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Effects of salicylic acid on growth and photosynthetic characteristics of Melilotoides ruthenica in branching stage under different water stress

不同水分胁迫下水杨酸对分枝期扁蓿豆生长及光合生理的影响



全 文 :书不同水分胁迫下水杨酸对分枝期扁蓿豆
生长及光合生理的影响
崔秀妹,刘信宝,李志华,孙凯燕,李卉,张婷婷
(南京农业大学动物科技学院,江苏 南京210095)
摘要:为明确水杨酸对扁蓿豆分枝期抗旱性的调控作用,采用盆栽试验研究正常供水(80%田间持水量)、轻度水分
胁迫(60%田间持水量)、中度水分胁迫(40%田间持水量)以及重度水分胁迫(20%田间持水量)条件下,不同浓度
[0(对照),0.02,0.10,0.50,2.50mmol/L]水杨酸处理对扁蓿豆分枝期生长、抗性生理及光合特性的影响。结果表
明,轻度、中度水分胁迫下,0.10mmol/L水杨酸显著提高了叶片相对含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量,同时
使超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)得到
显著提高,而气孔限制值(Ls)显著降低;重度水分胁迫下,0.50mmol/L水杨酸显著提高了株高、一级分枝数、叶面
积、叶片相对含水量、叶绿素含量、游离脯氨酸含量、可溶性蛋白含量,同时SOD、POD、CAT活性以及叶片Pn、Gs、
水分利用效率(WUE)显著提高,而使电导率、丙二醛(MDA)含量以及LS显著降低。可见,适宜浓度水杨酸可以改
善干旱胁迫下扁蓿豆分枝期的生长,提高其抗旱能力。
关键词:扁蓿豆;水杨酸;水分胁迫;分枝期;生理指标;光合特性
中图分类号:S551+.703.4;Q945.11  文献标识码:A  文章编号:10045759(2012)06008212
  扁蓿豆(犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪)是豆科苜蓿属植物,又名花苜蓿、野苜蓿、扁豆子、扁豆草、网果葫芦巴等[1],
广泛分布于我国北方的高山草原、典型草原和荒漠化草原,具有抗旱、耐寒、耐贫瘠、耐践踏等优点[2],并且蛋白质
含量高,家畜适口性好,不含皂素,家畜过量采食不会发生鼓胀病,是一种优质的蛋白质饲料[3]。
水杨酸(salicylicacid,SA),即邻羟基苯甲酸,是一种植物体内产生的简单酚类化合物,在植物抵抗生物和非
生物胁迫反应中,作为重要的信号分子[4]。研究发现,水杨酸可以影响植物体内多种与逆境代谢相关的生理活
动,如诱导逆境相关蛋白的表达、激活植物超敏反应和系统获得性抗性,以及调节细胞抗氧化机制等,从而提高植
物对逆境胁迫的耐受能力[5,6]。水杨酸具有使用方便、高效、无毒、无残留、低成本等特点,在农业生产中具有广
阔的应用前景。目前,国内外学者对利用水杨酸提高植物抗旱性进行了大量的研究,发现水杨酸可提高干旱胁迫
下小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)、毛豆(犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓)、黑麦草(犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲)等植物细胞抗氧化酶的活性、降低质
膜透性,进而增强了这些植物的耐旱性[79],但对扁蓿豆的研究尚未见详细报道。
本研究采用盆栽实验的方法,以扁蓿豆为材料,研究不同水分条件下、不同浓度的水杨酸处理对分枝期扁蓿
豆生长和光合生理特性的影响,以期筛选出有效提高扁蓿豆抗旱性的适宜水杨酸浓度,初步探讨水杨酸对扁蓿豆
光合生理的影响,为深入研究水杨酸对扁蓿豆抗旱性调控的机制提供基础数据,亦为水杨酸应用于扁蓿豆的生产
实践提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 试验地点
盆栽实验于2011年4-8月在江苏省南京市(118°22′~119°14′E,31°14′~32°02′N,长江流域下游棉区)南
京农业大学牌楼教学科研基地(118°51′E,32°01′N)进行。该地区属北亚热带季风气候区,四季分明,年平均气
82-93
2012年12月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第21卷 第6期
Vol.21,No.6
收稿日期:20120428;改回日期:20120711
基金项目:“十二五”农村领域国家科技计划项目(2011BAD17B03)和南京农业大学校级SRT(1115A27)项目资助。
作者简介:崔秀妹(1987),女,安徽固镇人,在读硕士。Email:cuixm0282@163.com
通讯作者。Email:lizhihua@njau.edu.cn
温15.4℃,年平均相对湿度76%,年平均降水量1106mm,海拔18m,全年无霜期达200~300d。春季风和日
丽,梅雨时节,阴雨绵绵;夏季受欧亚大陆低压区影响,天气炎热,雨水充沛;秋天干燥、凉爽;冬季寒冷、干燥。
1.2 供试材料
扁蓿豆品种为‘土默特扁蓿豆’,种子由中国农业科学院草原研究所提供,2010年10月采收。扁蓿豆硬实率
高,播前采用砂纸(型号P36,规格:230mm×93mm)打磨,处理后扁蓿豆发芽率为92.33%。水杨酸,国药集团
化学试剂有限公司生产。盆钵规格为34cm×21cm×27cm(上径×下径×高)。所用基质为土壤∶河沙=2∶1
(质量比),混合均匀,过筛去杂。土壤有机质含量为5.70g/kg,铵态氮9.75mg/kg,硝态氮28.34mg/kg,速效
磷14.45mg/kg,速效钾125.24mg/kg,pH8.12,田间持水量(fieldcapacity,FC)29.37%。
1.3 实验设计与方法
实验采用裂区设计,主因素为水分处理,分别为:正常供水(80%田间持水量,80%FC),轻度水分胁迫(60%
田间持水量,60%FC)、中度水分胁迫(40%田间持水量,40%FC)、重度水分胁迫(20%田间持水量,20%FC),分
别用 W80、W60、W40和 W20表示。副因素为水杨酸浓度处理,分别为S0(0mmg/L)、S0.02(0.02mmol/L)、
S0.1(0.10mmol/L)、S0.5(0.50mmol/L)和S2.5(2.50mmol/L),共20个处理,每个处理4次重复,共80盆。
每盆装绝干基质15.5kg,盆底垫2层滤纸,以防基质流出,每盆施80g有机肥作为基肥,其总养分(N+P2O5+
K2O)>6%。2011年4月20日播种,每盆播100粒,幼苗长出3片真叶时间苗,每盆定苗45株。开始时,每盆统
一正常浇水量,待植株生长至5片真叶时进行水杨酸叶片喷施,喷施时间为早晨,连续3d(2011年6月10-12
日)。药液用量为每盆40mL(用清水预试时,喷施量为40mL时,叶片即可湿润),对照(S0)喷等量去离子水,同
时进行水分控制,不浇水待土壤水分自然消耗至设定标准后,每日傍晚18:00开始用电子秤称重法将各盆进行
称重,补充当天失去的水分,使各处理保持设定的相对含水量,于扁蓿豆分枝期测定各指标。
1.4 测定指标和方法
1.4.1 形态指标的测定 株高、茎粗、一级分枝数:每盆随机取6株,用直尺测定地面至主茎叶尖的拉直长度,为
株高;用游标卡尺测定植株主茎基部的茎粗,为茎粗;计数植株主茎长出的分枝数,为一级分枝数。
叶面积:采集完全伸展、无病虫害的15片叶片,用LI3100C(LICOR,USA)叶面积仪测定叶面积,计算出单
片叶面积,每盆重复3次。
1.4.2 生理指标的测定 选取扁蓿豆顶端第3~5片完全展开的叶片,立即放入冰盒中,带回实验室后于-80℃
冰箱内保存,用于生理指标的测定,各指标测量时重复3次,比色时所用分光光度计均为2800UV/Vis(UNICO,
USA)紫外-可见分光光度计。
参照Xue等[10]的方法,提取的酶液于4℃冰箱内保存,用于酶活性的测定。生理指标测定方法:叶绿素含量
