全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 26(1)：80— 84 2006年 1月
干旱胁迫下坡柳等幼苗质膜相对
透性和脯氨酸含量的变化
陈少瑜 ，郎南军1，李吉跃0，贾利强2，吴丽圆1，米方佃3
(1．云南省林业科学院，云南 昆明 650204；2．北京林业大学 资源与环境学院，
北京 100083；3．西南林学院，云南 昆明 650224)
摘 要：以金沙江干热河谷主要树种坡柳、银合欢和山毛豆幼苗为材料，通过盆栽苗自然干旱胁迫，同时以浇
水处理为对照，探讨了干旱胁迫下三树种幼苗叶片的相对含水量、质膜透性以及脯氨酸含量的变化情况。结
果表明，干旱胁迫后三树种叶片的相对含水量 、质膜相对透性以及脯氨酸含量都发生了变化，只是变化的幅度
和进程不同。三项生理指标的综合分析及结合其 自然表现，坡柳具有较强的抗旱能力 ，其次为银合欢，最后是
山毛豆 。
关键词：干旱胁迫；质膜相对透性；脯氨酸；抗旱能力
中图分类号 ：Q945．78 文献标识码：A 文章编号 ：1000—3142(2006)01-0080—05
Changes of cytomembrane permeability and
proline content in leaves of Dodonaea viscosa，
Leucaena leucocephala and Tephrosia
candida under drought stress
CHEN Shao—yu ，LANG Nan-j un ，LI ji—yue2，JIA Li—qiang2，
W U Li—yuan ．M I Fang—tian。
(1·Yunnan Academy of ForestrY，Kunming 650204 China 2．ColPgP of RP so rcPs and En Uir()HmPnt，Beiji7lg
Forestry University，Beljing 100083 t China；3．Southwest Forestry College，Kunming 650224，China)
Abstract：Dodonaea viscosa，Leucaena leucocephala and Tephrosia candida seedlings as materia1s
，the changes
of relative water content of leaves，cytomembrane permeability and proline content under drought stress were
studied while watering seedlings were as the contro1
． The results indicate that relative water content of 1eaves．
cytomembrane permeability and proline content of three species are al1 changed under natura1 drought stress
．
However，extent and process of the changes are different in species
． Integrated analysis on physiologica1 inde—
xes of the three species and their growth and distribution in nature，D
． viscosa shows the strongest adaptability
under drought stress，L．1eucocephala the second，and T
． carldid“ the last．
Key words：drought stress；cytomembrane permeability；proline；drought—resistant ability
金沙江干热河谷是我国造林极端困难的少数几
个地区之一，多年造林保存率低于 4O％，如何提高
金沙江于热河谷的造林效率、恢复森林植被及森林
生态环境成为近年来许多生态和林业科技工作者的
收稿 日期：2004～1卜01 修回日期 ：2005—04—16
基金项目：国家“十五”科技攻关课题(2OO1BA6O6A一02—01)[-Supported by Key Technologies Research and Development Program of
State Tenth Five—Year Plan Project(2001BA606A一02—01)]。
作者简介：陈少瑜(1968一)，女 ，广东潮州人，副研究员，从事林木生理和遗传方面的工作。
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1期 陈少瑜等 ：干旱胁迫下坡柳等幼苗质膜相对透性和脯氨酸含量的变化 81
重点研究项目，但研究大多侧重于森林土壤、森林生
态 、植被恢复技术及光合生理等方面(高洁等，1997；
李昆等 ，1999；马焕 成等 ，2002；张建 平等，2001；周
麟 ，1998)，而对其主要分布的抗 旱树种 的抗旱生理
特性方面未见研究报道。作为抗旱生理研究重要内
容之一 ，质膜相对透性变化和脯氨酸 的抗旱机制 的
研究受到重视 ，已见许多抗旱植物 的相关研究报道
(汤章城等 ，1986；高玉葆 等 ，1999；Ramamjulu等，
2000；Nayyar等，2003)。研究认为植物受到干旱胁
迫时，质膜受到不 同程度 的破坏 ，其 透性会发生变
