全 文 ：收稿日期:2006-10-10
基金项目:河南科技学院重点科研项目(040109)
作者简介:刘遵春(1976-),男,河南科技学院助教,硕士,从事果树栽培生理研究。
干旱胁迫对金光杏梅幼苗生长
及其生理生化指标的影响
刘遵春 a,陈荣江 b,包东娥 b
(河南科技学院 a.园林学院,b.数学系,河南 新乡 453003)
摘要:以金光杏梅盆栽幼苗为试材,研究了不同程度干旱胁迫对其幼苗生长和生理生化指标的影响。结果表明:随着干旱胁迫程度
的提高,金光杏梅幼苗株高、叶面积、叶鲜重、叶干重、茎干重、根干重、叶片相对含水量和叶绿素含量呈下降趋势;叶片电导率和丙
二醛(MDA)、可溶性糖、脯氨酸含量以及 POD活性都随干旱胁迫程度的加重而显著升高,重度干旱胁迫下,MDA含量比对照增加
65.1%。SOD活性在轻度和中度干旱胁迫下上升,在严重干旱胁迫下下降。
关键词:干旱胁迫;金光杏梅;幼苗;生理生化指标
中图分类号:S662.4 文献标识码:A 文章编号:1000-1700(2008)01-0100-04
EfectofDroughtStressonGrowth,Physiological
andBiochemistryIndicesinJinguangPlum Seedlings
LIUZun-chuna,CHENRong-jiangb,BAODong-eb
(a.ColegeofGarden,b.MathematicsDepartment,HenanInstitutionofScience-Technology,XinxiangHenan453003,China)
Abstract:Inordertostudytheefectofdroughtstressonthegrowth,leafphysiologicalandbiochemistryindicesinJinguang
plum seedlings,thesimulatingexperimentbyusingthepotedseedlingswascariedon.Theresultsshowedthatwiththein-
creasingofdroughtstress,theplantheight,leafarea,leaffreshweight,leafdryweight,stemdryweight,rootdryweight,relative
watercontentinleavesandchlorophylcontentweredecreased.ThePODactivity,relativemembranepermeabilityandthecon-
tentofMDA,solublesugarandprolineinleaveswereincreasedsignificantlywithdroughtstressincreasing.SODactivitywas
tendedtoincreaseandthendecreasedwiththedroughtstressincreasing.
Keywords:droughtstress;Jinguangplum;seedling;physiologicalandbiochemistryindiecs
金光杏梅是近几年从杏梅中选育出来的优良品种,该品种具有结果早、果个大、成熟早、果形端正、营养丰
富等优良性状,是一种颇具发展潜力的核果类水果。目前,有关金光杏梅的研究多集中在生物学特征、果实生
长发育规律及丰产栽培技术等方面[1,2],而对金光杏梅抗旱生理特性及其机理的研究很少。本研究通过盆栽试
验,探讨不同程度干旱胁迫对金光杏梅幼苗生长及其生理生化指标的影响,以期为金光杏梅抗旱机理的研究
和抗旱栽培提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料及处理
试验于2006年3～6月在河南科技学院果树教学基地(有防雨设施)进行。供试材料为盆栽2年生金光杏
梅(Prunusmumevar.bongomakino)嫁接苗,砧木为山桃(Prunusdavidiana)。花盆口径30cm,高25cm(盆底有
孔,以免积水),盆土为肥沃的田园土,田间持水量24.8%。苗木3月上盆,将盆栽苗置于田间,盆下部2/3埋入
土中,每盆留2株生长势一致的苗木在充足供水条件下培养。4月下旬,苗木进入旺盛生长期时,进行干旱处
理。设对照、轻度、中度、严重干旱胁迫共4个水分处理(土壤水分含量分别为田间持水量的80%、60%、40%和
20%),每处理3次重复。每天18∶00称取盆重,补充当天失去的水分,使各处理保持设定的相对含水量,连续控
水20d后采枝条中部成熟叶片进行各项指标测定。
沈阳农业大学学报,2008-02,39(1):100-103
JournalofShenyangAgriculturalUniversity,2008-02,39(1):100-103
第1期
表 1干旱胁迫对金光杏梅幼苗生长的影响
Table1EfectofdroughtstressongrowthofJinguangPlum seedlings
注:小写字母为α=0.05水平差异显著,下同。
Note:Smalletersindicatesignificantdiferenceat0.05level,thesamebelow.
