張一龍，喻啟坤，李雯，李培英，2，3，孫宗玖，2，3

（1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2. 新疆草地資源與生態(tài)自治區(qū)重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830052；3. 西部干旱區(qū)草地資源與生態(tài)教育部重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830052）

水分是限制植物生長最重要的非生物因子之一，參與植物體內(nèi)一切生理代謝過程和植株的形態(tài)建成，影響著植物的生存、生長發(fā)育乃至地理分布［1］。在干旱脅迫下，植物能夠通過形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的可塑性來獲取自身正常生長和發(fā)育所需的水分含量［2］，并通過改變其形態(tài)建成以適應(yīng)脅迫環(huán)境或者在脅迫壓力下出現(xiàn)死亡［3］。葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)主要朝著降低蒸騰和貯藏水分兩方面發(fā)展［4］，而根系則變得更加發(fā)達，根系分布較深，功能根的數(shù)目和長度增加，根冠比增大，這有利于根系吸取土壤深層的水分并提高利用率，保持體內(nèi)水分平衡［5］。

內(nèi)源激素是植物新陳代謝的調(diào)控者，干旱脅迫下，植物體內(nèi)激素的形成、比值及運輸?shù)劝l(fā)生了相應(yīng)的變化，這些變化將直接影響植物生長與代謝［6］。且內(nèi)源激素和植物的應(yīng)激反應(yīng)與形態(tài)學(xué)的適應(yīng)性變化關(guān)系相關(guān)。陳曉娜等［7］、張海燕等［8］研究表明，干旱脅迫下，葉片赤霉素（gibberellin A，GA）、吲哚乙酸（indole acetic acid，IAA）和玉米素核苷（zeatin riboside，ZR）含量下降，脫落酸（abscisic acid，ABA）含量增加導(dǎo)致葉片和莖生長減弱，使細胞代謝緩慢，從而減少水分過度消耗。王金強等［9］則研究表示ZR 通過直接控制根系分生組織的分化速度來影響根系的平均直徑和根體積，ABA 通過影響IAA 的運輸和信號傳導(dǎo)來影響根的形成和分化，ZR 的下降和ABA 的增加導(dǎo)致甘薯（Dioscorea esculenta）根平均直徑和總體積下降。另外干旱脅迫可誘導(dǎo)根中IAA/ABA 和ZR/ABA 降低，導(dǎo)致根系長度和體積減小，進而抑制根系的發(fā)育。Xu 等［10］研究也表明，干旱脅迫下積累在水稻（Oryza sativa）根尖的ABA 會調(diào)控生長素在根尖的運輸，進而維持或促進主根的伸長。而番茄（Lycopersicon esculentum）根中獨腳金內(nèi)酯（strigolactone，SL）的合成降低可作為其地上和地下系統(tǒng)交通信號，導(dǎo)致地上部對ABA 敏感性增強，從而使氣孔更快地關(guān)閉［11］。

目前，針對植物形態(tài)特征、內(nèi)源激素水平響應(yīng)干旱脅迫的研究較多［12-13］，而對干旱下狗牙根（Cynodon dactylon）地上地下形態(tài)特征、內(nèi)源激素協(xié)同適應(yīng)的研究還較少，因此，本研究以不同抗旱性的狗牙根為材料，開展地上地下表型特征與內(nèi)源激素響應(yīng)干旱研究，旨在探討干旱脅迫下不同抗旱性狗牙根形態(tài)特征、內(nèi)源激素響應(yīng)干旱的差異，挖掘狗牙根響應(yīng)干旱的關(guān)鍵形態(tài)特征及內(nèi)源激素，豐富狗牙根抗旱理論以及為生產(chǎn)實踐中利用外源激素調(diào)控其抗旱性提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以本課題組前期研究［14］篩選出的2 份抗旱和2 份敏旱狗牙根為供試材料、育成品種Tifway 為對照。采用單株擴繁，每周進行修剪，留茬高度4 cm，每周施等量尿素、除雜草等養(yǎng)護管理，促進其不斷分蘗、擴繁，形成試驗原始材料（表1）。

表1 供試材料基因型及相關(guān)信息Table 1 Genotype and related information of test materials

1.2 試驗材料準(zhǔn)備

從原始試驗群體中移取直徑5 cm 的草坪塞栽植至PVC 管（直徑10 cm，深40 cm）中，地下保留5 cm 根系層，每個種質(zhì)移栽16 根PVC 管，管內(nèi)裝入花土、蛭石和過2 mm 篩沙子的混合物（體積比=2∶1∶1），每管裝土5.8 kg，進行育苗，混合土壤有機質(zhì)含量為71.86 mg·kg-1，堿解氮含量為191.73 mg·kg-1，速效磷含量為10.54 mg·kg-1，速效鉀含量為184.87 mg·kg-1，適應(yīng)生長30 d 后開始進行干旱脅迫試驗。

1.3 干旱處理

2021年8 月15 日在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院室外試驗地進行，試驗設(shè)置3 個處理，即正常灌溉（土壤相對含水量為田間持水量的75%～80%，CK）、中度干旱脅迫（土壤相對含水量為田間持水量的45%～50%，MD）及重度干旱脅迫（土壤相對含水量為田間持水量的20%～30%，SD），每個水平3 次重復(fù)。對每管進行充分灌溉使其達到田間飽和持水量，使管內(nèi)水分自然蒸散，待達到設(shè)定水分梯度時，每天稱重補充損失的水分，使土壤含水量控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。待重度干旱處理達到其設(shè)定值后，維持10 d 后進行指標(biāo)測定。

