滤液 2 mL于 10 mL 带塞试管中，再取一支同样
试管，加入 80%乙醇 2 mL作为参比，分别向上述各试管中加入 2 mL冰醋酸和 2 mL 茚三酮试剂，加塞后在
沸水浴中加热 15 min，冷却后在 520 nm处测定吸光度，从标准曲线查出样品的脯氨酸含量。
2． 4 数据分析
本研究数据采用 Excel和 SAS软件进行统计分析。
3 结果与分析
3． 1 不同种源不同胁迫水平南洋楹幼苗脯氨酸含量分析
不同种源不同水分胁迫浓度下叶片脯氨酸含量见表 1。南洋楹幼苗脯氨酸含量在不同胁迫水平间差异
极显著(P ＜ 0． 000 1) (表 2-3) ，对照组与轻度、重度胁迫处理之间存在显著差异，中度胁迫处理与轻度、重度
胁迫处理之间也存在显著差异。
61 杨海燕等: 多种源南洋楹幼苗水分胁迫下脯氨酸含量变化研究
表 1 水分胁迫下不同种源脯氨酸含量 单位:mg·g －1 FW
种源号 对照 轻度胁迫 中度胁迫 重度胁迫
y1 0． 586 ± 0． 057 1． 899 ± 0． 096 0． 403 ± 0． 041 0． 882 ± 0． 014
y2 0． 448 ± 0． 050 5． 659 ± 0． 158 0． 512 ± 0． 058 0． 777 ± 0． 088
y3 0． 235 ± 0． 065 3． 444 ± 0． 235 0． 496 ± 0． 001 0． 355 ± 0． 014
y4 0． 192 ± 0． 003 4． 128 ± 0． 091 1． 373 ± 0． 095 0． 466 ± 0． 018
y5 0． 151 ± 0． 034 3． 691 ± 0． 084 1． 146 ± 0． 133 0． 595 ± 0． 010
y6 0． 584 ± 0． 034 1． 620 ± 0． 065 0． 831 ± 0． 027 1． 393 ± 0． 031
y7 0． 310 ± 0． 027 3． 428 ± 0． 227 0． 205 ± 0． 014 2． 576 ± 0． 214
y8 0． 716 ± 0． 105 3． 834 ± 0． 268 2． 049 ± 0． 037 1． 142 ± 0． 001
y9 1． 421 ± 0． 116 2． 18 ± 0． 126 1． 140 ± 0． 137 1． 786 ± 0． 053
n1 0． 856 ± 0． 085 1． 532 ± 0． 041 0． 713 ± 0． 076 1． 840 ± 0． 035
n2 0． 830 ± 0． 009 1． 906 ± 0． 116 0． 376 ± 0． 027 1． 666 ± 0． 129
n3 1． 267 ± 0． 130 0． 317 ± 0． 031 0． 716 ± 0． 017 3． 085 ± 0． 015
n4 0． 305 ± 0． 003 3． 958 ± 0． 046 0． 573 ± 0． 031 1． 865 ± 0． 262
n5 0． 341 ± 0． 003 2． 967 ± 0． 180 0． 843 ± 0． 017 2． 239 ± 0． 051
s1 1． 450 ± 0． 224 3． 788 ± 0． 377 0． 387 ± 0． 037 5． 552 ± 0． 704
s3 1． 151 ± 0． 201 3． 026 ± 0． 280 1． 076 ± 0． 105 5． 686 ± 0． 090
c8 0． 319 ± 0． 075 0． 949 ± 0． 054 0． 310 ± 0． 025 5． 287 ± 0． 581
p11 0． 348 ± 0． 024 4． 165 ± 0． 323 0． 541 ± 0． 042 2． 967 ± 0． 279
p12 0． 134 ± 0． 001 2． 058 ± 0． 144 0． 652 ± 0． 066 3． 285 ± 0． 266
p13 1． 473 ± 0． 051 2． 629 ± 0． 378 0． 502 ± 0． 007 3． 956 ± 0． 383
p14 1． 385 ± 0． 104 2． 353 ± 0． 177 0． 627 ± 0． 027 1． 616 ± 0． 094
p15 1． 750 ± 0． 164 1． 066 ± 0． 037 2． 035 ± 0． 167 2． 500 ± 0． 025
p16 0． 945 ± 0． 037 3． 022 ± 0． 116 0． 557 ± 0． 027 3． 038 ± 0． 200
表 2 不同胁迫水平不同种源脯氨酸含量方差分析
变差来源 自由度 离差平方和 均方 F值 P
种源 22 18． 87 0． 86 0． 69 0． 8312
胁迫 3 76． 53 25． 51 20． 58 ＜ 0． 0001
表 3 不同胁迫水平下脯氨酸含量多重比较
处理 样本数 脯氨酸含量平均值(mg·g －1 FW) 邓肯差异显著性
