應葉青，郭 璟，魏建芬，晏金鳳，路 英，方 偉

（浙江農林大學 浙江省現(xiàn)代森林培育技術重點實驗室，浙江 臨安 311300）

紅稈寒竹 Chimonobambusa marmorea f.variegata為寒竹 Chimonobambusa marmorea的栽培變型［1］，在浙江和福建等省有分布，世界各地多已有引種栽培［1－2］，其株高為 80～120 cm，稈紅色至粉紅色，枝葉繁茂，葉片偶爾具不規(guī)則白色條紋，耐修剪，適于盆栽，觀賞價值極高，為庭院及室內綠化的優(yōu)良觀賞竹種［2］。通過紅稈寒竹的抗性研究，充分發(fā)揮其觀賞特性，加快其開發(fā)利用，可豐富園林綠化竹種種類，為中國城鄉(xiāng)綠化、室內裝飾等提供高品質的觀賞竹綠化苗木。然而到目前為此，國內外在觀賞竹領域的研究相對較少，且主要集中在資源調查分類、選育栽培和園林應用上，而對觀賞竹的環(huán)境適應性的研究甚少［3］。本研究通過自然持續(xù)干旱脅迫下紅稈寒竹形態(tài)變化、生理響應的研究，初步了解其抗旱能力及抗旱機制，為該竹種的引種栽培及園林應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及設計

實驗材料紅稈寒竹于2001年從日本引種，在浙江林學院林木良種基地栽培，為防止凍害發(fā)生，冬天搭暖棚保溫越冬。2004年6月將部分材料移栽上盆于溫室栽培，部分繼續(xù)野外自然栽培。2008年6月中旬于溫室內進行分株換盆，盆栽土壤體積比為珍珠巖 ∶泥炭 ∶蛭石 ＝1∶2∶1的混合土，并澆透水。2008年9月底對它們進行干旱處理，實驗前灌透水1次（連續(xù)3 d，每次澆至盆底托盤中有水滲出），以后不再澆水，自然持續(xù)干旱。實驗從9月29日開始，分別在干旱脅迫0，10，20，30，40 d后采集紅稈寒竹中部枝條生長充實的功能葉，測定葉綠素（Chl）質量分數(shù)、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）質量摩爾濃度等生理指標，采樣重復3次·次－1。另外，在干旱處理的第40天傍晚對紅稈寒竹復水，之后的1，3，5 d分別取樣測定上述生理指標。

1.2 指標測定

土壤含水量采用烘干稱量法測定：稱取容器中部土樣10 g，裝入鋁盒，在105～110℃下烘干6～8 h，計算土壤含水量。葉綠素質量分數(shù)測定采用浸提法；SOD活性測定采用氮藍四唑法；用硫代巴比妥酸（TBA）反應法測定丙二醛質量分數(shù)［4］。CAT活性測定采用郝再彬等［5］方法。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用統(tǒng)計分析軟件SAS進行。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫下土壤含水量及植株外形上的變化

干旱處理后，土壤含水量隨脅迫持續(xù)發(fā)生了顯著的變化（圖1），土壤含水量由正常澆水時的80.6%下降至干旱第40天的9.2%，各觀察時間點上土壤含水量差異顯著。脅迫結束時，土壤含水量已經(jīng)很低，但觀察到紅稈寒竹植株沒有發(fā)生明顯萎焉現(xiàn)象，葉色從翠綠色轉變?yōu)辄S綠色。

圖1 斷水后土壤含水量隨時間的變化Figure 1 Change of soil water content with time after not supplying water

2.2 干旱脅迫對紅稈寒竹葉綠素質量分數(shù)的影響

2.2.1 干旱脅迫對葉綠素總量的影響 葉綠素是綠色植物進行光合作用的主要色素，葉綠素質量分數(shù)與組成同植物光合作用關系密切。干旱脅迫對紅稈寒竹的葉綠素總量的影響如表1所示：葉綠素總量在干旱脅迫 0～30 d間，由開始4.470 mg·g－1降到第30天的1.676 mg·g－1，在處理 0～30 d中每個觀察點上，前后2次測定的葉綠素總量都有極顯著的差異，這說明在脅迫初中期，干旱對紅稈寒竹葉綠素總量影響很大；在干旱處理30 d以后及復水后5 d內，植株保持穩(wěn)定的葉綠素總量，說明植株通過一定的自我調節(jié)基本適應了干旱脅迫狀態(tài)。復水后（1～5 d），葉綠素總量基本保持不變，可能是葉綠素合成的器官受到一定程度的損害或者合成途徑受到阻礙，以致在短期內難以恢復。

