干旱胁迫对油茶的影响

干旱胁迫对油茶的影响（精选十篇）

干旱胁迫对油茶的影响 篇1

一、干旱对大豆叶水势的影响

干旱胁迫对作物生理的影响是一个复杂的过程,最初导致细胞体积变小,细胞液浓度增加和原生质逐渐脱水,在形态上主要表现为对生长的抑制,而这些都受植株叶片水势影响。柳建国等对大豆水势分布的日变化情况进行了研究,结果表明大豆叶片白天平均水势较低,在8:30~16:30之间平均水势仅为-1.74MPa,并且其水势日变化最大,变化幅度达0.60MPa,上部和下部叶片水势差异也最大,相差1.1MPa。当叶水势降低到-0.3MPa时,叶片延长生长缓慢;-1.2MPa时,停止生长[4]。这都说明大豆对水分反应敏感,属于不耐旱的作物。

二、干旱对大豆光合作用的影响

光合作用是作物产量形成的基础,水分状况是影响光合作用最重要的因子之一[5]。干旱胁迫会导致叶片气孔关闭,严重时甚至损伤叶肉细胞,降低植株叶片光合速率[6]。

从气孔导度方面来看,只要有轻度的水分胁迫(土壤含水量65%~70%),干旱敏感品种的气孔导度就会急剧下降。严重水分胁迫时,气孔导度降到了很低的水平。Turner等认为,在低叶水势下,气孔的关闭与光合速率有关,大豆品种的叶水势在-1.2MPa和-2.4MPa之间时,气孔导度与光合作用呈线性关系。

从叶绿素含量方面来看,在干旱胁迫下,叶绿体膨胀,排列紊乱,基粒问排列松弛,光合作用器官的超微结构遭到破坏。有研究表明,严重的干旱胁迫会破坏叶绿体、使叶绿素的含量下降、降低光合酶的活性、降低植物的光合速率[7]。不同大豆品种问叶绿素含量与光合速率有一定的关系。但是,光合速率降低的幅度远小于叶绿素含量的减少的幅度,这可能是由于在强光下充足的光能供应可以在很大程度上弥补叶绿素缺乏对光合作用的不利影响。干旱敏感品种光合速率降低的幅度要大于抗旱品种;分枝期水分胁迫对光合作用的影响明显小于其它生育期。

参考文献

[1]杨鹏辉,李贵全,郭丽等.干旱协迫对不同抗旱大豆品种花荚期质膜透性的影响[J].干旱地区农业研究,2003,21(3):127-129.

[2]赵宏伟,李秋祝,魏永霞.不同生育时期干旱对大豆主要生理参数及产量的影响[J].大豆科学,2006,25(3):329-332.

[3]谢甫绨,董钻.不同生育期干旱对大豆生长和产量的影响[J].沈阳农业大学学报,1994,25(I):13-16.

[4]柳建国,柯建国,陈长青.作物水势时空分布与其耐旱性[J].安徽农业技术师范学院学报,1999,13(1):63-66.

[5]李树华,许兴,何军等.水分胁迫对牛心朴子光合生理特性影响的研究[J].西北植物学报,2004,24:100-104.

[6]Lawlor DW,Cornic G.Photosynthetic carbon assimilat ion and assoc-iated metabolism inrelation to water deficits in higher plants[J].Plant Cell Environ.2002,25:275-294.

干旱胁迫对油茶的影响 篇2

干旱与碱胁迫对3个狗牙根品种光合生理的影响

以狗牙根(Cynodon dactylon)的3个品种普通不脱壳(Unhulled)、萨旺那(Savannah)和佳宝(Jackpot)为试验材料,在PEG6000和NaOH不同组合模拟干旱与碱胁迫条件下,测定了3个狗牙根品种叶片的`净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)和胞间CO2浓度(Ci)等光合生理指标,初步得出如下结论:受到干旱和碱双重胁迫时,3个品种的净光合效率总体下降,但萨旺那的净光合速率明显高于普通不脱壳和佳宝;3个品种叶片气孔导度也表现为总体下降的趋势;3个品种的细胞间CO2浓度都表现为上升-下降-上升的趋势.

作 者：周存宇 费永俊 廖启荣 ZHOU Cun-yu FEI Yong-jun LIAO Qi-rong 作者单位：长江大学园艺园林学院,湖北,荆州,434025刊 名：长江大学学报(自科版)农学卷英文刊名：JOURNAL OF YANGTZE UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：20096(3)分类号：Q945.78 Q949.71+4.2关键词：狗牙根(Cynodon dactylon) 干旱胁迫 碱胁迫 光合生理

干旱胁迫对油茶的影响 篇3

关键词：玉米；干旱胁迫；脯氨酸；丙二醛；耐旱玉米；育种依据

中图分类号：S513.01；Q945.78 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）01-0058-03

收稿日期：2013-12-14

基金项目：国家自然科学基金 （编号：31300370）；云南省应用基础研究计划（编号：2011FZ186）；云南省应用基础研究计划青年项目（编号：2012FD049）；云南省重点建设学科；楚雄师范学院重点建设学科基金 （编号：05YJJSXK03）；云南省高校科技创新团队支持计划 （编号：IRTSTYN）；楚雄师范学院科学研究基金（编号：10YJYB02）；楚雄师范学院大学生创新创业训练计划 （编号：2013cxcy04）。

作者简介：谢美华（1981—），女，云南楚雄人，硕士，实验师，主要从事植物病理学与微生物研究。E-mail：xiemeihua@cxtc.edu.cn。

通信作者：杨海艳，博士，高级实验师，主要从事植物病理学与微生物研究。E-mail：haiyanyang@cxtc.edu.cn。干旱与水资源短缺已成为制约世界农业及社会发展的主要因素。在我国，灌溉用水占水资源用量的80%左右，农业灌溉水有效利用率只有30%～40%，远低于发达国家[1]。干旱影响作物的光合作用、呼吸作用、营养运输等各种生理过程[2-3]。自然条件下，当植物受到干旱胁迫时，其遗传特性难以得到正常发挥，植物能够自动调节体内代谢以适应恶劣环境从而减少或避免系统受到伤害[4-8]。渗透调节是植物抵御干旱胁迫及淹水胁迫的一种方式。水分胁迫下，植物体内积累各种有机物、无机物，提高细胞液浓度，降低其渗透势，保持一定的压力势，使植物保持体内水分，以适应水分胁迫。植物渗透调节主要通过脯氨酸、甜菜碱等亲和性溶质的积累来实现。此外，钙离子、水分通道的变化能够调节离子、水分进出细胞，也是渗透调节的重要方面[9-10]。正常情况下，植物叶片中游离脯氨酸含量较少。干旱胁迫下，脯氨酸含量可成倍增加。当植物遭受渗透胁迫时，植物体内的脯氨酸大量积累，因此植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物体内的水分状况，可作为植物缺水的参考指标[11-13]。丙二醛（MDA）是膜脂过氧化的主要产物之一，植物在逆境下遭受伤害与活性氧诱发的质膜过氧化物作用密切相关。质膜相对透性、MDA含量反映脂膜过氧化受破坏的程度。玉米是云南省主栽的粮食作物之一，近几年来，云南省旱灾频繁，玉米种植期间时常遭遇严重干旱，导致玉米品质、产量大幅降低。当前，选择抗旱作物是解决干旱地区粮食减产的有效措施，也是当前干旱研究的热点。本研究探讨了干旱胁迫及干旱胁迫解除后不同玉米品种叶片中脯氨酸、丙二醛含量的变化规律，旨在为选育耐旱玉米品种提供依据。

1材料与方法

1.1材料

天紫23号、白甜糥1号、黄甜脆1号、早鲜黄甜脆1号均购自楚雄彝族自治州种子公司。

1.2方法

1.2.1播种取营养富集的腐土与表层土，粉碎混匀后装入直径为30 cm，高25 cm的塑料盆中，每盆装入2 kg土壤。种子于30 ℃下浸泡24 h后播种，直至叶片长至10 cm左右。

1.2.2试验设计试验设干旱胁迫（停止浇水）、干旱胁迫时间（1、2、3、4、5 d）、干旱胁迫5 d后恢复7 d 正常灌溉3个处理。每处理重复3次，每次重复取3株植株。取样当天设置相应的对照进行常规水分管理。 选用玉米第3张叶片进行测定，每日08：30—09：00取样。采用酸性茚三酮法测定脯氨酸含量，采用硫代巴比妥酸法[11]测定MDA含量。

1.3数据处理

采用SPSS Statistics 16.0软件进行生物学统计分析。

2结果与分析

2.1叶片脯氨酸含量的变化

由图1至图4可知，干旱胁迫下，与对照相比，4个玉米品种幼苗叶片中脯氨酸含量均随着干旱胁迫时间的增加而增加。天紫23号干旱胁迫5 d脯氨酸含量平均增加率为28%，黄甜脆1号为30%，白甜糯1号为28%，早鲜黄甜脆1号为27%。干旱胁迫解除后，恢复7 d正常灌溉，4个玉米品种幼苗叶片脯氨酸含量均降低，但还是略高于对照。方差分析表明，4个玉米品种幼苗中，恢复程度最差的是黄甜脆1号，与天紫23号、白甜糯1号、早鲜黄甜脆1号均差异显著。

2.2叶片MDA含量变化

由图5至图8可知，干旱胁迫下，与对照相比，4个玉米品种幼苗叶片中MDA含量均随着胁迫时间的增加而增加。干旱胁迫解除后，恢复7 d正常灌溉，4个玉米品种幼苗叶片中MDA含量均降低，但还是略高于对照。方差分析结果表明，4个玉米品种幼苗中，恢复程度最差的是白甜糯1号，与天紫23号、黄甜脆1号、早鲜黄甜脆1号均差异显著。

3结论与讨论

3.1干旱胁迫对叶片脯氨酸含量的影响

渗透调节是植物适应干旱胁迫的重要机制，脯氨酸是水溶性很大的氨基酸小分子渗透调节物质，其含量的变化是植物受到逆境胁迫的信号之一，在植物的渗透调节中起着重要的作用[14-15]。当植物遭受渗透胁迫，造成生理性缺水时，植物体内的脯氨酸大量积累，因此植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物体内的水分状况，可作为植物缺水的生理指标。本试验表明，4个玉米品种幼苗受到干旱胁迫后，叶片中的脯氨酸含量均随着胁迫时间的增加而增加，这与前人研究结果[16-17]一致。干旱胁迫解除恢复正常灌溉7 d后，4个玉米品种幼苗叶片脯氨酸含量均下降，但没完全恢复到正常灌溉水平。4个玉米品种幼苗中，恢复程度最差的是黄甜脆1号，与天紫23号、白甜糯1号、早鲜黄甜脆1号均差异显著。推测恢复能力强弱与玉米受到伤害程度有关，受到的伤害越严重，恢复程度越低。

nlc202309030933

3.2干旱胁迫对叶片MDA含量的影响

植物器官在逆境条件下或衰老时，往往发生膜脂过氧化作用。干旱胁迫下，细胞中生物活性氧自由基积累导致膜脂过氧化，植物细胞质膜相对透性增加，体内氧化物质增加，导致细胞膜发生过氧化[16]。植物细胞膜过氧化产物丙二醛含量高低与细胞膜的伤害程度一定程度上呈正相关关系[18]。本研究表明，干旱胁迫下，与对照相比，4个玉米品种幼苗叶片中MDA含量均随着胁迫时间的增加而增加，这与前人研究结果[16，19]一致。解除干旱胁迫恢复正常灌溉后，4个玉米品种幼苗叶片中MDA含量均降低，但还是略高于对照。推测玉米幼苗在干旱胁迫下，细胞膜受到伤害，导致MDA含量在短期内增加，当解除干旱胁迫恢复正常灌溉7 d后，MDA含量逐渐恢复接近正常水平，但由于干旱胁迫时各个玉米品种所受伤害程度不一样，恢复的程度也不一样，受到的伤害越严重，恢复的程度越低。方差分析表明，4个玉米品种幼苗中，黄甜脆1号叶片脯氨酸含量与天紫23号、白甜糯1号、早鲜黄甜脆1号均差异显著。白甜糯1号叶片MDA含量与天紫23号、黄甜脆1号、早鲜黄甜脆1号均差异显著。要评价某一类植物是否耐旱，需要综合多项生理指标、遗传因素、外界环境甚至从分子生物学方面进行综合分析，下一步还要综合其他因素全面分析这4个玉米品种的耐旱性。

参考文献：

[1]张仁和，马国胜，柴海，等. 干旱胁迫对玉米苗期叶绿素荧光参数的影响[J]. 干旱地区农业研究，2010，28（6）：170-176.