采用95%乙醇浸提法[13]测定;叶片相对含水量采用饱和称重法[11]测定;相对电导率采用电导仪法[12]测定;丙二
醛(malondialdehyde,MDA)含量采用硫代巴比妥酸显色法[11]测定;超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,
SOD)活性采用氮蓝四唑法[12]测定;过氧化物酶(peroxidase,POD)活性采用愈创木酚比色法[12]测定;过氧化氢
酶(catalase,CAT)活性采用过氧化氢法[12]测定;游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法[11]测定;可溶性糖含量
采用蒽酮比色法[11]测定;可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G250染色法[11]测定。
1.4.3 光合指标的测定 于2011年7月1-3日(晴朗无云)上午8:30-11:30,每盆选东西南北4个方向自顶
端向下第2片完全展开的功能叶片各1片,用Li6400(LiCOR,USA)便携式光合仪测定叶片光合速率(photo
syntheticrate,Pn,μmolCO2/m
2·s)、蒸腾速率(transpirationrate,Tr,mmolH2O/m2·s)、气孔导度(stomatal
conductance,Gs,molH2O/m2·s)、胞间CO2 浓度(intercelularCO2concentration,Ci,μmolCO2/mol)、大气
CO2 浓度(atmosphericCO2concentration,Ca,μmolCO2/mol)。当Pn参数稳定在小数点之后一位,0<Gs<1、
Ci>0、Tr>0,stable=1时开始计数。气孔限制值(stomatallimitationvalues,Ls)和叶片瞬时水分利用效率
(wateruseefficiency,WUE,μmolCO2/mmol)由公式计算,即Ls=1-Ci/Ca,WUE=Pn/Tr。
38第21卷第6期 草业学报2012年
1.5 数据处理与统计分析
利用 MicrosoftExcel和SAS8.0软件进行实验数据的统计,ANOVA 进行方差分析,采用新复极差法
(Duncan)对数据进行差异显著性分析,差异显著水平为0.05。
2 结果与分析
2.1 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆生长的影响
2.1.1 株高 同一水杨酸水平下,扁蓿豆株高随着水分胁迫强度的增加有逐渐降低趋势(表1),S0、S0.1水平,
W80、W60、W40处理株高差异不显著,但均显著高于 W20处理;S0.02水平,W20处理株高显著低于 W80、W60
处理,其他水分处理间差异不显著;S0.5水平,W60、W40、W20处理株高差异不显著,但均显著低于 W80处理;
S2.5水平,W80、W40、W20处理株高依次显著降低,W60处理显著高于 W20处理。同一水分水平下,比较不同
水杨酸处理下扁蓿豆株高,W80、W40水平,对照S0及各水杨酸处理差异不显著;W60水平,S0.1处理比对照S0
显著提高了23.01%;W20水平,S0.1、S0.5处理分别比对照S0显著提高了37.29%和38.32%。可见,在水分
胁迫条件下,喷施水杨酸可减小扁蓿豆株高的降低幅度。
2.1.2 茎粗 同一水杨酸水平下,扁蓿豆茎粗随着水分胁迫强度的增加呈逐渐降低趋势(表1),S2.5水平,W20
处理茎粗显著低于 W80处理,与其他2种水分处理差异不显著;S0及其他3种水杨酸水平,各水分处理茎粗差
异均不显著。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆茎粗,W40水平,S0.1处理比对照S0显著提高了
25.77%,与其他处理差异不显著;其他3种水分水平,对照S0及各水杨酸处理无显著差异。
表1 水分胁迫下水杨酸对分枝期扁蓿豆生长的影响
犜犪犫犾犲1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犛犃狅狀犵狉狅狑狋犺狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪犻狀犫狉犪狀犮犺犻狀犵狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
指标
Index
水分
Water
水杨酸Salicylicacid
S0 S0.02 S0.1 S0.5 S2.5
株高
Plantheight
(cm)
W80 38.83±2.13aA 38.48±1.65aA 40.76±2.95aA 43.68±1.75aA 38.92±1.09aA
W60 34.98±2.57bA 37.64±3.53abA 43.03±0.61aA 35.72±1.34bB 36.12±1.23abAB
W40 33.93±1.10aA 34.53±3.06aAB 37.52±1.34aA 35.00±2.57aB 34.32±1.11aB
W20 22.47±0.41bB 25.85±2.45bB 30.85±2.06aB 31.08±0.37aB 26.51±1.24abC
茎粗
Stemdiameter
(mm)
W80 1.11±0.08aA 1.21±0.04aA 1.15±0.07aA 1.20±0.04aA 1.17±0.02aA
W60 1.04±0.13aA 1.05±0.02aA 1.19±0.07aA 1.13±0.03aA 1.11±0.03aAB
W40 0.97±0.05bA 1.07±0.10abA 1.22±0.07aA 1.01±0.06abA 1.04±0.05abAB
W20 0.90±0.05aA 1.01±0.12aA 1.00±0.05aA 1.09±0.10aA 1.02±0.05aB
一级分枝数
Primaryshoot
number
W80 7.00±0.58aA 6.67±0.33aA 7.67±0.88aA 7.67±0.67aA 7.33±0.33aA
W60 6.67±0.67aA 6.33±0.33aA 7.33±0.33aA 7.00±1.00aA 6.33±0.67aA
W40 5.33±0.33bAB 6.33±0.33abA 7.00±0.58aAB 6.33±0.33abA 6.00±0.58abA
W20 4.00±0.58bB 4.33±0.33abB 5.00±0.58abB 5.67±0.33aA 4.67±0.33abB
叶面积
Leafarea
(cm2)
W80 0.76±0.04aA 0.79±0.02aA 0.82±0.03aA 0.79±0.04aA 0.74±0.04aA
W60 0.73±0.04aA 0.78±0.04aA 0.79±0.02aA 0.75±0.03aAB 0.73±0.02aA
W40 0.69±0.03aA 0.72±0.02aA 0.73±0.02aB 0.72±0.05aAB 0.69±0.03aA
W20 0.52±0.02cB 0.52±0.03bcB 0.59±0.01abC 0.62±0.01aB 0.54±0.02bcB
 注:同行中不同小写字母表示同一水分条件下不同水杨酸处理间差异显著(犘<0.05);同列中不同大写字母表示同一水杨酸处理不同水分处理间
差异显著(犘<0.05);下同。
 Note:DifferentsmallettersinsamerowindicatesignificantdifferenceamongtreatmentgroupswithdifferentSAtreatmentundersamewater
treatmentat0.05level;Differentcapitallettersinsamecolumnindicatesignificantdifferenceamongtreatmentgroupswithdifferentwatertreatment
underthesameSAtreatmentat0.05level;thesamebelow.
