全 文 ：第 12 卷 第 1 期 衡水学院学报 Vol. 12, No. 1
2010 年 2 月 Journal of Hengshui University Feb. 2010

收稿日期：2009-10-06
基金项目：河北省科学技术研究与发展指导计划项目（07220118）
作者简介：田知海(1985-),男,山东菏泽人,衡水学院生命科学学院 2006 级学生；
陈励虹(1986-),女,广西南宁人,衡水学院生命科学学院 2006 级学生.
干旱胁迫下苣荬菜光合性能及水分利用率研究
田知海，陈励虹，刘东玉
（衡水学院 生命科学学院，河北 衡水 053000）
摘 要：以苣荬菜为材料，用盆栽控制浇水模拟干旱的方法，研究不同程度水分胁迫下苣荬菜叶片光合生理特性及水分利
用率的变化特点．结果表明：随着干旱胁迫程度的增加，苣荬菜叶片叶绿素含量呈现先升高后降低的趋势．叶片净光合速
率、蒸腾速率、胞间 CO2 摩尔分数和气孔导度等都随着干旱胁迫的加重而降低．在轻度和中度干旱胁迫下，苣荬菜水分利
用率有所提高．苣荬菜抗干旱能力较强．
关键词：苣荬菜；干旱胁迫；光合性能；抗旱性
中图分类号：Q946 文献标识码：A 文章编号：1673-2065(2010)01-0085-04
植物的光合作用与其生存环境密切相关，研究植物光合生理特性是揭示植物对不同生存环境适应性机制的
有效途径[1]．水分亏缺是限制植物生长的重要因素之一，尤其在干旱半干旱的北部地区，水分一直是植物生长
的主要限制因子．随着淡水资源的日益匮乏，干旱已经成为全球各国农业生产上面临的严峻问题．而植物在干
旱胁迫条件下的光合生产力是鉴定植物耐旱能力的主要指标之一[2]．许多研究表明，光合作用对叶片水分亏缺
非常敏感，轻度的干旱胁迫就会使植物的光合速率下降，使植物的生长发育受到明显的抑制[3-4]．
苣荬菜(Sonchus brachgotun DC.)属菊科苦苣菜属，多年生草本．花果期 6~9 月，广泛分布于中国北方地
区，含多种对人体有益的成分，营养价值高，并且有很好的药用保健价值[5]，是一种集观赏、食用、药用于一
身的野生植物．以往有关苣荬菜的研究多集中在生物学特征、利用价值和如何栽培上，而对苣荬菜的抗旱机
理、光合作用方面报道较少，特别是对苣荬菜耐旱特性和光合特性的研究至今未见报道．本实验旨在通过对干
旱胁迫下苣荬菜的光合生理特性的研究，探讨其耐旱机理, 以期为干旱农业的高效生产和苣荬菜的人工栽培及
推广提供理论依据和实践指导．
1 材料和方法
1.1 材料培养
2009 年 5 月从衡水湖国家级湿地自然保护区挖取苣荬菜幼苗及土壤．选取生长状况基本相同的苣荬菜，
种植于直径 25 cm 花盆内，在自然条件下进行培养．气温条件（28±2）℃~（20±2）℃．培养 30 d 左右后，
通过控制浇水的方法控制土壤含水量，使土壤水分含量分别为田间持水量的 80%（对照）、60%（轻度干
旱）、40%（中度干旱）、20%（重度干旱）．处理 15 d 后，测量各项指标．
1.2 实验方法
光合指标的测定：选择晴朗无云的天气，于上午 10:00~11:00 进行光合指标测量．每盆选取生长状况基本
相同的叶片 3 片，用 TPS-1 光合测定仪测定光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、胞间 CO2摩尔分数（Ci）和气
孔导度（Gs）的数值．光照强度为 1 100 umol·m-2·s-1．
叶绿素的提取测定：分别称取不同处理植株的叶片 0.1 g，放入盛有 10 mL 提取液（无水乙醇:丙酮:蒸馏
水=4.5:4.5:1）中．在黑暗中放置 3 d 至叶片组织变白．然后将提取液用 TU-1901 双光束紫外分光光度计测量
663 nm 和 645 nm 的吸光值，根据公式计算叶绿素含量[6]．
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫对苣荬菜叶绿素含量的影响
叶绿素是植物体进行光合作用的色素，干旱胁迫条件下植物体叶绿素含量的变化，不仅能反映植物在逆境
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胁迫下同化物质的能力，而且可以指示出植物对水分胁迫的敏感性[7]．目前就水分胁迫对叶绿素含量的影响途
径和机理还有待进一步研究，但夏尚光等人研究认为榆树在轻度水分胁迫下叶绿素含量会有所增加[8]．我们的
研究也表明（图 1），当苣荬菜受到轻度、中度干旱胁迫时，叶绿素含量分别是对照的 1.06 倍和 1.03 倍．当
重度干旱时，由于胁迫对叶绿素造成了破坏作用，使得叶绿素总量出现了不显著的降低，为对照的 98%．植物
在缺水状态下，气孔关闭，胞间 CO2摩尔分数降低，通过提高叶绿素含量来抵抗干旱胁迫造成的影响．
2.2 干旱胁迫对苣荬菜净光合速率的影响
叶片光合产物是各器官生长的物质基础，净光合速率直接反映出单位叶面积的物质生产力，从理论上讲它
是衡量植物生物生产量水平的可靠指标[9]．图 2 表明，轻度干旱、中度干旱和重度干旱胁迫下，苣荬菜的光合
速率分别是对照的 78%、54%和 29%，光合速率显著下降．













