吳雨涵，劉文輝，劉凱強(qiáng)，張永超

（青海省青藏高原優(yōu)良牧草種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海西寧 810016）

水分是影響作物生長發(fā)育的主要因素之一，水分虧缺對(duì)植株形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化會(huì)產(chǎn)生消極影響，嚴(yán)重缺水甚至?xí)鹬仓臧l(fā)生凋亡［1］。葉片作為響應(yīng)水分脅迫最敏感的器官之一，它既是光合作用的主要器官，同時(shí)也是植株內(nèi)部互相連接及植株與外界進(jìn)行物質(zhì)交換和能量傳遞的紐帶［2-3］。研究表明，干旱脅迫導(dǎo)致植株葉片相對(duì)含水量下降，葉綠素分解加快而合成速度受到抑制，從而引起葉片失綠，干物質(zhì)積累遞減［4］，進(jìn)而產(chǎn)生大量的活性氧物質(zhì)，如單線態(tài)氧（singlet oxygen，1O2）、超氧化物（superoxide，O2·-）、超氧化物陰離子自由基（superoxide anion，和過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）等。過量的氧自由基使細(xì)胞膜遭受氧化毒害，會(huì)造成光合速率降低、葉綠素和類胡蘿卜素發(fā)生降解等一系列生理生化現(xiàn)象［5］。研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重干旱甚至?xí)鹑~片功能器官發(fā)生不可逆的機(jī)械損傷，如葉綠體、類囊體、線粒體等的結(jié)構(gòu)皺縮形變、功能衰退，最終導(dǎo)致整個(gè)植株發(fā)生病變。

在植物長期的進(jìn)化過程中，形成了一套自我防御策略，通過體內(nèi)的酶類抗氧化劑和非酶類抗氧化劑相互協(xié)調(diào)，清除過量的活性氧物質(zhì)，前者含有超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化物酶（peroxidase，POD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（aseorbate peroxidase，APX）、谷胱甘肽還原酶（glutathione reductase，GR）、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（glutathione S-transferase，GST）、單脫氫抗壞血酸還原酶（monodehydroascorbate reductase，MDHAR）和脫氫抗壞血酸還原酶（dehydrogenase，DHAR），后者則由谷胱甘肽（glutathione，GSH）、抗壞血酸（ascorbic acid，ASA）和類胡蘿卜素（carotenoids，Car）組成［6］，保護(hù)細(xì)胞處于一個(gè)良好的生境，維持機(jī)體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證植物在遭受水分脅迫后仍能繼續(xù)正常生長發(fā)育。目前關(guān)于干旱脅迫對(duì)燕麥（Avena sativa）幼苗活性氧清除系統(tǒng)的研究多集中在抗氧化酶活性的響應(yīng)方面［7-8］，而關(guān)于非酶類抗氧化劑對(duì)水分脅迫響應(yīng)及在不同水分脅迫程度下酶類抗氧化劑及非酶類抗氧化劑在活性氧清除系統(tǒng)中發(fā)揮作用方面的研究較少。探究作物在不同干旱脅迫程度下葉片的光合特性及其防御機(jī)制對(duì)于了解作物生長發(fā)育及指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