处理
Treatment
对照CK
轻度干旱胁迫 Lightdroughtstress
中度干旱胁迫 Middledroughtstress
重度干旱胁迫Severedroughtstress
株高/cm
Plantheight
46.3a
44.1a
40.4b
32.2c
叶面积/cm2
Leafarea
20.5a
18.8a
15.9b
14.0b
叶鲜重/g
Leaffreshweight
0.54a
0.52a
0.41b
0.33c
叶干重/g
Leafdryweight
0.18a
0.17a
0.14a
0.11b
茎干重/g
Stemdryweight
5.2a
5.05a
4.45b
3.7c
根干重/g
Rootdryweight
0.15a
0.14a
0.12a
0.09b
1.2 测定方法
叶绿素含量采用80%丙酮法测定,叶片相对含水量采用烘干法测定,叶片细胞质膜透性采用DDS-307电
导仪测定[3]。细胞膜相对透性(%)=L1/L2×100%(式中L1表示各水分处理根系杀死前外渗液的电导值;L2表示各水
分处理根系杀死后外渗液的电导值)。叶片脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取茚三酮显色法测定[3],叶片可溶性糖
含量采用硫酸蒽酮比色法测定[3],叶片丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法测定[4]。采用氮蓝四唑光还原法测定
SOD活性,以抑制50%NBT反应为1个酶活性单位;采用愈创木酚显色法测定POD活性,以每分钟内A470变化
0.01为1个酶活性单位[4]。所测数据均采用EXCEL软件和SPSS软件进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫对金光杏梅幼苗生长的影响
如表1所示,在干旱胁迫下,金光杏梅幼苗株高、叶面积、叶鲜重、叶干重、茎干重、根干重均呈现下降趋势,
但各处理间有较明显的差异。在轻度干旱胁迫时,金光杏梅幼苗各指标变化不大,与对照无显著差异,在中度和
严重干旱胁迫下,金光杏梅幼苗各指标均明显下降,与对照差异达显著水平。这说明中度和严重干旱胁迫抑制
了金光杏梅幼苗的正常生长。
2.2 干旱胁迫对金光杏梅叶片相对含水量和叶绿素含量的影响
叶片相对含水量是反应植物耐旱和抗旱性的重要指标。由图1A可以看出:金光杏梅叶片具有较高的相对
含水量,它随着土壤相对含水量的降低而逐渐降低。在干旱胁迫初期,叶片相对含水量下降缓慢,与对照之间
无显著差异;从中度干旱胁迫到严重干旱胁迫,叶片相对含水量下降幅度加大,尤其是在严重干旱胁迫时,与
对照相比,下降了17.4%,达到差异极显著水平。这说明金光杏梅叶片具有较强的保水能力,且随着干旱胁迫程
度的加剧,苗木抗旱性逐渐增强。
叶绿素含量是反映植物光合能力的重要指标。由图1B可以看出,金光杏梅叶片叶绿素含量随土壤相对含
水量降低而呈下降趋势。在轻度干旱胁迫时,叶绿素含量略有下降,与对照差异不显著,表明轻度干旱胁迫对
金光杏梅叶片光合潜力的影响不大;在中度和严重干旱胁迫时,叶绿素含量较对照出现明显下降,达到差异极
显著水平,表明金光杏梅叶片的光合潜力受到极显著抑制。
2.3 干旱胁迫对金光杏梅叶片细胞膜透性和丙二醛(MDA)含量的影响
细胞膜是植物细胞内外物质和信息交流的界膜,具有选择透性,任何对膜的伤害都将导致膜透性增大。金
光杏梅不同程度干旱胁迫20d后,测定的叶片细胞膜透性(以电导率表示)结果表明(图2A):金光杏梅叶片细
刘遵春等:干旱胁迫对金光杏梅幼苗生长及其生理生化指标的影响 101· ·
第39卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
表 2干旱胁迫对金光杏梅叶片氧化酶活性的影响
Table2EfectofdroughtstressontheactivitiesofantioxidantenzymesinleavesofJinguangPlum
处理Treatment
对照CK
轻度干旱胁迫 Lightdroughtstress
中度干旱胁迫 Middledroughtstress
重度干旱胁迫 Severedroughtstress
SOD活性SODactivity/U·g-1
190Cc
228Bc
265Aa
240Bb
POD活性PODactivity/△OD·min-1·g-1
134Cd
153Cc
195Bb
247Aa
胞膜透性随土壤干旱程度的加重,叶片的细胞膜透性迅速增加的趋势。尤其在中度和严重干旱胁迫时,与对照
相比,金光杏梅叶片细胞膜透性分别提高了47.8%和75.2%,差异达极显著水平。这表明干旱胁迫严重影响了
金光杏梅叶片细胞膜系统。
