水分是植物生長發(fā)育的必要條件。近年來隨著全球氣候變暖，土壤沙漠化、強(qiáng)降雨增多、干旱頻發(fā)已成為當(dāng)今世界嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，其中干旱現(xiàn)象尤為突出。干旱是限制植物生長發(fā)育、基因表達(dá)和產(chǎn)量的重要因子[1，2]。不同程度的干旱對植物造成一定脅迫，植物從形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化等多層次上會表現(xiàn)出相關(guān)的適應(yīng)性[3]。

　　摘要：以1年生狹葉坡壘（Hopeachinensis）幼苗為試材，采用聚乙二醇PEG-6000模擬干旱脅迫的方法，設(shè)置輕度干旱脅迫（T1，100g/LPEG）、中度干旱脅迫（T2，200g/LPEG）和重度干旱脅迫（T3，300g/LPEG）、對照（CK，未添加PEG）4個(gè)水分處理，研究了干旱脅迫對狹葉坡壘幼苗生理生化特性的影響。結(jié)果表明，隨著干旱脅迫程度的加劇和脅迫時(shí)間的延長，狹葉坡壘幼苗葉片的相對含水量迅速降低，MDA含量逐漸升高；狹葉坡壘幼苗葉片葉綠素含量在T1處理下緩慢上升，T2、T3處理下先緩慢升高后降低；可溶性蛋白含量和可溶性糖含量的變化趨勢相類似，均呈先升高后降低的趨勢，但可溶性糖含量在前期（24h）和中期（48h）時(shí)增幅較大。說明在干旱脅迫下狹葉坡壘幼苗受到一定程度的傷害，但可以通過調(diào)節(jié)自身可溶性蛋白和可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量來提高其吸水和保水能力，可減輕干旱傷害。其中，可溶性糖可能是狹葉坡壘的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。

　　關(guān)鍵詞：狹葉坡壘,聚乙二醇,干旱脅迫,生理特性

　　目前關(guān)于植物在干旱脅迫下生理生化特性的研究較多，研究結(jié)果表明滲透調(diào)節(jié)是植物忍耐干旱的一種適應(yīng)性反應(yīng)[4]，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)是植物抵御干旱脅迫的重要生理生化反應(yīng)之一。植株會通過積累小分子滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，降低細(xì)胞水勢，提高細(xì)胞的吸水和保水能力，從而維持細(xì)胞膨壓，保證植物生理代謝功能的正常進(jìn)行[5]。

　　狹葉坡壘（Hopeachinensis）又名華南坡壘、龍袍樹、萬年木，屬龍腦香科（Dipterocarpaceae）坡壘屬（Hopea）常綠喬木，其材質(zhì)堅(jiān)硬、耐腐力強(qiáng)，埋入土中百年不腐，可作為軍工、機(jī)械和高級家具等用材[6]。狹葉坡壘是我國特有種，屬第三紀(jì)殘留種，現(xiàn)僅分布于廣西十萬大山國家級自然保護(hù)區(qū)，呈島嶼狀分布，據(jù)調(diào)查測算，十萬大山的狹葉坡壘僅有5162株[7-9]。由于過度利用，野外種群數(shù)量日漸減少，殘存母樹不多，被列為瀕危物種，在國務(wù)院批準(zhǔn)頒布的《國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄（第一批）》中，狹葉坡壘被列為國家一級重點(diǎn)保護(hù)植物[10]�？梢�，狹葉坡壘有著重要的社會、經(jīng)濟(jì)、科研價(jià)值，對其加強(qiáng)保護(hù)和研究就顯得尤為重要。目前，國內(nèi)外對龍腦香科植物的研究報(bào)道較多[11]，而對狹葉坡壘的研究僅限于資源分布、種群生態(tài)、種子特性、光合生理、遷地保護(hù)的研究[12，13]，對其生理生化特性的研究鮮有報(bào)道。隨著全球氣候的變化，干旱頻發(fā)，植物的生長發(fā)育經(jīng)常受到干旱的影響，其幼苗往往更易受干旱的影響。狹葉坡壘通常生長于十萬大山海拔600m以下的山溝、山谷或山坡下部，喜溫暖、濕潤、排水良好和偏酸性的磚紅壤中，溫度和濕度對其影響頗大。狹葉坡壘繁殖為種子繁殖，種群中幼苗居多，水分虧缺對其幼苗影響較大。目前，有關(guān)狹葉坡壘幼苗在干旱脅迫下的生理特性變化還未見報(bào)道。本試驗(yàn)以狹葉坡壘實(shí)生幼苗為材料，通過聚乙二醇PEG-6000人工模擬干旱條件，研究不同干旱脅迫對狹葉坡壘幼苗生理生化特性的影響，為狹葉坡壘的遷地保護(hù)提供理論依據(jù)。