燕麥?zhǔn)呛瘫究蒲帑湆伲ˋvena）一年生草本植物，具有喜涼耐寒，對(duì)土壤適應(yīng)性強(qiáng)，病蟲害少，耐瘠薄、抗雜類草性能較強(qiáng)等特點(diǎn)［9］，適宜在青藏高原高寒牧區(qū)和半農(nóng)半牧區(qū)種植，燕麥作為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、糧飼兼用作物［10］，對(duì)青海省畜牧業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展起到了重要作用［11-12］。青海地處青藏高原，年降水量少且分布不均勻，燕麥播種時(shí)期大多集中在4-5月，而降水多集中于6-8月，苗期是燕麥需水的關(guān)鍵期，種子萌發(fā)過程中內(nèi)藏物質(zhì)已經(jīng)消耗殆盡，此時(shí)燕麥莖稈相對(duì)較弱，有效葉片數(shù)相對(duì)較少，植株存儲(chǔ)的能量和營養(yǎng)物質(zhì)較少，光合作用積累的養(yǎng)分十分有限，此時(shí)受到干旱脅迫燕麥光合能力下降，進(jìn)而對(duì)幼苗生長造成致命影響，導(dǎo)致其后期籽粒產(chǎn)量下降。前人對(duì)燕麥苗期干旱的研究大多集中在植株體內(nèi)糖分積累、內(nèi)源激素轉(zhuǎn)運(yùn)、光合特性變化及外源物質(zhì)對(duì)干旱的緩解作用方面［13-15］，而關(guān)于燕麥苗期遭受干旱脅迫后葉片光合特性及其抗氧化防御調(diào)控策略尚不清楚。因此，本研究擬以青海本地推廣品種‘青燕1號(hào)’為研究對(duì)象，采用不同的水分脅迫梯度，比較分析干旱脅迫對(duì)燕麥苗期葉片的影響，以期為青藏高原地區(qū)抗旱燕麥品種評(píng)價(jià)提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種為青海本地推廣品種：青燕1號(hào)（Avena sativa‘Qingyan No.1’），供試燕麥種子由青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年12月于青海省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。挑選顆粒飽滿、大小一致的燕麥種子，用2% NaClO滅菌15 min，去離子水洗滌3～5次晾干備用。采用沙培法將消毒后的種子點(diǎn)播于培養(yǎng)穴中，放置于晝夜溫度為20℃/15℃的人工氣候培養(yǎng)箱中，光周期為16 h/8 h，相對(duì)濕度為65%。每周使用1/2 Hoagland營養(yǎng)液澆灌植物兩次。

待幼苗兩葉期時(shí)，采用干旱脅迫處理燕麥幼苗：1）CK：澆灌1/2 Hoagland營養(yǎng)液；2）P10：10%的PEG（polyethylene glycol，-0.53 MPa）干旱脅迫處理；3）P20：20%的PEG（-1.10 MPa）干旱脅迫處理。每個(gè)處理3次重復(fù)，分別在脅迫4、7和10 d時(shí)采集葉片樣品，液氮冷凍后保存在-80℃超低溫冰箱中，用于后期生理生化指標(biāo)分析。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1氣體交換參數(shù)的測定 每個(gè)處理選取3株長勢均勻的幼苗，用便攜式光合儀（Li-6800，LI-COR，USA）于9：00-12：00測定每株幼苗旗葉的光合參數(shù)，每個(gè)葉片重復(fù)3次。葉室各參數(shù)指標(biāo)如下：光照強(qiáng)度1200 μmol·m-2·s-1、CO2濃度（400±5.0）μmol·mol-1（CO2小鋼瓶提供）、相對(duì)濕度（60%±1.0%）、溫度25℃。待葉室穩(wěn)定讀取凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）、胞間CO2濃度（intercellular CO2concentration，Ci）和氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs）。

1.3.2葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定 測定時(shí)間與氣體交換參數(shù)同步，幼苗在黑暗條件下適應(yīng)1 h后，每個(gè)處理選取3株長勢均勻的幼苗，測定每株幼苗的旗葉，每個(gè)葉片重復(fù)3次。飽和脈沖設(shè)為8000 μmol·m-2·s-1，記錄初始熒光產(chǎn)量（minimal fluorescence，F(xiàn)o）、最大暗適應(yīng)態(tài)熒光產(chǎn)量（maximal fluorescence yield of the dark-adapted state，F(xiàn)m）、最大光適應(yīng)態(tài)熒光產(chǎn)量（maximal fluorescence yield of the light-adapted state，F(xiàn)m'）、可變熒光（variable fluorescence，F(xiàn)v）和穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量（steady state fluorescence yield，F(xiàn)s）等參數(shù)。參考王迪［16］的計(jì)算方法，計(jì)算光系統(tǒng)Ⅱ（PSII）的最大光化學(xué)效率（maximal photochemistry efficiency，F(xiàn)v/Fm）：Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm；PSII實(shí)際光化學(xué)效率（practical efficiency，ΦPSⅡ）：ΦPSⅡ=（Fm'-Fs）/Fm'；非光化學(xué)猝滅（non-photochemical quenching，NPQ）：NPQ=（Fm-Fm'）/Fm'。

