李莉，賈納提，劉夢

（新疆畜牧科學院草業(yè)研究所，新疆烏魯木齊830000）

伊犁野生心葉駝絨藜植物抗旱性生理生化指標研究

李莉，賈納提，劉夢

（新疆畜牧科學院草業(yè)研究所，新疆烏魯木齊830000）

駝絨藜屬（Ceratoides）植物屬旱生、超旱生植物，該屬植物在干旱的草原、荒漠草原和荒漠地區(qū)有重要的經濟和生態(tài)利用價值，是改良天然草地最有前途的旱生植物之一。本文選取伊犁野生心葉駝絨藜屬植物作為材料，對其抗旱性部分生理生化指標進行研究，以期對伊犁野生心葉駝絨藜植物的引種推廣提供參考。

抗旱性；生理生化指標；研究

駝絨藜屬（Ceratoides）植物通稱為駝絨藜，半灌木，我國有5個種1個變種，主要分布于內蒙古、甘肅、寧夏、青海、新疆和西藏等干旱、半干旱、高寒地區(qū)。世界分布較廣，在整個歐亞大陸的干旱地區(qū)均有分布。該屬植物屬旱生、超旱生植物，在干草原及草原化荒漠亞帶可形成大面積的駝絨藜群落。該屬植物枝葉繁茂，營養(yǎng)豐富，為優(yōu)良飼草；而且根系發(fā)達，固土能力強，還具有良好的防風固沙、保持水土作用，在干旱的草原、荒漠草原和荒漠地區(qū)有重要的經濟和生態(tài)利用價值，是改良天然草地最有前途的旱生植物之一[1]。伊犁野生心葉駝絨藜僅分布在我國新疆北部[2],是藜科駝絨藜屬馴化品種。在年降水量250~400 mm或年均土壤水分(0~60 cm土層)9%~10%的荒漠草原上生長發(fā)育良好。生態(tài)幅度寬,是天然荒漠草原草地上寶貴的野生優(yōu)良飼用植物資源之一,特別是在新疆荒漠草原植被恢復和生態(tài)建設中具有重要意義。

伊犁野生心葉駝絨藜地上株叢大,植株生長繁茂,分枝稠密,耐寒、耐旱、耐沙埋,在惡劣的大風下，能頑強阻擋沙層移動,成為防止沙進人退的第一道綠色屏障。伊犁野生心葉駝絨藜地下根系發(fā)達(在試驗區(qū)3年生伊犁野生心葉駝絨藜根系入土深度超過3 m,可以推斷出在沙丘它的根系會更深),深入土壤深層，它耐寒保命能力強,地上枝條密集耐沙埋的株叢是有效防止沙流動的屏障。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

伊犁野生心葉駝絨藜Ceratoides ewersmanniana(Stschegl.ex Losink.)Botsch.et Ikonn.cv.YiLi由新疆畜牧科學院草業(yè)研究所旱生呼圖壁牧草原種基地提供。

1.2 實驗方法

試驗于2012年7月-10月進行。采用盆栽育苗,塑料花盆直徑25 cm,高20 cm,裝入基質土2.5 kg/盆,基質土為營養(yǎng)花土。將種子均勻撒在土壤表面,覆土0.5 cm。齊苗后每盆保留幼苗4株,待幼苗長到6葉期時,進行干旱脅迫處理,連續(xù)干早18 d,分別于第0、6、12和18 d及復水后第6 d采樣測定。3次重復。

1.3 生理生化指標及其測定方法

1.3.1 相對電導率

采用電導法測定[10]，稱取各材料幼苗0.1 g，用蒸餾水洗滌3次，置潔凈的具塞試管中，加10 ml蒸餾水充分振蕩后靜置3 h，測定其電導率初值，于沸水浴中加熱15~30 min，測定其電導率終值，3次重復。

相對電導率=電導率初值/電導率終值×100%

1.3.2 葉綠素含量測定

葉綠素含量測定[11]采用分光光度計法測定，稱取洗凈且吸干表面水分的葉片0.2 g，剪碎后放入研缽中，加4 mL 80%的丙酮，少許石英砂研磨至溶液變綠，組織變白。暗處靜置5 min后過濾于25 mL的容量瓶瓶中，再加4 mL 80%的丙酮研磨至組織完全變白，最后連同殘渣一并過濾，用80%的丙酮沿濾紙的周圍洗脫色素，直至濾紙和殘渣完全變白后，停止過濾，用80%的丙酮定容至刻度，用分光光度計測定663 nm和645 nm吸光度。