48 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.6
2.1.3 一级分枝数 同一水杨酸水平下,扁蓿豆一级分枝数随着水分胁迫强度的增加逐渐降低(表1),各水杨
酸水平下,W80、W60、W40处理的扁蓿豆一级分枝数差异均不显著。S0.5水平,各水分处理一级分枝数无显著
差异;其他水杨酸水平,W20处理一级分枝数均比 W80、W60处理显著降低。同一水分水平下,比较不同水杨酸
处理下扁蓿豆一级分枝数,W80、W60水平,对照S0及各水杨酸处理差异不显著;W40水平,S0.1处理一级分枝
数最多,比对照S0显著提高了31.33%,与其他处理差异不显著;W20水平,S0.5处理比对照S0显著提高了
41.75%,与其他处理差异不显著。
2.1.4 叶面积 同一水杨酸水平下,扁蓿豆叶面积随着水分胁迫强度的增加逐渐降低(表1)。S0.1水平,W40
处理叶面积显著低于 W80、W60处理,显著高于 W20处理;S0、S0.02、S2.5水平,W20处理叶面积比其他3种水
分处理显著降低,而这3种水分处理之间差异不显著;S0.5水平,W80处理叶面积显著高于 W20处理,而其他水
分处理间差异不显著。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆叶面积,W20水平,S0.1、S0.5处理叶面
积分别比对照S0显著提高了13.46%和19.23%;其他3种水分水平,对照S0及各水杨酸处理差异不显著。
2.2 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆叶片叶绿素含量、叶片相对含水量和细胞膜稳定性的影响
2.2.1 叶绿素含量 同一水杨酸水平下,扁蓿豆叶片叶绿素含量随着水分胁迫强度的增加而逐渐增加(表2)。
S0水平,W20处理使叶绿素含量较其他3种水分处理显著提高;S0.02、S0.1、S0.5水平,W60、W40处理显著高
于 W80处理,显著低于 W20处理;S2.5水平,W40处理显著高于 W80处理,显著低于 W20处理,W80、W60处
理之间差异不显著。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆叶片叶绿素含量,W80水平,对照S0及各
水杨酸处理差异不显著;W60水平下S0.1处理,W40水平下S0.1、S0.5处理,W20水平下S0.5处理均显著高
于对应水分水平下对照S0,其中,W40水平下,S0.1处理提高幅度最大,比对照S0提高了17.32%。
表2 水分胁迫下外源水杨酸对分枝期扁蓿豆叶绿素含量、叶片相对含水量、相对电导率及丙二醛含量的影响
犜犪犫犾犲2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犛犃狅狀犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犮狅狀狋犲狀狋,犾犲犪犳狉犲犾犪狋犻狏犲狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋,犲犾犲犮狋狉狅犾狔狋犲犾犲犪犽犪犵犲犪狀犱犕犇犃
犮狅狀狋犲狀狋狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪犻狀犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
指标
Index
水分
Water
水杨酸Salicylicacid
S0 S0.02 S0.1 S0.5 S2.5
叶绿素含量
Chlorophyl
content
(mg/gFW)
W80 2.13±0.10aB 2.07±0.09aC 2.03±0.09aC 2.03±0.12aC 2.13±0.11aC
W60 2.29±0.05bB 2.50±0.10abB 2.67±0.04aB 2.48±0.07abB 2.38±0.11bBC
W40 2.31±0.09bB 2.55±0.10abB 2.71±0.04aB 2.70±0.18aB 2.54±0.07abB
W20 2.85±0.08bA 3.03±0.06abA 3.04±0.09abA 3.09±0.06aA 2.95±0.05abA
叶片相对含水量
Leafrelative
watercontent
(%)
W80 92.02±0.60aA 92.24±0.26aA 93.24±0.28aA 93.37±0.63aA 91.98±0.39aA
W60 86.62±0.55bB 88.08±1.20abB 90.28±0.61aB 88.08±0.72abB 87.54±0.62bB
W40 75.81±0.95bcC 75.82±1.11bcC 81.20±0.63aC 77.23±1.32bC 73.70±1.17cC
W20 58.14±0.97cD 59.78±0.82cD 70.27±0.52aD 67.66±0.44bD 58.65±0.78cD
相对电导率
Electrolyte
leakage
(%)
W80 16.14±0.40aD 15.91±0.65aD 15.28±0.56aD 15.04±0.32aD 15.33±0.49aD
W60 19.12±0.10aC 18.54±0.50abC 17.73±0.50bC 18.62±0.48abC 19.67±0.28aC
W40 22.37±0.42aB 22.13±0.79aB 19.39±0.45bB 21.55±0.37aB 22.57±0.47aB
W20 33.91±0.06aA 33.69±0.66aA 30.22±0.47bA 30.75±0.39bA 33.28±0.43aA
丙二醛含量
MDAcontent
(nmol/gFW)
W80 17.72±0.68aD 16.40±1.01aC 16.20±0.84aC 17.45±0.70aC 16.30±0.81aD
W60 22.62±0.73aC 20.06±1.71aC 18.43±0.71aC 20.55±1.78aBC 20.27±0.95aC
W40 27.95±1.03aB 25.23±0.78abB 22.25±1.11bB 24.48±1.62abB 25.72±0.55abB
W20 40.63±1.23aA 37.79±1.40abA 36.49±0.85bA 36.06±0.96bA 39.01±1.41abA
2.2.2 叶片相对含水量 同一水杨酸水平下,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片相对含水量显著降低(表
2)。喷施水杨酸均减小了叶片相对含水量降幅,S0水平,W20较 W80下降了36.82%,S0.1水平,W20较 W80
58第21卷第6期 草业学报2012年
降幅最低,仅降低了24.64%。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆叶片相对含水量,W80水平,对照
S0及各水杨酸处理间差异不显著;W60、W40水平,S0.1处理分别比对照S0显著提高了4.25%和7.11%;W20
水平,S0.1、S0.5处理分别比对照S0显著提高了20.86%和16.37%。
2.2.3 相对电导率 同一水杨酸水平下,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片相对电导率显著升高(表2),
