許彩麗，周易秈森，謝喬穎，徐慶國(guó)※，王旭軍

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410128；2.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410004；3.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410004）

箭葉淫羊藿〔Epimedium sagittatum（Sieb.et Zucc.）Maxim.〕又名三枝九葉草，為小檗科（Berberidaceae）淫羊藿屬（Epimedium L.）多年生草本植物，在湖南、湖北和江西等地廣泛分布于海拔200~1 750 m的山坡草叢中、林下、灌叢中、水溝邊或巖邊石縫中[1-4]。箭葉淫羊藿全草可供藥用，其干燥葉為《中國(guó)藥典》中淫羊藿藥材的基源植物之一，在我國(guó)最早的中藥學(xué)著作《神農(nóng)本草經(jīng)》中列為中品，具補(bǔ)腎陽(yáng)、強(qiáng)筋骨和祛風(fēng)濕等功效，臨床上主要用于治療骨質(zhì)疏松、更年期綜合征、高血壓和冠心病等?，F(xiàn)代藥理研究表明，淫羊藿中的提取物具有抗肝癌和白血病的作用，新的藥理作用的證實(shí)進(jìn)一步增加淫羊藿的用量，致使野生淫羊藿資源不斷減少，給淫羊藿的資源保護(hù)帶來(lái)了挑戰(zhàn)[5-7]。近年全球氣候變暖日趨嚴(yán)重，加上人口不斷增多，對(duì)于水資源的需求量不斷增大，干旱對(duì)植物的影響越來(lái)越受到更多專家和學(xué)者的關(guān)注。水分是植物正常生長(zhǎng)和發(fā)育的必要條件，也是其重要限制性因素之一，同時(shí)對(duì)中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)影響極大[8]。有關(guān)淫羊藿的研究很多，主要集中于對(duì)淫羊藿的化學(xué)成分、藥效作用和新藥研發(fā)等方面的研究[9]，但對(duì)其生理生態(tài)與高效栽培等方面的研究較少[10-11]。為了探討箭葉淫羊藿對(duì)環(huán)境因子的要求，擴(kuò)大人工栽培的數(shù)量和提高生產(chǎn)質(zhì)量，本研究通過(guò)測(cè)定不同干旱脅迫下箭葉淫羊藿生長(zhǎng)和生理生化性狀變化，探討箭葉淫羊藿對(duì)干旱脅迫的生理生化適應(yīng)機(jī)制，為其規(guī)范化高效栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地為湖南省長(zhǎng)沙市雨花區(qū)的湖南省林業(yè)科學(xué)院國(guó)家林下經(jīng)濟(jì)示范基地（113°01'30''E，28°06'40''N），地勢(shì)比較平緩，海拔在60~80 m。該地屬于中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，四季分明，雨水充沛，年平均氣溫為17.2℃，年降水量為1 400~1 900 mm，年均日照1 496~1 550 h，無(wú)霜期為264 d。土壤的成土母巖為第四紀(jì)網(wǎng)紋層母質(zhì)，土壤為地帶性第四紀(jì)紅壤，土層深厚，礫石含量較多，pH值在4.5~5.5之間，呈微酸性。

1.2 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

2019年1月將生長(zhǎng)良好、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的箭葉淫羊藿栽植于上口直徑15 cm、下口直徑10 cm、高度14 cm的塑料盆缽中，并統(tǒng)一放置于湖南省林業(yè)科學(xué)院國(guó)家林下經(jīng)濟(jì)示范基地的防雨棚內(nèi)。待盆栽箭葉淫羊藿恢復(fù)長(zhǎng)勢(shì)后，于2019年8月開(kāi)始進(jìn)行干旱脅迫試驗(yàn)。干旱脅迫試驗(yàn)參考趙麗萍等[12]的方法進(jìn)行，并設(shè)置3個(gè)處理，即對(duì)照（CK，土壤含水量為田間最大持水量的70%~75%）、輕度水分脅迫（T1，土壤含水量為田間最大持水量的60%~65%）和重度水分脅迫（T2，土壤含水量為田間最大持水量的50%~55%）。完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

根據(jù)箭葉淫羊藿一回三出復(fù)葉的特征，以其當(dāng)年生成熟復(fù)葉中的中間葉片為測(cè)試葉片，于2019年9月11日取樣測(cè)定。

株高和地徑分別采用直尺（精確到0.1 cm）和電子游標(biāo)卡尺（精確到0.01 mm）進(jìn)行測(cè)定，葉長(zhǎng)、葉寬和葉面積等采用LI-3000C便攜式葉面積儀進(jìn)行測(cè)定，葉厚采用電子游標(biāo)卡尺10片一組測(cè)定后取其平均值（精確到0.01 mm），葉鮮重和葉干重采用電子天平稱量（精確到0.000 1 g)，葉綠素含量參照李合生[13]的方法進(jìn)行測(cè)定，丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量參照李合生[14]的方法進(jìn)行測(cè)定，過(guò)氧化物酶（peroxidase,POD）活性和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性分別采用由蘇州科銘生物技術(shù)有限公司提供的過(guò)氧化物酶（POD）試劑盒和超氧化物歧化酶（SOD）試劑盒的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿生長(zhǎng)特性的影響

