黃 燕，陳安安，吳永彬*

（1 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東廣州 510642；2 柳州市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院）

鄉(xiāng)土植物在園林建設(shè)中不僅具有一般植物的防護(hù)功能和保護(hù)功能，而且在突出景觀特色、保護(hù)生物多樣性和維持城市生態(tài)系統(tǒng)方面均具有獨(dú)特的優(yōu)勢。野牡丹科植物花瓣艷麗，常為紫紅色，種質(zhì)資源豐富，觀賞價(jià)值較高，開發(fā)前景廣闊，多個屬種如野牡丹屬、金錦香屬等葉型奇特，花大艷美，可被選育用于園林綠化、城市美化[1]。野牡丹（Malestoma candidum）株型緊湊豐滿，耐修剪，萌枝力強(qiáng)，花大艷麗，景觀效果好，盛放于夏季，具有較高的觀賞價(jià)值[2]。野牡丹高0.5～1.5m[3]，生長高度適合營造綠籬灌木林帶，是南方理想的野生鄉(xiāng)土木本觀花植物[4]。

干旱是部分鄉(xiāng)土植物開發(fā)利用的限制因子之一，在園林植物選材日益豐富的情況下，抗旱種的供應(yīng)和需求也日趨旺盛。目前國內(nèi)野牡丹科的研究主要集中在植物資源學(xué)[1,5-6]、系統(tǒng)分類學(xué)[7-8]、雜交育種[9-10]等方面，對野牡丹科植株抗旱性研究很少，對野牡丹的抗旱性研究及其園林適應(yīng)性和栽培養(yǎng)護(hù)方面的研究更為罕見。本研究以野牡丹為研究材料，采用盆栽模擬干旱，設(shè)置不同程度的干旱程度，比較野牡丹植物苗木的生理生化指標(biāo)變化趨勢，探討其耐旱能力，對其引種馴化和后期在干旱環(huán)境種植有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)地設(shè)于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城寧西馮村實(shí)驗(yàn)基地（N23°51′～23°37′，E113°29′～113°57′），位于珠江三角洲東北部，屬于南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，溫暖多雨，光熱充足，溫差較小，熱量充沛，夏長冬短。年平均氣溫在23.2℃左右，年平均降雨量1623.5～1899.8mm，其中82%集中在4～9 月，年平均相對濕度達(dá)到79%[11]。

1.2 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用的種子均采自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城寧西馮村實(shí)驗(yàn)基地野生植株，采種母樹選擇生長健壯的5年生野牡丹植株，自采集成熟蒴果經(jīng)自然風(fēng)干后，于當(dāng)月播種。試驗(yàn)用苗為半年生實(shí)生苗，移栽上盆，定植適應(yīng)1 個月后，開始各項(xiàng)試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用黃心土為盆栽基質(zhì)，土壤有機(jī)質(zhì)含量1.01g/kg，全氮含量0.031g/kg，全磷含量0.305g/kg，全鉀含量10.91g/kg，堿解氮含量7.18mg/kg，有效磷含量0.33 mg/kg，速效鉀含量12.84mg/kg，土壤顆粒小于0.01mm，pH 值為5.17。

取生長較為一致的野牡丹種子苗，分5 個處理，每天澆水（脅迫時(shí)間為0d）、干旱3d、干旱6d、干旱9d、干旱12d，每個處理30 棵，重復(fù)3 組。為減少株間差異，對每株植株生長位置與葉片朝向相同及大小相似的葉片進(jìn)行掛牌標(biāo)記。觀察5 個處理外部形態(tài)的變化，在干旱0（CK 組）、3、6、9、12d 測定土壤含水量，并分別取3株苗的掛牌葉片的相同葉片部位測定各生理生化指標(biāo)。

1.3.1 測定指標(biāo)。土壤含水量采用快速測定儀Easttest（美國）測定；葉綠素含量采用丙酮法測定；葉片脯氨酸（Pro）含量采用茚三酮顯色法；葉片丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法測定；葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定。葉片相對含水量采用烘干法測定；葉片相對電導(dǎo)率用DDS-6700 型電導(dǎo)率儀測定。