W20处理为 W80处理的2倍左右。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆叶片相对电导率,W80水
平,对照S0及各水杨酸处理差异不显著;W60、W40水平,S0.1处理分别比对照S0显著降低了7.27%和
13.32%;W20水平,S0.1、S0.5处理分别比对照S0显著降低了10.88%和9.32%。可见,适宜浓度的水杨酸具
有降低扁蓿豆叶片相对电导率的作用。
2.2.4 MDA含量 同一水杨酸水平下,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片 MDA含量的变化与相对电导率
变化趋势相似(表2)。S0、S2.5水平,随着水分胁迫强度的增加,MDA含量显著升高;S0.02、S0.1水平,W40处
理 MDA含量显著高于 W80、W60处理,低于 W20处理,W80、W60处理间差异不显著;S0.5水平,W40处理
MDA含量显著高于 W80处理,低于 W20处理,W80、W60处理间差异不显著。同一水分水平下,喷施水杨酸的
各处理 MDA含量均低于对照S0。W80、W60水平,对照S0及各水杨酸处理差异不显著;W40水平,S0.1比对
照S0显著降低了20.39%;W20水平,S0.1、S0.5分别比对照S0显著降低了10.19%和11.25%。
2.3 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆分枝期抗氧化酶活性及有机渗透调节物质含量的影响
2.3.1 SOD活性 同一水杨酸水平下,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片SOD活性呈先增加后降低的趋
势(表3),均在 W40处理下达到最大值,且除S0.02水平外,W40处理均显著高于其他处理。同一水分水平下,
不同水杨酸处理对扁蓿豆叶片SOD活性影响不同,W80水平,S0.1处理SOD活性最高,显著高于S0.02、S2.5
处理;W60、W40水平,S0.1处理均显著高于对照S0;W20水平,S0.1、S0.5处理显著高于对照S0,所有处理中,
W60水平下S0.1处理最高,比对照S0提高了28.67%。
2.3.2 POD活性 同一水杨酸水平下,扁蓿豆叶片POD活性随着水分胁迫强度的增加逐渐增加(表3),W20
处理显著高于 W80、W60处理。同一水分水平下,不同水杨酸处理对扁蓿豆POD活性影响不同,W80水平,对
照S0及各水杨酸处理差异不显著;W60水平,S0.1、S0.5处理均显著高于对照S0;W40水平,S0.1处理显著高
于对照S0和其他水杨酸处理;W20水平,S0.5处理比对照S0显著提高了12.41%。
2.3.3 CAT活性 同一水杨酸水平下,扁蓿豆叶片CAT活性随着水分胁迫强度的增加呈逐渐增加的趋势(表
3)。S0水平,随着水分胁迫强度的增加,CAT活性依次显著增加;S0.02、S0.1水平,W60、W40、W20处理均显
著高于 W80处理,且这3种水分处理之间差异不显著;S0.5和S2.5水平,W60、W40处理均显著高于 W80处
理,显著低于 W20处理。同一水分水平下,不同水杨酸处理对扁蓿豆CAT活性影响不同,W80水平,S0.1处理
使CAT活性显著提高了13.79%;W60水平,各水杨酸处理均显著提高了CAT活性,其中S0.1处理最高,比对
照S0提高了46.27%;W40水平,S0.1、S0.5处理分别比对照S0显著提高28.00%和21.33%;W20水平,S0.5
处理比对照S0显著提高了16.48%。
2.3.4 游离脯氨酸含量 同一水杨酸水平下,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片游离脯氨酸含量先缓慢增
加后迅速增加(表3),W20处理下游离脯氨酸含量均分别是 W80处理的26倍以上。W40、W20处理均显著高于
W80、W60处理,且 W80和 W60处理,W40和 W20处理间差异均不显著。同一水分水平下,比较不同水杨酸处
理下扁蓿豆叶片游离脯氨酸含量,W80水平,对照S0及各水杨酸处理无显著差异;W60、W40水平,S0.1处理分
别比对照S0显著提高了19.59%和24.82%;W20水平,S0.1、S0.5处理分别比对照S0显著提高了6.56%和
8.64%。
2.3.5 可溶性糖含量 同一水杨酸水平下,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片可溶性糖含量先降低后升高
(表3)。所有水杨酸水平下,W40处理最低,显著低于 W80、W20处理。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理
下扁蓿豆可溶性糖含量,W80、W60水平,对照S0及各水杨酸处理差异不显著;W40、W20水平,S0.1处理分别
比对照S0显著提高31.96%和24.77%。
2.3.6 可溶性蛋白含量 同一水杨酸水平下,扁蓿豆叶片可溶性蛋白含量随着水分胁迫强度的增加逐渐增加
68 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.6
(表3)。S0、S0.1、S0.5水平,随着水分胁迫强度,可溶性蛋白含量显著增加;S0.02水平,W20处理显著高于其
他3种水分处理,且这3种水分处理间差异不显著;S2.5水平,W60、W40处理显著高于 W80处理,低于 W20处
理,且 W60、W40处理间无显著差异。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆叶片可溶性蛋白含量,
W80水平,对照S0及各水杨酸处理无显著差异;W60水平,S0.1处理显著高于S0和S0.02处理,与其他2种水
杨酸处理差异不显著;W40、W20水平,S0.1、S0.5处理均显著高于对照S0,其中,W40水平下S0.1处理提高幅
度最大,比对照S0提高了20.07%。
表3 水分胁迫下水杨酸对分枝期扁蓿豆抗氧化酶活性及有机渗透调节物质含量的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犛犃狅狀犪狀狋犻狅狓犻犱犪狀狋犲狀狕狔犿犲狊犪犮狋犻狏犻狋犻犲狊犪狀犱狅狉犵犪狀犻犮犿犪狋狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋狅犳狅狊犿狅狋犻犮
犪犱犼狌狊狋犿犲狀狋狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪犻狀犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
指标
Index
水分
Water
水杨酸Salicylicacid
S0 S0.02 S0.1 S0.5 S2.5
SOD活性
SODactivity
(U/gFW)
W80 323.37±18.85abC 305.29±11.63bB 360.95±19.66aC 346.33±7.89abC 258.06±11.44cD
W60 390.80±18.80bB 372.08±16.24bB 470.11±11.89aB 412.56±38.17abC 369.75±9.45bC