1.3.3測定葉片生理指標(biāo) 葉綠素（chlorophyll，Chl）和類胡蘿卜素（carotenoids）含量采用分光光度計(jì)法進(jìn)行測定；超氧陰離子（O2-）含量參考Schneider等［17］的方法測定；過氧化氫（H2O2）含量參考Liu等［18］的方法進(jìn)行測定。

1.3.4測定酶類和非酶類抗氧化劑的含量 超氧化物歧化酶活性（SOD）參考Asish等［19］的方法，過氧化氫酶（CAT）測定參考Zhang等［20］的方法，抗壞血酸過氧化物酶活性（APX）及脫氫抗壞血酸還原酶活性（DHAR）采用Yoshiyuki等［21］的方法進(jìn)行測定，谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）采用Elia等［22］的方法進(jìn)行測定，谷胱甘肽還原酶（GR）活性采用Foyer等［23］的方法進(jìn)行測定，抗壞血酸（ASA）、谷胱甘肽（GSH）、脫氫抗壞血酸（dehydroascorbic acid，DHA）及氧化型谷胱甘肽（oxidative glutathione，GSSG）含量的測定參考?？e［24］的方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與作圖，采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行方差分析、Duncan多重比較、多元回歸分析及通徑分析，采用Origin 2018作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干旱脅迫對(duì)燕麥葉片生理指標(biāo)的影響

從表1可以看出，干旱脅迫程度和干旱脅迫時(shí)間對(duì)Chl、Car、H2O2、O2-含量的影響均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），干旱時(shí)間和干旱程度的互作效應(yīng)對(duì)Chl、Car、H2O2、O2-含量的影響達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。其中，各因素對(duì)Chl、Car、H2O2含量影響大小表現(xiàn)為：干旱程度＞干旱時(shí)間＞干旱時(shí)間和程度互作，O2-含量表現(xiàn)為干旱時(shí)間＞干旱時(shí)間與程度互作＞干旱程度。

表1 干旱脅迫對(duì)燕麥葉片生理指標(biāo)影響的方差分析Table 1 The variance analysis of effects on oat leaf physiological indicators under drought stress

不同干旱時(shí)間處理對(duì)燕麥葉片Chl含量影響顯著（P＜0.05）（圖1a），其中Chl含量在P10和P20處理下顯著低于CK（P＜0.05）。隨著干旱時(shí)間和干旱程度的加劇，Chl含量在P20處理第10天時(shí)達(dá)到最低，相比CK降低46.9%。P10和P20處理下Car含量在第7和10天顯著增加（P＜0.05），而在第4天沒有顯著變化（P＞0.05）（圖1b）。

P10和P20處理下O2-和H2O2的生成速率在4 d內(nèi)變化不大（圖1c，d），但在7和10 d內(nèi)顯著增加（P＜0.05）。與CK相 比，P10和P20在7～10 d O2-、H2O2含量增加幅度分別為3.18～16.51 mmol·min-1·g-1和55.20～158.30 mmol·min-1·g-1。

2.2 不同干旱脅迫對(duì)燕麥氣體交換參數(shù)的影響

從表2可以看出，干旱程度和干旱時(shí)間對(duì)Pn、Tr、Gs、Ci的影響達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），干旱時(shí)間和干旱程度的互作效應(yīng)對(duì)Pn、Tr、Gs、Ci達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。其中，各因素對(duì)Pn、Tr、Gs、Ci的影響大小表現(xiàn)為：干旱程度＞干旱時(shí)間＞干旱程度與干旱時(shí)間互作。

表2 干旱脅迫對(duì)燕麥氣體交換參數(shù)影響的方差分析Table 2 The variance analysis of effects on oat gas exchange parameters under drought stress

從不同干旱時(shí)間及干旱程度對(duì)‘青燕1號(hào)’燕麥幼苗光合參數(shù)的影響來看（表3），P10和P20的Pn從第4天均開始下降。干旱脅迫對(duì)Pn有抑制作用，4、7和10 d干旱脅迫對(duì)Pn的抑制作用明顯高于CK。

表3 不同干旱脅迫下燕麥氣體交換參數(shù)的變化Table 3 Changes of gas exchange parameters of oat under different water stress