[2]关锦毅，郝再彬，张达，等. 叶绿素提取与检测及生物学功效的研究进展[J]. 东北农业大学学报，2009，40（12）：130-134.

[3]闽勇，罗兴录，张兴思，等. 不同供水条件下玉米耐旱生理特性比较[J]. 中国农学通报，2007，23（9）：323-326.

[4]任庆成，杨铁钊，刘培玉，等. 植物抗旱性研究进展[J]. 中国农学通报，2009，25（15）：76-79.

[5]李磊，贾志清，朱雅娟，等. 我国干旱区植物抗旱机理研究进展[J]. 中国沙漠，2010，30（5）：1053-1059.

[6]廖伟彪，肖洪浪，张美玲，等. 4种藤本月季抗旱性综合评价[J]. 中国沙漠，2010，30（3）：546-551.

[7]廖声熙，杨玲，郑益兴，等. 印楝4个种源抗旱能力的比较[J]. 福建林学院学报，2005，25（3）：279-283.

[8]陈亚鹏，陈亚宁，李卫红，等. 干旱胁迫下的胡杨脯氨酸累积特点分析[J]. 干旱区地理，2003，26（4）：420-424.

[9]何玉惠，蒋志荣，王继和.两种驼绒藜属植物的抗旱生理研究[J]. 甘肃农业大学学报，2005，40（2）：212-215.

[10]Gzik A. Acculmlation of praline and pattern of a-amino acids in sugar beet plants in response to osmotic，water and salt stress[J]. Environ Bot，2005，36：29-38.

[11]张志良，瞿伟菁，李小方. 植物生理学实验指导[M]. 4版.北京：高等教育出版社，2009.

[12]武永军，项燕，曹让，等. 干旱胁迫下蚕豆叶片抗氧化酶活性的变化[J]. 干旱地区农业研究，2009，27（5）：188-190，195.

[13]却志群. 烤烟叶片叶绿素提取及其稳定性研究[J]. 河南农业科学，2012，41（7）：47-49，53.

[14]高 蕾，刘丽君，董守坤，等. 干旱胁迫对大豆幼苗叶片生理生化特性的影响[J]. 东北农业大学学报，2009，40（8）：1-4.

[15]丁玉梅，马龙海，周晓罡，等. 干旱胁迫下马铃薯叶片脯氨酸、丙二醛含量变化及与耐旱性的相关性分析[J]. 西南农业学报，2013，26（1）：106-110.

[16]邹力骏，郑炳松，任君霞，等. 干旱胁迫对芒生理生化指标的影响[J]. 浙江林业科技，2012，32（3）：31-34.

[17]蘇俊，姚延梼. 干旱胁迫对毛白杨幼苗的生理影响[J]. 天津农业科学，2011，17（3）：18-20.

[18]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[J]. 生态学报，1999，19（6）：850-854.

[19]李继新，丁福章，袁有波. 不同强度干旱胁迫对烤烟叶片质膜透性和丙二醛含量的影响[J]. 贵州农业科学，2008，36（4）：34-35.邵继锋，车景，董晓英，等. 不同基因型玉米耐铝特性比较[J]. 江苏农业科学，2015，43（1）：61-64.

干旱胁迫对油茶的影响 篇4

我国西部地区气候干燥、降雨量少、水资源短缺, 选择抗逆性强、生产性能好的牧草品种是保障干旱地区植被恢复重建、建设生态文明的关键。因此在我国西部干旱地区开展柳枝稷等禾本科能源草的育种、栽培、管理技术研究不仅能为当地防治水土流失提供新的植物品种, 并且为今后利用草本能源植物生产生物柴油, 作为煤炭、石油和天然气等传统能源的替代品提供了大量原材料, 为水土保持植物的产业化发展提供新思路。实现西部干旱地区柳枝稷引种栽培的成功, 探索柳枝稷干旱胁迫下生理生化特征显得十分必要。植物幼苗期是其生活史中最为脆弱的阶段, 一般耐旱性研究将植物幼苗作为耐旱潜力评价试验材料[7]。因此, 本实验以柳枝稷幼苗为材料, 通过盆栽苗设置水分胁迫梯度的方法, 测定干旱胁迫下柳枝稷幼苗生长过程中叶片含水量、叶绿素、游离脯氨酸、可溶性糖、丙二醛等生理指标的变化, 分析其幼苗耐旱性潜力, 为其在干旱地区大面积栽培种植提供科学依据。另一方面, 研究植物耐旱潜力是植物生理生态学的热点领域, 在控制条件下设置水分梯度, 观测植物在不同干旱胁迫条件下体内代谢, 不仅对阐明植物耐旱机理, 而且能对因地制宜选择植物品种提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试柳枝稷品种Common, 产自美国, Common种子来自全球种子公司 (GlobalSeedCompany LLC) 。

1.2 试验方法

将过筛后的大田土、细沙和羊粪以l∶2∶1 的比例混合均匀后, 按相同质量分别置于规格一致的塑料花盆, 装入后花盆重量为4.5kg, 室温下播种。出苗后间苗, 每盆留生长均匀、分布均匀的幼苗 (保留1~2 株/cm2) 。设干旱处理与对照 (正常浇水) 两组, 3 次重复。待生长到4~5片真叶时进行干旱胁迫处理。试验前3d对所有材料进行浇水处理, 使每盆土壤处于饱和含水状态, 以正常浇水为对照, 分别于停水第0d、第3d、第6d、第9d、第12d、第15d取样, 采样时间为早上7:00~8:30, 取样时取同一水平均匀一致、外观大小形态相似的功能叶, 用于各生理指标测试。

1.3 试验指标

1土壤含水量:利用TRIME-EZ便携式土壤水分速测仪 (生产商:德国IMKO公司) , 每三天测定一次土壤含水量, 测定时间为早上8:30~9:00。

2叶片含水量:依照郝再彬编写的《植物生理学实验》 中的方法测定[8], 每个花盆取一定量的鲜样称重后, 在105℃下杀青30min, 在80℃下烘干至恒重。

3叶绿素含量:参照郝再彬主编的《植物生理实验》 的方法测定[8]。取植物样本0.5g, 95%乙醇定容, 以95%乙醇为对照, 在665nm、649nm下比色。按公式分别计算叶绿素a、叶绿素b的浓度 (mg/L) , 求得叶绿素浓度后再计算叶绿素含量 (mg/g) 。

4游离脯氨酸含量:采用磺基水杨酸法测定。取植物样本0.5g, 3%磺基水杨酸浸提, 2.5%酸性茚三酮显色, 4m L甲苯萃取, 在520nm比色。

5可溶性糖含量:采用蒽酮法测定。取植物样本0.5g, 沸水中提取, 加0.5m L蒽酮乙酸乙酯试剂和5m L浓硫酸, 冷却后, 在630nm下比色。

6丙二醛含量:采用硫代巴比妥酸法测定。取植物样本0.5g, 10%三氯乙酸提取, 加入0.6%硫代巴比妥酸溶液于沸水上反应15min, 迅速冷却后离心, 在450nm、532nm和600nm比色测定。

1.4 数据处理

采用SPSS (17.0) 软件进行数据处理与分析, 差异显著性运用LSD检验法进行多重比较, 对不同胁迫水平之间进行单因素方差分析和Duncan多重比较 (P<0.05) , Excel2003软件作图。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫各时期土壤含水量的变化

干旱胁迫不同时期 (停水第0天、第3天、第6天、第9 天、第12 天、第15 天) 观测干旱处理 (D) 与对照处理 (CK) 的土壤含水量变化 (图1) , 随着干旱时间延长, 土壤含水量逐渐降低, 正常浇水时土壤含水量维持在25.6%~27.6%之间, 干旱胁迫下土壤含水量由26.1%降低到6.7%, 在干旱胁迫试验的第15天, 土壤已经严重缺水。

2.2 干旱胁迫对幼苗叶片含水量的影响

植物叶片含水量反映植物体内的水分状况, 是测定植物在干旱胁迫下生理变化的重要指标之一。在相同的干旱胁迫条件下, 抗旱性强的植物叶片相对含水量下降慢, 下降幅度小, 能保持较好的水分平衡;反之, 则下降快, 下降幅度大, 水分平衡保持差。干旱胁迫下柳枝稷幼苗叶片含水量的变化结果见表1。

根据表1, 抗旱试验停水的0~6d, 对照 (CK) 和干旱 (D) 处理柳枝稷幼苗叶片含水量之间变化差异不显著 (p≥0.05) ;随着停水时间的延长, 干旱处理 (D) 叶片含水量呈逐渐下降趋势, 对照处理与干旱处理之间变化达到显著差异 (p<0.05) , 但是, 干旱处理 (D) 叶片含水量的下降趋势较为平缓, 除停水15d与停水12d之间的叶片含水量变化差异达到显著水平以外 (p<0.05) , 其他停水日叶片含水量与前一次停水日相比, 差异均不显著 (p≥0.05) , 说明在试验时段内, 柳枝稷叶片具有的一定保水能力。

