譚 莎，賴路偉，黃永芳，葉小萍，譚健彬，許雄堅(jiān)

(1.佛山市云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心，廣東 佛山 528183；2.旭輝集團(tuán)，福建 廈門 361000；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院／廣東省森林植物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642)

茶花是山茶科(Theaceae)山茶屬(Camellia)植物的統(tǒng)稱，其適應(yīng)性強(qiáng)，開花周期長，且在少花的冬季開花，在園林綠化中廣泛應(yīng)用[1]。茶花種類繁多，但應(yīng)用在風(fēng)景園林中的種類較少，園林植物需精細(xì)化水肥管理[2]，干旱會限制植物的正常生長[3]，故選擇抗旱性的觀賞茶花尤為重要。目前有關(guān)干旱脅迫對茶花生理響應(yīng)的研究鮮見報(bào)道[4—5]。本試驗(yàn)主要研究‘紅露珍’(C.japonica ‘Hongluzhen’)、‘六角大紅’(C.japonica ‘Hongliujiao’)和‘烈香’(C.japonica‘High Fragrance’) 3個山茶品種在干旱脅迫下的生理生化特性，以期揭示茶花耐旱響應(yīng)機(jī)理。3個山茶品種廣泛應(yīng)用于園林綠化[6—8]，應(yīng)用前景廣闊，通過研究其干旱脅迫生理響應(yīng)，可為茶花在風(fēng)景林中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

2017年4月從廣州嶺南花卉市場分別選取‘紅露珍’、‘六角大紅’和‘烈香’生長健壯且長勢一致、苗高55～60 cm、地徑1 cm的2年生扦插苗木各30株，移栽于直徑21 cm、高21 cm花盆中，所用土壤為黃心土和營養(yǎng)土以 1:2混合而成。苗木露天栽培，常規(guī)管理。放置在華南農(nóng)業(yè)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽連續(xù)干旱法，于2017年8月9日將試驗(yàn)苗木澆透水，3個山茶品種各隨機(jī)選取 6株以澆水處理作為對照，其余試驗(yàn)苗木之后不再澆水，對其進(jìn)行干旱處理，分別在干旱處理4 d、8 d、10 d進(jìn)行采樣，每個品種隨機(jī)選擇 3～6片功能葉，共10～20葉片，每個樣品 3次重復(fù)。樣葉清洗后于-80 ℃超低溫冰箱中保存?zhèn)溆?。同時，在干旱處理2 d、4 d、6 d、8 d、10 d對3個品種進(jìn)行土壤含水量測定，每處理3個重復(fù)，于早上8:00前測定。

1.3 檢測方法

土壤含水量采用美國產(chǎn)MI2X型土壤水分探頭測定；葉片相對含水量采用飽和稱量法測定；葉綠素含量測定采用80%丙酮提取法；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定；質(zhì)膜透性采用相對電導(dǎo)率法測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氯化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)光化還原法測定；脯氨酸含量采用酸性茚三酮法測定[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0軟件作方差分析和Ducan多重比較。采用模糊隸屬函數(shù)法對3個山茶品種苗木抗旱指標(biāo)進(jìn)行綜合評價[10]。隸屬函數(shù)值計(jì)算方法如下。

(1) 當(dāng)測定指標(biāo)與綜合評判結(jié)果呈正相關(guān)：

U(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

(2) 當(dāng)測定指標(biāo)與綜合評判結(jié)果呈負(fù)相關(guān)：

U(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

式中，U(Xi)為某一植物在某測定指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；Xi為植物某一指標(biāo)的平均值；Xmax、Xmin分別為所有材料平均測定值中最大值、最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對土壤含水量的影響

隨著干旱處理時間的延長，3個山茶品種的土壤含水量明顯下降(圖1)。在干旱10 d時，3個山茶品種土壤含水量均與對照存在顯著差異(P<0.05)?！谴蠹t’土壤含水量最低，為8.1%，‘紅露珍’次之?！t露珍’土壤含水量與對照相差最大，差距達(dá)45.7%。

圖1 干旱脅迫下3個山茶品種的土壤含水量變化Fig.1 Changes of soil water content of three Camellia cultivars under drought stress

2.2 干旱脅迫對葉片生理生化指標(biāo)的影響

2.2.1 相對含水量

隨著干旱處理時間的延長，3個山茶品種葉片相對含水量變化不同(圖2)。3個山茶品種在脅迫前相對含水量相近，干旱脅迫期間，‘紅露珍’葉片相對含水量無顯著變化，‘六角大紅’和‘烈香’葉片相對含水量整體呈下降趨勢。在干旱10 d時，‘六角大紅’和‘烈香’的葉片相對含水量均顯著低于對照(P<0.05)。