在第4天，CK和P10處理之間的Tr、Gs和Ci均無顯著差異（P＜0.05），而P20處理下的Tr和Gs在第4天開始顯著增加（P＜0.05）。干旱誘導(dǎo)Tr、Gs和Ci在4～10 d內(nèi)持續(xù)下降，在P20處理10 d后的下降幅度分別比CK下降93.0%、96.1%和43.2%。

2.3 不同干旱脅迫對(duì)燕麥幼苗熒光特性的影響

從表4可以看出，干旱時(shí)間對(duì)Fo、Fv/Fm、ΦPSⅡ、NPQ的影響達(dá)到極顯著差異水平（P＜0.01），干旱程度對(duì)Fv/Fm、ΦPSⅡ、NPQ的影響達(dá)到極顯著差異水平（P＜0.01），而干旱程度對(duì)Fo無顯著影響（P＞0.05），干旱時(shí)間與干旱程度的互作效應(yīng)對(duì)Fo、Fv/Fm、ΦPSⅡ、NPQ的影響達(dá)到極顯著差異（P＜0.01）。

表4 不同干旱脅迫對(duì)燕麥幼苗熒光特性影響的方差分析Table 4 The variance analysis of effects on oat chlorophyll fluorescence characteristics under drought stress

由表5可知，在P10干旱條件下，F(xiàn)o隨干旱時(shí)間的延長先增加后降低。處理7 d后，P10和P20顯著增加（P＜0.05），分別比CK增加9.7%和11.1%。在干旱脅迫10 d時(shí)P10和P20處理下的Fo開始明顯下降，其中P20下降幅度最大，為30.0%。

4 d時(shí)所有處理對(duì)Fv/Fm無明顯影響（表5）。干旱脅迫7～10 d時(shí)，與CK相比，P20處理下的Fv/Fm下降高于P10處理。

表5 不同水分脅迫下燕麥熒光參數(shù)的變化Table 5 Changes of fluorescence parameters of oat under different water stress

在P20處理下，ΦPSⅡ第4天開始下降，在第10天達(dá)到最低，在第4和10天分別比CK下降了28.3%和68.2%。P10和P20的NPQ隨著干旱時(shí)間和干旱程度的增加而顯著增加（P＜0.05），其中第10天NPQ增加最多，分別比CK增加147.2%和134.7%。

2.4 不同干旱脅迫對(duì)燕麥活性氧清除系統(tǒng)的影響

植物的多種代謝過程均可產(chǎn)生活性氧自由基，體內(nèi)活性氧成分在正常水平下處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，適量的活性氧還可作為信號(hào)分子，調(diào)控細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄［25-26］。當(dāng)植物遭受水分脅迫后會(huì)打破這個(gè)動(dòng)態(tài)，活性氧的產(chǎn)生大于其清除速率，造成植物組織遭受氧化脅迫，破壞細(xì)胞膜脂；而植物在應(yīng)對(duì)活性氧脅迫的過程中，進(jìn)化形成了一套由酶類和非酶類抗氧化劑組成的防御系統(tǒng)，清除活性氧帶來的負(fù)面效應(yīng)，來幫助植物在遭受環(huán)境變化時(shí)得以生存。

2.4.1不同干旱脅迫對(duì)燕麥抗氧化酶活性的影響 從表6可以看出，干旱程度對(duì)SOD、CAT、APX、GPX、DHAR活性的影響均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），而對(duì)GR無影響（P＞0.05），干旱時(shí)間對(duì)SOD、GPX、DHAR活性的影響均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），而對(duì)CAT、APX、GR無影響（P＞0.05），干旱時(shí)間與干旱程度的互作效應(yīng)對(duì)SOD、CAT、APX、GPX、DHAR、GR的影響均達(dá)到極顯著（P＜0.01）差異水平。

表6 不同干旱脅迫對(duì)燕麥抗氧化酶活性的方差分析Table 6 The variance analysis of effects on activity of enzymatic antioxidants under different drought stress

不同干旱脅迫對(duì)燕麥葉片抗氧化酶活性的影響結(jié)果表明（圖2），隨著干旱脅迫程度及持續(xù)時(shí)間的增加，SOD活性持續(xù)升高。其中，P20的SOD活性升高幅度最大，P10次之。說明隨著水分脅迫加劇其清除活性氧能力逐漸下降（圖2a）。