注:小写字母表示行间 (CK与D之间) 差异显著 (p<0.05) , 大写字母表示列间 (处理时间之间) 差异显著 (p<0.05) 。

2.3干旱胁迫对幼苗叶片叶绿素的影响

分别在不同干旱时期内 (停水时间) 测定柳枝稷幼苗叶片叶绿素含量 (图2) , 结果显示干旱胁迫下幼苗叶片的叶绿素a和叶绿素b的含量总体呈下降趋势, 叶绿素a和叶绿素b的含量在试验时段内的变化范围在1.22~1.85mg/g和0.60~0.68mg/g之间;叶绿素a的含量在停水6~15d有明显降低, 停水15d时, 干旱处理下的叶绿素a含量比停水0天降低了33.9%;相比叶绿素a含量的变化, 试验时段内叶绿素b含量下降幅度较小, 停水15天时干旱处理的叶绿素b含量比停水0天降低了8.2%。植物体中叶绿素a的主要功能是将汇集的光能转变为化学能进行光化学反应, 叶绿素b主要是收集光能[9], 叶绿素a/b值指示了植物利用光能力的大小, 一般来说, 比值大的是阳生植物, 比值小为阴生植物, 对照处理柳枝稷幼苗期的叶绿素a/b平均值为2.91。干旱胁迫使柳枝稷幼苗叶绿素a/b值降低, 由于干旱对叶绿素b含量影响不明显, 所以叶绿素a/b值变化趋势与叶绿素a含量的变化基本一致。叶绿素是由叶绿素a和叶绿素b组成的, 叶绿素总含量的变化与叶绿素a和叶绿素b含量有关, 根据图2, 试验时段内, 叶绿素总含量逐渐降低, 随着干旱胁迫的加剧, 在干旱后期对干旱胁迫表现出一定的适应能力, 其叶绿素总含量的下降趋势变缓。

2.4 干旱胁迫对游离脯氨酸的影响

根据图3 (A) , 在水分充足的条件下, 柳枝稷 (对照CK) 幼苗体内游离脯氨酸的含量维持在比较低的水平, 在18.97~25.44ug/g之间。干旱胁迫初期柳枝稷幼苗叶片的游离脯氨酸变化不明显, 随干旱时间的延长, 游离脯氨酸积累呈增加的趋势, 特别是在干旱胁迫中后期, 柳枝稷幼苗体内游离脯氨酸含量显著增加, 停水15d时, 游离脯氨酸含量达到85.89ug/g, 分别比停水0d、停水6d分别增加了3.9倍、2.6倍, 由此说明柳枝稷与其他禾本科植物一样, 也具有通过增加茎叶中脯氨酸含量的方式来抵御干旱的能力。植物叶片内游离脯氨酸增加, 有利于维持叶片水势, 脯氨酸是一种防脱水剂, 与植物抗旱性关系密切, 脯氨酸增加的幅度越大, 表明抗旱性越强。

2.5 干旱胁迫对可溶性糖的影响

分析干旱胁迫不同时期干旱处理 (D) 与对照处理 (CK) 的可溶性糖含量的变化 (图3B) , 在正常水分条件下, 柳枝稷幼苗叶片的可溶性糖含量与游离脯氨酸含量变化相似, 维持在一个稳定的水平 (737.79~910.01mmol/g) ;但是随土壤水分的不断下降, 可溶性糖含量逐渐增加;干旱胁迫的初期和中期, 可溶性糖含量增加幅度较缓, 后期随着水分的严重亏欠, 植物体内可溶性糖迅速增加, 停水15d叶片内可溶性糖的累积量 (1879.63mmol/g) 是未胁迫 (对照平均值840.34mmol/g) 的1.2倍, 研究证明[10]这种变化对植物体幼苗能量贮存和旱后植物体恢复等起到至关重要的作用。

2.6 干旱胁迫对丙二醛 (MDA) 的影响

测定干旱胁迫不同时期干旱处理 (D) 与对照处理 (CK) 的MDA含量的变化 (图3C) , 在水分充足的条件下, 试验时段内柳枝稷幼苗叶片内MDA含量很少, 平均值为9.60umol/g;在干旱胁迫下, 随着停水时间的延长, MDA含量逐渐增加, 在干旱胁迫的初期和中期, 叶片内MDA含量变化幅度较小, 停水15d时测定柳枝稷体内MDA累积量与停水12d相比有明显增加, 停水15d时MDA含量为16.20umol/g, 比停水12d MDA含量的增加了40%, 比对照处理增加了68.7%, 这说明柳枝稷具有一定的抗旱性, 在停水的12d内MDA含量没有明显增加, 但是干旱胁迫到一定程度时, 柳枝稷植株体内细胞膜受到伤害, 膜脂发生过氧化反应, MDA积累增加, 这一时期需对植物体补充水分, 以免细胞受到干旱影响加剧, 植物体受到伤害。

3 结论与讨论

土壤水分散失主要是通过三个途径, 即土壤下渗、蒸发和植物蒸腾[11]。本实验在停水后的0~6d, 干旱处理的土壤含水量与对照相比变化不大, 停水后第6d干旱处理 (D) 土壤含水量平均值为24.2%, 土壤水分还能维持较高的水平;停水的6~12d土壤水分以相对恒定的速率散失, 第9d与第6d相比减少4.4%, 第12d与第9d相比减少4.2%, 这一时期水分散失以植物蒸腾和土壤蒸发为主;停水的12~15d, 土壤水分急剧降低, 第15d土壤含水量仅为6.7%, 与第12d相比减少9.0%, 土壤水分已经很难维持植物正常生命活动, 部分植物丧失了保水能力, 因此, 这一时期水分散失以土壤蒸发为主。干旱胁迫对植物造成的影响, 既包括干旱的延续效应, 也包括干旱程度的累加效应。此外, 气温对干旱胁迫的影响也较大, 高温下, 土壤水分散失较快, 在整个土壤水分散失过程中环境因子的变化会影响水分散失的速率, 但本试验过程中温度、湿度、风等影响水分扩散的主要因子变化不大, 所以在分析中忽略不计。

叶绿素是植物光合作用中最重要的和最有效的色素, 参与光合作用中光能的吸收、传递和转化, 其含量在一定程度上能反映植物同化物质的能力。干旱到一定程度时, 植物叶绿素片层结构遭到破坏, 叶绿素生物合成过程减弱, 并且会导致已经合成的叶绿素分解加快, 叶绿素总量减少, 叶绿素a和叶绿素b含量下降[12];一般认为, 叶绿素a和叶绿素b含量的变化幅度可以作为植物种对干旱胁迫敏感性强弱的指示指标, 变幅较大的物种抗旱性较差[13,14]。试验中, 随着干旱胁迫的加剧, 柳枝稷幼苗叶片中叶绿素a比叶绿素b含量下降的快, 说明干旱对叶绿素a影响要明显高于叶绿素b。根据张明生等的研究[9], 叶绿素a对活性氧的反应较叶绿素b敏感, 干旱胁迫下叶绿素a的破坏程度大于叶绿素b, 所以叶绿素a/b值也下降;植物在干旱条件下叶绿素a/b下降程度与品种抗旱性呈极显著负相关关系, 所以说叶绿素总量的变化幅度和叶绿素a/b值的变化幅度都是反映品种抗早性强弱的生理指标。根据相关分析, 土壤含水量与叶绿素a含量和叶绿素总含量极显著正相关, 相关系数分别为0.887 和0.885, 与叶绿素a/b值显著正相关, 相关系数分别0.763, 说明土壤含水量对叶绿素a含量有影响, 且影响很大。干旱影响下叶绿素a含量和叶绿素总含量的降低, 说明植物叶片对光能捕获能力减弱, 光合机构遭受破坏的风险降低, 这也是植物适应干旱生境的一种自身调节机制。

脯氨酸是植物体内主要的渗透调解物质, 正常情况下成熟植物体内游离脯氨酸的含量并不多, 但受到温度、水分、盐分等不同环境胁迫时, 植物体中游离脯氨酸的含量会发生很大变化。有研究表明[15,16]受到干旱胁迫时, 植物体内游离氨基酸含量会明显升高, 可增加达数十倍甚至上百倍之多, 这是植物应对干旱的一种保护性、适应性反应, 也可用于鉴定植物遭受干旱的程度。可溶性糖也是植物体内一种重要的渗透调节物质, 干旱胁迫下, 水分亏缺引起植物淀粉含量减少, 可溶性糖含量增加, 其主要生理作用是参与渗透调节。可溶性糖累积在细胞渗透调节中的作用, 一是可以降低细胞渗透势, 维持细胞膨压, 防止细胞被动脱水[17];二是可对光合作用产生反馈抑制。此外, 糖是干旱胁迫下植物适应性反应或保护性反应所必需的能源及碳源, 对保护生物大分子和细胞膜、维持植物蛋白质稳定性方面发挥着重要作用[18,19]。水分亏欠时, 柳枝稷幼苗叶片内的游离脯氨酸和可溶性糖的含量都有明显增加, 也说明了柳枝稷可以通过增加脯氨酸和可溶性糖的方式来抵御逆境胁迫。

植物对干旱胁迫的响应及其研究进展 篇5

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摘要：植物在经受干旱胁迫时，通过细胞对干旱信号的感知和传导，调节基因表达，产生新蛋白质，从而引起大量形态、生理和生化上的变化．干旱胁迫对植物在细胞、器官、个体、群体等水平的形态指标有显著影响，也会影响其光合作用、渗透调节、抗氧化系统等生理生化指标．植物对干旱胁迫分子响应较复杂，包括合成一些新的基因如NCED、Dehydrin基因和CBF、DREB等转录因子．另外，干旱胁迫还能造成蛋白质组学的变化．

关键词干旱胁迫；生态响应 ；生理机制 ；研究进展

干旱作为影响作物生长发育、基因表达、分布以及产量品质的重要因素之一，严重限制了作物的大面积扩展。植物对干旱的适应能力不仅与干旱强度、速度有关，而且更受其自身基因的调控。在一定干旱阀值（drought threshold）胁迫范围内，很多植物能够进行相关抗旱基因的表达，随之产生一系列生理、生化及形态结构等方面的变化，从而显现出抗旱性的综合性状。因此，从植物本身出发，深入研究植物的抗旱机理，揭示其抗旱特性，提高植物品种的抗旱耐旱能力，以降低作物栽培的用水量，同时最大程度提高作物的产量和品质，科学选育适宜广大干旱、半干旱地区种植的优良作物品种，已成为国内外专家学者们所特别关注和研究的热点问题，对于水资源的合理利用和生态环境的改善均有着重要的意义。

目前，生存资源、环境与农业可持续发展之间的矛盾日益突出，这就要求人们更应高度重视农业综合开发过程中作物逆境生物学的基础研究。

一、植物抗旱基因工程研究新进展

（一）与干旱胁迫相关的转录因子研究

通过转化调节基因来提高植物脱水胁迫的耐性是一条十分诱人的途径．由于在逆境条件下，这些逆境相关的转录因子，能与顺式作用重复元件结合，从而调节这些功能基因的表达和信号转导，它们在转基因植物中的过量表达会激活许多抗逆功能基因的同时表达．胁迫诱导基因能增强胁迫反应的耐力，不同的转录因子参与胁迫诱导基因的调控．遗传研究已经鉴

定了很多转录因子操纵胁迫反应的调控．最近的研究进展是在干旱胁迫下基因表达的复合调控 ．植物转录调节子的AP2／ERF家族至少包含一个拷贝的DNA结合域，叫AP2域．AP2域是植物特定的、在不同的植物中都有同源性 ．

（二）与脱落酸(ABA)生物合成相关酶的基因——（NCED）研究

作为一种植物激素，ABA在植物生命周期的很多阶段都发挥重要作用，包括种子的形成和萌芽以及植物对各种环境胁迫的反应，因为这些生理过程和内源ABA水平相关，ABA的生物合成使得这些生理过程得以说明．脱落酸在干旱胁迫下调控基因表达，一旦ABA水平升高，信号传导机制被激活，刺激基因表达．ABA在植物适应水分胁迫中具有重要作用 ．