W40 518.35±20.14bcA 503.24±42.18cA 666.96±37.47aA 611.74±22.04abA 586.20±37.55abcA
W20 445.05±16.47cB 470.62±21.15bcA 540.91±16.96aB 504.30±8.77abB 518.62±10.09abB
POD活性
PODactivity
(U/mgFW)
W80 40.11±1.44aD 44.07±2.16aC 47.74±5.25aC 50.03±2.25aC 38.71±4.77aC
W60 49.24±2.90bcC 46.07±1.54cC 63.76±1.77aB 62.92±2.60aB 55.84±4.10abB
W40 62.72±2.33bB 54.58±2.95bB 74.52±3.01aAB 61.37±1.99bB 60.01±2.63bB
W20 76.38±1.47bA 80.41±3.18abA 81.27±1.95abA 85.86±1.58aA 82.11±2.23abA
CAT活性
CATactivity
(U/mgFW)
W80 0.58±0.04bD 0.60±0.02abB 0.66±0.02aB 0.64±0.01abC 0.59±0.02abC
W60 0.67±0.01cC 0.87±0.04bA 0.98±0.05aA 0.84±0.02bB 0.77±0.02bB
W40 0.75±0.02cB 0.88±0.04abcA 0.96±0.06aA 0.91±0.03abB 0.80±0.06bcB
W20 0.91±0.01bA 0.97±0.05abA 1.01±0.04abA 1.06±0.05aA 1.01±0.05abA
游离脯氨酸含量
Prolinecontent
(μg/gFW)
W80 55.33±2.25aC 55.18±1.24aC 60.07±2.78aC 55.81±2.15aC 61.93±1.70aC
W60 69.84±2.93bC 75.04±3.98abC 83.52±2.03aC 75.73±3.01abC 76.40±4.51abC
W40 204.15±9.62bB 219.83±6.32bB 254.81±19.56aB 228.24±6.85abB 228.74±3.23abB
W20 1583.38±31.69cA 1618.55±33.62bcA 1687.24±36.94abA 1720.17±28.13aA 1633.76±18.98abcA
可溶性糖含量
Solublesugar
content
(mg/gFW)
W80 8.41±0.45aA 8.03±0.45aA 8.56±0.22aA 8.52±0.45aA 7.72±0.46aA
W60 5.20±0.17aC 5.76±0.32aB 5.97±0.28aB 5.41±0.27aC 5.11±0.33aB
W40 4.13±0.28bD 4.19±0.42bC 5.45±0.13aB 4.58±0.41abC 4.63±0.40abB
W20 6.62±0.18bcB 5.53±0.42cB 8.26±0.35aA 7.05±0.42abB 6.75±0.05abA
可溶性蛋白含量
Solubleprotein
content
(mg/gFW)
W80 11.85±0.28aD 12.76±0.34aB 11.77±0.45aD 12.42±0.45aD 12.86±0.52aC
W60 13.58±0.33bC 13.69±0.89bB 15.85±0.60aC 14.37±0.25abC 14.78±0.59abB
W40 14.85±0.26cB 14.03±0.54cB 17.83±0.54aB 16.46±0.36bB 15.28±0.47bcB
W20 18.95±0.56cA 18.09±0.40cA 20.58±0.42abA 21.03±0.36aA 19.36±0.51bcA
2.4 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆分枝期光合特性的影响
2.4.1 光合速率(Pn) 同一水杨酸水平下,扁蓿豆Pn随着水分胁迫强度的增加呈逐渐降低的趋势(表4),S0
水平,随着水分胁迫强度的增加,Pn显著降低;S0.02水平,W80、W60处理Pn显著高于 W40、W20处理,但 W80
与 W60处理、W40与 W20处理之间差异不显著;S0.1水平,W20处理Pn显著低于其他3种水分处理,且这3
种水分处理间差异不显著;S0.5水平,W80处理Pn显著高于 W40、W20处理,与 W60处理差异不显著;S2.5水
平,W80、W40、W20处理,Pn依次显著降低,且 W80与 W60,W60与 W40之间差异不显著。同一水分水平下,
78第21卷第6期 草业学报2012年
比较不同水杨酸处理下扁蓿豆Pn,W80水平,对照S0及各水杨酸处理差异不显著;W60、W40水平,S0.1处理
均最高,并分别比对照S0显著提高21.32%和49.33%;W20水平,S0.5处理最高,显著高于除S0.1处理外的其
他2种水杨酸处理和对照,比对照S0显著提高了35.80%。
2.4.2 蒸腾速率(Tr) 同一水杨酸水平下,扁蓿豆叶片Tr随着水分胁迫强度的增加先缓慢降低后迅速降低
(表4),W20处理均仅为 W80处理的10%左右。S0水平,W60、W40处理Tr均显著低于 W80处理,高于 W20
处理;S0.02、S0.1水平,W60、W80处理Tr差异不显著,均显著高于 W20处理;S0.5、S2.5水平,W80、W60、
W40处理Tr差异不显著,但均显著高于 W20处理。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆叶片Tr,
W60水平,S0.1处理显著高于对照S0和S2.5处理,与其他2种水杨酸处理之间差异不显著;W80、W40、W20
水平,各水杨酸处理及对照S0差异不显著。
表4 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆分枝期光合特性的影响
犜犪犫犾犲4 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犛犃狅狀狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪犻狀犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲狌狀犱犲狉狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
指标
Index
水分
Water
水杨酸Salicylicacid
S0 S0.02 S0.1 S0.5 S2.5
光合速率Pn
(μmolCO2/m2·s)
W80 6.24±0.16aA 5.89±0.43aA 6.90±0.38aA 7.09±0.49aA 6.27±0.35aA
W60 5.50±0.15bB 5.94±0.23bA 6.99±0.21aA 6.05±0.51bAB 5.91±0.10bAB
W40 4.48±0.39bC 4.57±0.32bB 6.69±0.32aA 5.41±0.32bB 5.26±0.23bB