2.3 干旱胁迫对苣荬菜蒸腾速率的影响
蒸腾过程是由气孔控制并与叶内大气水汽饱和差相关联的简单扩散过程，是作物被动吸水的原动力，也是
作物吸收的矿质养分随水分从根系运至地上部器官的主要形式, 与气孔的开闭程度呈正相关．它和光合速率共
同影响着作物的水分利用效率[10]．干旱胁迫使土壤的水势降低，当土壤的水势低于苣荬菜根部水势时，根无法
从土壤中吸收水分反而会失水，所以植物通过降低蒸腾速率来保持水分．我们的实验表明（图 3），当轻度干
旱、中度干旱、重度干旱时，蒸腾速率都显著下降，分别是对照的 70%、40%、27%．苣荬菜在干旱胁迫下通
过降低蒸腾速率可以更多的保持水分，达到抗旱的目的．
2.4 干旱胁迫对苣荬菜气孔导度的影响
气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道．气孔导度表示的是气孔张开的程度，影响光合作用、呼
吸作用及蒸腾作用和胞间 CO2摩尔分数．气孔可以根据环境条件的变化来调节自己开度的大小而使植物在损失
水分较少的条件下获取最多的 CO2．实验表明（图 4），无论水分亏缺程度大小，苣荬菜气孔导度均表现出显
著降低．轻度干旱时，气孔导度约为对照的 50%，中度干旱时约为对照的 22%，而重度干旱时只有对照的
12%．说明苣荬菜叶片气孔导度对干旱胁迫非常敏感．
2.5 干旱胁迫对苣荬菜胞间 CO2摩尔分数的影响
叶肉细胞间隙 CO2摩尔分数既反映气孔导度的大小，又反映细胞的光合能力．气孔导度下降、光合能力提
高都可减少细胞间隙 CO2 摩尔分数．反之则增加其浓度．从图 5 可以看出，水分胁迫下苣荬菜叶片胞间 CO2
摩尔分数随胁迫程度的增加呈逐渐降低的趋势．分别为对照的 94%、81%和 80%．
2.6 干旱胁迫对苣荬菜水分利用率的影响
水分利用效率（WUE）是植物消耗单位重量水分所固定 CO2 的数量，用净光合速率/蒸腾速率表示植物对
水分的利用水平，当植物的供水出现紧张时，植物一般趋向于通过调节气孔的开放程度以达到高的水分利用效
率，同时维持较高的光合速率，尤其是环境水分供应出现不足时，植物会通过降低气孔导度来减少水分的蒸
腾，提高水分的利用效率，这是植物明显的适应特征[11]．从图 6 可以看出，苣荬菜在轻度干旱、中度干旱时水
分利用率分别是对照的 110%和 135%，当重度干旱时，水分利用率虽有所降低，但仍是对照的 114%，水分利
图1 干旱胁迫对苣卖菜叶绿素含量的影响
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
对照 轻度 中度 重度
干旱胁迫程度
叶
绿
素
含
量
/mg
•g
-1
图2 干旱胁迫对苣卖菜光合速率的影响
0
2
4
6
8
10
12
14
对照 轻度 中度 重度
干旱胁迫程度
光
合
速
率
/u
mo
l•
m-2
•s
-1
第 1 期 田知海，等 干旱胁迫下苣荬菜光合性能及水分利用率研究 87