（三）与干旱胁迫直接相关的诱导基因研究

在干旱胁迫条件下，植物会特异地表达一些基因，通过研究这些被干旱胁迫所诱导的基因可能找到植物对干旱胁迫的适应及抵御机理，并为植物抗旱基因工程提供理论支持，避免抗性分子育种的盲目性．例如：在拟南芥中的两个基因rd29A和rd29B能被干旱、低温和高盐或外源ABA诱导．rd29A在脱水和高盐条件下能作m快速反应，但对ABA反应没有响应．rd29A在脱水、高盐、和低温下能延迟rd29B的诱导 ．

（四）与干旱胁迫相关的蛋白质、蛋白质组学研究

植物适应逆境胁迫的一个重要策略是即时大量合成许多胁迫诱导蛋白．干旱诱导蛋白是指植物在受到干旱胁迫时新合成或合成增多的一类蛋白．逆境诱导蛋白对植物的逆境适应起保护作用，它们的诱导是植物对环境的一种适应，可以提高植物的耐胁迫能力．胚胎发生后期，富集蛋白(LEA)在逆境胁迫下能被诱导并迅速大量合成，参与植物的防御代射．LEA蛋白可以解决在严重脱水的情况下，植物因失水导致的细胞组分的晶体化，破坏细胞的有序结构的问题．LEA蛋白被构建成伸展状态而不是折叠成球状，使它具有高的亲水性，LEA蛋白的这些由柬水作用组成的优点加上它们高的细胞内浓度和它们的表达方式，可以维持特殊的细胞结构或者通过少量的水分需求而适应干旱胁迫的影响．

二、干旱胁迫对植物的生理伤害

（一）干旱胁迫对植物生长指标的影响

1、干旱胁迫对根系活力的影响

植物根系的活力是体现植物根系吸收功能、合成能力、氧化还原能力以及生长发育情况的综合指标，能够从本质上反应植物根系生长与土壤水分及其环境之间的动态变化关系，因此，保证一个深层、分散、具有活力的根系是植物耐旱避旱的重要因素之一。

2、干旱胁迫对叶片相对含水量的影响

水是植物的血液，其含量一般占组织鲜重的65% ～ 90%。叶片的相对含水量（RWC）表征植物在遭受干旱胁迫后的整体水分亏缺状况，反映了植株叶片细胞的水分生理状态。因此，RWC 常常是被用来衡量植物抗旱性的生理指标。RWC 比单纯的含水量更能较为敏感地反映植物水分状况的改变，在一定程度上反映了植物组织水分亏缺程度。在干旱胁迫条件下，土壤中的可利用水减少，导致根系吸水困难，相对含水率降低。

（二）干旱胁迫对植物光合作用的影响

绿色植物的光合作用是自然界中规模最大的碳素同化作用，是植物物质生产和产量形成的重要生理过程，同时也是受干旱胁迫影响最为显著的生理过程之一。没有水，光合作用就无法进行。

1、干旱胁迫对光合速率的影响

干旱胁迫下，光合速率的下降是气孔限制和非气孔限制双重作用的结果，轻度干旱胁迫下气孔限制是光合速率下降的主要原因，而严重干旱胁迫下非气孔因素是光合速率下降的主要原因。

2.干旱胁迫对叶绿素含量的影响

叶绿体是绿色植物叶片进行光合作用的场所，主要利用叶绿素进行光能吸收、传递与转换，叶绿素在植物体内是不断进行代谢的，与作物光合作用及产量形成的关系密切。叶绿素是光合作用中最重要和最有效的色素，其含量在一定程度上能反映植物同化物质的能力，从而影响植物的生长。植物缺少水分会抑制叶绿素的生物合成，而且与蛋白质合成受阻有关，严重缺水还会加速原有叶绿素的分解，因此植物在遭受干旱时，叶片呈黄褐色。

（三）干旱胁迫对植物生长过程中氮代谢的影响、干旱胁迫对硝酸还原酶（NR）的影响

硝酸还原酶（nitrate reductase，NR）可催化植物体内的硝酸盐还原成亚硝酸盐，是硝酸盐同化中第一个酶，也是限速酶。作为植物氮代谢的关键酶，其活性大小反映了作物对氮素的利用速度，水分胁迫下NR 活性和作物生长发育有密切关系。对农作物产量和品质有重要影响。在正常情况下，植物物体内一般不会发生硝酸盐积累。但在干旱条件下，由于水分胁迫减弱了酶的合成速度导致植株中硝酸盐积累过多，从而发生毒害作用。研究表明：干旱胁迫会使NR 活性急剧降低，抗旱品种的NR 活性高于不抗旱品种。、干旱胁迫对蛋白质组分的影响

在干旱条件下，植物体内代谢产生变化与调整，引起活性氧的积累，进而导致脂过氧化和蛋白质（酶）、核酸等分子的破坏，植物自身为了避免胁迫造成的伤害，会诱导产生某些

抗逆性蛋白质

（四）干旱胁迫对植物生长过程中氧代谢的影响

在长期的进化过程中，植物形成了受遗传性制约的逆境适应机制。氧代谢在这些适应性机制中占据重要位置，是植物对逆境胁迫的最基本的反应。干旱诱导脂过氧化是造成植物细胞膜受到损伤的关键因素，而膜损伤又是导致植物组织伤害和衰老的重要诱导因素，但植物在遭受水分胁迫时可以启动保护酶系统来有效地防御和清除自由基保护细胞免受氧化伤害。

1、干旱胁迫对氧自由基的影响

正常情况下，植物体细胞内自由基的产生的清除处于动态平衡状态。但是当植物处于干旱条件下及衰老时，植物细胞内活性氧自由基的产生和清除代谢的平衡受到破坏，使活性氧自由基的产生占据主导地位从而导致自由基含量过多积累且超过阈值，进而引发或加剧了细胞的膜脂过氧化，给植物体造成伤害、干旱胁迫对保护酶及丙二醛（MDA）影响

MDA 是植物细胞膜脂过氧化作用的主要产物之一，并且是最终分解产物，在干旱胁迫时，植物体内活性氧自由基大量产生，进而引发加剧了膜过氧化产生丙二醛，造成植物细胞膜系统受到破坏。

三、植物对干旱胁迫的生理生态响应

植物受到干旱胁迫时能做出多种抗逆性反应，包括气孔调节、pH调节、渗透调节、脱水保护以及活性氧清除等 ．植物在经受干旱胁迫时，通过细胞对干旱信号的感知和转导、调节基因表达、产生新蛋白质从而引起大量的生理和代谢上的变化 ．比较常见的是：光合速率降低，代谢途径发生改变，可溶性物质累积，脯氨酸、甜菜碱 通过各种途径被合成，一些体内原来存在的蛋白质消失、分解，同时产生包括参与各种代谢调节相关的酶．干旱胁迫容易引起光能过剩，过剩的光能会对光合器官产生潜在的危害．依赖于叶黄素循环的热耗散是光保护的主要途径，同时酶促及非酶促系统也是防止光合器官破坏的重要途径 ．

四、干旱伤害植物的机理

干旱对植物的影响通常易于观察，如植株部分敏感器官萎蔫。萎蔫的实质是因为缺水导致植株内部组织、细胞等结构发生了物理或化学变化，如膜的结构和透性改变。由于结构变化导致代谢过程受阻，如光合作用抑制、呼吸作用减慢，蛋白质分解，脯氨酸积累，核酸代谢受阻，激素代谢途径改变等。植物体内水分分配出现异常，抑制植物生长，更为严重的是引起植株机械性损伤，导致植株死亡。

五、启示与展望

干旱胁迫常常影响植物的生长发育，造成作物严重减产，对农作物造成损失在所有的非生物胁迫中占首位，仅次于病虫害造成的损失。随着淡水资源的日益匮乏，干旱已经成为全球各国农业生产上面临的严峻问题。因此，深入了解干旱胁迫对植物的伤害机理及植物细胞对干旱胁迫的应答反应愈来愈成为国内外植物生理学专家学者关注的研究热点之一。从目前对干旱胁迫下作物生长的研究进展看来，作物对缺水环境会产生相应的适应和抗旱机制。随着分子和基因组时代的到来，近年来对植物抗旱性的研究也已经深入到了分子水平，在植物抗旱生理方面的研究也已经取得了较大的成就。许多与胁迫相关的基因及其调控因子已通过现代基因分离技术得到鉴定，并且利用各种现代分子生物学技术成功克隆一批能有效地提高植物的渗透调节能力、增强植物的抗逆性的基因。例如各种经胁迫诱导表达的大量调控性基因和功能性基因。日益增加的研究结果表明植物中存在一个胁迫反应体系，对不同环境胁迫的交叉响应可能是由共同的细胞信号转导途径介导的。例如有研究表明：在一定的干旱胁迫强度之下有些植物能够通过信号传导作用，调控与抗旱有关的基因表达，随之产生一系列的形态、生理生化及生物物理等方面的变化以达到抵抗逆境的目的，显示出抗旱力，但研究成果之间彼此较独立。因此，应该把重点放在以下几个方面：

（一）、研究如何实际应用且有利于控制土壤水分状况的田间操作，以及如何把基因工程手段与传统的栽培技术结合起来等方面。

（二）、在稳产、高产、优质的前提下，以培育抗旱性较强的作物品种为重点，进一步加强作物耐旱、抗旱机理及其应用的发掘和创新，抗旱遗传基因的研究。如将组织培养和植物再生技术、种质资源保存技术等应用在作物品种资源的保存上；深入研究作物的基因克隆与表达分析；通过花药培养与单倍体培育、RFLP 标记、SSR 标记、AFLP 标记等分子标记核技术进行作物育种。

干旱胁迫对油茶的影响 篇6

关键词：小蓬竹；干旱胁迫；繁殖；相对含水量；生理特性；根系活力

中图分类号：Q945.78 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2014）08-0181-03

水分短缺是干旱、半干旱地区作物生产和植被恢复的关键制约因素^[1]。在长期进化过程中，植物为了适应干旱胁迫，发生了一系列的生理生化反应，并逐渐形成了一些特异的耐旱机制。干旱胁迫下，植物的水分饱和亏、小枝水势、根系活力、繁殖等变化已广泛用于植物对逆境的反应机理研究^[2-4]。小蓬竹（Drepanostachyun luodianense）属禾本科竹亚科镰序竹属，别称藤竹，是我国特产的一次性开花结实的合轴丛生型竹种。竹体圆筒状，长达10 m，地径0.40～1.50 cm，以分蔸繁殖为主，在《中国物种红色名录》中被列为极危种。小蓬竹种群主要分布于罗甸县、长顺县、紫云苗族布依族自治县、望谟县的喀斯特山地上^[5]。小蓬竹不仅具有经济和社会效益如造纸、编织凉椅、农具等，而且可用作优良的梯度绿化园林绿化竹种，具有良好的开发前景。在喀斯特环境下，由于降水分布的时空不均匀性、土体的不连续性、植被覆盖率低导致的涵养水源功能较差等，使得整个喀斯特区域针对植物的临时性干旱事件频发^[6]。作为喀斯特生境的适生竹种小蓬竹在其生态系统中发挥着水源涵养、水土保持、养分平衡等生态功能^[7]。笔者所在的团队在之前的研究中主要侧重于干旱胁迫对小蓬竹的光合作用^[8]及保護酶特性^[9]的方面，但叶片组织水力、繁殖更新、根系活力等也是从机理上了解小蓬竹适应喀斯特生境的重要内容，需要加以研究完善。因此，本研究通过70 d的盆栽试验，研究小蓬竹对干旱胁迫的响应，旨在探讨干旱胁迫对小蓬竹某些相关生理生态特性与抗旱性的关系，进一步丰富小蓬竹耐旱机理的研究内容。