对照 23 0． 75 A
轻度胁迫 23 2． 77 B
中度胁迫 23 0． 79 A
重度胁迫 23 2． 37 B
3． 2 不同种源重度胁迫水平下南洋楹幼苗脯氨酸含量分析
重度胁迫下各种源脯氨酸含量的方差分析显示，重度胁迫下各种源间脯氨酸含量差异极显著(P =
0． 001 1)。从各种源在重度胁迫下的脯氨酸含量与对照比的累积量比较可见(图 1) ，种源 c8 与 y7、s1、s3、
p11、p12、p13 的差异不显著，但显著高于其他种源的脯氨酸值;种源 c8 的脯氨酸累积量最大，其次是种源
y7、s1、s3、p11、p12、p13，而种源 y1、y2、y3、y4、y5、y8、y9、p14 的脯氨酸含量较低。
71广 东 林 业 科 技 2012 年第 28 卷第 3 期
图 1 25%胁迫水平下不同种源脯氨酸含量与对照值的差异比较
3． 3 不同种源南洋楹幼苗脯氨酸含量聚类分析
采用动态聚类将 23 个种源的脯氨酸含量进行分析，结果见图 2。由图 2 可将各种源分为六类:第一类
包括种源 y1、y6、y9、n1、n2、p14(图 2-a) ;第二类包括种源 y2、y3、y4、y5、y8(图 2-b) ;第三类包括种源 y7、n4、
n5、p11、p16(图 2-c) ;第四类包括种源 c8(图 2-d) ;第五类包括种源 n3、p12、p15(图 2-e) ;第六类包括种源
s1、s3、p13(图 2-f)。
图 2 动态聚类不同种源南洋楹幼苗脯氨酸含量变化
81 杨海燕等: 多种源南洋楹幼苗水分胁迫下脯氨酸含量变化研究
由图 2 可知，除了第二类种源外，其他种源的脯氨酸含量随着水分胁迫加重而呈上升—下降—上升的动
态变化。在轻度胁迫下各种源以脯氨酸含量增加来适应胁迫，可见脯氨酸作为一种渗透调节物质对水分胁
迫很敏感。第一、二、三、六类种源的脯氨酸含量都显著上升，其中第二类种源的 y2、y3、y4、y5、第三类种源
的 y7、n4、p11 以及第五类种源的 p12 依次分别比对照升高了 1 162． 95%，1 365． 83%，2 052． 01%，
2 343． 85%，1 006． 59%，1 196． 88%，1 095． 70%和 1 535． 7%。
在中度胁迫水平，第一、二、三、六类种源的脯氨酸含量显著降低，第四类脯氨酸值也稍有下降，第五类种
源只有 p12 下降。叶片脯氨酸含量下降，植物的受毒害程度随着渗透调节能力降低而加大。
在重度胁迫时，第四、五、六类中的 s1、s3、c8、p12 的脯氨酸升幅较大，变化范围依次是 1． 450 ～ 5． 550
mg·g －1、1． 151 ～ 5． 186 mg·g －1、0． 319 ～ 5． 287 mg·g －1、0． 134 ～ 3． 285 mg·g －1，分别比对照提高了
265． 17%、394． 01%、2 558． 3%和 2 351． 35%。第一、第二类种源的 y1、y2、y3、y4、y9、p14 的脯氨酸增幅相对
较小，分别为 50%，73． 38%，25． 69%，16． 7%，51． 16%和 143． 02%。
4 讨论
4． 1 脯氨酸在细胞质中大量积累不仅保持了蛋白质的水合度，防止原生质脱水，而且还起到了平衡细胞质
与液泡间的渗透势等多种作用，增强了植物对干旱的适应能力。大麦、大豆、王米、高粱、水稻、柑桔、葡萄、沙
棘等植物的抗旱品种比不抗旱品种可积累更多的脯氨酸［12-16］。Singh 等指出在在相同叶水势下不同品种大
麦的脯氨酸累积存在着品种间差异，并与田间抗旱性呈正相关［9］;而 Everson 等对大麦的研究却没有证明这
种相关性［17］，本实验结果支持前一种观点。结果表明，南洋楹叶片脯氨酸含量波动比较大，重度胁迫后各种
源累积的脯氨酸含量有极显著差异，s1、s3、c8、p12 到胁迫结束时叶片脯氨酸升幅较大，其中 c8 升幅最大;
y1、y2、y3、y4、y9、p14 的脯氨酸增幅相对较小。
4． 2 南洋楹不同种源幼苗水分胁迫下 SOD含量测定显示:种源 y1、p11 的 SOD活性与对照值相比增幅较大
且持续上升，y4、n1、n3、s1 增幅最小［18］。本试验中，重度胁迫时，s1 脯氨酸含量比对照提高了 265． 17%，而
y1、y4 增幅较小，分别为 50%、16． 7%。单一的抗旱性鉴定指标，难以充分反映出植物对干旱的综合适应能
力，我们可以采用模糊数学中隶属函数法对南洋楹各种源的抗旱能力进行综合评价，从而较为全面准确的评
价各种源耐旱性的强弱。
4． 3 为确保试验前处理时苗木由土壤转入胁迫溶液的成活率，以及降低苗木因不适应无土环境造成的误
差，我们采用无土栽培来培育试验用苗，这样得出的抗旱鉴定能否较好地反映种源间的差异，结论是否与实
际栽培的规律一致，还有待进一步研究验证。
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02 杨海燕等: 多种源南洋楹幼苗水分胁迫下脯氨酸含量变化研究