干旱脅迫4 d的CAT活性相比CK顯著增高（P＜0.05），P10和P20處理分別增加7.9%和17.0%。隨著干旱持續(xù)時(shí)間的增加，P10處理在7～10 d比CK顯著增加（P＜0.05），但P20并未出現(xiàn)此規(guī)律（圖2b）。

在干旱脅迫 下，APX活 性 在P10和P20處理下4和7 d較 高（圖2c），P10處理在4和7 d分別達(dá)到5.02和4.70 μmol·min-1·g-1，P20處理在4和7 d分別達(dá)到4.91和5.12 μmol·min-1·g-1。第10天時(shí)，P10處理下APX活性仍然高于CK，而P20處理下APX活性開始急劇下降。

在干旱脅迫處理期間，GPX在第4和7天的變化與APX相似（圖2d）。GPX活性在P10和P20處理下4和7 d與CK相比均明顯增加（P＜0.05）。10 d后，P10處理下GPX活性然高于CK，P20處理下則低于CK。

干旱脅迫4～7 d時(shí)，DHAR活性在P10處理下高于CK，而P20始終保持下降趨勢，且在干旱持續(xù)時(shí)間內(nèi)顯著低于CK（P＜0.05）（圖2e）。

GR活性在P10和CK處理下在第4和7天無明顯變化（圖2f），隨著干旱持續(xù)時(shí)間的增加，P10處理下GR活性在第10天逐漸增加。P20處理7 d時(shí)GR活性最高，在第10天時(shí)急劇下降。

2.4.2不同干旱脅迫對(duì)燕麥非酶類抗氧化劑的影響 從表7可以看出，干旱時(shí)間和脅迫程度對(duì)ASA、GSH、DHA、GSSG、ASA/DHA、GSH/GSSG的影響均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）或極顯著水平（P＜0.01）。干旱時(shí)間和干旱程度互作效應(yīng)對(duì)ASA、GSH、GSSG、ASA/DHA的影響達(dá)到極顯著（P＜0.01）水平，而對(duì)DHA、GSH/GSSG的影響無顯著差異（P＞0.05）。

表7 不同干旱脅迫對(duì)燕麥非酶抗氧化劑影響的方差分析Table 7 The variance analysis of effects on activity of non-enzymatic antioxidants under different drought stress

由圖3a，b可知，干旱脅迫處理后ASA和GSH活性顯著增加（P＜0.05）。P20處理第10天ASA含量處于最高水平，相比CK增加了589.6%，而GSH含量在P10和P20處理4～7 d均保持較高水平。

氧化型產(chǎn)物DHA和GSSG含量對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)相似（圖3c，d）。在4～10 d，P10處理下的DHA含量比CK分別增加了66.7%、160.0%和146.8%，P20的DHA含量也分別增加了107.9%、168.1%和100.3%。在干旱4～10 d，P10處 理 下 的GSSG含 量 比CK分 別 增 加 了12.3%、52.8%和69.5%，P20的GSSG含 量 也 分 別 增 加 了17.5%、93.7%和51.4%。

GSH/GSSG和ASA/DHA大小可以反映非酶類抗氧化劑清除活性氧的能力（圖3e，f），在所有處理4～7 d時(shí)，ASA/DHA未發(fā)生顯著變化（P＞0.05），在干旱處理10 d時(shí)顯著增加（P＜0.05），P10和P20處理下ASA/DHA分別增加了8.0%和244.4%。干旱導(dǎo)致GSH/GSSG在第4天明顯增加，而隨著持續(xù)時(shí)間的增加，與CK相比，P10與P20處理分別在第10和7天開始呈遞減趨勢，說明隨著干旱脅迫增加，其清除活性氧能力在逐漸降低。