1.3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)采用Excel 2007 作簡單歸納整理，采用SAS8.1 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行系統(tǒng)分析。采取相關(guān)性分析以及主成分分析總結(jié)出干旱脅迫下野牡丹各生理生化的相關(guān)性以及野牡丹抗旱能力主要決定因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對野牡丹植株形態(tài)的影響

由表1 可以看出，干旱脅迫對野牡丹植株形態(tài)有一定的影響。對照組到干旱第3d，植株生長狀況一致，株型完整，葉片表現(xiàn)健康。干旱6d 時(shí)，植株下部2～3 對成熟葉出現(xiàn)下垂，部分枝條頂芽開始萎蔫，但葉片未曾出現(xiàn)失綠現(xiàn)象。9d 時(shí)全株成熟葉片和頂芽呈下垂?fàn)?，雖然葉片保持深綠，但植株的觀賞性開始受到影響。到12d，植株下部3～4 對的成熟葉片表現(xiàn)為干枯卷曲，頂芽都萎蔫，但新嫩葉片及上部1～2 對成熟葉片仍保持鮮綠。

表1 野牡丹干旱脅迫各時(shí)期的脅迫程度及土壤含水量

2.2 干旱脅迫對野牡丹葉片相對含水量的影響

由圖1 可知，隨著干旱脅迫程度的增大，野牡丹葉片相對含水量呈逐漸下降。但除了12d 處理組，其余各處理組葉片的相對含水量與CK 組之間差異不明顯，僅12d 差異達(dá)到顯著水平，相對含水量下降幅度最大。但各處理組葉片含水量都保持在50%以上。

圖1 干旱脅迫對野牡丹相對含水量的影響

2.3 干旱脅迫對野牡丹葉片葉綠素含量的影響

由圖2 可以看出，隨著干旱程度加重，野牡丹葉片葉綠素a、b 和葉綠素總含量變化趨勢相同，均呈現(xiàn)為先升后降的趨勢，在干旱3d 時(shí)達(dá)到最大，各處理組的葉綠素含量均大于對照組，且處理組與對照組差異達(dá)顯著，干旱3d 時(shí)葉綠素總含量與其他處理組葉綠素總含量差異顯著。類胡蘿卜素則呈現(xiàn)逐步升高的趨勢，在干旱9d 達(dá)到最大，但各處理與CK 組差異、處理組之間差異不顯著。

圖2 干旱脅迫對野牡丹葉綠素含量的影響

2.4 干旱脅迫對野牡丹葉片細(xì)胞膜相對透性的影響

葉片相對電導(dǎo)率也叫細(xì)胞膜相對透性。由圖3 可知，隨著干旱脅迫程度的增加，野牡丹的相對電導(dǎo)率先減小后增大，干旱第12d 時(shí)最大。野牡丹干旱3d 和干旱6d 處理組的相對電導(dǎo)率低于對照組，但與對照組的相對電導(dǎo)率差異不顯著。干旱9d、干旱12d 處理組與對照組差異達(dá)顯著水平，較對照組分別提高了17.49%和38.03%。

圖3 干旱脅迫對野牡丹相對電導(dǎo)率的影響

2.5 干旱脅迫對野牡丹葉片MDA 含量的影響

干旱脅迫程度下野牡丹葉片中MDA 含量的變化如圖4 所示。野牡丹葉片的MDA 含量隨著干旱程度的增加而逐步上升，且各處理組MDA 含量均高于對照組，除了3d 處理組，其余處理組與對照組差異達(dá)到顯著水平。在干旱6d 時(shí)MDA 含量相對對照組提高了52.36%，9d 時(shí)MDA 含量達(dá)最高，相對CK 組的含量提高了86.14%。

