（婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 婁底 417000）

刺槐Robinia pseudoacacia，又名洋槐，屬豆科蝶形花亞科刺槐屬的落葉喬木。其萌芽力和根蘗性強(qiáng)，生長(zhǎng)迅速，樹冠高大寬闊，枝葉濃郁，葉色鮮綠，每年4～6月花開季節(jié)綠白相映，素雅而芳香，已經(jīng)成為我國(guó)南北各地廣泛栽培的優(yōu)良庭蔭樹種與行道樹綠化樹種；同時(shí)，因其適應(yīng)性強(qiáng)，耐干旱貧瘠，更是立地條件差、環(huán)境污染重的工礦區(qū)綠化及荒山荒地綠化的先鋒樹種。目前對(duì)刺槐的研究主要集中在造林技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面[1-2]，但有關(guān)刺槐抗旱生理方面研究較少[3-4]。本研究通過采用盆栽人工控水方法，對(duì)一年生刺槐實(shí)生苗進(jìn)行4種不同強(qiáng)度持續(xù)干旱脅迫模擬試驗(yàn)，旨在分析探討刺槐幼苗對(duì)不同強(qiáng)度干旱脅迫的生理生化指標(biāo)變化特性與適應(yīng)機(jī)制，其結(jié)果可為刺槐在城鄉(xiāng)園林綠化中的科學(xué)節(jié)水灌溉與合理利用及解決生長(zhǎng)發(fā)育中的水分供需矛盾提供理論指導(dǎo)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及處理方法

供試材料為1 a刺槐實(shí)生苗。試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)林實(shí)訓(xùn)基地。2012年3月28日將長(zhǎng)勢(shì)基本一致80 株1 a刺槐實(shí)生苗稍帶土球上盆到塑料花盆中培育，每盆1株。盆土為混合基質(zhì)（園土∶有機(jī)肥∶沙土=40%∶40%∶20%）。2012年6月28日（即盆栽正常養(yǎng)護(hù)3個(gè)月后）從按統(tǒng)一規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)從中選擇60盆（每盆1株）澆透水供試驗(yàn)備用。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通過隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，將供試的60盆刺槐苗隨機(jī)分為4個(gè)處理組，依次為：CK（對(duì)照）、LS（輕度干旱）、MS（中度干旱）、HS（重度干旱），其土壤相對(duì)含水量分別為75～80%、55～60%、35～40%、15～20%，每組各設(shè)3個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)全程土壤相對(duì)含水量采用人工稱重法控制，每天傍晚對(duì)所有供試盆栽苗稱重1次，按計(jì)算的補(bǔ)水量補(bǔ)充當(dāng)天消耗的水分（為扣除盆栽過程中的自然蒸發(fā)失水，試驗(yàn)設(shè)置了沒有栽培植物的相同盆土作為參照），使土壤含水量始終控制在設(shè)定范圍內(nèi)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法[5]

可溶性糖（SS）含量采用蒽酮法測(cè)定；游離脯氨酸（Pro）含量采用酸性茚三酮顯色法測(cè)定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法（TBA）的測(cè)定；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）還原法測(cè)定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚顯色法測(cè)定。于測(cè)定當(dāng)天上午8:00～9:00，選取各處理組相同部位功能葉數(shù)片進(jìn)行，每個(gè)指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003與DPS V6.55統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)刺槐葉片可溶性糖（SS）含量與游離脯氨酸（Pro）含量的影響

2.1.1 對(duì)可溶性糖（SS）含量的影響

如圖1-A所示，隨著干旱脅迫強(qiáng)度加大，刺槐葉片中可SS含量不斷增加。其中LS（輕度干旱）條件下只比CK（對(duì)照）高出4.12%，與CK差異不顯著；而MS（中度干旱）和HS（重度干旱）條件下SS含量增加明顯，分別比CK高出74.23%、128.43%，與CK差異顯著。

2.1.2 對(duì)游離脯氨酸（Pro）含量的影響

圖1 不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)可溶性糖含量與游離脯氨酸含量的影響Fig.1 Effects of different drought stress on soluble sugar content and free proline content

如圖1-B所示，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的加大，刺槐葉片中Pro含量明顯增加。HS條件下達(dá)到最高值252.47 ug/g，是CK的5.01倍，LS、MS時(shí)也分別達(dá)到CK的1.30倍、4.62倍；且CK、LS、MS、HS4種不同脅迫處理?xiàng)l件下兩兩之間Pro含量也都差異顯著。

2.2 不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)刺槐葉片相對(duì)電導(dǎo)率(REC)和丙二醛（MDA）含量的影響

2.2.1 對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率（REC）的影響

由圖2-A可知，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的加大，刺槐幼苗葉片REC值不斷上升。其中，LS時(shí)REC稍高于CK但兩者差異不顯著，但在MS和HS條件下其值REC急劇增加，分別達(dá)到CK的3.06倍、4.04倍，均與CK差異顯著。

2.2.2 對(duì)丙二醛（MDA）含量的影響

由圖2-B可知，刺槐幼苗葉片的MDA含量表現(xiàn)為HS＞MS＞LS。其中LS條件下只比CK增加0.07 umol/g，兩者差異不顯著，而水分脅迫達(dá)到MS和HS條件時(shí)MDA的產(chǎn)生量分別是CK（對(duì)照）的2.44倍、4.39倍，與CK的差異顯著。