丙二醛(MDA)含量的变化是反映膜脂过氧化作用的一个重要指标。从图2B可以看出,干旱胁迫下,金光
杏梅叶片MDA的含量逐渐增加,膜脂过氧化作用逐渐加强。对照金光杏梅叶片MDA的含量为4.3!mol·g-1,随
着干旱胁迫程度的加重,MDA含量迅速增加,与对照相比分别增加了18.6%,46.5%,65.1%,均达到差异显著或
极显著水平。叶片电导率、MDA含量与土壤相对含水量之间表现出密切相关的趋势,表明细胞膜的受伤程度与
干旱胁迫程度有关。
2.4 干旱胁迫对金光杏梅叶片可溶性糖和脯氨酸含量的影响
可溶性糖和脯氨酸是植物组织2种重要的渗透调节物质。从图3可知,金光杏梅幼苗叶片可溶性糖和脯氨
酸的含量随土壤水分亏缺程度的加剧而增加,且增加的幅度逐渐增大。在轻度水分胁迫时,金光杏梅叶片可溶
性糖和脯氨酸含量均与对照差异不大,说明轻度水分胁迫对金光杏梅生长发育没有多大影响。随着水分胁迫程
度的加剧,叶片可溶性糖和脯氨酸的含量都急剧增加,特别是在严重水分胁迫时,可溶性糖含量比对照增加了
90.8%,脯氨酸含量则成倍增加。这说明干旱胁迫下可溶性糖和脯氨酸是降低金光杏梅叶片渗透势,维持细胞
膨压的重要渗透调节物质。
2.5 干旱胁迫对金光杏梅叶片保护酶活性的影响
超氧化歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)是植物体内两种清除活性氧的关键酶,两者与过氧化氢酶(CAT)
协调作用,可清除植物体内的超氧阴离子自由基,减缓自由基对植物细胞膜的伤害。由表2可以看出,在轻度和
102· ·
第1期
中度干旱胁迫时,金光杏梅叶片SOD活性呈上升趋势,在严重干旱胁迫时,叶片的SOD活性有所下降。随着干
旱胁迫程度的加重,叶片的POD活性逐渐增强。这说明在干旱胁迫下,金光杏梅叶片通过增强SOD和POD活
性来抵御干旱逆境对其所造成的伤害,表现出一定的抗旱能力。
3 结论与讨论
在干旱胁迫下,金光杏梅幼苗生长受到一定抑制作用,叶片生理生化指标发生一系列变化,表现为随干旱
胁迫程度的提高,叶片相对含水量和叶绿素含量呈下降趋势;叶片电导率和丙二醛(MDA)、可溶性糖、脯氨酸
含量以及POD活性都随干旱胁迫程度的加重而明显升高;SOD活性在轻度和中度干旱胁迫下上升,在严重干
旱胁迫下下降。
叶片相对含水量是表示叶片水分状况的一个重要指标,能真实的反映土壤缺水时植物体内水分的亏缺程
度,是植物抗旱性研究的生理指标之一。本试验表明:在正常条件下,金光杏梅叶片具有较高的相对含水量,随
干旱胁迫程度的加剧,叶片相对含水量逐渐降低,在严重水分胁迫时,与对照差异极显著,这说明金光杏梅叶
片具有较强的保水能力。叶绿素是捕获光能的光合色素,叶绿素含量与植物光合速率呈正相关。试验结果显
示,在轻度水分胁迫时,对金光杏梅叶片叶绿素含量影响不大,随着胁迫程度的加剧,叶绿素含量明显下降,表
明中度和严重水分胁迫抑制了金光杏梅叶片叶绿素的生物合成。干旱胁迫下,膜系统通常被认为是伤害的最
初和关键部位,很多学者就干旱胁迫对细胞膜系统的影响进行了大量研究。MDA是反映细胞膜脂过氧化水平
的重要指标,膜脂过氧化作用愈强,MDA含量愈高,膜被伤害程度愈重。本试验表明:在干旱胁迫下,金光杏梅
叶片的电导率和MDA含量均随胁迫程度的加剧而上升,这说明干旱胁迫下金光杏梅叶片膜脂过氧化作用加
强,膜系统受到破坏,膜透性增加,这与前人研究结果相一致[5,6]。可溶性糖和脯氨酸是植物体内两种重要的渗
透调节物质。当受到干旱胁迫时,植物体内常积累大量的可溶性糖和脯氨酸,使植物保持一定的含水量和膨
压,以维持细胞正常的功能[7]。本试验结果表明,随水分胁迫程度的加剧,金光杏梅叶片可溶性糖和脯氨酸的含
量呈上升趋势,这表明干旱胁迫在一定程度上能提高金光杏梅的渗透调节能力,一定胁迫范围内,随干旱程度
的加强而增强,有助于细胞或组织的持水,从而保证组织水势下降时细胞膨压得以维持,这是叶片在水分亏缺
时的一种保护性反应。由于人们对脯氨酸的累积与植物抗旱性的关系认识观点不同,本试验结果是增强了金
光杏梅幼苗的抗旱性还是仅为幼苗对干旱胁迫所表现出的一种受害反应,还有待进一步研究[8]。SOD和POD
均为植物内源自由基清除剂,属保护酶系统[9]。在逆境中保护酶活性增强或维持较高的水平,能够清除活性氧
自由基使之保持较低的水平,维持细胞膜的稳定性和完整性。本试验结果表明,除了在严重水分胁迫时,叶片
SOD活性稍微下降外,随着水分胁迫程度的加重,叶片SOD和POD活性逐渐增强。这说明在水分胁迫下,叶片
通过增强SOD和POD活性来抵御干旱逆境对其所造成的伤害,从而使金光杏梅可能获得较高的抗旱性。
参考文献:
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[责任编辑 马迎杰]
刘遵春等:干旱胁迫对金光杏梅幼苗生长及其生理生化指标的影响 103· ·