1 材料与方法

1.1 供试材料

2009年7月中旬从小蓬竹原生地贵州罗甸县董架乡将长势较为一致的野生小蓬竹竹丛截杆（地上部分长度保留0.8 m）后移栽至贵州大学林学院苗圃；移栽竹丛于9月长出新叶，2010年8—9月发笋，成功进行更新繁殖；2010年12月将成活的长势较为一致的小蓬竹竹丛进行分蔸繁殖；选取根系较为一致的分蔸后的小蓬竹植株，种植于规格一致的聚丙烯花盆内（底部内径24 cm，盆口内径29 cm，盆高22 cm），土壤统一采用经多菌灵消毒后的喀斯特石灰土。用烘干法测定土壤的田间持水量（FC，37.43%）以及土壤含水量（Cs，11.58%），并称量盆质量（PZ，0.25 kg），控制移栽时装入盆中土壤的质量（TZ，8.50 kg，约距花盆沿2～3 cm），将每个盆编号，做好相应记录，而后进行常规的统一水肥管理。小蓬竹分蔸盆栽后老叶逐渐脱落，当年冬季置于温室内越冬，春季气温回暖后搬出大棚置于开阔处自然状态下，盆栽苗于2011年3月长出新枝叶；至7月中旬，选取长势良好、较为一致的无病虫害小蓬竹盆栽苗，移入隔绝降水的透明大棚作为干旱胁迫试验材料，此时盆中苗木平均质量约0.35 kg。

1.2 试验设计

考虑到9月是小蓬竹集中出笋时期，干旱胁迫试验时段设置为7月底至10月初，可观察到干旱胁迫对小蓬竹繁殖生长的影响。以Hsiao在1973年提出的中生植物水分梯度的划分为基本依据，设置4个土壤水分梯度，即其土壤含水量分别为田间持水量的80%（CK）、60%（轻度干旱胁迫）、40%（中度干旱胁迫）、20%（重度干旱胁迫），每个处理3个重复，每个重复3盆^[10]。

2011年7月25日开始控水处理，采用盆栽称重控水法^[11]。试验于贵州大学林学院苗圃大棚内进行，避免降水对试验的影响，每天17：00—18：00称重并调节水分状况（电子称，感量5 g），至8月5日各个处理均达到设定的水分条件，至10月18日胁迫处理结束，其间不施肥并随时拔除杂草。

1.3 测定项目及方法

叶片相对数量为原有个体胁迫结束时叶片数量与胁迫开始时叶片数量的比值，用百分比表示；出笋率为胁迫结束时出土的竹笋总数量与母竹数量的比值，用百分比表示；竹笋成活率为胁迫结束时还成活的竹笋数量与总出笋数量之比，用百分比表示；幼竹地径指成活幼竹土面处直径，以游标卡尺测定。取新鲜叶片称其鲜质量，在蒸馏水中浸泡24 h后称其饱和鲜质量，最后在110 ℃下烘并称其干质量，计算公式为：叶片相对含水量=（鲜质量-干质量）/（饱和质量-干质量）×100%；水分饱和亏=100%-相对含水量。采用压力室法测定小枝水势，测定时间为17：00，测定仪器使用美国PMS Instrument Company生产的Model 1000 Pressure Chamber Instrument。根系活力采用TTC法进行测定，上述生理指标均参照文献[12]进行测定。叶片保水力用叶片失水速率反映，失水速率越快，表明保水力越差，参照文献[13]的方法测定。

1.4 数据统计与分析

所有获得数据的统计与分析均用SPSS 17.0完成，差异显著性检验采用新复极差法；图表处理采用Excel 2003软件。

2 结果与分析

整个干旱胁迫期间，所有处理的小蓬竹均无死亡。干旱胁迫约1个月后，中度与重度干旱胁迫下小蓬竹开始明显萎蔫。相对于CK而言，轻度干旱胁迫下的叶片仅在正午时段稍微向内卷曲，中度与重度干旱胁迫下的小蓬竹叶片在晴天的白天（除上午早些时候）完全展开外，其他时候都处于稍微卷曲（中度胁迫）或较为严重卷曲（重度胁迫）的状态。

2.1 叶片相对数量与生长繁殖情况

由表1可知，干旱胁迫结束时，轻度干旱胁迫与CK的叶片相对数量比刚开始胁迫时有所增加，但二者差异不显著；中度、重度干旱胁迫的叶片相对数量有所减少，分别为胁迫前的84.14%、69.54%，二者均极显著小于CK与轻度干旱胁迫，且重度干旱胁迫极显著小于中度干旱胁迫。扩展生长是环境和植物内部代谢活动相互作用的结果，在各种与植物生长有关的环境因素中，水的有效性占主导地位^[14-15]，干旱胁迫使叶片扩展受到抑制，从而影响总叶面积。有研究表明，作物叶面积决定冠层对光的截获能力，从而影响光合作用、蒸腾作用及其最终产量^[16]。干旱胁迫约15 d时，各处理陆续有竹笋出土，各处理竹笋出土时间差异不大，胁迫结束时调查了小蓬竹出笋成竹及幼竹生长情况，结果见表1。从表1可见，与CK相比，轻度干旱胁迫下的小蓬竹出笋率、成竹率并没有受到显著影响，重度干旱胁迫下的出笋率极显著低于CK、轻度干旱胁迫，但与中度干旱胁迫差异不显著；中度干旱胁迫的成竹率没有显著降低，但重度干旱胁迫下的小蓬竹成竹率极显著低于CK、轻度干旱胁迫和中度干旱胁迫，说明重度干旱胁迫下的水分亏缺对小蓬竹出笋、成竹极为不利，出笋幼竹死亡率较高。至干旱胁迫结束时，仍成活的幼竹地径情况与出笋、成竹情况类似。

2.2 组织水分状况

细胞水分含量常用相对含水量表示，植物细胞遭受干旱胁迫时，其相对含水量变化范围为50%～100%或更低^[17]。小蓬竹叶片相对含水量以CK最大，随着干旱胁迫的加重逐渐降低，但轻度、中度干旱胁迫与CK差异不显著，仅重度干旱胁迫极显著低于轻度干旱胁迫、CK，比CK低23.16%，说明干旱胁迫对小蓬竹叶片相对含水量的影响显著（表2）。

植物水分饱和亏有2种意义：一是植物水分亏缺的能力，二是植物从干旱缺水的土壤中吸收水分的能力。一般认为，植物抗旱性强，水分饱和亏就大，且其值受环境影响较小^[18]、较稳定。随着土壤水分含量的降低，小蓬竹叶片水分饱和亏不断升高；轻度干旱胁迫的水分饱和亏与CK差异不显著，但中度、重度干旱胁迫与CK、轻度干旱胁迫相比差异显著或极显著（表2）。说明在中度干旱胁迫与重度干旱胁迫下，小蓬竹叶片出现了严重的水分亏缺，同时也表明小蓬竹能忍耐高达30%的水分饱和亏。

通常植物组织的水势愈低，则吸水能力愈强，反之吸水能力则较弱，这种变化规律可用以确定植物的受旱程度和抗旱能力^[19]。小蓬竹小叶的叶柄特殊，不便于用压力室法测定小叶水势，因此笔者在正午时测定了小枝水势，以代表组织水分状况。由表2可看出，CK的小蓬竹小枝水势最高，为-0.96 MPa；小蓬竹小枝水势随干旱胁迫程度的加重而逐渐降低，CK与轻度干旱胁迫差异不显著，与中度、重度干旱脅迫差异显著或极显著。李娟等对黄条金刚竹的研究也发现，随着干旱胁迫的持续，其叶片水势不断降低^[20]。

2.3 根系活力

根系是植物直接感受土壤养分、水分信号并吸收土壤养分与水分的器官^[21]。干旱胁迫下，各处理的小蓬竹根系活力从大到小依次为轻度干旱胁迫>重度干旱胁迫>中度干旱胁迫>CK（图1），由此可知干旱胁迫下小蓬竹根系活力并没有减弱，其中轻度干旱胁迫下的根系活力为30.39 mg/（g·h），极显著强于CK，且达到了CK的2.42倍。在不同程度干旱胁迫下的根系活力均比CK高，说明干旱胁迫能提高小蓬竹根系吸收水分以及矿物质的能力，有助于度过干旱环境。

3 小结

在某种程度上，小蓬竹叶片相对数量与叶面积具有相同的意义。相对于CK而言，轻度干旱胁迫对小蓬竹叶面积影响轻微（表1），说明小蓬竹在轻度干旱胁迫下能够正常扩展生长；当干旱胁迫强度进一步增大时，植株用于叶片扩展的资源投入量大幅减少，小蓬竹细胞增大受阻，叶片相对数量相对于胁迫前不断减少，同时部分叶片提前衰老与枯落，因此叶面积不断减小，小蓬竹通过这种方式能有效减少水分的蒸腾散失以应对水分亏缺。植物通过保持一个较小的总叶面积来使单位叶面积的光合作用维持在一定水平，这是植物适应土壤水分减少的一种重要方式^[22]。

临时性的轻度干旱胁迫及中度干旱胁迫对小蓬竹的繁殖影响较小，而重度干旱胁迫不但极显著地降低了小蓬竹克隆繁殖个体的数量与成活率（表1），还极显著降低了克隆繁殖个体的质量。成活幼竹地径不断减小，几乎无法完成更新繁殖，这可能是因为光合产物积累对繁殖消耗支撑不够^[23]，也可能是因为小蓬竹的生物量在干旱胁迫下进行了分配调整。

随着胁迫强度的增加，叶片相对含水量与小枝水势不断降低，叶片水分饱和亏不断增大，离体叶片失水时间变短，而叶片的失水速率不断提高（表2）。小蓬竹植株水势下降，使其保持与下降的土壤水势间的差距，有助于根部从土壤中吸收水分^[24]，以调节相关的生理生化过程，保证各种生命活动的进行。这说明轻度胁迫下的小蓬竹叶片能够维持原有的持水力，但干旱胁迫的进一步加重打破了小蓬竹叶片水分平衡，使其持水力显著降低。

根系活力是反映根系生命活动的重要生理指标，其高低会影响根系吸收水分和矿质离子的能力^[25]，根系活力的下降不仅会影响植物对水分和矿质元素的吸收，而且对根系的合成代谢和地上部分的同化作用都会产生不利的影响，因此水分胁迫下维持较高的根系活力是植物抗旱能力强的一种表现^[26]。轻度干旱胁迫下的小蓬竹根系活力极显著增强，而中度、重度干旱条件下的小蓬竹能够维持较高的根系活力，这提升了小蓬竹在干旱胁迫下吸收水分的能力，有助于小蓬竹度过干旱条件。

仅从本研究的条件与深度可以看出，在70 d的轻度干旱胁迫下，小蓬竹并未表现出不适应的状况，这可能与其在喀斯特地区经过长期的适应与锻炼而形成的对临时性干旱的抗性有关。对不少其他植物的类似研究也显示，适度干旱胁迫能增强植物对干旱的适应性^[27]。中度干旱胁迫下的小蓬竹完全可以忍耐70 d时间尺度的胁迫，但不利于现有个体的生长，同时也限制了通过克隆进行的繁殖更新，长时间持续的中度干旱必然导致现有种群的消亡。当胁迫强度进一步加重，水势小于一定限度（阈值）时，细胞终究会失去调控能力而死亡。小蓬竹适应干旱的机理主要是通过降低植株整体叶量及提高叶片的保水力，以此降低植株蒸腾耗散；维持比CK更高的根系活力，加强根系对水分及矿质营养的吸收能力，实现其对干旱胁迫较强的忍耐性和较好的适应性。此外，笔者推测8、9月期间，70 d（或略长）为小蓬竹在重度干旱环境下的极限忍耐时长，如果在日均温更高的夏季，小蓬竹在重度干旱胁迫下的忍耐时间会更短。

参考文献：

[1]Bouwman A F，van Vuuren D P，Derwent R G，et al. A global analysis of acidification and eutrophication of terrestrial ecosystems[J]. Water，Air and Soil Pollution，2002，141（1/2/3/4）：349-382.