W20 3.52±0.14bD 3.78±0.14bB 4.12±0.11abB 4.78±0.34aB 3.54±0.29bC
蒸腾速率Tr
(mmolH2O/m2·s)
W80 3.49±0.21aA 3.99±0.48aA 4.23±0.53aA 4.22±0.49aA 3.80±0.76aA
W60 2.80±0.24bB 3.38±0.48abAB 4.33±0.30aA 3.29±0.58abA 2.92±0.28bA
W40 2.60±0.18aB 2.63±0.45aB 2.35±0.34aB 3.02±0.38aA 2.73±0.34aA
W20 0.40±0.05aC 0.49±0.07aC 0.41±0.06aC 0.35±0.03aB 0.36±0.06aB
气孔导度Gs
(mmolH2O/m2·s)
W80 79.74±6.20bcA 77.10±2.04cA 95.81±2.35abA 91.44±3.22aA 88.43±4.83abcA
W60 74.62±4.36bA 84.52±4.27abA 94.44±3.02aA 89.90±6.20aA 93.96±4.44aA
W40 57.65±3.08bB 55.36±2.38bB 70.77±3.21aB 67.65±5.45abB 66.89±4.08abB
W20 15.20±0.49bC 16.52±1.59abC 18.53±2.02abC 19.73±0.87aC 17.03±0.86abC
胞间CO2浓度Ci
(μmolCO2/mol)
W80 279.72±2.90aA 296.91±11.13aA 304.92±7.07aA 308.98±4.06aA 288.05±14.48aA
W60 261.53±2.23bB 299.80±7.12aA 290.19±6.13aA 266.55±8.76bB 265.37±8.73bAB
W40 221.83±7.54cC 237.34±4.03bcB 264.82±5.22aB 248.72±7.03abB 247.74±5.55abB
W20 43.62±5.66aD 49.67±3.10aC 48.38±10.37aC 55.40±4.52aC 37.83±3.66aC
气孔限制值Ls W80 0.26±0.01aC 0.21±0.03abC 0.17±0.02bC 0.17±0.01bD 0.23±0.04abC
W60 0.31±0.01aC 0.20±0.02bC 0.19±0.02bC 0.27±0.02aC 0.28±0.02aBC
W40 0.41±0.02aB 0.37±0.01abB 0.27±0.01cB 0.32±0.02bB 0.33±0.01bB
W20 0.89±0.01aA 0.87±0.01aA 0.87±0.03aA 0.85±0.02aA 0.90±0.01aA
水分利用效率 WUE
(μmolCO2/mmol)
W80 1.81±0.13aB 1.56±0.24aB 1.71±0.24aB 1.73±0.17aB 1.81±0.27aB
W60 2.02±0.24aB 1.88±0.31aB 1.65±0.17aB 1.92±0.17aB 2.09±0.21aB
W40 1.72±0.05bB 1.95±0.49abB 3.20±0.79aB 1.86±0.21abB 2.02±0.28abB
W20 9.42±1.67bA 8.24±1.23bA 10.84±1.65abA 13.73±1.03aA 10.35±0.84abA
2.4.3 气孔导度(Gs) 同一水杨酸水平下,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片Gs呈逐渐下降的趋势(表
4)。S0及各水杨酸水平,Gs变化相似,均表现为 W40处理显著低于 W80、W60处理,显著高于 W20处理,W80、
W60处理之间差异不显著。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆叶片Gs,W80水平,S0.5处理显著
高于对照S0和S0.02处理;W60水平,除S0.02处理对Gs影响不大外,其他水杨酸处理均显著高于对照S0,其
88 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.6
中S0.1处理最高,比对照S0提高26.56%;W40水平,S0.1处理显著高于对照S0和S0.02处理;W20水平,
S0.5处理显著高于对照S0。
2.4.4 胞间CO2 浓度(Ci) 同一水杨酸水平下,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片Ci先缓慢降低,在 W20
处理时迅速降低,W20处理Ci仅为 W80处理的1/6左右(表4)。S0水平,随着水分胁迫强度的增加,Ci显著降
低;S0.02、S0.1水平,W40处理Ci显著低于 W80和 W60处理,显著高于 W20处理,W80和 W60处理无显著差
异;S0.5水平,W60和 W40处理Ci差异不显著,均显著低于 W80处理,显著高于 W20处理;S2.5水平,W20处
理Ci显著低于其他3种水分处理。同一水分水平下,除 W20水平下S2.5处理Ci比对照S0低外,其他各水杨
酸处理Ci均比对照S0高。W80、W20水平,对照S0及各水杨酸处理Ci差异不显著;在 W60水平,S0.02、S0.1
处理均显著高于对照S0及其他水杨酸处理;W40水平,S0.1、S0.5、S2.5处理均比对照S0显著提高,其中S0.1
处理最高,比对照S0提高了19.38%。
2.4.5 气孔限制值(Ls) 同一水杨酸水平下,扁蓿豆叶片Ls随着水分胁迫强度的增加呈增加趋势(表4),S0、
S0.02、S0.1水平,W40处理Ls显著高于 W80和 W60处理,显著低于 W20处理,W80和 W60处理差异不显著;
S0.5水平,随着水分胁迫强度的增加,Ls显著增加;S2.5水平,W20处理显著高于其他3种水分处理,W40显著
低于 W80处理,与 W60差异不显著。同一水分水平下,比较不同水杨酸处理下扁蓿豆叶片Ls,W80水平,S0.1、
S0.5处理均显著低于对照S0;W60水平,S0.02、S0.1处理分别比对照S0显著降低了35.48%,38.71%;W40
水平,S0.1、S0.5、S2.5处理分别比对照S0显著降低了34.15%,21.95%,19.51%;W20水平,对照S0及各水杨
酸处理差异不显著。
2.4.6 水分利用效率(WUE) 同一水杨酸水平下,不同水分处理对扁蓿豆叶片 WUE的影响不同(表4),W20
处理 WUE均分别比其他3种水分处理显著提高,而其他3种水分处理间差异不显著。同一水分水平下,比较不
同水杨酸处理下 WUE,W80、W60水平,对照S0及各水杨酸处理差异不显著;W40水平,S0.1处理比对照S0显
著提高了86.05%;W20水平,S0.5处理显著高于对照S0和S0.02处理,比对照S0提高了45.75%。
3 讨论
3.1 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆分枝期生长的影响
水分胁迫引起植物的生理变化,对植物的器官造成不同影响,生长会受到抑制[14]。本研究中,扁蓿豆分枝期
株高、茎粗、分枝数、叶面积随水分胁迫强度的增加而呈逐渐下降的趋势,与Zhang等[15]研究发现干旱胁迫下的