3 討論

3.1 不同干旱脅迫對(duì)葉片光合特性的影響

葉綠素是葉片光合同化的主要色素，在酸、堿、氧化脅迫下極易發(fā)生分解［27］，水分脅迫下葉綠素含量的變化可以在一定程度上反映植物的生產(chǎn)性能和抵抗逆境脅迫的能力［28］，類胡蘿卜素為天然水溶性自由基清除劑，在植物吸收光能、保護(hù)葉綠素、猝滅活性氧方面具有重要作用［29］。在本研究中，干旱脅迫下的葉綠素含量隨時(shí)間的增加而不斷下降，而類胡蘿卜素含量則隨時(shí)間的延長而增加。此外，隨著脅迫梯度的增加，O2-和H2O2含量顯著高于對(duì)照，葉綠素與O2-和H2O2呈負(fù)相關(guān)，與類胡蘿卜素則呈顯著正相關(guān)（圖1）。這表明活性氧（reactive oxygen species，ROS）的增加可能加劇了燕麥的氧化損傷程度，抑制了葉綠素含量，而類胡蘿卜素的增加可以緩解氧化損傷。

3.2 干旱脅迫對(duì)葉片生理特性的影響

影響植物光合速率的因素主要有氣孔限制和非氣孔限制，前者多為可逆修復(fù)，后者一般為不可逆損傷。本試驗(yàn)得出，不同水分脅迫下，Pn、Tr、Ci和Gs下降明顯，而氣孔限制值顯著提高，其中Gs變化最為敏感，根據(jù)氣孔限制學(xué)說可知，導(dǎo)致Pn下降的主要原因是氣孔關(guān)閉，葉片的氣孔導(dǎo)度減小，引起胞間CO2濃度下降，最終導(dǎo)致凈光合速率下降；不同水分脅迫下，凈光合速率下降幅度大于蒸騰速率，說明氣孔限制對(duì)蒸騰速率的影響大于凈光合速率，本研究結(jié)果與此一致。水分利用效率表示作物消耗單位質(zhì)量的水所生成的干物質(zhì)量，高水分利用效率往往是作物抵御水分脅迫的重要策略，主要原因是氣孔限制對(duì)蒸騰速率的影響大于凈光合速率，本試驗(yàn)得出同樣結(jié)論，隨著水分脅迫梯度增加，蒸騰速率的下降幅度大于凈光合速率，水分利用效率呈遞增趨勢。

光合電子傳遞產(chǎn)生活性氧，活性氧的過量積累對(duì)光合系統(tǒng)造成損害，葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)可以從能量代謝及轉(zhuǎn)化的角度快速、靈敏、無損傷的探測逆境對(duì)植物光合作用的影響，是植物遭受水分脅迫危害的一種理想監(jiān)測手段［30-32］。Fo代表初始熒光，是光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）反應(yīng)中心完全開放時(shí)的熒光產(chǎn)量，逆境時(shí)Fo增加被認(rèn)為是誘導(dǎo)光系統(tǒng)Ⅱ活性中心失活的結(jié)果，其變化與葉綠素濃度有關(guān)。本試驗(yàn)得出，在短時(shí)間、輕度脅迫時(shí)Fo顯著上升，但隨著脅迫時(shí)間及程度增加，葉綠素降解速度加快，F(xiàn)o的含量呈下降趨勢。Fv/Fm和ΦPSⅡ反應(yīng)PSⅡ反應(yīng)中心原初光能轉(zhuǎn)化效率和實(shí)際光能轉(zhuǎn)化效率，當(dāng)植物遭受脅迫時(shí)，PSⅡ活性中心降低，光能轉(zhuǎn)化效率下降，過剩光能對(duì)光合機(jī)構(gòu)產(chǎn)生光抑制效應(yīng)，因此，F(xiàn)v/Fm和ΦPSⅡ減小常常被認(rèn)為是植物發(fā)生光抑制和光合電子傳遞速率減弱的表現(xiàn)［33-34］。本試驗(yàn)顯示，隨著脅迫濃度增加，F(xiàn)v/Fm和ΦPSⅡ明顯降低，說明缺水造成了燕麥PSⅡ活性中心的損傷，導(dǎo)致活性氧增加造成光系統(tǒng)中心對(duì)光吸收和利用效率降低。此外，與對(duì)照相比，NPQ含量顯著升高，說明過剩光能以熱消耗的形式散失，避免了過剩光能抑制光合機(jī)構(gòu)活性。