[2]徐兴友，张风娟，龙 茹，等. 6种野生耐旱花卉幼苗叶片脱水和根系含水量与根系活力对干旱胁迫的反应[J]. 水土保持学报，2007，21（1）：180-184.

[3]尹宝重，王 艳，张月辰. 干旱胁迫对红小豆苗期生理生化特性的影响[J]. 贵州农业科学，2011，39（7）：65-67，70.

[4]张美俊，杨武德，乔治军，等. 不同糜子品种萌发期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价[J]. 草地学报，2013，21（2）：302-307.

[5]刘济明. 贵州喀斯特地区小蓬竹生态特性研究[D]. 北京：北京林业大学，2010.

[6]朱守谦，韦小丽，祝小科，等. 乌江流域喀斯特石质山地水分特征研究[C]//朱守谦.喀斯特森林生态研究Ⅲ. 贵阳：贵州科技出版社，2003：30-37.

[7]蒙朝阳. 喀斯特植物小蓬竹群落生态学与繁殖栽培技术研究[D]. 贵阳：贵州大学，2008.

[8]刘济明，颜 强，廖小锋，等. 干旱胁迫对小蓬竹光合生理的影响[J]. 贵州农业科学，2013，41（8）：65-69.

[9]刘济明，李 鹏，廖小锋，等. 干旱胁迫对小蓬竹生理生化特性的影响[J]. 西北农业学报，2013，22（9）：153-157.

[10]Hsiao T C. Plant responses to water stress[J]. Annual Review of Plant Physiology，1973，24：519-570.

[11]国 琳，张劲松，孟 平，等. 山茱萸光合及水分利用特征对土壤水分胁迫的响应[J]. 河北农业大学学报，2010，33（1）：21-26.

[12]邹 琦. 植物生理学实验指导[M]. 北京：中国农业出版社，2000：62-63.

[13]谢乾瑾. 蒙古莸抗旱生理生态特性的研究[D]. 北京：北京林业大学，2011.

[14]山 仑，陈培元. 旱地农业生理生态基础[M]. 北京：科学出版社，1998：1-18.

[15]Kume T，Takizawa H，Yoshifuji N，et al. Impact of soil drought on sap flow and water status of evergreen trees in a tropical monsoon forest in northern Thailand[J]. Forest Ecology and Management，2007，238（1/2/3）：220-230.

[16]Randall H C，Sinclair T R. Sensitivity of soybean leaf development to water deficits[J]. Plant，Cell & Environment，1988，11（9）：835-839.

[17]Lawlor D W，Cornic G. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants[J]. Plant，Cell & Environment，2002，25（2）：275-294.

[18]黃颜梅，张 健，罗承德.树木抗旱性研究[J]. 四川农业大学学报，1997，15（1）：49-54.

[19]Mrema A F，Granhall U，Sennerby-Forsse L.Plant growth，leaf water potential nitrogenase activity and nodule anatomy in leucaena leucocephala as affected by water stress and nitrogen availability[J]. Trees-Structure and Function，1997，12（1）：42-48.

[20]李 娟，彭镇华，高 健，等. 干旱胁迫下黄条金刚竹的光合和叶绿素荧光特性[J]. 应用生态学报，2011，22（6）：1395-1402.

[21]齐 健，宋凤斌，刘胜群. 苗期玉米根叶对干旱胁迫的生理响应[J]. 生态环境，2006，15（6）：1264-1268.

[22]Gindaba J，Rozanov A，Negash L. Response of seedlings of two Eucalyptus and three deciduous tree species from Ethiopia to severe water stress[J]. Forest Ecology and Management，2004，201（1）：119-129.

[23]Sardans J，Rodà F，Peuelas J.Effects of water and a nutrient pulse supply on rosmarinus officinalis growth，nutrient content and flowering in the field[J]. Environmental and Experimental Botany，2005，53（1）：1-11.

[24]Mayek-Pérez N ，García-Espinosa R，López-Castaeda C ，et al. Water relations，histopathology and growth of common bean（Phaseolus vulgaris L.）during pathogenesis of Macrophomina phaseolina under drought stress[J]. Physiological and Molecular Plant Pathology，2002，60（4）：185-195.

[25]譚 勇，梁宗锁，董娟娥，等. 水分胁迫对不同产地板蓝根幼苗抗氧化物酶活性和根系活力的影响[J]. 华北农学报，2006，21（5）：20-23.

[26]魏 媛，喻理飞. 一年生构树幼苗对水分胁迫的生理响应[J]. 西北林学院学报，2010，25（4）：40-44.

干旱胁迫对油茶的影响 篇7

1 大豆对干旱胁迫的生理生化反应

1.1 大豆根系的影响

根系能为植株提供充足的养分和水分, 是植物不可缺少的部位。作物的地上与地下部位形态功能相协调, 促成植物的生长发育, 健壮的根系形态有无直接决定了作物能否获得充足的养分和水分, 而且作物根系对土壤水分变化极为敏感。普遍认为具有健壮根系的植物能耐旱, 植物的干旱情况可以从根系上的化学信号得到直接反映。大豆根系生长情况随大豆生长期和环境的不同而表现不同的形态, 大豆在不同干旱处理下其根系的数目、总面积、总干重、主根长、有效吸收总面积以及其根活力等具有广泛的遗传性。当豆棵受到长时间的干旱胁迫时, 随着水分亏缺增大, 大豆根总干重、根系有效吸收表面积、根伤流和根吸取养分和水分的能力均呈显著的下降趋势[2,3]。

1.2 大豆叶片的影响

作物生理受干旱胁迫的影响是一个较复杂的过程, 短时间的干旱胁迫会导致植物组织细胞个数减少和体积变小。由于水分的缺乏, 植物细胞组织液浓度增加, 细胞液会向组织液转运, 导致细胞变小坏死, 在形态上主要表现为组织坏死或生长抑制。植株叶片受到干旱胁迫时, 其相对含水量会显著下降, 大豆叶子的生理反应发生较大的变化[4]。被干旱处理过的大豆叶片与正常叶片相比, 其叶绿素含量明显减少;其不同部位的叶子面积和周长均比正常叶片小。在大豆生长不同时期受干旱胁迫对其叶的影响不同, 如果在初花期和鼓粒期时, 大豆叶面积有所减小, 叶温升高, 电导率增大, 同时叶绿素含量和比叶重都有所降低;并且叶片的游离脯氨酸和丙二醛含量较正常叶有所增加, SOD酶活性增强, 可溶性糖增加, 这些指标都随着干旱胁迫的加强而升高。

许多研究表明, 干旱胁迫能降低植株叶片光合速率, 但作用机制目前还不十分清楚。普遍认为存在气孔限制因素和非气孔限制因素2种影响因素。气孔限制因素是大豆在轻度干旱胁迫下, 根系吸取水分减少, 导致叶片气孔关闭和降低光合速率。非气孔限制因素是大豆在强度干旱胁迫下, 长时间的缺水影响了细胞酶活性、激素和代谢活动, 致使叶片光合速率的降低。

1.3 大豆豆荚的影响

大豆豆荚受干旱胁迫的影响极显著。干旱胁迫发生在开花期时会导致大豆单株荚数及豆荚中大豆粒数显著减少;结荚期受到干旱胁迫, 会导致粒数减少;而且成秕荚数量增多, 大豆百粒重受到影响主要是在鼓粒期受到干旱胁迫[5,6]。有学者研究表明, 干旱胁迫发生在开花期时, 大豆豆荚含水量和豆荚鲜重均有所降低;当干旱胁迫到一定程度时, 豆荚的鲜重会减小;随着干旱胁迫的进一步加重, 豆荚开始停止生长甚至干瘪掉落。当干旱胁迫减缓时, 花蕾和部分较新豆荚的含水量会有所恢复, 花蕾的恢复速度较豆荚要快。

2 干旱胁迫对大豆产量的影响

干旱胁迫是通过减少大豆根系的水分吸收和加大叶片的水分挥发来影响豆棵正常生长, 致使大豆减产甚至绝收。苗期干旱胁迫对豆棵影响最小, 这是因为干旱胁迫一解除, 豆棵还有大豆蕾、花、荚、粒形成等期间来补充水分和恢复。开花期干旱胁迫会造成秕荚大量增加, 粒数减少, 单株荚数影响最大;鼓粒期受干旱胁迫是导致大豆百粒重下降的直接原因, 对大豆产量影响最大;鼓荚期干旱胁迫会导致每荚正常成熟粒数的减少, 每粒品质降低及植株提前成熟等, 从而直接造成产量大幅度下降。干旱胁迫从开花至鼓粒期影响最为明显, 研究表明这是因为在这段时期大豆根系对水分较敏感, 而且充足的水分是大豆营养生长与生殖生长的必须条件。

3 干旱胁迫对大豆品质的影响

大豆中的蛋白质、脂肪、籽粒油酸亚油酸等含量是大豆品质的一个主要指标。近年来, 学者对大豆品质受干旱胁迫的影响已有深入研究。如果干旱胁迫发生在大豆生长的开花、结荚及鼓粒期间, 会使大豆中的蛋白质含量提高, 而脂肪含量下降, 引起的变化最为显著是鼓粒期。干旱胁迫下大豆中抗氧化酶、脯氨酸、脱落酸的含量将会上升, 其相对含水量、豆油产量都显著降低。干旱胁迫对大豆品质的影响最小是出苗至分枝期, 其次是开花至鼓粒期, 最严重的是鼓粒至成熟期。

参考文献

[1]崔维佳, 常志云, 李宁.干旱胁迫对大豆生理生态及产量的影响[J].水资源与水工程学报, 2013 (4) :20-24.

[2]高蕾.干旱胁迫对大豆幼苗生理及其显微结构的影响[D].哈尔滨:东北农业大学, 2009.

