短葶山麦冬对不同强度干旱胁迫的生理响应

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　　摘  要：通过选择使用聚乙二醇6000（PEG6000）模拟不同强度的干旱胁迫，测定分析短葶山麦冬6个生理生化指标，判定在不同强度的干旱胁迫下短葶山麦冬所具有的抗旱性。结果表明，短葶山麦冬的可溶性糖含量在10%浓度胁迫下大幅增加，在20%浓度胁迫下则只有微量增加;POD酶的活性在10%濃度胁迫下的增幅要大于在20%浓度胁迫时的增幅;MDA含量在10%浓度下少量增加，而在20%浓度胁迫下大量增加;叶绿素a、叶绿素b、蛋白质含量在受到干旱胁迫时均有所减少。说明短葶山麦冬在胁迫浓度为10%的干旱环境下耐旱性最强。
　　关键词：短葶山麦冬;聚乙二醇6000;干旱胁迫;生理生化指标
　　中图分类号 S687 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2019）06-0017-04
　　Abstract：This experiment uses polyethylene glycol 6000（PEG6000） to simulate drought stress of different intensity （10% moderate stress and 20% severe stress）.By measuring 6 physiological and biochemical indexes of Liriope muscari （Decne.） Bailey to analyze the physiological response of Liriope muscari （Decne.） Bailey under drought stress.The results showed that the soluble sugar content of Liriope muscari （Decne.） Bailey increased significantly under 10% PEG6000 stress，but only slightly under 20% stress.And the increase of POD enzyme activity under the moderate stress of 10% concentration was greater than that in the severe stress of 20% concentration;the content of MDA increased in a small amount in 10% concentration，but in 20% concentration.The Chlorophyll a，chlorophyll b and protein content decreased under drought stress.The results showed that Liriope muscari （Decne.） Bailey had the strongest drought tolerance under 10% stress.
　　Key words：Liriope muscari （Decne.） Bailey;Polyethylene glycol 6000;Drought stress;Physiological and biochemical indices
　　短葶山麦冬（Liriope muscari （Decne.） Bailey）属于百合科山麦冬属，为多年生常绿草本植物，具有常绿、耐荫、耐寒、耐旱、抗病虫害等多种优良性状[1]。它不仅在绿化中起着重要的作用，在园林方面的应用前景也十分广阔，生长过程中几乎无需护理，在自然环境下也能很好生长，是理想的园林绿化造景材料。另外，其还具有很高的药用价值，块根可以润肺止咳，补气生津。