　　1材料與方法

　　1.1試驗(yàn)材料

　　試驗(yàn)于2012年4月在廣西植物研究所種質(zhì)資源實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，材料為盆栽1年生狹葉坡壘實(shí)生幼苗。采用上口徑20cm，下口徑10cm，高15cm的塑料盆進(jìn)行幼苗培養(yǎng)，基質(zhì)為珍珠巖，營養(yǎng)液選用改良Hoagland配方[14]。

　　1.2試驗(yàn)方法

　　在改良Hoagland配方營養(yǎng)液中加入聚乙二醇PEG-6000配成不同質(zhì)量濃度的處理液模擬不同程度的干旱脅迫。各處理包括：輕度干旱脅迫（T1，100g/LPEG），中度干旱脅迫（T2，200g/LPEG），重度干旱脅迫（T3，300g/LPEG），以不加PEG為對照（CK）。

　　選取生長健壯、整齊一致的狹葉坡壘植株，仔細(xì)剝落根系上的泥土，洗凈后插入富含營養(yǎng)液的塑料盆中。幼苗在改良Hoagland營養(yǎng)液中恢復(fù)5d后，再移入上述處理液中進(jìn)行干旱脅迫。每個(gè)處理3次重復(fù)，每重復(fù)栽4盆，每盆2株幼苗。各處理分別在持續(xù)脅迫0、24、48、72h時(shí)采集從幼苗基部起第3、4葉位成熟葉片，用蒸餾水沖洗干凈，并吸干葉面水分，混合采集的葉片后進(jìn)行各項(xiàng)生理指標(biāo)的測定，每個(gè)指標(biāo)3次重復(fù)。試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，室內(nèi)溫度為26℃左右，相對濕度70%～83%。

　　1.3生理指標(biāo)的測定

　　相對含水量（RWC）采用稱量法測定[15]，葉綠素含量采用紫外分光光度計(jì)比色法測定[15]，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定[16]，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定[14]，可溶性糖含量采用硫酸-蒽酮比色法測定[16]。

　　1.4數(shù)據(jù)處理

　　采用SPSS18.0和MicrosoftExcel2003軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并制圖。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1干旱脅迫對狹葉坡壘葉片相對含水量的影響

　　組織含水量是表征植物體水分狀況的最直接指標(biāo)之一，在干旱條件下，抗旱力強(qiáng)的植物可維持較多的水分，組織含水量比較高[17]。如圖1所示，在干旱條件下，隨著干旱脅迫的加劇和時(shí)間的持續(xù)，狹葉坡壘葉片的相對含水量大體上呈快速下降的趨勢。其中，在脅迫24h時(shí)，T1、T2、T3處理的相對含水量下降緩慢，之后快速下降；在脅迫48h時(shí)，與CK相比，T1、T2、T3處理相對含水量分別減少了22.42、25.80、33.31個(gè)百分點(diǎn)，差異達(dá)極顯著水平；在脅迫72h時(shí)，與CK相比，T1、T2、T3處理相對含水量分別減少了36.11、41.80、45.23個(gè)百分點(diǎn)，差異達(dá)極顯著水平。以上結(jié)果表明，干旱脅迫的程度和時(shí)間對狹葉坡壘幼苗葉片的相對含水量影響較大，其葉片保水能力較弱。2.2干旱脅迫對狹葉坡壘葉片葉綠素含量的影響