由表1可知，干旱脅迫條件下，箭葉淫羊藿植株的株高、地徑、葉鮮重和葉干重等生長(zhǎng)特性均呈明顯的差異。其中，重度干旱脅迫處理（T2）的箭葉淫羊藿植株株高、地徑均分別與對(duì)照處理（CK）、輕度干旱脅迫處理（T1）的株高、地徑呈顯著差異（P＜0.05）；T1處理的葉鮮重、葉干重分別與CK、T2處理的葉鮮重、葉干重呈顯著差異（P＜0.05）。且箭葉淫羊藿植株的株高、地徑、葉鮮重和葉干重等生長(zhǎng)特性的最大值均出現(xiàn)在T1處理；最小值均出現(xiàn)在T2處理。表明適度（中度）干旱脅迫T1條件有利于箭葉淫羊藿植株地上部分生長(zhǎng)，而重度干旱脅迫T1條件則會(huì)抑制箭葉淫羊藿植株地上部分生長(zhǎng)。

2.2 干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿葉形態(tài)性狀的影響

由表2可知，干旱脅迫條件下，箭葉淫羊藿植株的葉長(zhǎng)、葉寬、葉厚、葉面積等葉形態(tài)性狀均呈明顯的差異。其中，箭葉淫羊藿植株T1處理組葉長(zhǎng)顯著高于CK和T2處理組（P＜0.05）；T1處理組葉寬顯著高于T2處理組（P＜0.05）；T1處理組葉厚顯著高于CK和T2處理組（P＜0.05）；T1處理組葉面積顯著大于CK和T2處理組（P＜0.05）。且不同干旱脅迫狀態(tài)下，隨著含水量的降低，箭葉淫羊藿植株的葉長(zhǎng)、葉寬、葉厚和葉面積的最大值均出現(xiàn)在T1中度干旱脅迫處理；葉長(zhǎng)最小值出現(xiàn)在CK處理；葉寬、葉厚和葉面積的最小值均出現(xiàn)在T2處理。表明T1中（適）度干旱脅迫可顯著促進(jìn)箭葉淫羊藿植株葉片的生長(zhǎng)，而T2重度干旱脅迫則可明顯使箭葉淫羊藿植株葉片變小，這可能是箭葉淫羊藿植株在受到嚴(yán)重干旱脅迫時(shí)，以葉片變小的形態(tài)變化來(lái)減少因蒸騰作用引起的水分缺失，保持植株正常生長(zhǎng)所致。

表1干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿株高、地徑、葉鮮重及葉干重的影響Table 1 Effect of drought stress on plant height,ground diameter,leaf fresh weight and leaf dry weight of

注：同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P＜0.05）。Notes：Different small letters in the same column showed significant differences between different treatments（P＜0.05）.

處理Treatment株高（cm）Plant height地徑（mm）Ground diameter葉鮮重（g/株）Leaf fresh weight葉干重（g/株）Leaf dry weight CK 10.8±2.5 a 1.23±0.34 a 0.32±0.18 b 0.13±0.08 b T1 11.3±2.6 a 1.32±0.42 a 0.48±0.23 a 0.19±0.10 a T2 8.6±2.3 b 1.04±0.33 b 0.26±0.15 b 0.11±0.06 b

表2干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿葉形態(tài)性狀的影響Table 2 Effect of drought stress on leaf morphological characteristics of

表2干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿葉形態(tài)性狀的影響Table 2 Effect of drought stress on leaf morphological characteristics of

注：同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P＜0.05）。Notes:Different small letters in the same column showed significant differences between different treatments（P＜0.05）.