用率仍然是提高的．




























3 讨论
光合作用是植物体内极为重要的代谢过程，净光合速率是反映植物光合机构运转状况的一个灵敏指
标，植物通过光合作用为植物的生长提供同化物和能量．前人的许多实验表明，植物在水分亏缺状态
下光合速率会随之降低，降低的幅度取决于水分亏缺程度和植物的抗干旱能力 [12-13]．本实验通过不同
程度干旱胁迫下对苣荬菜叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间 CO2 摩尔分数、水分
利用效率的测定，结果表明，叶绿素和水分利用率趋势均为先上升后下降；净光合速率、蒸腾速率、
气孔导度、胞间 CO2摩尔分数均随干旱程度的增大而降低．引起叶片光合速率降低的因素主要有两种，一
种是气孔因素，即气孔导度降低引起的 CO2供应不足；另一种为非气孔因素，由于叶肉细胞光合活性降低引起
同化力不足而限制了光合碳同化．前者使胞间 CO2 摩尔分数（Ci）降低，而后者使 Ci 增高．当这两种因素同
时存在时，Ci 变化的方向取决于占优势的那个因素[14]．本试验中，在不同干旱程度处理下，气孔导度急剧降
低，胞间 CO2摩尔分数也随之下降，这说明在干旱条件下，苣荬菜光合作用主要受气孔限制的影响．叶片光
合机构没有受到抑制或破坏，表明苣荬菜能耐受一定程度的水分亏缺，属于抗干旱能力较强的植物，适合在干
旱半干旱地区生存．
（指导教师：时丽冉、牛玉璐）
参考文献：
[1] 许大全.光合作用效率[M].上海:上海科学技术出版社,2002:15-18.
图6 干旱胁迫对苣卖菜水分利用率的影响
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
对照 轻度 中度 重度
干旱胁迫程度
水
分
利
用
率
/μ
mo
l•
mo
l-
1
图5 干旱胁迫对苣卖菜胞间CO2摩尔分数的
影响
0
50
100
150
200
250
300
350
对照 轻度 中度 重度
干旱胁迫程度
胞
间
CO
2摩
尔
分
数
/u
mo
l•
mo
l-
1
图3 干旱胁迫对苣卖菜蒸腾速率的影响
0
1
2
3
4
5
6
7
8
对照 轻度 中度 重度
干旱胁迫程度
蒸
腾
速
率
/mm
ol
•m
-2
•s
-1
图4 干旱胁迫对苣卖菜气孔导度的影响
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
对照 轻度 中度 重度
干旱胁迫程度
气
孔
导
度
/m
mo
l•
m-
2 •s
-1
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Study on Photosynthetic Properties and Water Utilization Ratio of
Sonchus branchyotus DC. in Drought
TIAN Zhi-hai, CHEN Li-hong, LIU Dong-yu
(College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)
Abstract: The photosynthetic properties and water use efficiency changes of Sonchus branchyotus DC. seedlings were
measured in drought stress with pot culture experiments simulating different soil water status. The results showed that the
chlorophyll content first ascended and then declined and the net photosynthetic rate, transpiration rate, intercellular CO2
concentration and Stomatal Conductance decreased along with drought stress increasing. The water use efficiency increased in
light and moderate drought stress. Sonchus branchyotus DC. showed high adaptability to drought stress.
Key words: Sonchus branchyotus DC.; drought stress; photosynthetic properties; drought resistance
(责任编校：李建明 英文校对：李玉玲）

（上接第 53 页）
参考文献：
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Studies on the Growth Appearance of E.coli DH5α
GUO Xiao-li
(College of Life Science, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)
Abstract: We measured the growth curve and studied the growth appearance of E.coli DH5α on the different concentration of
NaHCO3 and NaCl. The results showed E.coli DH5α has strong physiological characteristics. It can endure low concentration
of NaCl, and it is sensitive to low concentration of NaHCO3.
Key words: E.coli; DH5α; growth appearance
(责任编校：李建明 英文校对：李玉玲）