　　干旱脅迫下葉綠素含量的變化可以指示植物對干旱脅迫的敏感性[18]。如圖2所示，在不同強(qiáng)度干旱脅迫下，隨著時(shí)間的持續(xù)，狹葉坡壘幼苗葉片的葉綠素含量變化趨勢略有不同。T1處理的葉綠素含量呈緩慢上升趨勢，而T2、T3處理的葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢。在脅迫48h時(shí)，T1、T2、T3處理的葉綠素含量分別比CK增加了26.79%、31.22%和27.34%，三者均與CK差異顯著；在脅迫72h時(shí)，T1處理的葉綠素含量比CK增加了30.37%，兩者之間差異顯著，而T2、T3處理的葉綠素含量與CK相比差異不顯著。干旱脅迫引起光合作用下降導(dǎo)致葉綠素含量下降，與此同時(shí)，干旱脅迫也會引起葉片含水量下降從而引起單位鮮重的葉綠素含量相對升高，所以隨著脅迫時(shí)間的延長，不同干旱脅迫強(qiáng)度對狹葉坡壘幼苗葉片葉綠素含量的影響有差異。

　　2.3干旱脅迫對狹葉坡壘葉片MDA含量的影響

　　在干旱脅迫條件下，植物細(xì)胞中的活性氧逐漸積累，引發(fā)膜脂過氧化和膜脂脫氧化反應(yīng)，從而導(dǎo)致過氧化產(chǎn)物丙二醛的產(chǎn)生[19]。如圖3所示，隨著干旱脅迫的加劇和時(shí)間的延長，導(dǎo)致狹葉坡壘幼苗葉片MDA含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。其中，在脅迫24h時(shí)，T1、T2、T3處理與CK相比，MDA含量分別增加了18.17%、25.12%和40.89%，差異均達(dá)極顯著水平；在脅迫72h時(shí)，各處理與CK相比，MDA含量分別增加了24.32%、41.27%和70.75%，差異均達(dá)顯著水平。表明隨著干旱脅迫的加劇和脅迫時(shí)間的延長，狹葉坡壘葉片膜脂過氧化和膜脂脫氧化作用逐漸加強(qiáng)，膜結(jié)構(gòu)受損傷，膜透性增加，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外滲程度加重。

　　2.4干旱脅迫對狹葉坡壘葉片可溶性蛋白含量的影響

　　可溶性蛋白是植物重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在干旱脅迫過程中可溶性蛋白可束縛更多的水分，增強(qiáng)抗旱性[19]。如圖4所示，隨著干旱脅迫的加劇，狹葉坡壘幼苗葉片的可溶性蛋白含量有所下降。在同一處理中，隨著脅迫時(shí)間的持續(xù)狹葉坡壘幼苗葉片的可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趨勢。其中，在脅迫24h時(shí)，T1處理與CK相比可溶性蛋白含量顯著增加了24.08%，而T2、T3處理與CK相比可溶性蛋白含量差異不顯著；在脅迫48h時(shí)，T1、T2、T3處理與CK相比可溶性蛋白含量分別顯著增加了30.94%、24.62%、10.74%；在脅迫72h時(shí)，各處理與CK相比可溶性蛋白含量差異不顯著。以上結(jié)果表明，在抵御干旱脅迫時(shí)，狹葉坡壘幼苗的可溶性蛋白起到了一定的調(diào)節(jié)作用，且隨著干旱脅迫的增強(qiáng)調(diào)節(jié)作用有所減弱。

　　2.5干旱脅迫對狹葉坡壘葉片可溶性糖含量的影響

　　在脅迫條件下，可溶性糖是植物細(xì)胞內(nèi)的保護(hù)物質(zhì)，可以有效地提高細(xì)胞的滲透濃度、降低水勢、增強(qiáng)保水能力，對原生質(zhì)體起到保護(hù)作用[20]。圖5顯示了干旱脅迫對各處理的可溶性糖含量的影響。隨著脅迫時(shí)間的持續(xù)，T1、T2、T3處理的可溶性糖含量總體上呈先上升后下降的趨勢，在脅迫24h時(shí)T3處理可溶性糖含量達(dá)到峰值，而T1、T2處理在脅迫48h時(shí)才達(dá)到峰值。在脅迫24h時(shí)，T1、T2、T3處理與CK相比，可溶性糖含量分別顯著增加了0.80、0.87、1.19個(gè)百分點(diǎn)；在脅迫48h時(shí)，T1、T2、T3處理與CK相比，可溶性糖含量分別顯著增加了1.65、2.25、0.54個(gè)百分點(diǎn)；在脅迫72h時(shí)，各處理與CK相比可溶性糖含量差異不顯著。結(jié)果表明，干旱脅迫下，狹葉坡壘葉片的可溶性糖急劇積累，降低了細(xì)胞滲透勢，維持了膨壓，對抵御干旱逆境發(fā)揮了重要的作用。