圖4 干旱脅迫對野牡丹MDA含量的影響

圖5 干旱脅迫對野牡丹SOD活性的影響

2.6 干旱脅迫對野牡丹葉片SOD 總活性的影響

在干旱脅迫時(shí)，處理組SOD 活性與對照組相比均有所降低，且差異達(dá)到顯著水平。由圖5 可見，隨著干旱脅迫加重，在干旱第3d 與對照組相比下降了23.00%，干旱第3d 到第9 天活性下降幅度減小，與對照組差異顯著。從9d 到第12d，SOD 活性下降20.17%。

2.7 干旱脅迫對野牡丹葉片Pro 含量的影響

隨干旱脅迫程度的加劇，野牡丹葉片中Pro 含量逐步增高，各處理組與對照組的Pro 含量差異顯著，其中干旱12d 時(shí)Pro 含量達(dá)最大，且差異達(dá)到顯著水平，其余各干旱處理間差異均未達(dá)到顯著（見圖6）。

2.8 干旱脅迫對野牡丹葉片可溶性蛋白含量的影響

隨著干旱脅迫程度的增加，野牡丹的可溶性蛋白含量逐漸增加。由圖7 可知，前9d 的各處理組增長幅度相近，但與對照組差異并不顯著，僅12d 處理組差異達(dá)到顯著水平。

圖6 干旱脅迫對野牡丹Pro 含量的影響

圖7 干旱脅迫對野牡丹可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

2.9 不同程度干旱脅迫對野牡丹各個生化生理指標(biāo)相關(guān)性分析

從干旱脅迫下野牡丹各生理指標(biāo)的相關(guān)性分析可以看出（見表2），土壤含水量與Pro 含量、MDA 含量極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與SOD 活性極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。葉片相對含水量與可溶性蛋白質(zhì)含量極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與相對電導(dǎo)率、Pro 含量極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。葉綠素含量與Pro 含量顯著正相關(guān)（P＜0.05）。相對電導(dǎo)率與可溶性蛋白質(zhì)極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與SOD 活性顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與MDA 含量顯著正相關(guān)（P＜0.05）?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量與Pro 含量極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與SOD 活性極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與MDA 含量顯著正相關(guān)（P＜0.05）。Pro 含量與SOD 活性極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與MDA 顯著正相關(guān)（P＜0.05）。SOD 活性與MDA 含量顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。

表2 野牡丹葉片各指標(biāo)相關(guān)性分析

2.10 干旱脅迫對生化生理指標(biāo)的主成分分析

從干旱脅迫下野牡丹各生理指標(biāo)的主成分分析（表3）可以看出，野牡丹抗旱性的前3 個主成分的貢獻(xiàn)率分別為62.97%、28.33%、6.72%，累積貢獻(xiàn)率已達(dá)98.09%。前2 個主成分代表了全部性狀91.29%的綜合信息，基本上能夠反映原始數(shù)據(jù)的信息量，因此取前2個主成分為野牡丹在未進(jìn)行脅迫處理水平下的抗旱性分析的重要主成分。

由表3 可以看出，第1 主成分中，脯氨酸含量（Pro）、SOD 活性、可溶性蛋白含量（Spro）、MDA 含量、葉綠素含量（Chl）這些指標(biāo)的荷載值較大，表明第1 主成分對這些指標(biāo)起支配作用，其中脯氨酸含量、可溶性蛋白質(zhì)含量主要反映的是野牡丹在干旱脅迫下細(xì)胞適應(yīng)性代謝調(diào)節(jié)能力；SOD 活性、MDA 含量反映的是野牡丹在干旱脅迫下細(xì)胞膜的傷害程度。第2 主成分中，只有相對電導(dǎo)率（EL）有較大荷載值，反映了野牡丹細(xì)胞膜的傷害程度。綜上所述，野牡丹的抗旱能力大小主要由參與滲透調(diào)節(jié)的物質(zhì)因子決定，其次是參與維持膜的穩(wěn)定性的水分生理指標(biāo)。

表3 抗旱指標(biāo)的特征值與累積方差貢獻(xiàn)率

表4 因子荷載陣

3 結(jié)論與討論

3.1 干旱脅迫對野牡丹水分狀況及葉綠素的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在干旱脅迫3d，即輕度干旱時(shí)，野牡丹科均保持良好的的生長勢，隨著水分脅迫程度加劇，在脅迫6d 野牡丹出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象，脅迫9d觀賞性開始受到影響；到脅迫12d 時(shí)葉片干枯卷曲。