山杨(犘狅狆狌犾狌狊犱犪狏犻犱犻犪狀犪)幼苗株高和叶面积显著降低及 Ohash等[16]发现干旱胁迫显著降低大豆(犌犾狔犮犻狀犲
犿犪狓)茎粗及叶面积的研究结果相一致。本研究中,轻度和中度水分胁迫下施入0.10mmol/L水杨酸,重度水分
胁迫下施入0.50mmol/L水杨酸,均可显著改善扁蓿豆分枝期的生长,与Bidabadi等[17]发现1mmol/L水杨酸
显著提高了香蕉(犕狌狊犪犪犮狌犿犻狀犪狋犪)外植体再生枝条数及Patel和Hemantaranjian[18]用1.5mmol/L水杨酸提高
了花期鹰嘴豆(犆犻犮犲狉犪狉犻犲狋犻狀狌犿)叶面积的研究结果相一致,可见,适宜浓度的水杨酸对干旱胁迫条件下扁蓿豆的
株高、茎粗、分枝数和叶面积具有调控作用,改善其生长状况。
3.2 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆分枝期叶绿素含量、叶片相对含水量、细胞膜稳定性的影响
植物叶片叶绿素含量既可以直接反映植物光合能力,又可以衡量植物抗逆性[19]。大多数植物叶片叶绿素含
量随水分胁迫的加剧不断降低。但董明等[20]对阿诺红鞑靼忍冬(犔狅狀犻犮犲狉犪狋犪狋犪狉犻犮犪)的研究发现水分胁迫增加了
叶片叶绿素含量,原因可能是水分胁迫下叶片相对含水量降低,叶绿素呈相对浓缩状态,单位鲜重中含量相对升
高,也可能与植物对环境因子的补偿和超补偿效应有关。本研究中,随着水分胁迫强度的增加,扁蓿豆叶片叶绿
素含量也不断升高,但具体原因还需更深入研究。本研究中,轻度和中度水分胁迫下施入0.10mmol/L水杨酸,
重度水分胁迫下施入0.50mmol/L水杨酸,均可显著提高扁蓿豆叶片叶绿素含量,与姜中珠和陈祥伟[21]用0.11
mmol/L的水杨酸极显著地提高了干旱胁迫下丁香(犛狔狕狔犵犻狌犿犪狉狅犿犪狋犻犮狌犿)的叶绿素含量的研究结果一致,可
见,逆境中叶绿素含量的增加,可以保证植物叶片对光能的充分利用,增强了植株在逆境中的生存能力。
植物组织相对含水量反映了植物体内水分亏缺程度[22]。当植物受到水分胁迫时,叶片相对含水量会迅速降
低,活性氧自由基迅速积累,攻击膜系统,膜脂中的不饱和键被过氧化,最终形成损害膜系统的 MDA[23]。本研究
98第21卷第6期 草业学报2012年
发现,扁蓿豆叶片相对含水量随水分胁迫强度的增加显著下降,MDA含量和相对电导率有所增加,但增幅不大,
而重度胁迫时 MDA显著增加,与Valentoviˇc等[24]发现干旱胁迫降低了玉米(犣犲犪犿犪狔狊)叶片相对含水量,提高
了叶片 MDA含量和电导率的研究结果相一致。本研究中,在轻度、中度和重度3种水分胁迫下,施入0.10
mmol/L的水杨酸可以显著提高叶片相对含水量,与Loutfy等[25]用0.5mmol/L水杨酸显著提高了干旱胁迫下
小麦叶片相对含水量的研究结果一致。本研究中,在轻度和中度水分胁迫下施入0.10mmol/L水杨酸,在重度
水分胁迫条件下施入0.50mmol/L水杨酸均可显著降低扁蓿豆叶片 MDA含量、相对电导率,与陆小明和谷
超[8]用0.1,0.5mmol/L水杨酸均显著降低了毛豆叶片相对电导率和 MDA含量的结果相一致,可见,适宜浓度
的水杨酸处理,可提高扁蓿豆叶片相对含水量,降低水分胁迫条件下扁蓿豆叶片 MDA含量、相对电导率,从而降
低膜脂过氧化对细胞造成的伤害。
3.3 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆分枝期抗氧化酶活性的影响
在正常条件下,植物细胞活性氧处于低水平的动态平衡之中,当植物受到逆境胁迫时,体内活性氧产生与清
除机制失衡,造成细胞中活性氧迅速积累,对植物膜脂、蛋白质和其他细胞组分造成伤害,乃至细胞死亡[26]。通
常,当植物受到水分胁迫时,体内以SOD、POD、CAT为主的保护酶活性会增加,清除活性氧,增加其抗逆性,且
抗旱性强的品种增加幅度大。孔德政等[27]对不同品种菊花(犆犺狉狔狊犪狀狋犺犲犿狌犿犿狅狉犻犳狅犾犻狌犿)的研究发现,随着水
分胁迫强度的增加,叶片SOD、POD、CAT活性均迅速增加。WU等[28]对柑橘(犆犻狋狉狌狊狋犪狀犵犲狉犻狀犲)研究得到同样
的结果。本研究发现,未加水杨酸的情况下,轻度、中度和重度水分胁迫下,扁蓿豆叶片SOD活性明显高于正常
供水处理,这与王贺正等[29]的研究结果一致,表明适度水分胁迫能增强SOD活性,这是植物细胞对外界胁迫条
件的一种适应性反应,但当水分胁迫程度过大,自由基产生与清除平衡失调时,就会导致SOD活性的降低。
POD、CAT活性随着水分胁迫的增加不断升高,不断将SOD转化的 H2O2 清除,减少活性氧对扁蓿豆的伤害。
本研究中,在轻度、中度和重度水分胁迫条件下,施入0.10mmol/L水杨酸分别使SOD活性比未施水杨酸的对
照提高了20.29%,28.67%和21.54%。在轻度、中度水分胁迫下施入0.10mmol/L水杨酸,在重度水分胁迫下
施入0.50mmol/L水杨酸均显著地提高了POD、CAT活性,与孙歆等[30]用0.3~0.5mmol/L水杨酸明显提高
了水分胁迫下大麦(犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲)幼苗叶片SOD活性及Ahmad等[31]用0.2和0.4mmol/L水杨酸均显著
提高了玉米叶片POD、CAT活性的研究结果相一致。Agarwal等[32]认为水杨酸通过激活抗氧化酶共同的转录
因子诱导抗氧化酶的表达,但更深入的联系有待进一步研究。
3.4 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆分枝期有机渗透调节物质含量的影响
在水分胁迫下,大多数植物会通过主动积累游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等渗透调节物质来降低植物
体内渗透势,以利于植物在干旱逆境下维持正常生长所需水分,进而提高植物的抗逆性[33]。本研究中,随着水分
胁迫强度的增加,叶片游离脯氨酸、可溶性蛋白含量均不断增加,表明扁蓿豆可通过增加体内游离脯氨酸和可溶
性蛋白含量来维持渗透平衡,具有很强的耐旱性。杨鑫光等[34]、李树华等[35]分别发现幼苗霸王(犣狔犵狅狆犺狔犾犾狌犿
狓犪狀狋犺狅狓狔犾狌犿)、牛心朴子(犆狔狀犪狀犮犺狌犿犽狅犿犪狉狅狏犻犻)随着土壤水分胁迫强度的增加,叶中的可溶性糖呈下降趋势,
牛心朴子根、茎中的可溶性糖呈明显增加趋势,说明干旱胁迫促进了牛心朴子同化产物在根系中积累,加大根系
渗透调节能力,促进根系水分吸收。本研究中,扁蓿豆叶片可溶性糖含量在轻度和中度水分胁迫强度下不断降
低,是否也是由于叶片同化产物过多在根系中积累而导致的,有待于进一步研究。本研究中,在轻度和中度水分
胁迫下施入0.10mmol/L水杨酸,重度水分胁迫下施入0.50mmol/L水杨酸均可显著提高扁蓿豆游离脯氨酸
和可溶性糖含量,与Patel和Hemantaranjian[18]用1.0和1.5mmol/L水杨酸均提高了干旱胁迫下鹰嘴豆叶片
游离脯氨酸含量及王利军等[37]用0.1mmol/L的水杨酸显著提高了葡萄(犞犻狋犻狊狏犻狀犻犳犲狉犪)幼苗可溶性蛋白含量的
研究结果相一致。外源水杨酸可能通过促进不溶性糖和蛋白的水解,增加细胞可溶性糖、可溶性蛋白及游离氨基
酸含量,进而发挥重要的渗透调节作用[36]。
3.5 水分胁迫下水杨酸对扁蓿豆分枝期光合特性的影响
光合作用是物质生产的基本过程,植物95%以上的干物质是光合作用提供的[38]。水分胁迫对植物生长和代