2.2.2 干旱脅迫對葉綠素a和葉綠素b質量分數(shù)的影響 由表1可以看出，葉綠素a和葉綠素b質量分數(shù)的變化趨勢與葉綠素總量變化一致。在0～30 d內的每個觀察點上，前后2次測定值均有極顯著的差異，當葉綠素 a質量分數(shù)降到 1.219 mg·g－1，葉綠素 b質量分數(shù)降到 0.458 mg·g－1時，即處理 30 d，土壤含水量降到13.5%后，葉綠素a和葉綠素b質量分數(shù)基本穩(wěn)定，復水后也沒有明顯的變化。

表1 紅稈寒竹葉綠素質量分數(shù)隨干旱時間的變化Table 1 Changes of chlorophyll content over time under drought stress

2.2.3 干旱脅迫對葉綠素a與葉綠素總量比值的影響 葉綠素a是植物葉綠體中的重要光能吸收色素，占葉綠素總量的74.58%（表1）。在自然干旱10 d，基質含水量為41.6%時，雖葉綠素a和葉綠素b及葉綠素（a+b）都極顯著的下降，葉綠素a/葉綠素（a+b）仍處于穩(wěn)定的水平，沒有顯著差異，表明在干旱脅迫初期兩者下降幅度一致；在10～20 d階段，葉綠素a降幅超過葉綠素b的降幅，葉綠素a/葉綠素（a+b）發(fā)生極顯著變化；20～30 d階段，葉綠素a與葉綠素（a+b）降幅一致；此后干旱至復水3 d時，葉綠素a/葉綠素（a+b）保持穩(wěn)定水平，各色素質量分數(shù)沒有顯著變化。復水5 d后，葉綠素a質量分數(shù)增加雖沒有達到顯著水平，但葉綠素a/葉綠素（a+b）有了極顯著變化，回復到正常水平。

2.3 干旱脅迫對紅稈寒竹丙二醛質量摩爾濃度、SOD活性和CAT活性的影響

2.3.1 干旱脅迫對紅稈寒竹丙二醛質量摩爾濃度的影響 由表2可以看出，隨著干旱脅迫增強，紅稈寒竹丙二醛質量摩爾濃度不斷增加，由 10.23 μmol·g－1升至 19.96 μmol·g－1，變化達極顯著水平。其中，有2個階段丙二醛質量摩爾濃度保持在穩(wěn)定水平，在脅迫10～20 d內丙二醛保持在一個穩(wěn)定水平，在30 d時有顯著下降，可能是在適度的干旱脅迫下，激活了植物體自身的抗旱調節(jié)系統(tǒng)，植物抗旱能力提高；在脅迫40 d時，丙二醛質量摩爾濃度達到19.96 μmol·g－1，增幅極顯著，達到較高的水平，以后波動不大，一直處于較高的水平。在復水5 d后，丙二醛質量摩爾濃度降至14.48 μmol·g－1，回復到較低的水平，丙二醛的質量摩爾濃度在短時間內快速降到較低的水平，說明盡管土壤含水量降到9.2%，但持續(xù)時間不長時，植株沒有受到很嚴重的破壞，能夠在較短時間內恢復正常生長。

表2 紅稈寒竹MDA質量摩爾濃度及SOD和CAT活性隨干旱時間的變化Table 2 Changes of MDA content and SOD and CAT activity over time under drought stress

