全 文 ：第 21 卷　第 3 期　　　　　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2001年　7 月
Vol.21　No.3　　　　　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH July , 　2001
干旱胁迫下白桦(Betula platyphy lla)实生苗叶片的
水分代谢与部分渗透调节物质的变化
孙国荣1　张　睿1　姜丽芬2　阎秀峰2＊
(1.哈尔滨师范大学生物系 , 哈尔滨 150080)
(2.东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室 , 哈尔滨 150040)
摘　要　
在土壤干旱胁迫进程中 ,白桦实生苗叶片的自然含水量呈下降趋势;相对含水量总的变化趋势与
自然含水量相同;束缚水含量及束缚水/自由水比值显著升高 ,复水后 ,三者又重新恢复至正常水
平。随着土壤水分逐渐减少 ,可溶性蛋白质的含量呈现减少趋势 ,复水后 ,可溶性蛋白质含量又可
恢复至正常水平。白桦实生苗叶片可溶性糖含量增加 ,复水后可溶性糖含量降至趋于对照水平。
关键词　白桦(Betula platyphy lla)实生苗;干旱胁迫;含水量;束缚水含量;自由水含量;可溶性蛋
白质含量;可溶性糖含量
WATER METABOLISM AND CHANGES OF SEVERAL OSMOTICA
IN LEAVESOF BETULA PLATYPHYLLA SEEDLINGS
UNDER DROUGHT STRESS
SUN Guo-rong1 ZHANG Rui1 JIANG Li-fen2 YAN Xiu-feng2
(1.Depar tment o f Biology , Harbin No rmal University , Harbin 150080)
(2.Open Research Laboratory of Fo rest Plant Ecology , Nor theast Forestry Univ ersity , Harbin 150040)
Abstract　During soil drought st ress , nature w ater content of seedlings leaves of Betula platyphy lla
decreased , the changes of relative w ater content of which w as same as nature w ater content.Bound
water content and the ratio of bound w ater content and free w ater content increased significantly , a-
long with the decrease of soil w ater , soluble pro tein content decreased and soluble sugar content in-
creased , af ter soil w ater was recovered , all of w hich returned to normal level.
Key words　seedling s of Betula platyphy lla;drought stress;water content;bound w ater content;
free w ater content;soluble protein content;soluble sugar content
　　水分是植物生长的一个重要限制因子 ,在植物
对各种环境胁迫的反应中 ,水分状况的变化往往是
比较明显的 。在干旱胁迫时 ,植物的水分状况都有
共同的表现 ,就是植物组织的含水量下降。因为在
干旱胁迫下 ,植物吸水量降低 ,蒸腾量同时也减少 ,
但蒸腾仍大于吸水。白桦是东北地区重要的经济树
种 ,但有关白桦的基础研究较少[ 1 , 2] ,对于白桦实生
苗水分关系的探讨是白桦逆境生理生态学研究的重
通迅作者。Author for correspondence.
第一作者简介:孙国荣(1964-),男 ,教授 ,主要从事植物生理生态学研究。
　　收稿日期:2000-9-15
要部分。
1　材料与方法
实验用白桦幼苗为 1年生白桦实生幼苗 。将幼
苗浇以充足的水然后停止浇水 ,进行自然干旱 。每
2d取样一次 ,进行相应生理指标的测定 。同时取土
壤 ,用烘干称重法测定土壤含水量 ,当叶片稍稍萎蔫
时 ,取最后一次样后复水 ,复水 3d后 ,再取一次样 。
叶片的自然含水量 、相对含水量 、束缚水含量 、
自由水含量按张志良[ 3] 的方法测定;可溶性蛋白质
含量参照李琳等[ 4]的方法测定;可溶性糖含量参照
上海植物生理学会[ 5]的方法测定。以上测定重复 3
次。
2　结果与分析
2.1　干旱胁迫对白桦实生苗叶片含水量的影响
白桦实生苗土壤自然失水 ,叶片的自然含水量
呈下降趋势 。在轻度和中度水分胁迫下 ,自然含水
量略有下降 ,并相对稳定。随着胁迫强度和胁迫时
间的增加 ,自然含水量显著下降。当重新复水后 ,自
然含水量又回升至对照水平。相对含水量总的变化
趋势与自然含水量相同(图 1)。
图 1　土壤干旱胁迫对白桦实生苗叶片含水量的影响