3.3 干旱脅迫對(duì)葉片抗氧化防御應(yīng)對(duì)策略的影響

抗氧化防御系統(tǒng)在植物緩解逆境脅迫方面具有重要作用，在植物的正常代謝過程中葉綠體、線粒體等在進(jìn)行電子傳遞的過程均可產(chǎn)生活性氧［35］，少量的活性氧對(duì)植株沒有毒害作用，但活性氧大量積累會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生氧化脅迫［36］，植物在進(jìn)化過程中建立了酶類抗氧化和非酶類抗氧化劑防御體系，二者協(xié)同作用能迅速清除體內(nèi)過量的活性氧物質(zhì)，保持機(jī)體處于良性循環(huán)狀態(tài)。

酶類抗氧化劑被譽(yù)為最有效、最直接的活性氧清除系統(tǒng)［33］，包括SOD、CAT、APX、GPX、DHAR和GR等。SOD是清除活性氧的第一道防御，它能催化O2-歧化生成H2O2，而產(chǎn)生的H2O2可被CAT、APX、GPX清除。其中CAT能直接清除H2O2生成H2O，而APX、GPX必須要有ASA和GSH的參與，二者催化H2O2氧化ASA和GSH生成氧化型物質(zhì)DHA和GSSG［37］。

從不同干旱脅迫對(duì)燕麥葉片抗氧化酶活性的影響結(jié)果來看（圖2），隨著干旱脅迫程度及持續(xù)時(shí)間的增加，SOD活性持續(xù)升高。其中，P20的SOD活性升高幅度最大，P10次之。說明隨著水分脅迫加劇其清除活性氧能力逐漸下降。本研究中，以P20處理下SOD和CAT活性最高，隨著脅迫濃度增加酶活性顯著下降；而APX和GPX活性隨著脅迫濃度增加呈上升趨勢，其中P20處理下，APX活性逐漸下降，而GPX則未發(fā)生變化，說明輕度脅迫主要以SOD和CAT清除活性氧為主，而重度脅迫下以APX和GPX依賴ASA、GSH清除占主導(dǎo)地位。DHAR和GR能將DHA和GSSG還原為ASA和GSH，源源不斷地為APX和GPX提供底物，因此，APX、GPX、DHAR和GR的完美協(xié)同是機(jī)體高效清除活性氧的重要信號(hào)。本研究中，DHAR和GR受水分脅迫影響變化明顯，在重度脅迫下DHAR和GR活性顯著低于對(duì)照。

類胡蘿卜素、ASA和GSH是非酶類抗氧化劑的重要組成部分，類胡蘿卜素能減輕活性氧對(duì)細(xì)胞遺傳物質(zhì)和細(xì)胞膜的損傷［38］，而ASA和GSH是ASA-GSH循環(huán)的重要參與者。本研究中，水分脅迫下類胡蘿卜素、ASA、GSH含量顯著增加，這與董守坤等［39］的研究結(jié)果一致，水分脅迫促使非酶類抗氧化劑增加，解除或減輕燕麥遭受的氧化脅迫。APX、GPX、DHAR和GR四種酶對(duì)ASA-GSH循環(huán)起重要調(diào)控作用，APX、GPX將ASA、GSH氧化后，DHAR和GR將氧化型產(chǎn)物DHA和GSSG又還原成ASA和GSH，形成“氧化-還原-氧化”的循環(huán)，因此，有研究也常將ASA/DHA和GSH/GSSG的大小作為非酶類抗氧化劑清除能力的體現(xiàn)。

本研究中，ASA、GSH、GSSG和DHA均隨著水分脅迫程度加深有不同程度的增加，ASA/DHA和GSH/GSSG隨水分脅迫增加或持續(xù)下降或先升高后下降，說明雖然水分脅迫引起了ASA、GSH等抗氧化劑的增加，但其氧化型物質(zhì)同樣也在增加，而DHAR和GR的還原力是有限的，活性氧物質(zhì)積累最終導(dǎo)致燕麥清除速度小于其生成速度，其清除活性氧能力在逐漸降低，最終抗氧化系統(tǒng)開始衰變。

4 結(jié)論

1）干旱脅迫能引起植株短時(shí)間內(nèi)水分利用效率增加，但氣孔關(guān)閉以及光反應(yīng)中心遭到破壞是植株光合性能減弱的主要原因。

2）在輕度脅迫下，‘青燕1號(hào)’燕麥主要通過酶類抗氧化劑清除活性氧毒害物質(zhì)，而在重度脅迫下以非酶類抗氧化劑清除系統(tǒng)為主。