化 ，而不同的植物及品种质膜透性变化 的时间和速
率有所不同；脯氨酸是氨基酸中最为有效的渗透调
节物质，正常情况下，植物体内的脯氨酸含量较低，
干旱胁迫时含量便会大大增高，对维持细胞与环境
的渗透平衡、稳定生物大分子的结构具有重要作用。
作者结合国家“十五”攻关“金沙江干热河谷严
重生态退化区水土流失综合 防治技术研究 与示范”
课题，进行了几种抗旱树种生理特性的探索 ，本文以
坡柳(Dodo~aea viscosa)、银合欢 (Leucaena leuco—
cephala)和山毛豆(Tephrosia candida)等抗旱树种
的实生幼苗为研究材料，测定并分析 了在干旱胁迫
下，幼苗叶片相对含水量、质膜相对透性和脯氨酸含
量的变化，对其抗旱特性进行 了初探 ，为干热河谷造
林树种的筛选及其抗旱机理的进一步研究提供科学
依据和资料。
1 实验材料与方法
1．1实验材料
研究以坡柳、银合欢和山毛豆三树种 2-3年实
生幼苗为实验材 料。坡柳 为无 患子科 (Sapindace—
ae)坡柳属(Dodonaea Mil1．)灌木或小乔木 ，幼枝或
全株被胶状粘液 ，是金沙江干热河谷广泛分布的优
势乡土树种 ；银合欢为含羞草科 (Mimosaceae)银合
欢属(Leucaena Benth．)的小乔木或灌木 ，是干热河
谷表现良好的引种树种 ，耐旱、生长迅速、萌发力强 ，
目前已广泛分布于金沙江干热河谷。山毛豆为豆科
(Hoarypea)灰毛豆属 (Tephrosia Pers．)的灌木 状
草本 ，也为金沙江干热河谷的乡土树种 ，具根瘤，有
固氮作用，但分布的盖度不很高。
1．2实验方法
实验前 ，将以上三树种 2～3年生幼苗从实验林
场移栽至高 40 cm、内径 3O cm的花盆内，每盆装红
壤耕作层干土 16 kg，正常水肥管理，缓苗 5个月后，
各树种挑选长势良好 的幼苗 2O株，充分连续浇水几
天使盆栽幼苗达到水分饱和后 ，各树种分成两组分
别同时进行 自然干旱和浇水处理。两种处理的盆苗
皆放在露天下 ，其中 自然干旱组在指标测定期间不
浇水 ，而浇水处理组则 2 d充分浇水 1次。两种处
理皆每 2-3 d取一 次样 (具体见表 1中的取样 时
间)，进行生理指标的测定，至干旱处理组大部分植
株萎焉。测定的生理指标有 叶片相对含水量、质膜
相对透性以及主要渗透物质脯氨酸含量。具体测定
方法如下 ：(1)叶片相对含水量 的测定：各树种从两
个处理组的 2O个单株 中随机剪下 叶片(每株 2片，
共 4o片)后立刻称鲜重，然后将它们放在烧杯中，暗
中放置 24 h后称饱和重，之后于鼓风烘箱中8o℃
烘干 48 h，称干重 。各处理分 别取样测定三组 ，取
平均值为该次取样植物叶片的相对含水量。公式：
RWC( )一 (鲜重 一 千 重 )／(饱 和 重 一 千重 )×
100 。
(2)质 膜相对 透性用 电导 仪法测 定 (王韶唐 ，
1987)。具体方法为：取 5 mI 蒸馏水置于 10 mL试
管中，测电导率 (E。)；各处理组每单株随机取 0．1 g
叶片，放到蒸馏水 中，室温放 置 3h，测电导率 (E )；
之后煮沸 10 min，测 电导率(E：)，通过下公式计算
各单株的相对 电导率 (E)，同一处理组内各单株 电
导率的平均值为此处理组的电导率。各处理分别取
样测定三组 ，平均值为该次取样 叶片的电导率。公
式 ：E一(E 一E。)／(E 一E。)。
(3)脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸提取 ，茚三
酮 比色法(张殿忠等，1990)。具体步骤如下 ：每个处
理组随机取叶片 0．5 g，用 3 磺基水杨酸研磨提取
(终体积为 5 mL)，匀浆转入玻璃离心管，沸水浴 1O
min，冷却后 3 000 r／min离 心 10 min，取 上 清 2
mL，加入 2 mL水 、2 mL冰乙酸和 4 mL 2．5 的茚
三酮 ，沸水浴 6O min，冷却加入 4 mL甲苯，静置后
取甲苯相测定 OD 值。
2 结果与分析
2．1干旱胁迫对叶片相对含水量的影响
与对照相比，干旱胁迫过程 中，各树种叶片的相
对含水量皆出现下降的趋势 ，但不 同的树种其下降
的时间和速率不同，具体见表 l和图 l。
表 l可 以看到，三毛豆叶片相对含水量在干旱
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82 广 西 植 物 26卷
胁迫处理的第 9天开始明显下降，且下降速率较快，
由开 始 胁 迫 处 理 的 74．66 下 降 到 第 15天 的
48．8 ，第 l5天时 ，受胁迫 山毛豆 叶片的相对含水
量仅为对照的 67．2 ，下降速率为 2．19 每天。银
合欢叶片相对含水量从胁迫处理 的第 l3天开始 出
现明显下降 ，由开始 的 7O．45 到第 17天实验结束
降到 52．46 ，第 l7天胁迫处理 为对照的 73．7 ，
下降速率为 1．55 每天。坡柳叶片相对含水量从
第 ll天开始下降，但下降速率 比较平缓，从开始实
验的 66．77 下降到第 2l天的 45．3 ，下降速率
为 1．5l ，第 2l天胁迫处理为对照 的 68．2 。根
据各树种胁迫处理后 出现叶片相对含水量下降的时
间及下降速率 ，将三个树种叶片的保水能力进行了排
序，由强到弱依次为：坡柳 、银合欢、山毛豆(表 2)。
表 1 三树种干旱胁迫期间叶片相对含水量的变化
Table 1 Changes of leaf relative water content of 3 species seedlings during drought stress(RW C)( )
树种Species 望堕 !!!!!!竺!! 竺!!