Fig.1 Effect of soil drought stress on w ater content of leaves of Betula platyphylla seedlings
2.2　干旱胁迫对白桦实生苗叶片水分状态的影响
图 2　土壤干旱对白桦实生苗叶片束缚水含量的影响
Fig.2　Effect of stress on content of bound w ater of
leaves of Betula platyphy lla seedlings
在土壤干旱胁迫进程中 ,束缚水含量及束缚水
/自由水比值显著升高 ,复水后 ,两者的值又重新回
升(图 2 ,图 3)。在土壤自然干旱的胁迫进程中 ,白
桦实生苗叶片中自然含水量和相对含水量下降的同
时 ,束缚水含量的升高 ,说明原生质胶体吸附的水分
增多 ,植物的保水能力逐渐提高。束缚水/自由水比
值的上升 ,说明叶片组织的水分在由自由水向束缚
水转化。
2.3　干旱胁迫对白桦实生苗叶片中可溶性蛋
白质含量的影响
随着土壤水分的逐渐减少 ,白桦实生苗叶片中
可溶性蛋白质的含量呈现减少趋势 ,说明干旱胁迫
下 ,蛋白质的合成受阻 ,或蛋白质分解的加速 ,导致
含量下降。复水后 ,可溶性蛋白质含量又可恢复至
正常水平(图 4)。
图 3　土壤干旱胁迫对白桦实生苗叶片水分状态的影响
Fig.3 Effect of drought stress on wa ter state of
leaves of Betula platyphy lla seedlings
2.4　干旱胁迫对白桦实生苗叶片中可溶性糖
含量的影响
随着胁迫强度的增加和时间的延长 ,白桦实生
苗叶片中可溶性糖含量增加 ,复水后可溶性糖含量
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图 4　土壤干旱胁迫对可溶性蛋白质含量的影响
Fig.4　Effect of soil drought stress on pro tein content of
leaves of Betula platyphy lla seedlings
降至趋于对照水平(图 5)。可溶性糖可以增加细胞
原生质浓度 ,从而起到抗脱水作用 。
图 5　土壤干旱胁迫对可溶性糖含量的影响
Fig.5　Effect of soil drought stress on soluble sugar of
leaves of Betula platyphy lla seedlings
3　讨论
在土壤干旱的胁迫进程中 ,白桦幼苗叶片中束
缚水含量首先上升 ,说明原生质胶体吸附的水分增
多 ,植株的保水能力增强 ,抗旱能力在积累。而在胁
迫后期束缚水含量保持在相对稳定的水平 ,说明此
时原生质胶体可保水的物质不再增加 ,已达到植株
的最大保水力。此外 ,白桦幼苗叶片中自然含水量
和相对含水量下降的同时 ,束缚水/自由水的比值却
在增加 ,说明叶片组织中的水分在由自由水向束缚
水转化 。细胞中的自由水一部分转化为束缚水 ,而
另一部分在外界干旱的条件下流失了。在胁迫后
期 ,束缚水含量保持在一个相对稳定的水平 ,束缚水
/自由水的比值却仍在上升 ,表明此时自由水的流失
增多 。
可溶性蛋白质具有较强的亲水胶体性质 ,可影
响细胞的保水力。但在本项研究中 ,随着土壤水分
的逐渐减少 ,可溶性蛋白质的含量不断降低 ,而细胞
内束缚水的含量并未减少 ,可见不能单通过蛋白质
含量的高低来断定植物的抗旱性。阎秀峰等[ 6] 在
对红松幼苗在干旱胁迫下的研究中亦发现类似现
象。胁迫条件下 ,在蛋白质含量变化的同时 ,往往也
伴随着蛋白质组分的变化 ,这种质变的作用很可能
在抗旱过程中起着更大的作用 。
在干旱胁迫进程中 ,细胞内总的渗透调节物质
的量虽然可能有减少的趋势 ,但可溶性糖的含量在
整个胁迫进程中都是在不断地增加 。这可能源于两
个方面的原因 ,一方面白桦幼苗在胁迫后期的呼吸
速率显著上升(待发表资料),促成多糖的分解速率
加快;另一方面 ,白桦叶片本身含有较多的多糖 ,使
可溶性糖的产生有充足的原料 。可溶性糖可以增加
细胞原生质浓度 ,从而起到抗脱水的作用 ,对抗旱能
力的获得是有利的。其他种类的渗透调节物质在白
桦实生苗的渗透调节中所起的作用 ,尚需在以后的
研究中进一步探讨。
参　考　文　献
1.高亦珂 , 聂绍荃 ,祖元刚.东北地区天然白桦种群遗传结
构的 RAPD 分析.见祖元刚等.分子生态学理论 、方法和应
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的数量与树龄和树冠层次的关系.生态学报 , 2000 , 20(4):
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3.张志良.植物生理学实验指导(第二版).北京:高等教育
出版社 , 1990
4.李琳 ,焦新之.应用蛋白质染色剂考马斯蓝 G-250 测定
蛋白质的方法.植物生理学通讯 , 1980 ,(6):52-55
5.上海植物生理学会.植物生理学实验手册 , 上海:上海科
学技术出版社 , 1985
6.阎秀峰 ,李晶 , 祖元刚.干旱胁迫对红松幼苗保护酶活性
及脂质过氧化作用的影响.生态学报 , 1999 , 19(6):850 ～
854
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水分代谢与部分渗透调节物质的变化