處理Treatment葉長(zhǎng)（cm）Leaf length葉寬（cm）Leaf width葉厚（mm）Leaf thickness葉面積（cm2/片）leaf area CK 3.28±2.46 b 4.33±1.06 ab 0.23±0.02 b 16.49±10.52 b T1 6.49±1.38 a 4.86±1.12 a 0.26±0.01 a 23.56±11.88 a T2 5.06±1.32 b 4.03±1.22 b 0.22±0.01 b 14.17±8.30 b

2.3 干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，也是植物體進(jìn)行光合作用不可缺少的一種色素，其含量是反映葉片生理活性變化的重要指標(biāo)之一[15]。由圖1可知，隨著干旱脅迫強(qiáng)度由CK經(jīng)T1到T2的不斷增加，箭葉淫羊藿植株的葉綠素a含量不斷增加。其中，其T2處理組的葉綠素a含量顯著高于T1、CK處理組（P＜0.05）；T1處理的葉綠素a含量與CK對(duì)照組無(wú)顯著差異；T2處理組的葉綠素b含量顯著高于T1、CK處理組（P＜0.05）；T1處理組的葉綠素b含量與CK對(duì)照組無(wú)顯著差異；T2處理組的葉綠素（a+b）含量顯著高于T1和CK處理組（P＜0.05）；T1處理組的葉綠素（a+b）含量與CK對(duì)照組無(wú)顯著差異；T1處理組的葉綠素a/b顯著高于T2和CK處理組（P＜0.05）；T2處理組的葉綠素a/b與CK對(duì)照組無(wú)顯著差異。

注：同一指標(biāo)中不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P＜0.05）。Note:Different small letters in the same index showed significant differences between different treatments(P＜0.05).

2.4 干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿POD與SOD活性的影響

由圖2可知，在干旱脅迫條件下，箭葉淫羊藿植株中度干旱脅迫T1和重度干旱脅迫處理T2的POD活性均顯著低于CK對(duì)照，且差異均分別達(dá)顯著水平（P＜0.05）；而T1與T2處理的POD活性無(wú)顯著差異。說(shuō)明干旱脅迫可明顯降低箭葉淫羊藿植株的POD活性。

圖2干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿POD活性的影響Fig.2 Effect of drought stress on POD activity of

由圖3可知，隨著干旱脅迫強(qiáng)度由CK經(jīng)T1到T2的不斷增加，箭葉淫羊藿植株的SOD活性先呈增加后降低趨勢(shì)。其中，中度干旱脅迫T1處理的SOD活性顯著高于CK對(duì)照（P＜0.05），而與重度干旱脅迫T2處理無(wú)顯著差異；重度干旱脅迫T2處理的SOD活性比CK對(duì)照高，但兩者未達(dá)顯著差異。

圖3干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿SOD活性的影響Fig.3 Effect of drought stress on SOD activity of

2.5 干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿丙二醛含量的影響

由圖4可知，隨著干旱脅迫強(qiáng)度由CK經(jīng)T1到T2的不斷增加，箭葉淫羊藿植株的MDA含量逐漸減少。其中，重度干旱脅迫T2處理的MDA含量顯著低于CK對(duì)照組（P＜0.05）。表明干旱脅迫可顯著降低箭葉淫羊藿植株的MDA含量。

圖4干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿丙二醛含量的影響Fig.4 Effect of drought stress on MDA content of

3 討論

3.1 干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿生長(zhǎng)的影響

劉龍?jiān)萚16]在水分脅迫對(duì)苦參的研究表明，輕度脅迫（50%）能顯著促進(jìn)苦參生長(zhǎng)，而中度（25%）、重度（10%）脅迫則顯著抑制苦參的生長(zhǎng)。楊枝中等[17]在干旱脅迫對(duì)川白芷葉的研究表明，輕度（75%）干旱脅迫有利于各器官生物量的積累，中度（60%）、重度（40%）干旱脅迫不利于各器官生物量的積累。本研究結(jié)果表明，中度干旱脅迫（土壤最大田間持水量的60%~65%）能顯著促進(jìn)箭葉淫羊藿植株生長(zhǎng)，其地上部分株高、地徑、葉鮮重、葉干重、葉長(zhǎng)、葉寬、葉厚和葉面積等生長(zhǎng)特性均為不同干旱脅迫處理的最大值；而重度干旱脅迫（土壤最大田間持水量的50%~55%）則顯著抑制箭葉淫羊藿的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)結(jié)果與劉龍?jiān)萚16]和楊枝中等[17]的研究結(jié)果相似，表明適合箭葉淫羊藿生長(zhǎng)的土壤含水量可能為其土壤最大田間持水量的60%~65%。即適度干旱脅迫處理可顯著促進(jìn)箭葉淫羊藿生物量的生成和積累；重度干旱脅迫處理則顯著抑制其生物量的積累，不利于其植株生長(zhǎng)。

3.2 干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿葉綠素含量的影響

研究表明，增加干旱脅迫程度將導(dǎo)致葉綠素含量降低[16-18]，而本研究結(jié)果表明，箭葉淫羊藿的葉綠素含量隨著干旱脅迫程度的增加而呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)是否為箭葉淫羊藿在干旱脅迫中所特有的現(xiàn)象，還需進(jìn)一步探究。本研究中度干旱脅迫T1處理的箭葉淫羊藿葉綠素a、葉綠素b含量與CK對(duì)照無(wú)顯著差異；其重度干旱脅迫T2、CK的葉綠素a/b則比T1處理顯著下降，且箭葉淫羊藿T1處理的葉綠素a、b含量顯著低于T2處理，但其生物量顯著高于T2處理，其原因還需要進(jìn)一步研究。