在全球氣候變暖和環(huán)境惡化的今天，水資源匱乏日益嚴(yán)重[12]。在城市綠化中，掌握植物的需水規(guī)律符合“節(jié)水型園林”的發(fā)展。干旱脅迫下，葉片的相對含水量一般都會呈現(xiàn)下降的趨勢[13]，通常其下降的速率與抗旱能力顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，且土壤干旱情況越嚴(yán)重，其下降幅度越大[14]。相關(guān)研究[15-17]顯示對干旱脅迫適應(yīng)性較強(qiáng)的植物越能維持較高的葉片含水量。本試驗(yàn)中野牡丹葉片水分喪失較慢，從脅迫開始到6d 相對含水量變化幅度較小且僅下降了3.56%，且干旱9d 后相對含水量仍在50%以上，表現(xiàn)為具有較強(qiáng)的忍耐脫水的能力。

葉綠素含量的變化在很大程度上可以反映植株的生長狀況和葉片的光合能力[18]。關(guān)于干旱脅迫下植物葉綠素的變化報(bào)道不一致。董明[19]認(rèn)為植物葉片在干旱脅迫下，葉綠素含量下降而導(dǎo)致葉子發(fā)黃。有研究認(rèn)為，抗旱性越強(qiáng)的植物的葉綠素含量隨干旱脅迫程度加深變化幅度越小[20]。但不少研究結(jié)果顯示，植物葉綠素隨著干旱脅迫的程度的加重呈現(xiàn)“先升后降”的趨勢[21-23]。本試驗(yàn)中野牡丹干旱前3d 的葉綠素含量上升，認(rèn)為可能當(dāng)植株受到中度脅迫時(shí)體內(nèi)水分減少，葉綠素相對“濃縮”而使葉綠素含量上升[24]，而當(dāng)干旱脅迫繼續(xù)并達(dá)到重度脅迫時(shí)，則引起植物細(xì)胞內(nèi)生理生化變化，是葉綠素合成受阻，使得降解加快，因而葉綠素會迅速下降。

3.2 干旱脅迫對野牡丹膜脂過氧化的影響

膜系統(tǒng)被認(rèn)為是植物在干旱脅迫下受害的最初和最關(guān)鍵部[25]，當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，質(zhì)膜受到不同程度的破壞，進(jìn)而導(dǎo)致葉片相對電導(dǎo)率會增大[26]。相關(guān)研究表明，植物葉片相對電導(dǎo)率隨著干旱脅迫程度的增加而逐漸上升，抗旱性較強(qiáng)的植物葉片相對電導(dǎo)率變化幅度較小。本研究中，隨著脅迫的加深，野牡丹相對電導(dǎo)率先降后升，在輕度與中度干旱情況下，表現(xiàn)出細(xì)胞膜較強(qiáng)的穩(wěn)定性，重度干旱情況下，相對電導(dǎo)率大幅提高，這與其它的研究結(jié)果一致[13,27-28]。表明在重度干旱脅迫下，野牡丹的質(zhì)膜遭受到較大程度的破壞。

丙二醛（MDA）積累是反映細(xì)胞膜脂過氧化作用的重要指標(biāo)，也是反映植物抗旱性強(qiáng)弱的常用依據(jù)[29]。隨著干旱脅迫程度的加重，葉片中MDA 含量呈正相關(guān)關(guān)系[30-31]。徐祝齡等[32]對不同玉米基因型葉組織中的MDA 含量測定結(jié)果表明，在抗旱性強(qiáng)的基因型組織中MDA 含量增加幅度小，抗旱性弱的基因型增加的幅度大。本研究表明，隨干旱程度加深，野牡丹的MDA 含量雖有增加，但幅度較小，說明在干旱脅迫下野牡丹葉片中生物膜損傷程度不大，體現(xiàn)出其一定的抗性能力，與陳靜如的實(shí)驗(yàn)表明野牡丹在度過干旱閾值期后表現(xiàn)出一定耐受性和適應(yīng)性的結(jié)果相一致[33]。