[3]崔维佳, 常志云, 李宁, 等.大豆生理生态干旱胁迫影响研究进展[J].安徽农业科学, 2012 (25) :12516-12517, 12520.

[4]白伟, 孙占祥, 刘晓晨, 等.苗期水分胁迫对大豆器官平衡和产量的影响[J].大豆科学, 2009 (1) :59-62.

[5]褚丽丽, 张忠学.氮素营养与水分胁迫对大豆产量补偿效应的影响[J].生态学报, 2010 (10) :2665-2670.

干旱胁迫对油茶的影响 篇8

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为再力花 (Thalia dealbata) 、紫芋 (Colocasia tonoimo) 、海寿花 (Pontederia cordata) 、黄菖蒲 (Iris pseudacorus) 4种湿地植物。选择健康无病、生长一致的苗栽培于花盆中, 每种3盆。经过一个月的适应性培养后进行干旱胁迫试验, 每隔2 d采集不同植物叶片测定相关生理指标。

1.2 方法

植物抵御胁迫的生理响应机制主要通过渗透调节物质、抗氧化酶活性和质膜透性等指标的研究来实现。样品测定方法:超氧化物歧化酶 (SOD) 活性采用NBT法;过氧化氢酶 (POD) 活性采用愈创木酚法;丙二醛 (MDA) 含量采用TBA法;游离脯氨酸 (Pro) 含量采用酸性茚三酮法;叶绿素含量采用丙酮乙醇浸提法;电导率法测定细胞膜透性[3,4,5]。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对不同湿地植物超氧化物歧化酶活性的影响

超氧化物歧化酶 (SOD) 与植物抗逆性及衰老生理关系密切。一般认为水分胁迫下植物体内SOD活性与植物抗氧化胁迫能力呈正相关[6]。

由图1可知, 各植物的SOD活性均呈先升后降趋势, 其中黄菖蒲的SOD活性变化不明显, 最高值与最低值仅相差23.7 U。紫芋和海寿花在胁迫4 d后, SOD活性表现最高, 随后呈下降。再力花在胁迫10 d后, SOD活性才出现最高, 相比开始增加了45.7 U。

由上可知, 随干旱胁迫程度加深, 4种湿地植物的SOD活性升高, 即抗氧化胁迫能力提高, 胁迫进一步加剧时SOD降解的增加而合成减慢, 表现出活性降低。其中, 在抗干旱能力方面再力花>紫芋>黄菖蒲>海寿花。

2.2 干旱胁迫对不同湿地植物过氧化物酶活性的影响

过氧化酶 (POD) 与SOD均为植物体内清除自由基的重要酶类, 协同作用以防御自由基对细胞膜的损害。由图2可知, 随胁迫加强, 过氧化物酶活性升高, 随后出现下降趋势, 紫芋和黄菖蒲都在胁迫10 d后, POD活性表现为最大;海寿花在干旱胁迫10 d后死亡, 再力花POD活性在胁迫8 d后就表现为最大, 且前后差异达3.32 U。故其抗旱能力表现为:再力花>紫芋>黄菖蒲>海寿花。

2.3 干旱胁迫对不同湿地植物丙二醛的影响

丙二醛 (MDA) 含量可以表示膜脂过氧化作用的程度, 有研究表明其与植物的抗旱性有较显著关系[7,8]。由表1可知, 随胁迫加强, 海寿花MDA含量逐渐升高, 胁迫10 d后, 含量升高94.4%。再力花、紫芋、黄菖蒲MDA含量呈先升后降趋势, 再力花和紫芋的丙二醛含量在胁迫6 d时最高, 其中紫芋增幅最小其次是再力花。黄菖蒲在胁迫12 d时才出现, 且增幅较大, 所以抗旱能力:紫芋>再力花>黄菖蒲>海寿花。

2.4 干旱胁迫对不同湿地植物可溶性蛋白质的影响

图3可见, 4种湿地植物的可溶性蛋白含量在干旱胁迫的各个时期均有不同程度的变化。胁迫开始后2 d, 蛋白质含量明显下降, 随后出现缓慢上升趋势, 胁迫14 d时到达最大值, 接下来, 各植物的蛋白质含量又呈下降势头, 直至出现死亡特征。

2.5 干旱胁迫对不同湿地植物脯氨酸的影响

植物脯氨酸 (Pro) 是一种渗透调节物质, 可以通过其含量来维持和调节细胞的正常生理功能。由图4可知, 干旱胁迫时紫芋、再力花在胁迫6 d和4 d后, 脯氨酸积累达到最大值, 较黄菖蒲和海寿花的脯氨酸含量较少, 且变化幅度较小。海寿花在胁迫6 d后, 出现反复变化, 胁迫10 d后, 脯氨酸开始出现下降, 胁迫12 d后死亡。黄菖蒲的脯氨酸含量开始呈上升趋势, 胁迫9 d后出现最大值, 随后含量趋于稳定。故其抗旱能力:紫芋>再力花>海寿花>黄菖蒲。

2.6 干旱胁迫对不同湿地植物叶绿素含量的影响

叶绿素是植物光合作用的主要色素, 一般情况下, 植物受到胁迫时, 叶绿素分解, 叶绿素的含量也就相应的降低[9,10]。由图5可知, 4种湿地植物干旱胁迫时叶绿素含量呈下降趋势, 且变化较为平缓。在胁迫前6 d, 再力花、紫芋、海寿花和黄菖蒲的叶绿素含量平均下降, 胁迫10 d时, 其含量最低为0.69 mg/g。所以抗旱能力强弱:再力花>紫芋>黄菖蒲>海寿花。

2.7 干旱胁迫对不同湿地植物细胞膜透性的影响

由图6可知, 4种湿地植物在受到干旱胁迫时, 膜透性变化总体呈缓慢上升趋势, 变化幅度存在较显著的差异。黄菖蒲在胁迫4 d后, 膜透性出现缓慢上升;海寿花干旱胁迫4 d后, 细胞膜通透性显直线上升趋势, 10 d后增加23.45%, 趋于死亡;再力花胁迫12 d后相对电导率增加5.78%, 叶子出现萎蔫变黄。故参试植物的抗旱能力为:再力花>紫芋>黄菖蒲>海寿花。

3 结论与讨论

多数研究表明, 轻度或短期干旱胁迫下植物保护性酶活性呈上升趋势, 并随胁迫程度加重或胁迫时间延长出现下降趋势, 并且在桤木、黑杨等树种的研究中得到证实[11,12], 本研究的4种湿地植物的基本趋势与之相同。

水分缺失会影响植物的生长发育, 干旱胁迫下4种湿地植物细胞内大量富集活性氧, 造成膜相分离, 破坏膜的正常功能, 并且其过氧化产物丙二醛的产生和累积会加剧对细胞的毒害, 在这一过程中, 保护酶类物质包括SOD、POD能够阻抑这种作用, 清除或猝灭已存在的活性氧。本研究中, 4种湿地植物的超氧化物歧化酶 (SOD) 和过氧化物酶 (POD) 活性随逆境胁迫的加剧程度呈先升后降的趋势;丙二醛 (MDA) 增加程度与胁迫呈正相关关系;游离脯氨酸 (Pro) 随水分胁迫程度的加重在植物体内逐渐增加;叶绿素含量在脂质过氧化作用下, 随胁迫加重而呈逐渐减少趋势。综合以上各项指标, 4种湿地植物的抗旱性强弱应为:再力花>紫芋>黄菖蒲>海寿花。

摘要：以再力花、紫芋、海寿花、黄菖蒲4种湿地植物为试验材料, 测定其在不同干旱胁迫条件下的相关生理生化指标, 研究表明:干旱胁迫下, 4种湿地植物的叶片脯氨酸、丙二醛和可溶性糖含量显著升高, 超氧化物歧化酶 (SOD) 和过氧化物酶 (POD) 活性随着胁迫时间的延长表现出先升高后降低的趋势;叶绿素含量、细胞膜透性随胁迫加重而呈逐渐降低趋势。综合各生理指标, 4种湿地植物的抗旱性由强到弱为再力花、紫芋、黄菖蒲、海寿花。

关键词：湿地植物,干旱胁迫,生理特性

参考文献

[1]Lunetta R.S., Balogh M.E.Application of multi-temporalLandsat-TM imagery for wetland identification[J].PhotogramMetric Engineering&Remote Sensing, 2003, 65 (11) :1303-1310.

[2]沈锦花, 胡波.浙江省近534年旱涝发生规律及突变分析[J].气象, 2005, 31 (10) :76-79.

[3]蒋德安.植物生理学实验指导[M].成都:成都科技大学出版社, 1999:14.

[4]陈建勋, 王晓峰.植物生理学实验指导[M].广州:华南理工大学出版社, 2002:2-3.

[5]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社, 2004:6.

[6]Mckersie BD, Chen Y, De Beus M, et al[J].Plant Physical, 1993, 103:1155-1163.

[7]黎裕.植物的渗透调节与其它生理过程的关系及其在作物改良中的应用[J].植物生理学通讯, 1994, 30 (5) :377-385.

[8]赵九洲, 刘沼洪.渗透调节机制与植物的抗旱性研究[J].江西林业科技, 2005 (4) :27-29, 37.

[9]陈亚飞, 杜国坚, 等.水分胁迫对普陀樟幼苗生长及生理特性的影响[J].浙江林业科技, 2009, 39 (3) :24-29.

[10]李彧.水分肋迫条件下白榆光合与蒸腾特性对光的响应[J].森林工程, 2009, 25 (3) :26-29.

[11]Fukuju yamamoto.Efects of Flooding Depth on Growth, Mor-phology and Photosynthesis in Alusjaponica species[J].NewForests, 2008 (35) :1-4.