1.3.3 丙二醛含量的測定

采用硫代巴比妥酸比色法。取樣品材料0.25 g，加4 mL的Na3PO4緩沖液(pH7.8),置冰浴中慢速研磨,定容到5 mL刻度試管中，于6 000 rpm離心30 min，取上清液測定丙二醛含量。取2 mL提取液，加入3 mL 0.5%硫代巴比妥酸的5%三氯乙酸溶液,在沸水中加熱15 min,迅速冷卻,2 000 rpm離心15 min，取上清液測定532 nm和600 nm下的吸光度。

1.3.4 可溶性糖含量的測定

可溶性糖的提取：取新鮮植物樣品或干材料1 g，放入大試管中，加入30 mL蒸餾水，于沸水浴中提取30 min（提取2次），提取液過濾于100 mL刻度試管中，反復漂洗試管及殘渣，定容至刻度。

顯色反應：吸取樣品提取液0.5 mL加入蒸餾水1.5 mL，向試管中加入6 mL用稀硫酸配制的蒽酮，震蕩20 s，立即將試管放入沸水浴中，準確加熱15 min，取出后冰浴冷卻至室溫，以蒸餾水2 mL+6 mL蒽酮作參比，在630 nm波長下測其吸光度，計算可溶性糖的含量。

1.3.5 葉片脯氨酸的測定

葉片脯氨酸的測定[11]，取不同處理的剪碎混勻葉片0.5 g，分別置于大試管中，加入5 mL 3%磺基水楊酸溶液，管口加蓋玻璃球，于沸水中浸提10 min。取出試管，待冷卻至室溫后，吸取上清液2 mL，加2 mL冰乙酸和3 mL顯色液，于沸水浴中加熱40 min。取出冷卻后向各管加入5 mL甲苯充分振蕩，以萃取紅色物質，靜置待分層后吸取甲苯層在波長520 nm下比色。在標準曲線中查出測定液中脯氨酸的濃度，按下式計算樣品中脯氨酸含量的百分數(shù)。

脯氨酸[ug×g-1(干或鮮樣)]=（C×V/a）/W

式中C—提取液中脯氨酸濃度（ug），由標準曲線求得；V—提取液總體積（mL）；a—測定時所吸的體積；W—樣品重。

2 結果與分析

2.1 相對電導率變化（見圖1）

圖1 逆境脅迫下相對電導率的變化(%)

當受到干旱逆境脅迫時，細胞膜受到一定損害，膜透性增加，從而導致細胞內的物質外滲，使植物細胞浸取液的電解質濃度增大，電導率提高。隨干旱時間的延長，電導率不斷的增加，表明細胞膜受到不同程度的傷害。第18 d達到最大值，復水6 d后，電導率有所下降，但細胞膜難以恢復達到脅迫前的水平。

2.2 葉綠素含量變化（見圖2）

圖2 逆境脅迫下葉綠素含量的變化(mg/g)

干旱條件下植物的光合作用受到抑制，光合速率下降，凈光合值可能會為負值，出現(xiàn)消耗代謝[3]。干旱越嚴重，光合作用會越弱。隨脅迫天數(shù)的增加光合速率呈降低趨勢，第6 d開始顯著下降，復水6 d后葉綠素含量下降減緩，表明干旱脅迫下光合作用受到嚴重抑制。

2.3 丙二醛含量變化（見圖3）

圖3 逆境脅迫下丙二醛含量變化（mmol/g）

丙二醛是膜脂過氧化的主要產物之一，是有細胞毒性的物質，能夠引起細胞膜功能紊亂。丙二醛含量的變化反映著環(huán)境脅迫下細胞內氧自由基積累導致的脂膜過氧化程度，而脂膜過氧化程度的改變可反映植物細胞受損傷的程度[4]。干旱條件下，隨著干旱脅迫程度的加重[5]MDA呈上升趨勢。從第0 d開始MDA含量迅速增加，到第18 d達到最大值，丙二醛含量隨干旱處理天數(shù)的增加而增加，說明膜系統(tǒng)的傷害程度也隨干旱脅迫的加深而加劇。復水6 d后MDA含量略有所下降。表明其膜系統(tǒng)受害嚴重且難以恢復。

2.4 脯氨酸含量變化（見圖4）

圖4 逆境脅迫下葉片脯氨酸含量的變化（ug/ml）

干旱脅迫會引起植物體內的游離脯氨酸含量的變化，從圖4中可以看出個各處理游離脯氨酸含量的變化情況?？傮w的趨勢是先增加后下降的變化趨勢，在干旱脅迫的第6 d開始增加，第12 d迅速增加，第18 d達到最大值，隨著復水6 d后，游離脯氨酸開始下降且趨勢明顯，但最終未能恢復到未處理前的狀態(tài)。