　　目前有关短葶山麦冬的研究主要集中在栽培管理[2-3]、化学成分[4]和药理活性[5-7]等方面，对其干旱胁迫方面的研究鲜见报道[8]。比较深入的研究如范海兰等[9-11]研究不同土壤水分梯度条件下短葶山麦冬光合作用—光响应特性，得出50%和35%的土壤田间持水量提高了短葶山麦冬的水分利用效率。通过研究土壤水分胁迫对短葶山麦冬碳、氮代谢等若干生理指标的影响，探讨短葶山麦冬的水分适应性，结果表明不同生育期短葶山麦冬叶片色素含量对水分胁迫响应规律不同。同时研究发现在不同土壤水分条件下，短葶山麦冬光合速率均在10∶00达到最大值，光合速率日变化总体表现为单峰型曲线。王倩[12]发现在水分胁迫下短葶山麦冬对轻度干旱适应良好，对中度干旱具有一定耐受力，在重度干旱下生长不良。
　　随着全球气候变化的加剧，水资源将会更加短缺[13]，因此加强植物对干旱适应性评价的研究显得十分重要。短葶山麦冬是一种常见且实用的绿化植物，为了更好的应用在园林中，研究其抗旱性具有重要意义。聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）作为一种渗透调节物质，越来越广泛地被应用于植物抗旱性研究。它具备条件易控制、重复性好、周期短、方法简单等优点，适合早期鉴定[12]，可以有效避免一些外部条件对测定指标产生影响，模拟出最接近自然干旱的环境。本实验通过模拟不同强度的干旱胁迫（10%中度、20%重度），测定胁迫24h后短葶山麦冬的各项生理指标，使用软件对各项指标进行方差分析，以评价短葶山麦冬的抗旱性。
　　1 材料与方法
　　1.1 实验材料 研究材料来源于福建泉州罗溪镇短葶山麦冬GAP建设示范基地主栽品种，为百合科山麦冬属短葶山麦冬（Liriope muscari（Decne.）Bailey）。用统一规格的盆种植于福建省福州市福建农林大学田间实验室2号楼温室大棚内。实验于2017年10月进行。
　　1.2 实验设计
　　1.2.1 实验取样 使用1/2霍格兰营养液配制用于模拟干旱环境的的聚乙二醇（PEG-6000）溶液，实现干旱胁迫。设置3个胁迫浓度：0%、10%（中度）、20%（重度），其中0%为对照组，对照组的处理只倒入1/2的霍格兰营养液，其他条件一致。每个胁迫浓度3次重复。所有处理均在自然环境下生长。在胁迫0、24h时，取生长正常、相似部位的叶片放入冰箱，保存于4°C低温下。 　　1.2.2 实验方法 叶绿素a、叶绿素b含量测定：叶绿素含量的测定方法[14];蛋白质含量测定：考马斯亮蓝G-250法[14];可溶性糖含量测定：蒽酮比色法[14];丙二醛（malonaldehyde，MDA）含量测定：硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）法[15];过氧化物酶（peroxidase，POD）活性测定：愈创木酚法[14]。
　　1.3 处理数据 将实验数据用WPS软件进行处理，并使用SPSS软件进行方差分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同强度的干旱胁迫下短葶山麦冬叶绿素a含量变化 从图1可以看出，短葶山麦冬在受到干旱胁迫时，叶绿素a含量总体呈现快速下降的趋势。对照组中，短葶山麦冬的叶绿素a含量微微下降;而在10%浓度的中度胁迫下，24h后短葶山麦冬的叶绿素a含量明显下降;在20%浓度的重度胁迫下，叶绿素a依旧呈现下降趋势，且趋势大于中度胁迫。
　　2.2 不同强度的干旱胁迫下短葶山麦冬叶绿素b含量变化 干旱胁迫下的短葶山麦冬叶绿素b含量都呈现出明显的下降趋势。由图2可知，对照组中短葶山麦冬的叶绿素b含量在胁迫24h时呈上升趋势;而在10%浓度中度胁迫处理下，短葶山麦冬的叶绿素b含量在24h时微微下降;在20%浓度重度胁迫处理后，短葶山麦冬叶绿素b含量下降较为剧烈，下降量大于10%浓度下。
　　2.3 不同强度的干旱胁迫下短葶山麦冬可溶性糖含量变化 从图3可得，对照组的可溶性糖含量变化极不明显;而在进行了24h的10%浓度胁迫处理后，短葶山麦冬的可溶性糖含量大幅增加，呈现明显的上升趋势;在20%浓度胁迫处理下，短葶山麦冬的可溶性糖含量增加较少，但总体也呈上升趋势。
　　2.4 不同强度的干旱胁迫下短葶山麦冬POD酶活性变化 从图4可知，对照组的POD酶活性有微量下降，变化较小;在10%浓度胁迫处理24h后，短葶山麦冬的POD酶活性变强，呈现上升趋势，但不明显;在20%浓度重度胁迫处理24h后，短葶山麦冬POD酶的活性微微增加，呈现更不明显的上升趋势。