SOD 是一種典型的誘導(dǎo)酶，外部環(huán)境的改變能影響它的活性水平，植物在逆境下受到傷害以及植物對逆境抵抗能力往往與體內(nèi)SOD 的活性水平有關(guān)?？垢珊的芰?qiáng)的植物在干旱條件下SOD 活性降低幅度小或保持相對穩(wěn)定，有的甚至有所升高[13,34]，因而避免或減小了活性氧引起的傷害。也有研究[20,35]表明在干旱脅迫下，葉片中SOD 活性先升后降，說明該植物達(dá)到了耐受脅迫的極限，隨著脅迫加深，SOD 開始下降。本實(shí)驗(yàn)中，野牡丹葉片SOD 活性在干旱脅迫下呈現(xiàn)較大的下降趨勢，在輕度干旱脅迫下，體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)活性急劇變化，隨著干旱程度加深而下降的趨勢減緩，反映出野牡丹的抗旱能力不強(qiáng)。

3.3 干旱脅迫對野牡丹滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

許多植物的游離脯氨酸（Pro）含量在各種逆境，特別是干旱脅迫下，具有成倍積累的上升趨勢。作為一種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[36-38]，葉片游離脯氨酸含量常常作為抗旱性鑒定指標(biāo)之一[39]。研究表明，脯氨酸含量變幅小的物種更耐旱[33,40]。本實(shí)驗(yàn)中野牡丹的Pro 含量隨著干旱脅迫加深而逐漸上升，在輕度干旱脅迫下，Pro 含量迅速上升，而后隨著干旱程度加深而減緩增加幅度，在重度干旱脅迫時(shí)迅速上升，反應(yīng)出野牡丹抗旱能力較弱，與陳靜如的研究結(jié)果相一致[33]。

在逆境脅迫條件下，植物體內(nèi)正常的蛋白質(zhì)合成常會受到抑制，并且認(rèn)為可溶性蛋白與調(diào)節(jié)植物細(xì)胞的滲透勢有關(guān)，高含量的可溶性蛋白可幫助維持植物細(xì)胞較低的的滲透勢，以抵抗干旱脅迫帶來的傷害[41]。閆潔[42]等對大麥的旗葉在干旱脅迫下可溶性蛋白上升。本實(shí)驗(yàn)中野牡丹的可溶性蛋白含量呈現(xiàn)上升趨勢，在重度干旱脅迫下大幅度提高，最終維持在較高的水平，表明野牡丹具有抗旱能力較高。

生理生化的結(jié)果表明：野牡丹抗旱性測定的諸多生理生化指標(biāo)可以歸并為參與滲透調(diào)節(jié)的生化指標(biāo)（游離脯氨酸和可溶性蛋白）和維持膜的穩(wěn)定性的生理指標(biāo)（相對電導(dǎo)率、MDA 含量、SOD 活性）。其中參與滲透調(diào)節(jié)生化指標(biāo)是野牡丹抗旱性測定的主要選擇對策。蔡靜如等采用PEG 模擬干旱脅迫方法進(jìn)行5 種灌木（春花、米碎花、檵木、黑面神和野牡丹）苗期處理,探討不同的PEG 濃度和不同脅迫時(shí)間條件下5 種灌木生理指標(biāo)的變化規(guī)律，表明野牡丹的抗旱性最弱[33]。本試驗(yàn)以自然干旱的方式對野牡丹苗木進(jìn)行處理，并比較不同干旱程度各指標(biāo)的變化，更能表現(xiàn)自然中干旱脅迫的變化。各項(xiàng)生理生化指標(biāo)的變化體現(xiàn)出其具有一定的耐旱能力，但隨著干旱脅迫的加深，細(xì)胞膜受損程度大增，表明野牡丹不能忍受重度干旱的脅迫。2種試驗(yàn)方式的結(jié)果相一致。