3.2 干旱脅迫對(duì)箭葉淫羊藿SOD、POD活性和MDA含量的影響

在適宜的生長(zhǎng)條件下，植物可以維持活性氧產(chǎn)生與消除的平衡，當(dāng)植物受到干旱脅迫時(shí)，活性氧的代謝平衡被打破，活性氧自由基在細(xì)胞內(nèi)大量積累，導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化水平增高，對(duì)植物造成損傷，丙二醛（MDA）是膜脂過(guò)氧化作用的最終產(chǎn)物，其損傷程度可用MDA含量來(lái)判定，故MDA含量的高低也是反映脂質(zhì)過(guò)氧化作用強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo)，為了保護(hù)細(xì)胞免受傷害，植物體內(nèi)會(huì)迅速激發(fā)并提高POD、SOD等保護(hù)酶活性以清除自由基[19-21]。

本研究結(jié)果表明，干旱脅迫可使箭葉淫羊藿的POD活性大大降低，這與劉世鵬等[22]在對(duì)棗樹(shù)幼苗的研究結(jié)果相反。這可能是由于本研究進(jìn)行干旱脅迫處理長(zhǎng)時(shí)間后才取樣分析箭葉淫羊藿的POD活性，此時(shí)箭葉淫羊藿植株可能已經(jīng)適應(yīng)了干旱脅迫環(huán)境條件，使得其POD抗氧化酶活性恢復(fù)至低水平狀態(tài)；也可能是本研究的箭葉淫羊藿植株干旱脅迫處理程度已超出其POD的歧化范圍，從而導(dǎo)致其POD活性降低；或者是與SOD協(xié)同作用的結(jié)果。隨著干旱脅迫強(qiáng)度不斷增加，箭葉淫羊藿植株的SOD活性先升后降，這與賈鑫等[21]對(duì)蒙古黃芪和張翠梅等[23]對(duì)不同抗旱性苜蓿品種根系的研究結(jié)果一致，表明中度干旱脅迫T1處理的箭葉淫羊藿植株SOD活性升高，可應(yīng)對(duì)其體內(nèi)超氧陰離子的增加，從而緩解其細(xì)胞受損；而重度干旱脅迫T2處理可能是超出了其SOD的緩解能力，從而導(dǎo)致其SOD活性下降。箭葉淫羊藿植株的MDA含量隨干旱脅迫強(qiáng)度的不斷增加而逐漸降低，這與劉佳等[24]對(duì)辣椒葉片生理特性和楊再?gòu)?qiáng)等[25]對(duì)番茄保護(hù)酶活性及果實(shí)產(chǎn)量的研究結(jié)果相反。這可能是本研究的箭葉淫羊藿在長(zhǎng)時(shí)間的干旱脅迫條件下，通過(guò)自身調(diào)節(jié)逐漸適應(yīng)了干旱脅迫環(huán)境，從而降低了其植株的MDA含量。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，箭葉淫羊藿能通過(guò)自身的生長(zhǎng)和調(diào)節(jié)來(lái)抵抗一定干旱脅迫的傷害，中度干旱脅迫處理（土壤最大田間持水量的60%~65%）下的箭葉淫羊藿生長(zhǎng)較好。箭葉淫羊藿的藥用部分主要是利用其地上器官葉，在中度干旱脅迫（土壤最大田間持水量的60%~65%）的環(huán)境下，通過(guò)提高保護(hù)酶SOD活性增強(qiáng)植株耐旱性能，增加葉綠素的合成以提高光合效率，適應(yīng)外界環(huán)境變化，顯著促進(jìn)植株的生長(zhǎng)和生物量的積累。而重度干旱脅迫（土壤最大田間持水量的50%~55%）環(huán)境下，箭葉淫羊藿為了降低水分的蒸發(fā)、滿足維持自身新陳代謝所需要的水分，顯著抑制植株生長(zhǎng)、減少葉面積發(fā)生，葉的生物量降低。因此，箭葉淫羊藿在以后的人工栽培過(guò)程中，水分應(yīng)控制在土壤最大田間持水量的60%~65%，既有利于節(jié)水灌溉也有利于增加藥材產(chǎn)量。然而，干旱脅迫條件下各個(gè)處理中箭葉淫羊藿的體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物的積累如何，中度干旱脅迫下的藥用成分是否為最佳，有待進(jìn)一步研究。