圖2 干旱脅迫下3個山茶品種葉片相對含水量變化Fig.2 Changes of leaf relative water content of three Camellia cultivars under drought stress

2.2.2 葉綠素含量

隨著干旱時間的延長，3個山茶品種葉綠素含量呈下降趨勢(圖3)。在干旱4 d時，3個山茶品種葉綠素含量大幅度下降，‘紅露珍’葉綠素含量最低，下降 37.82%；‘六角大紅’葉綠素含量下降幅度最大，下降47.58%。3個山茶品種干旱4 d、8 d的葉片葉綠素含量差異不顯著(P>0.05)，在干旱10 d時，各品種葉綠素含量與對照皆差異顯著(P<0.05)。

圖3 干旱脅迫下3個山茶品種葉片葉綠素含量的變化Fig.3 Changes of chlorophyll content in the leaves of three Camellia cultivars under drought stress

2.2.3 丙二醛(MDA)含量

隨著干旱時間的延長，3個山茶品種丙二醛含量逐漸上升(圖4)。干旱4 d，‘紅露珍’和‘烈香’丙二醛含量上升幅度較大，分別比對照上升34.00%、23.81%。干旱 10 d，‘紅露珍’、‘六角大紅’、‘烈香’與對照相比上升93.00%、76.84%、63.23%，三者與對照差異皆顯著(P<0.05)。

圖4 干旱脅迫下3個山茶品種葉片丙二醛(MDA)含量變化Fig.4 Changes of malondialdehyde (MDA) content in the leaves of three Camellia cultivars under drought stress

2.2.4 相對電導(dǎo)率

隨著干旱脅迫時間的延長，3個山茶品種的葉片電導(dǎo)率明顯上升(圖5)。干旱4 d，3個山茶品種的葉片電導(dǎo)率上升幅度基本一致。干旱8 d，3個不同山茶品種電導(dǎo)率上升幅度較大，‘紅露珍’幅度最大，電導(dǎo)率增至72.58%。3個山茶品種干旱處理后葉片相對電導(dǎo)率與對照均存在顯著性差異(P<0.05)。

圖5 干旱脅迫對3個不同山茶品種葉片相對電導(dǎo)率的影響Fig.5 Effects of drought stress on the leaf relative conductivity of three Camellia cultivars

2.2.5 可溶性蛋白質(zhì)含量

隨著干旱脅迫時間延長，3個山茶品種可溶性蛋白含量逐漸上升(圖6)。干旱10 d時，3個山茶品種可溶性蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大值，不同品種的增幅有所差異。‘紅露珍’在干旱脅迫期間上升幅度不大，增至1.577 mg·g-1FW，‘六角大紅’和‘烈香’的上升幅度基本一致，含量分別達(dá) 2.82 mg·g-1FW 和2.25 mg·g-1FW，三者皆與對照差異顯著(P<0.05)。

圖6 干旱脅迫下3個山茶品種葉片可溶性蛋白質(zhì)含量變化Fig.6 Changes of soluble protein content in the leaves of three Camellia cultivars under drought stress

2.2.6 超氧化物歧化酶(SOD)活性

隨著干旱脅迫時間延長，‘紅露珍’和‘烈香’的葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性逐漸上升(圖 7)?！谴蠹t’和‘烈香’干旱初期SOD活性上升，后趨于平穩(wěn)。干旱10 d時，‘紅露珍’SOD活性達(dá)最大值，為414.904 U·g-1FW。

2.2.7 脯氨酸含量

隨著干旱脅迫時間的延長，3個山茶品種葉片脯氨酸含量整體呈上升的趨勢(圖 8)。‘紅露珍’在干旱脅迫期間上升幅度不大，‘烈香’和‘六角大紅’脯氨酸上升幅度較大；干旱4 d，3個不同山茶品種脯氨酸含量與對照相比差異不顯著；干旱8 d，3個不同山茶品種的脯氨酸含量急劇升高，‘六角大紅’變化最大；干旱10 d，3個山茶品種脯氨酸含量與對照存在顯著性差異(P<0.05)。

圖7 干旱脅迫下3個山茶品種葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性變化Fig.7 Changes of SOD activity in the leaves of three Camellia cultivars under drought stress

圖8 干旱脅迫下3個山茶品種葉片脯氨酸含量變化Fig.8 Changes of proline content in the leaves of three Camellia cultivars under drought stress

2.3 山茶3個品種抗旱性綜合評價

以生理生化指標(biāo)作為抗旱性綜合評價指標(biāo)，對不同品種的抗逆性進(jìn)行分析，比較3個山茶品種抗旱性。對7個指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析表明，‘六角大紅’綜合抗旱能力強(qiáng)于‘紅露珍’和‘烈香’(表1)。