　　3小結(jié)與討論

　　水分是植物生命活動(dòng)的重要物質(zhì)，植物的水分狀況與其抗旱性密切相關(guān)。葉片相對含水量能較好地反映植物水分狀況[21]。本試驗(yàn)中，在不同干旱脅迫強(qiáng)度下，狹葉坡壘葉片相對含水量隨著干旱脅迫程度的加劇和脅迫時(shí)間的延長呈快速下降的趨勢，其降幅較大，說明狹葉坡壘幼苗對干旱脅迫很敏感，保水能力較弱。資料顯示，野生狹葉坡壘通常分布于十萬大山海拔600m以下溝谷、溪邊或山坡下部的常綠闊葉林中，對溫度和濕度要求較高[22]。通過對桂林植物園遷地保護(hù)的狹葉坡壘生長環(huán)境長期觀察發(fā)現(xiàn)，其幼苗在土壤濕潤、空氣濕度大的林下生長良好。狹葉坡壘幼苗喜溫濕環(huán)境，干旱條件對其幼苗生長不利，與本試驗(yàn)初步結(jié)果相符。

　　葉綠素含量是植物對干旱脅迫反應(yīng)敏感性的生理指標(biāo)之一。干旱脅迫抑制葉綠素合成并加速其分解，導(dǎo)致葉綠素含量急劇下降[23]。黎祜琛等[24]研究認(rèn)為干旱脅迫時(shí)光合作用的抑制有嚴(yán)重的滯后效應(yīng)，Jeon等[25]研究認(rèn)為干旱脅迫下葉綠素含量增加，原因可能與葉片含水量減小有關(guān)。本試驗(yàn)中，在不同干旱脅迫強(qiáng)度下，隨著脅迫時(shí)間的延長狹葉坡壘葉片葉綠素含量變化趨勢略有不同。T1處理的葉綠素含量呈緩慢上升趨勢，而T2、T3處理的葉綠素含量呈先上升再下降的趨勢。T1、T2、T3處理的葉綠素含量上升，可能是因?yàn)楦珊得{迫下葉綠素的降解速度較慢，葉片含水量迅速下降，從而提高了單位鮮重中葉綠素的含量。T2、T3處理的葉綠素含量在脅迫后期迅速下降，可能是由于干旱脅迫下誘導(dǎo)葉綠體發(fā)生膜脂過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生活性氧、丙二醛使葉綠素受到破壞并加速其分解。

　　丙二醛含量的變化是反映膜脂過氧化作用的一個(gè)重要指標(biāo)[26]。本研究結(jié)果表明，狹葉坡壘葉片的MDA含量隨脅迫強(qiáng)度的增大和時(shí)間的延長呈上升趨勢，可能由于干旱脅迫下保護(hù)酶活性減弱，活性氧的產(chǎn)生和清除平衡被打破，活性氧不斷積累，導(dǎo)致膜脂質(zhì)過氧化作用加強(qiáng)，膜透性增大，MDA不斷積累。滲透調(diào)節(jié)是植物抗旱的一種重要方式，其能力的有無和強(qiáng)弱同脅迫條件下滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量和持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)，可溶性糖和可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[27]，它們能維持植物細(xì)胞較低的滲透勢，抵抗干旱引起的傷害。本研究結(jié)果表明，在干旱脅迫前期和中期，不同干旱脅迫強(qiáng)度下狹葉坡壘葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量有明顯升高的現(xiàn)象，且可溶性糖含量增幅較大，而可溶性蛋白含量增幅較小，表明在干旱脅迫條件下狹葉坡壘具有一定的滲透調(diào)節(jié)能力，可以通過調(diào)節(jié)自身可溶性蛋白、可溶性糖含量增加細(xì)胞原生質(zhì)，提高其吸水和保水能力，減輕干旱傷害。狹葉坡壘葉片的可溶性糖可能發(fā)揮著重要的滲透調(diào)節(jié)作用。參考文獻(xiàn)：

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