　　2.5 不同强度的干旱胁迫下短葶山麦冬蛋白质含量变化 从图5可知，对照组的短葶山麦冬蛋白质含量增加，呈现上升趋势，在受到干旱胁迫时，短葶山麦冬的蛋白质含量大幅减少。在10%浓度胁迫处理24h后，短葶山麦冬的蛋白质含量下降明显;在20%浓度胁迫处理后，短葶山麦冬蛋白质含量下降更剧烈，明显大于10%胁迫浓度时。
　　2.6 不同强度的干旱胁迫下短葶山麦冬丙二醛含量变化 由图6可知，短葶山麦冬的丙二醛含量在对照组中呈下降趋势;在10%浓度胁迫处理24h后，丙二醛含量少量增加，呈现略微上升趋势;而在20%浓度胁迫处理下，短葶山麦冬的丙二醛含量急剧增加。
　　2.7 短葶山麦冬叶片生理指标的方差分析 由表1可知，在不同强度的干旱胁迫下，短葶山麦冬各项指标的差异均未达到显著水平（P>0.05），说明短葶山麦冬在不同强度的干旱胁迫下，各项指标受到的影响较小。模拟干旱胁迫对短葶山麦冬所造成的影响处在其自身可调节、恢复的范围内。
　　3 结论与讨论
　　（1）对短葶山麦冬在不同浓度干旱胁迫下的生理指标进行测定，结果表明，在中等干旱胁迫下短葶山麦冬的抗旱性最强。
　　实验中，在20%浓度重度胁迫下的短葶山麦冬丙二醛含量骤然增加，10%浓度的中度胁迫下只少量增加，证明了短葶山麦冬在10%胁迫浓度下依然正常生长，在20%胁迫浓度下细胞损伤严重;蛋白质在短葶山麦冬受到干旱胁迫时会出现大量减少的现象，这说明在缺水条件下，短葶山麦冬的蛋白质合成受阻，20%浓度下蛋白质的减少量要大于10%浓度的。植物细胞内可溶性总糖含量增加，可以降低细胞内物质的渗透势，有利于细胞从外界吸水从而增强抗旱力[16]。实验中，10%中度胁迫浓度下短葶山麦冬可溶性糖的含量增幅较大，而在对照组和20%重度胁迫浓度下只有微量增加，说明在10%浓度的中度胁迫下，短葶山麦冬植物细胞内物质的渗透势大于重度胁迫，正好说明了短葶山麦冬在中度胁迫下的抗旱力较强。通过方差分析，得出在3种胁迫浓度下，短葶山麦冬的各项生理指标差异均不显著，说明短葶山麦冬能通过自身进行调节、恢复，具有较强的抗旱性。
　　（2）在干旱脅迫下，短葶山麦冬的叶绿素a、叶绿素b含量均呈下降趋势，这与陈剑成等[17]在研究凹叶厚朴幼苗在干旱胁迫0～30d下叶绿素含量变化的趋势相似。丙二醛含量在10%、20%胁迫浓度下的变化与张博文等[18]在PEG-6000模拟干旱胁迫下5种草本植物的抗旱性研究中，黑麦草在10%、20%胁迫浓度下的变化趋势相似。可溶性蛋白质的含量在10%、20%胁迫浓度下呈现下降趋势，与张科[19]在研究重庆市6种园林草本地被植物的耐旱性评价中，麦冬在受到10%、20%胁迫下的变化趋势相似。可溶性糖含量的变化与谢小玉[20]在对辣椒开花结果期进行干旱胁迫时可溶性糖含量的变化趋势相似。过氧化物酶的变化在10%、20%胁迫浓度下呈现上升趋势，这与王倩[12]在对短葶山麦冬进行干旱胁迫以测定抗氧化代谢的影响的实验中，10%浓度下POD酶上升含量较多，20%浓度下POD酶含量上升量相较于10%浓度时较少的趋势相似。
　　（3）在干旱胁迫下，各项指标随着胁迫强度的增加而变化，短葶山麦冬叶片中蛋白质、POD、MDA、可溶性糖、叶绿素a、b都有相应降低和增加，并且这几种生理指标都具有一定的相关性的动态变化。比如，当植物细胞因缺水遭受伤害时，其产生的丙二醛具有很强的细胞毒性，这种细胞毒性对许多生物功能分子具有很强的破坏作用，并能够破坏原生质膜的结构与功能。细胞膜脂过氧化作用强弱和质膜破坏程度主要由丙二醛含量的高低反映[16]。
　　植物的抗旱性会制约植物的生长，因此，研究植物的抗旱性，对保护生态环境、绿化干旱地区及农业的可持续发展都有着重大意义。本实验模拟干旱环境的胁迫方式，由常规的水培改为在土内植物的根部直接加入聚乙二醇溶液，减少了水培前对植物根部的清洁和消毒等繁琐步骤。这种方法在今后的模拟干旱胁迫环境实验中都可采用。 　　参考文献
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　　（责编：徐世红）
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