谢的影响是多方面的,其中对光合作用的影响尤为突出[39]。水分胁迫对植物光合作用的抑制包括气孔限制和非
09 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.6
气孔限制2个方面,气孔限制是指干旱胁迫使气孔导度下降,CO2 进入叶片受阻,从而直接影响植物的光合作
用,非气孔限制是由于干旱使叶绿体结构发生变化,光合色素降解,光合电子传递系统遭到破坏,合成酶活性下
降、水解酶活性上升,从而导致光合速率下降[40]。Delfine等[41]发现随着干旱胁迫强度的增加,迷迭香(犚狅狊犿犪狉犻
狀狌狊狅犳犳犻犮犻狀犪犾犻狊)、留兰香(犕犲狀狋犺犪狊狆犻犮犪狋a)的叶片Pn、Tr、Gs、Ci均显著降低。本研究中,随着水分胁迫强度的增
加,扁蓿豆叶片Pn、Tr、Gs、Ci均显著降低,Ls显著升高,并且叶绿素含量显著增加,说明水分胁迫对扁蓿豆光合
作用的抑制是气孔限制引起的。水杨酸提高逆境下植物叶片光合速率的原因有不同报道,Arfan等[42]研究发现
水杨酸提高小麦叶片光合速率,是由于水杨酸提高了除叶绿素、类胡萝卜素以外的物质代谢,而非提高气孔导度。
姜中珠和陈祥伟[21]发现水杨酸通过提高小叶锦鸡儿(犆犪狉犪犵犪狀犪犿犻犮狉狅狆犺狔犾犾犪)的气孔导度和蒸腾速率,进而提高
了光合速率。易小林等[43]报道,0.5mmol/L水杨酸可以保护渗透胁迫下紫御谷(犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿犵犾犪狌犮狌犿)叶绿体
膜结构,增加叶片的气孔导度,从而提高了叶片的光合速率。本研究中,在轻度和中度水分胁迫下,0.10mmol/L
水杨酸显著提高了扁蓿豆的Gs,降低了Ls,0.50mmol/L水杨酸显著提高了重度水分胁迫下扁蓿豆的Gs,从而
提高了Pn和 WUE,说明水杨酸通过提高扁蓿豆的气孔导度来提高光合效率和水分利用效率。
综上可见,采用一定浓度的水杨酸对扁蓿豆进行叶面喷施,可以提高扁蓿豆的抗旱性,其原因可能是适宜浓
度的水杨酸处理可以使扁蓿豆体内保持了较高的酶活性,使体内活性氧的生成量降低,抑制膜脂氧化,同时水杨
酸处理促进了有机渗透调节物质的积累,维持细胞渗透压,这两方面均降低了细胞的膜透性,相应地减少了膜脂
过氧化分解的产物 MDA的积累,减轻了对膜结构和功能的破坏,保持了较高的叶绿素含量,从而减轻了干旱胁
迫对扁蓿豆的危害。另一方面,可能是适宜浓度的水杨酸处理通过促进有机渗透调节物质的积累,增强干旱胁迫
下扁蓿豆细胞渗透调节作用,从而可以维持部分气孔开放和一定的光合作用强度,从而避免或减轻光合器官受到
的光抑制作用,保持扁蓿豆的继续生长。由此可见,适宜浓度的水杨酸具有维持扁蓿豆体内活性氧等代谢平衡和
增强光合作用的效果,从而减轻了干旱对扁蓿豆生长的危害。
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犈犳犳犲犮狋狊狅犳狊犪犾犻犮狔犾犻犮犪犮犻犱狅狀犵狉狅狑狋犺犪狀犱狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪
犻狀犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊
CUIXiumei,LIUXinbao,LIZhihua,SUNKaiyan,LIHui,ZHANGTingting
(AnimalScienceandTechnologyColegeofNanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Thepotexperimentwasconductedtodeterminetheeffectsofthedifferentconcentrations[0(The
control),0.02,0.10,0.50,2.50mmol/L]ofsalicylicacidonthegrowth,thephysiologycharacteristicsand
photosyntheticcharacteristicsof犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪inbranchingstageundernormalirrigation(80%field
capacity),mildwaterstress(60%fieldcapacity),moderatewaterstress(40%fieldcapacity)andseverewater
stress(20%fieldcapacity)inordertounderstandtheeffectsofsalicylicacidondroughttoleranceof犕.狉狌
狋犺犲狀犻犮犪inbranchingstage.Theresultsshowedthatundermildandmoderatewaterstress,treatmentwith0.1
mmol/Lsalicylicacidsignificantlyincreasedleafrelativewatercontent,chlorophylcontent,solubleprotein
content,theactivitiesofsuperoxidedismutase(SOD),peroxidase(POD)andcatlase(CAT),photosynthetic
rate(Pn)andstomatalconductance(Gs)comparedwiththecontrol,butstomatallimitationvalue(Ls)were
significantlydecreased;Underseverewaterstress,treatmentwith0.5mmol/Lsalicylicacidsignificantlyin
creasedplantheight,primaryshootnumber,leafarea,leafrelativewatercontent,chlorophylcontent,free
prolinecontent,solubleproteincontent,theactivitiesofSOD,PODandCAT,Pn,Gsandwateruseefficiency
(WUE)comparedwiththecontrol,butelectrolyteleakage,malondialdehyde(MDA)contentandLsweresig
nificantlydecreased.Theresultssuggestedthatsalicylicacidwiththeappropriateconcentrationscouldincrease
thedroughtresistanceof犕.狉狌狋犺犲狀犻犮犪andimproveitsgrowthinbranchingstageunderwaterstress.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犕犲犾犻犾狅狋狅犻犱犲狊狉狌狋犺犲狀犻犮犪;salicylicacid;thewaterstress;branchingstage;physiologycharacteris
tics;photosyntheticcharacteristics
39第21卷第6期 草业学报2012年