0 4 7 9 11 1 3 1 5 1 7 19 21
山毛豆(W) 74 66±0．48 75．35±l l 7 73．1 7±1．58 72．22±0．94 71．46士1．o9 74 6811．1l 72．64±o．46
Tephrosia candida
山毛豆 (D)
T．fⅡn Ⅱ
D／W ( )
银合欢 (w) 70．70士o．81 70．95土o．79 70．61±o．42 70．77±o．67 7l 1o±o．6l 7o． l6±0．72 70．87士o．82 7l 2l±o．24
Leucaena leucocephala
银合欢(D) 70．45士0．6l 7o．29士0．79 70 45土o．82 70．52-4-0．67 70．42士0 20 69 50土1．1 3 58．88土0．42 52．．16士2．4l
L．1eucocephala
D／w( ) 99．5 99．1 99．77 99．6 99．0 98．6 85．9 73．7
坡柳(w) 66．77±o．47 64．63 o．87 68．2l±o．77 66．03±o．47 65．32±o．06 65．43士0．35 65．1l±o．26 65．56±o．34 65．83±o．54 66．42±o．4l
Dodonaea viscosa
坡柳(D) 65．o9士1．64 63．561 0．81 65．07土o．39 65．19±0．21 63．86=0．85 59．50士0．10 55．56土0．76 48．92士1．o6【16．34士1．06 45．3o士l 59
D．viscosa
D／W ( ) 97．4 8 98．1 95．40 98．72 98．5 90．94 82 3 74 6 70．4 68 2
w：表示浇水处理；D：表示干旱处理；RWC：表示相对含水量。
W ：Stands for watering treatment；D：Stands for water stress treatment；RWC：Stands for relative water content
一
嘟l
·
按
L
图 i 干旱胁迫期问相对含水量变化
Fig．i Changes of leaf relative water
content during water stress
2．2干旱胁迫对质膜相对透性的影响
由图 2看出，三个树种与各 自的对照相比，质膜
的相对透性(电导率)都 随着胁迫的加深而增大 ，但
增加的速率和幅度不同。其中，山毛豆和银合欢两
树种电导率的变化较一致，到胁迫的第 l5天，两树
种干旱处理的电导率为对照的 280 左右 ，到第 l7
天，银合欢的电导率达到了对照的 451．32 ，而坡
柳的电导率在整个胁迫过程中变化则比较平缓，至
第 2l天才为对照 的 201．7O％，说 明坡柳膜系统抗
干旱损伤的能力更强些 。
2．3干旱对脯氨酸含量的影响
在整个干旱胁迫过程 中，三树种脯氨酸含量变
化的趋势相似 ，都是胁迫前期含量变化不大，到胁迫
后期增加 ，不同树种增加的速度不同。如图 3所示，
山毛豆和坡柳的脯 氨酸含量在胁迫的第 l3天陡然
增大，分别为对照的 809．1 和 366．3％，之后 ，山毛
豆的脯氨酸含量 平稳 ，而坡柳则仍 在上升 ，至第 2l
天达到了对照的 2047．8 。银合欢脯氨酸含量的
变化在整个胁迫过程 中虽然也是上升趋势，但表现
得 比较平缓 ，第 l5天为对照 l 59．3 ，第 l7天为对
照的 208．7％。
3 小结与讨论
(1)~Hx,t含水量指标反 映了树木叶片的保水能
力 ，干旱胁迫下，抗旱性强的树种往往 比抗旱性弱的
树种叶片含水量下降要迟缓，以维持植物体生理生
化的正常运转(Marshal等 ，2000)。叶片相对含水
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1期 陈少瑜等 ：干旱胁迫下坡柳等幼苗质膜相对透性和脯氨酸含量的变化 83
量的测定结果表明坡柳 叶片具有较强的保水能力 ，
其次是银合欢，最后为 山毛豆。也就是说坡柳在减