圖2 不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛(MDA)含量的影響Fig.2 Effects of different drought stress on relative conductivity and malondialdehyde (MDA) content

2.3 不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)刺槐葉片超氧物歧化酶（SOD）活性和過氧化物酶（POD）的影響

2.3.1 對(duì)超氧物歧化酶（SOD）活性的影響

由圖3-A可看出，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的加大，刺槐幼苗葉片的SOD活性呈現(xiàn)出先不斷增強(qiáng)后急劇減弱的變化特點(diǎn)。從CK到LS、MS其葉片的POD活性不斷增強(qiáng)，且3種條件下任意兩者之間差異均達(dá)到顯著水平，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的進(jìn)一步加大（HS條件下），SOD活性已經(jīng)明顯下降，但與CK相比，只低了1.72 u/g·min，兩者差異不顯著。

2.3.2 對(duì)過氧化物酶（POD）活性的影響

由圖3-B可看出，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的加大，刺槐幼苗葉片的POD活性也呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的變化特點(diǎn)，同時(shí)增強(qiáng)的速度與下降的速度均比較快。其中LS、MS時(shí)葉片的POD活性分別是CK的2.11倍、2.82倍，與CK差異明顯；而HS與LS、MS相比，POD活性顯著減弱而差異顯著，但HS與CK相比，其活性仍然顯著高于CK，達(dá)到CK的1.68倍，這說明在嚴(yán)重干旱脅迫條件下刺槐能夠通過增強(qiáng)POD活性來應(yīng)對(duì)干旱對(duì)其造成的傷害。

圖3 不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)超氧物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD） 活性的影響Fig.3 Effects of different drought stress on superoxide dismutase (SOD) activity and peroxidase (POD)

3 結(jié)論與討論

滲透調(diào)節(jié)是植物適應(yīng)干旱脅迫的重要生理機(jī)制,而可溶性糖（SS）與脯氨酸（Pro）作為主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，大量研究表明，干旱脅迫條件下植物葉片SS和Pro含量通常會(huì)顯著增加[6-7]。本研究也發(fā)現(xiàn)，隨干旱脅迫強(qiáng)度的不斷加大，刺槐葉片中SS和Pro含量不斷增加，特別是在重度干旱（HS，15～20%的土壤相對(duì)含水量）脅迫時(shí)含量分別達(dá)到CK的2.28倍、5.01倍，這說明在嚴(yán)重干旱條件下,刺槐能夠通過自身代謝活動(dòng)誘導(dǎo)植物體內(nèi)累積較多的SS與Pro來增加細(xì)胞溶質(zhì)濃度，降低細(xì)胞滲透勢(shì)，維持膨壓，以增強(qiáng)植物的吸水保水能力，提高抗旱適應(yīng)性與抗旱能力[8]。這與梁靜等[9]研究酸棗葉對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)結(jié)果一致。

膜系統(tǒng)通常被認(rèn)為是受干旱傷害的最初和關(guān)鍵部位[10]，即當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，往往首先表現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)膜受損而引起膜透性增大，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)大量外滲。而相對(duì)電導(dǎo)率（REC）就是反映細(xì)胞膜透性的大小與膜系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。REC值越大，表示細(xì)胞膜受損害的程度越重。而丙二醛（ MDA）是細(xì)胞膜發(fā)生膜脂過氧化反應(yīng)的產(chǎn)物之一，MDA含量的高低在一定程度上能反應(yīng)脂膜過氧化的程度[11]。本研究中，REC與MDA含量的變化規(guī)律相類似，均表現(xiàn)為L(zhǎng)S（輕度干旱）與對(duì)照差異不顯著，而MS（中度干旱）和HS（重度干旱）均顯著高于CK（對(duì)照），說明細(xì)胞膜透性變化與膜脂過氧化反應(yīng)是緩慢漸進(jìn)的，只有當(dāng)干旱脅迫超出其能承受范圍后才會(huì)引起細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能受到嚴(yán)重傷害,導(dǎo)致膜透性增大與膜脂過氧化程度加重。

植物為保護(hù)自身免受傷害而形成了一套相應(yīng)的抗氧化保護(hù)系統(tǒng)，其中超氧物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）在植物的抗氧化脅迫中起著極為重要的作用[12]。本研究中，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的加大，刺槐幼苗葉片的POD、SOD活性表現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱，說明在LS（輕度干旱）、MS（中度干旱）脅迫下，刺槐葉片通過增強(qiáng)這兩種保護(hù)酶活性來有效清除活性氧可能對(duì)其內(nèi)部組織造成的傷害,但當(dāng)干旱脅迫強(qiáng)度超出其自我適應(yīng)限度，保護(hù)酶活性就會(huì)受到抑制而導(dǎo)致清除能力明顯減弱[13]，與劉球等[14]對(duì)紅椿無性系幼苗研究結(jié)果一致。

綜上所述，刺槐幼苗能夠通過積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性糖SS與脯氨酸Pro、改變膜透性與MDA含量以及變化POD、SOD活性等生理生化特性來適應(yīng)與應(yīng)對(duì)不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)其生命活動(dòng)與生長(zhǎng)造成的影響，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱耐旱潛力。

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