2.5 可溶性糖含量變化

圖5 逆境脅迫下可溶性糖含量變化（mmol/g）

植物為了適應逆境條件，會主動積累一些可溶性糖，降低滲透勢和冰點，以適應外界環(huán)境的變化?？扇苄蕴鞘侵参矬w內的重要滲透調節(jié)物質之一，土壤水分減少時，隨干旱脅迫程度增加而增加，有利于維持植物體細胞膨壓，抑制由于胞內水分過度損失而造成的被動脫水。圖5中可以看出可溶性糖含量隨干旱脅迫天數(shù)增加而升高。從第6 d開始顯著增加，第18 d達到最大值，復水6 d后略有下降。表明可溶性糖含量增加是駝絨藜適應干旱環(huán)境的一種保護性調節(jié)機制，有利于植株在干旱環(huán)境中維持正常的水分生理作用。

3 討論

在正常生長條件下，植物體內的游離脯氨酸含量較低，但遇到干旱等逆境時，游離脯氨酸的含量明顯增加。本實驗中隨著干旱脅迫時間的增加，游離脯氨酸的含量顯著的增加，表明脯氨酸參與了植物組織對干旱脅迫的調節(jié)。同樣在干旱脅迫下，伊犁野生心葉駝絨藜的葉綠素含量降低，且隨著脅迫時間延長而逐漸降低。表明植物干旱條件下的光合作用受到抑制，光和速率下降，水分脅迫抑制了植物的光合作用。從而導致葉綠素含量的下降?？扇苄蕴桥c調節(jié)植物細胞的滲透勢有關，可幫助維持植物細胞較低的滲透勢以抵抗逆境帶來的脅迫?？扇苄蕴浅拭黠@上升趨勢。MDA作為脂質過氧化作用的產物，其含量的高低是反應質膜破壞程度的重要指標，表示細胞膜脂過氧化程度和植物逆境條件反應的強弱。結果顯示丙二醛含量隨干旱脅迫時間的增加而呈明顯上降趨勢，表明干旱強度的加劇，細胞膜系統(tǒng)受害嚴重。復水6 d后各項生理生化指標都有所恢復，但因干旱脅迫嚴重而受到傷害，其生理機能無法恢復到脅迫前水平。

[1]索亞林，史云威，蘭云峰，等.駝絨藜天然草場改良及擴繁技術研究[J].內蒙古草業(yè)，2003，15（2）:3-5.

[2]沙吾列·沙比汗，安沙舟，楊剛，等.伊犁心葉駝絨藜植物生物學及生態(tài)學特性研究[J],新疆農業(yè)科學, 2010，47（9）:1842-1846.

[3]馬雙艷，姜遠茂，彭福田，等.干旱脅迫對不同板栗品種葉片滲透調節(jié)物質含量及光合的影響[J].干旱地區(qū)農業(yè)研究，2003，21（3）：114-118.

[4]趙哈林，趙學勇，張銅會，等，沙漠化過程中植物的適應對策及植被穩(wěn)定性機理[M].北京：海洋出版社，2004，（10）：58-61.

[5]李明,王根軒.干旱脅迫對甘草幼苗保護酶活性及脂質過氧化作用的影響[J].生態(tài)學報，2002，22（4）: 503-507.

Study on the Physiological and Biochemical Index of Drought Resistance for Ceratoides Ewersmanniana cv.YiLi

LI Li,JIANATI，LIU Meng
(Grsaaland Research Institute,Xinjiang Academy of Animal Sciences,Urumqi 830000,China)

Ceratoides has the characteristic of surviving in drought or extra-drought condition,which has very important economic and ecological values in arid-grassland,desert steppe,and desert region.The Ceratoides is one of the promising drought resisting species for natural grassland improvement.The study takes Ceratoides ewersmanniana cv.YiLi as an experimental material,to research its'physiological and biochemical indices.The results could be used as a reference for Ceratoides ewersmanniana cv.YiLi introduction and popularization.

drought resistance；physiological and biochemical index；study

S548

A

1003－6377（2013）01－0041-05

2012-11-24

科技支疆項目“新疆荒漠逆境植物抗旱功能基因的篩選與應用”（200840102-05）

李莉（1977-），女，助理研究員，主要從事牧草遺傳育種研究工作。