干旱胁迫对油茶的影响 篇9

本实验研究油菜属于双子叶植物, 十字花科, 芸薹属, 有甘蓝型油菜、白菜型油菜、芥菜型油菜3个种, 它在中国、美国和加拿大等国家都分布广阔。油菜是我国最重要的油料作物之一, 年均种植面积上亿亩, 总产上千万吨左右, 均居世界首位。干旱是一个世界性问题。目前, 世界上干旱、半干旱地区面积约占土地总面积的35%, 占总耕地面积的43.9%[1,2,3]。在所有的非生物胁迫中干旱对农作物造成的损失占首位, 仅次于病虫害造成的损失。我国的有大面积的干旱、半干旱地区, 如华北、西北、内蒙古和青藏高原等地区, 其面积约占全国土地面积的1/2。作为全球主要的油料作物之一, 而油菜的发芽和幼苗生长期正值秋冬严寒之时, 气候干燥水分缺少, 正因为缺水的生长环境条件制约, 植株苗期矮小, 容易倒伏导致其产量低, 产油量低, 品质差等问题的频频出现。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试剂

聚乙二醇 (PEG-60000) 、乙醇消毒液 (浓度7 5 % ) 、浓度1 % 的次氯酸钠 ( 1 0 % 次氯酸钠稀释1 0倍) 、纯水、超纯水。

1.1.2 器材

干净、无损的直径150 mm培养皿、移液枪 (0~5m L) 、烧杯、玻璃棒、200 m L量筒、光照培养箱。

1.2 实验过程与方法

1.2.1 种子的消毒处理方法

乙醇消毒液浸泡5 min, 1%的次氯酸钠浸泡10 min, 纯水清洗3遍, 超纯水清洗一遍。

1.2.2 实验方法

首先挑选健康饱满, 无病毒侵染的油菜种子, 种子经过消毒处理后, 将其移到垫有的2层滤纸的直径为15 cm的培养皿中, 每皿30粒 (排列整齐, 方便计数) , 每株系2次重复, 并设立对照实验, 分别加入17%PEG-6000溶液, 设置对照组, 加入等量的超纯水, 第1天加入4 m L, 自第2天起每天加入2 m L, 放入恒温培养箱 (25 ℃, 光照16 h, 黑暗8 h) 。

记录每个培养皿首先发芽的时间, 记录达到50%发芽率的时间, 7 d后, 测量出苗率, 鲜质量, 再放入70 ℃烘箱2 h, 称量其干质量, 计算幼苗活力指数。

一般发芽数占总数的1/2左右就是所要的筛选浓度, 经过大量前期实验得出杂交油菜种子的筛选浓度在16%~18%。本实验所用杂交种筛选浓度为17%[4,5,6,7]。

1.2.3 测定项目与方法

第8天测定出苗率。TSW千粒质量 (g) , FG是最先发芽时间 (h) , T50是达到50%发芽率的时间 (h) , 出苗率, 鲜质量, 干质量 (70 ℃) 。

1.2.4 数据处理方法

发芽率=正常萌发种子数/供试种子数

出苗率=正常出苗的种子数/供试种子数

2 结果与分析

PEG-6000模拟干旱胁迫后, 幼苗的相对活力指数在0.31~0.75, 15个品种的平均相对活力指数为0.5。干旱胁迫后, 15个油菜品种的平均苗高比对照降低39.68%, 平均单株鲜质量比对照降低33.2%, 平均单株干质量比对照降低38.2%, 平均, 出苗率比对照降低18%。在各种指标中, 相对活力指数较为直观、综合地反映了发芽和生长性状, 可作为油菜发芽期抗旱鉴定的主要指标。用17%的聚乙二醇 (PEG-6000) 模拟干旱胁迫条件, 实验组和对照组在形态指标上发生明显差异, 并且干旱对植株的危害是显著的, 鲜质量和干质量的显著减少, 表明植株在生长过程中光合作用能力下降, 产生的有机物质含量降低, 这对果实的收获是极其不利的。因此, 应该有效地提高油菜作物的抗旱能力, 以达到增产增收的目的[8,9,10]。

参考文献

[1]桂月晶.油菜抗旱指标筛选及抗旱相关基因的表达分析[D].开封:河南大学, 2011.

[2]王道杰, 桂月靖, 杨翠玲, 等.油菜抗旱性及鉴定方法与指标Ⅱ.油菜芽期抗旱性鉴定指标的研究[J].西北农业学报, 2012 (3) :84-91.

[3]王道杰, 桂月靖, 杨翠玲, 等.油菜抗旱性及鉴定方法与指标Ⅲ.油菜苗期抗旱性及鉴定指标筛选[J].西北农业报, 2012 (5) :108-113.

[4]项俊, 陈兆波, 王沛, 等.Ca Cl2对干旱胁迫下甘蓝型油菜抗旱性相关的生理生化指标变化影响[J].华中农业大学学报, 2007 (5) :607-611.

[5]肖庆生.甘蓝型油菜抗旱相关基因的表达分析[D].北京:中国农业科学院, 2011.

[6]谢小玉, 张霞, 张兵.油菜苗期抗旱性评价及抗旱相关指标变化分析[J].中国农业科学, 2013 (3) :476-485.

[7]胡承伟, 张学昆, 邹锡玲, 等.PEG模拟干旱胁迫下甘蓝型油菜的根系特性与抗旱性[J].中国油料作物学报, 2013 (1) :48-53.

[8]陈致富, 李勤菲, 张永晶, 等.白菜型油菜品种萌发期的抗旱性鉴定与筛选[J].植物遗传资源学报, 2015 (1) :15-22.

[9]李真, 梅淑芳, 梅忠, 等.甘蓝型油菜DH群体苗期抗旱性的评价[J].作物学报, 2012 (11) :2108-2114.

干旱胁迫对油茶的影响 篇10

关键词：金花茶幼苗,干旱胁迫,气体交换,叶绿素荧光,生理特性

在植物的生长过程中, 水分汲取是最为关键的影响因素, 环境水分供应量决定了植物生长的适应性和延续性, 例如某些濒危植物的环境适应性差, 导致生存力极低, 从生态学角度来看, 表现出不耐干旱的性质。金花茶属山茶科山茶属金花茶组常绿灌木, 不仅具有较高的观赏价值, 而且还有重要的科研价值。本文主要研究干旱胁迫对金花茶幼苗光合生理特性的影响, 探讨其响应规律, 为实际金花茶保护和开发提供理论依据。

1材料和方法

1.1 材料

本试验地点:广西植物研究所苗圃玻璃房;棚内光照强度:强于自然光20k左右;移栽具体步骤:所移植的实生苗长势基本一致, 花盆内径30cm、深度25cm, 每盆栽1 株, 土壤采用表层田园土, 土重5kg左右, 土壤持水量30.08%, 试验期间确保土壤水分充足。以4 种土壤水分处理为试验, 田间持水量85%~90%、65%~70%、50%~55%、35%~40%分别表示为T0、T1、T2、T3, 每种10 盆。所有植株在9 月初达到预定含水量后, 立即进行控水, 每晚18 点进行盆重测量, 并将白天失水量补足至原设定水平, 对其进行干旱胁迫试验后15 日, 测定植株光合生理指标。

1.2 测定项目

选取植株顶端向下第3~5 片成熟功能叶, 测定各项光合属性参数, 具体项目包括:相对含水量、净光合速率、蒸腾速率、气体交换参数、叶绿素荧光参数、丙二醛、普氨酸含量。在T3时, 金花茶幼苗死亡, 因此, 只能测定T0、T1、T2这3 个处理的光合生理指标测定。

1.2.1 气体交换参数。采用光合测定系统分析仪测定不同干旱胁迫条件下的苗木光合特性指标, 并计算出水分利用效率和气孔限制值, 在9:00~11:00 进行测定, 此时光合有效辐射为200w/m2, 室温为28℃, 二氧化碳浓度为370mg/m L, 取每株3 片叶, 以平均值为准。

1.2.2 叶绿素荧光参数。取每株3 片叶, 先进行20min暗适应处理, 再测定植株初始荧光、最大荧光和最大光化学效率, 以平均值为准。

1.2.3 光合色素含量。采取乙醇提取叶片光合色素, 乙醇浓度为95%, 波长为665nm、649nm和470nm, 并将叶绿素a、b和其比值以及类胡萝卜素和其比值算出来。

采用公式计算出叶片相对含水量、丙二醇和普氨酸含量。

2结果

2.1 干旱胁迫对金花茶气体交换参数的影响

重度胁迫中, 植株均死亡, 表明金花茶幼苗的耐受干旱胁迫极限为50%~55%田间持水量。干旱胁迫对金花茶幼苗气体交换参数影响较大, 随着干旱胁迫程度升高, 金花茶幼苗气体交换参数均显著降低。与T0相比, T1处理的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别下降53.5%、49.6%和50.9%, T2处理的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别下降90.5%、88.6%和90.9%。干旱胁迫下, 金花茶水分利用效率降低, 胞间二氧化碳的浓度升高, 但程度不明显 (P>0.05) , 表明金花茶光合速率与受干旱胁迫有直接关联, 干旱胁迫敏感度极强, 轻度缺水时金花茶光合速率会明显降低。

2.2 干旱胁迫对金花茶叶绿素荧光参数的影响

金花茶幼苗初始荧光随着干旱胁迫程度的增加而升高, 最大荧光和最大光化学效率随着干旱胁迫程度的加剧呈下降的趋势, 与T0处理下相比, T2的初始荧光、最大荧光和最大光化学效率均有显著差异 (P<0.05) , 说明在干旱胁迫条件下, 金花茶的叶绿素的结构和功能会受到损伤和破坏。

2.3 干旱胁迫对金花茶光合色素含量的影响

金花茶叶片在发生光合作用时, 吸收、传递、转化光能的主要因素为光合色素, 光合色素在很大程度上决定了植株的光合作用能力, 当干旱胁迫增强时, 金花茶叶片叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量显著降低 (P<0.05) 。

2.4 干旱胁迫对金花茶叶片相对含水量、丙二醇和普氨酸含量的影响

金花茶的相对含水量、丙二醇和普氨酸含量均随着干旱胁迫程度的增加而显著降低 (P<0.05) , 说明金花茶的抗干旱胁迫的能力弱。

3讨论

干旱胁迫会对植物的光合作用产生抑制, 降低植物的光合速率, 在气孔因素和非气孔因素的双重作用下, 植株叶片气孔导度下降, 大气中二氧化碳扩散减少, 从而影响到植物的光合作用, 非气孔因素是指金花茶在轻度干旱胁迫下叶肉细胞光合能力直接受到水分亏缺的影响。干旱胁迫除了抑制植物的光合作用外, 还会对植物光合电子传递、暗反应有关酶系产生、光合磷酸化等方面产生不同程度的影响。目前叶绿素荧光动力学是对干旱胁迫植物光合作用定量检测的有效方法, 能直接反应出植物叶绿素含量对光合作用的影响, 在本次研究中, 金花茶幼苗初始荧光与干旱胁迫程度呈正比, 干旱胁迫程度越高, 初始荧光参数越高;而最大荧光参数和最大光化学效率则与干旱胁迫程度呈反比, 干旱胁迫程度越高, 最大荧光参数和最大光化学效率急剧下降, 充分证实了金花茶不耐干旱的性质。评价植物耐旱性的另一个有效指标为叶片相对含水量, 含水量越大表明抗旱能力越强, 在本次研究中, 金花茶的相对含水量、丙二醇和普氨酸含量均随着干旱胁迫程度的增加而显著降低 (P<0.05) , 说明金花茶的抗干旱胁迫的能力弱。

综上所述, 不同水分处理对金花茶幼苗光合生理指标的影响不同, 重度干旱胁迫会导致金花茶植株过于干旱而死亡, 即金花茶幼苗的耐受干旱胁迫的极限为土壤含水量15.04%~16.54%, 而且干旱胁迫程度越高, 金茶花幼苗叶面各指标均有显著降低。

参考文献

[1]柴胜丰, 唐健民, 王满莲, 等.干旱胁迫对金花茶幼苗光合生理特性的影响[J].西北植物学报, 2015 (2)

[2] 尹丽, 胡庭兴, 刘永安, 等.干旱胁迫对不同施氮水平麻疯树幼苗光合特性及生长的影响[J].应用生态学报, 2010 (3)

[3] 杨期和, 李旭群, 杨和生, 等.金花茶幼苗光合生理生态特性研究[J].北京林业大学学报, 2010 (2)

[4] 贾瑞丰, 徐大平, 杨曾奖, 等.干旱胁迫对降香黄檀幼苗光合生理特性的影响[J].西北植物学报, 2013 (6)