2.3.2 干旱脅迫對紅稈寒竹CAT活性的影響 由表2可以看出：在干旱脅迫開始時，紅稈寒竹CAT活性為 11.83 μkat。干旱處理 10 d和 20 d后，CAT活性分別達到 15.63 μkat和 15.72 μkat，也就是在干旱處理0～20 d內，CAT活性隨著時間的增長而增加，并且變化達到了顯著性水平；在干旱處理30 d時，CAT活性升至19.97 μkat，有極顯著的變化，說明當土壤含水量降至23.3%時，植株體內過氧化氫積累達到了較高水平，自身防御機制發(fā)生作用以降低本身受傷害程度。在干旱處理30 d后及復水之后，則少有變化，維持在一個較高且穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.3.3 干旱脅迫對紅稈寒竹SOD活性的影響 干旱脅迫對紅稈寒竹SOD活性影響如表2所示。在干旱脅迫下，紅稈寒竹的SOD活性呈升高的趨勢，干旱脅迫40 d時紅稈寒竹的SOD活性是脅迫前的2.4倍，達到極顯著水平。在干旱脅迫0～30 d內，植株SOD活性由水分正常狀態(tài)下時的4.87 μkat升至干旱處理30 d后的11.02 μkat，在每個時間點上測定的SOD活性都有極顯著的增幅。表明隨著干旱脅迫的加強，紅稈寒竹體內活性氧增加，SOD活性迅速提高，清除活性氧。干旱脅迫30 d后至復水3 d，SOD活性一直維持較為穩(wěn)定的水平。但在復水5 d后，SOD活性降到10.35 μkat，降幅顯著。

3 討論

在干旱處理過程中，紅稈寒竹葉綠素總量及葉綠素a、葉綠素b在處理的初中期持續(xù)下降，降幅達到極顯著水平，這與林樹燕等［3］在平安竹 Pseudosasa japonica‘Tsutsumiana’，鋪地竹Pleioblastus argenteastriatus，小佛肚竹Bambusa ventricosa中研究發(fā)現(xiàn)葉綠素呈先上升后下降的結論不盡一致。這可能是與取樣時間有關，3種觀賞竹葉綠素高峰出現(xiàn)較早的為鋪地竹和小佛肚竹（4 d），最遲為平安竹（8 d），而紅稈寒竹第1次測定為第10天，以后應加大測定密度，以更為準確地分析土壤水分與紅稈寒竹葉綠素質量分數(shù)變化的關系。葉綠素不僅是植物光合作用的主要色素，也對紅稈寒竹的葉色造成影響，從而影響了植株的觀賞性。干旱脅迫致使紅稈寒竹葉綠素質量分數(shù)下降，并在復水后短期難以修復，因此，在紅稈寒竹的栽培管理中要注意加強水分的管理，以保持其葉片色澤，保證紅稈寒竹的觀賞性。

CAT和SOD是植物體內重要的保護酶類。CAT可促使過氧化氫分解為分子氧和水，清除體內的過氧化氫。水分脅迫下植物的CAT和SOD活性與抗旱性呈正相關，抗旱性強的品種其活性先升高后下降，而抗旱性弱的品種一直降低［6－9］?？购祻姷钠贩N較抗旱弱的品種能維持較高的SOD和CAT活性。在上升階段，前者比后者SOD和CAT活性上升幅度要大；在下降區(qū)，前者比后者下降要慢一些［10］。在干旱脅迫下，紅稈寒竹CAT和SOD活性均隨著脅迫的加深呈增加的趨勢，在處理30 d后維持在較高且穩(wěn)定的水平，CAT和SOD協(xié)同作用，很好地避免了紅稈寒竹受到活性氧的傷害。

丙二醛是膜脂過氧化的主要產物之一，具有很強的細胞毒性。丙二醛的積累與生長量呈負相關［11］。在脅迫過程中保持相對較低的丙二醛質量摩爾濃度和相對較高的酶活性這與其抗旱性強弱相關［12］。抗氧化酶活性和丙二醛質量摩爾濃度可作為植物抗旱資源篩選和利用的依據(jù)［13］。丙二醛質量摩爾濃度增幅小的品種對干旱忍耐較強，增幅大的品種耐旱力弱［14］。紅稈寒竹在脅迫前30 d，土壤含水量已降到13.48%時，CAT和SOD活性維持在較高且穩(wěn)定的水平，而丙二醛質量摩爾濃度處于一個較低的水平，表明較高的保護酶活性良好地保護了其葉片細胞膜完整性，紅稈寒竹具有較強的耐旱能力。

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