表1 干旱脅迫下3個山茶品種葉片7個指標(biāo)隸屬函數(shù)值Table 1 Subordinate function values of 7 indexes of three Camellia cultivars under drought stress

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)在8月開展，此時高溫少雨，空氣相對濕度較低，土壤水分減少主要由蒸發(fā)和植物蒸騰作用引起。隨著干旱脅迫加劇，3個山茶品種栽培土壤含水量均顯著低于對照，‘烈香’土壤含水量最高，初始值與‘六角大紅’相差不大，隨著干旱脅迫處理，差距越來越大。這可能與葉片數(shù)量和面積有關(guān)，‘烈香’葉面積小于‘紅露珍’和‘六角大紅’，說明植物形態(tài)結(jié)構(gòu)在一定程度上間接影響抗旱能力。

葉片相對含水量(RWC)與植物代謝活動密切相關(guān)，RWC是衡量植物抗旱性的常用生理指標(biāo)[11]。有研究表明，葉片 RWC保持較高水平是對干旱適應(yīng)的表現(xiàn)[12]。本試驗(yàn)中，3個山茶品種葉片相對含水量下降緩慢，表明3個山茶品種的土壤相對含水量不決定其葉片相對含水量。

葉綠素含量在一定程度上反映植物的同化能力及其生長狀況[13]，干旱脅迫對光合色素有顯著影響，使葉綠素分解速率大于合成速率，影響植物光合作用?？购敌詮?qiáng)的植物葉綠素含量降低的幅度相對較小[14]。本試驗(yàn)中，隨著干旱脅迫延長，3個山茶品種葉綠素含量均下降，‘六角大紅’下降幅度最大。

逆境脅迫對植物細(xì)胞質(zhì)膜有重要影響，通常表現(xiàn)為膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，選擇透性喪失，從而導(dǎo)致電解質(zhì)和一些小的有機(jī)化合物大量滲入[15]。丙二醛(MDA)是植物在逆境環(huán)境中抵抗逆境時的產(chǎn)物。相對電導(dǎo)率和 MDA含量變化是脂膜過氧化程度和植物對逆境條件反應(yīng)強(qiáng)弱的重要指標(biāo)[16]。當(dāng)植物細(xì)胞膜損傷破裂，細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，相對電導(dǎo)率越高，表明植物損害越大，植物抗旱性越弱。本試驗(yàn)中，3個山茶品種相對電導(dǎo)率隨著干旱脅迫的延長而增大，丙二醛含量呈不同程度的上升趨勢。

可溶性蛋白和脯氨酸含量是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，也是植物耐旱性的重要指標(biāo)[17]。在植物遭到逆境脅迫時可平衡細(xì)胞代謝，以維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定[18]?？扇苄缘鞍拙哂休^強(qiáng)的親水膠體性質(zhì)，直接影響細(xì)胞的保水性，蛋白質(zhì)含量增幅越大，越有利于水勢降低，增加植株吸水能力和抗旱性[19]，本試驗(yàn)中，3個山茶品種可溶性蛋白含量均增加，‘六角大紅’表現(xiàn)尤為明顯，可溶性蛋白含量與抗旱性呈正相關(guān)[20]。脯氨酸作為氧化還原劑，可消除植物體內(nèi)氨積累所造成的傷害[21]，一定范圍內(nèi)能維持細(xì)胞膨壓穩(wěn)定[22]。研究發(fā)現(xiàn)，植物干旱脅迫初期脯氨酸含量逐漸增加后下降[23—24]。本試驗(yàn)顯示，隨著干旱脅迫時間延長，3個山茶品種脯氨酸含量逐漸上升，干旱處理10 d，3個山茶品種葉片脯氨酸含量與對照存在顯著性差異，表明3個山茶品種具有一定的耐旱能力。

超氧化物歧化酶(SOD)是保護(hù)酶系統(tǒng)的重要酶之一，有助于保護(hù)細(xì)胞，減輕應(yīng)激造成的損害。在干旱脅迫下，SOD酶活性相對下降，可通過 SOD活性變化指示植物的抗旱性能[25]。本試驗(yàn)中，‘紅露珍’SOD活性隨著干旱脅迫延長而升高；‘六角大紅’和‘烈香’在干旱8 d后趨于平緩，表明3個山茶品種在輕度干旱下通過抗氧化系統(tǒng)提高抗旱能力。

植物的抗旱性是一個復(fù)雜的綜合性狀，是從植物的形態(tài)構(gòu)造、生理生態(tài)特征及生理生化反應(yīng)到細(xì)胞、光合器官及原生質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的綜合反映[26]。本試驗(yàn)3個山茶品種抗旱性的綜合比較表明，‘六角大紅’抗旱性最強(qiáng)，‘烈香’最弱。