少失水、保持吸水、保持膨压等综合保水能力方面强
于另外两树种 。
表 2 三树种叶片保水力的排序
Table 2 0rderS for water conservation of 3 species seedlings
0 4 7 9 1 1 1 3 1 5 17 19 2 1
时间 Water stress time(d)
图 2 干旱胁迫对 电导率的影响
Fig．2 Effects of water stress on relative conductivity rate
2
鼋
量
篷
时问 Water stress time(d)
图 3 干旱胁迫对脯氨酸含量的影响
Fig．3 Effects of water stress on proline relative content
(2)当植物受到干旱胁迫时，质膜受到不同程度
的破坏 ，进而膜的透性(电导率)会增 大(王洪春等 ，
1981)，不同的植物及品种膜透性变化的时问和速率
有所不同，因而常常用测定 电导率变化情况的方法
来判别植物组织受伤害的程度并作为鉴定其抗旱能
力的一个指标 ，通常耐旱品种 比不耐旱 品种具有较
低的电解质外渗率(刘彦琴等，1997；章崇玲等，
2000)。本项研究结果 ，坡柳的电导率在整个干旱胁
迫中变化最为平缓 ，说 明坡柳 的膜系统抵御干旱损
伤的能力更强一些 。
(3)渗透调节是植物适应干 旱胁迫的一种重要
的生理机制，植物通过代谢活动增加细胞内的溶质
浓度，降低渗透势，维持膨压，从而使体内各种与膨
压有关的生理过程正常进行(魏良明等，1997)，参与
渗透调节的溶质主要有脯氨酸、可溶性糖 、甜菜碱等
有机溶质和 K 、Ca。。‘等无机离子 (周琦，1994)，不
同植物参与渗透调节的物质不同。其中对于植物体
内脯氨酸的积累在植物逆境中的生理意义有大量的
研究报道，比如作为细胞渗透调节物质、稳定生物大
分子结构(汤章成 ，1984)；在干旱胁迫下植物内源脯
氨酸可能具有清除活性氧的作用(蒋明义等，1997)。
尽管对于许多植物来说 ，脯氨酸积累在逆境中的生
理作用或生理作用 的机理还不完 全清楚 ，但有报道
认为在干旱胁迫下脯氨酸含量的升高有利于植物对
干旱胁迫的抵抗(汤章成，1984)，耐旱品种通常比不
耐旱品种具 较强的积 累脯 氨酸的能力。本项研究
中，干旱胁迫后 ，与对照相比各树种幼苗叶片中的脯
氨酸含量都有明显 的增长 ，说 明脯氨酸在这三种树
种干旱胁迫过程中对干旱的抵御有一定 的作用 。其
中又以坡柳最为显著 ，到实验结束时脯氨酸含量比
对照增长了2 047．8 ，坡柳较强的抗旱能力与其较
强的脯氨酸积累能力可能有一定关系 。
(4)从干旱胁迫后三个树种叶片的相对含水量、
质膜透性以及脯氨酸含量变化等方面综合来看，坡
柳的抗旱性强于银合欢和山毛豆。这与它在自然界
中的分布与生长状况 也是相符的 ，坡柳是金沙江干
热河谷的一种乡土树种，广泛分布于干热河谷，说明
其有很强的适应干热河谷环境的能力。银合欢是引
种树种，目前也广泛分布于干热河谷，长势 良好 ，对干
旱、高温环境也表现了很好的适应能力 。山毛豆也是
金沙江干热河谷的乡土树种，但盖度不是很高，说明
它也具有一定的抗旱能力，可是值得重视的是山毛豆
具根瘤，其固氮作用对土壤的改良有一定意义。
O O O O O O
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84 广 西 植 物 26卷
(5)植物的抗旱性是由多种因素共同作用构成
的一个复杂的综合性状 ，受多种因素的影响，各种因
素又存在相互的联 系，因此仅仅根据某一方面的指
标判断植物的抗旱能力都将是片面的，应从 多方面
并结合其实际分布及生长状况进行综合评定。本文
从干旱胁迫后三个树种 叶片的相对 含水量 、质膜透
性以及脯氨酸含量变化等方面对它们的抗旱能力进
行了初步探讨，并为进一步的抗旱机理的深入研究
提供资料
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