1.4 測定指標(biāo)與方法

體積土壤含水量（volume water content，VWC）采用MP508 土壤水分傳感器測定，參考黃昌勇［15］的方法，利用土壤含水量（soil water content，SWC）與VWC 的擬合方程進行SWC 的計算。相對電導(dǎo)率（relative conductivity，REC）采用電導(dǎo)法［16］測定，相對含水量（relative water content，RWC）采用飽和稱重法［16］測定，葉長（leaf length）、葉寬（leaf width）、葉面積（leaf area）采用智能葉面積測量儀（YMJ-CH，浙江），對狗牙根植株頂部向下第一片成熟完全展開葉進行測定，重復(fù)6 次。采用根系掃描儀（中晶MICROTEK Scan Maker i800plus，杭州）對供試狗牙根根部特征（總根長、根表面積、根體積、根平均直徑）進行掃描，重復(fù)3 次。根系干重采用烘干法測定。最長根長采用精度為1 mm 的卷尺測量。根系活力（root activity）采用三苯基氯化四氮唑（triphenyte-trazoliumchloride，TTC）法［16］進行測定。選取本試驗中抗旱差異較大的兩份材料（抗旱C138、敏旱C32）進行ABA、IAA、ZR、GA3、油菜素內(nèi)酯（brassinolide，Br）含量測定，參照中國農(nóng)業(yè)大學(xué)酶聯(lián)免疫試劑盒方法進行。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，采用SPSS 26.0 軟件One-way ANOVA 進行不同干旱處理間及不同材料間指標(biāo)的差異性分析，顯著性水平的判斷依據(jù)為P＜0.05。利用Pearson 法分析各測定指標(biāo)間的相關(guān)性，采用Origin 2018 制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對狗牙根葉與根相對含水量的影響

隨著干旱脅迫加劇，供試材料葉片相對含水量呈顯著降低趨勢（P＜0.05）。正常灌溉各種質(zhì)間無顯著差異，為90.49%～92.65%；中度脅迫時，C32表現(xiàn)出相對較低的葉片相對含水量（54.64%，圖1），其余材料則無顯著差異；重度脅迫下，各材料的葉片相對含水量下降至21.19%～37.73%，且Tifway、C138的葉片相對含水量顯著高于其他材料31.04%～78.03%。

圖1 干旱脅迫對狗牙根葉與根相對含水量的影響Fig.1 Effects of drought stress on relative water content between leaf and root of C. dactylon不同小寫字母表示相同處理不同材料間差異顯著（P＜0.05），不同大寫字母表示相同材料不同處理間差異顯著（P＜0.05）。CK：正常灌溉；MD：中度干旱脅迫；SD：重度干旱脅迫。下同。 Different lowercase letters indicate significant differences among different materials under the same treatment（P＜0.05），and different capital letters indicate significant differences among different treatments of the same material（P＜0.05）. CK：Normal irrigation；MD：Moderate drought stress；SD：Severe drought stress.The same below.

較于葉片相對含水量，各材料的根系相對含水量在正常灌溉下相對較低，為83.95%～87.34%，且各材料間無顯著差異；中度脅迫時各材料的根系相對含水量為57.15%～64.96%，C32的根系相對含水量低于其他材料；而至重度脅迫時，各材料的根系相對含水量降至27.80%～35.45%，且各材料較C32高12.33%～27.54%。

2.2 干旱脅迫對狗牙根葉與根相對電導(dǎo)率的影響

隨著干旱脅迫程度加深，各材料的葉片相對電導(dǎo)率顯著升高（圖2）。正常灌溉下各材料間無顯著差異，為8.19%～10.49%，而至中度脅迫各材料葉片相對電導(dǎo)率較CK 上升170.70%～247.00%，其中C32、C10顯著高于其他材料；重度脅迫下各材料的葉片相對電導(dǎo)率升至峰值，為41.64%～65.92%，較中度脅迫各材料上升了57.29%～90.09%，且C32＞C10＞C118＞Tifway＞C138。

圖2 干旱脅迫對狗牙根葉與根相對電導(dǎo)率的影響Fig.2 Effects of drought stress on relative electrical conductivity between leaf and root of C. dactylon

各材料的根系相對電導(dǎo)率在干旱處理下變化與葉片類似。正常灌溉下各材料間無顯著差異，但高于葉片相對電導(dǎo)率，為14.10%～17.76%；中度脅迫下各材料的根系相對電導(dǎo)率較CK 上升了120.21%～194.28%，且C32顯著高于其余材料；重度脅迫下，各材料的根系相對電導(dǎo)率上升至49.10%～68.37%，達到峰值，C32、C10顯著高于其余材料15.95%～39.25%。

2.3 干旱脅迫對狗牙根葉部形態(tài)指標(biāo)的影響

各供試狗牙根的葉長在不同處理下存在顯著差異（P＜0.05），并且隨干旱加劇，各材料葉長呈降低趨勢（圖3）。正常灌溉下各種質(zhì)的葉長最長，為76.94～146.66 mm，其中C138的葉長顯著大于其余材料24.60%～90.61%；中度脅迫下，各材料的葉長較CK 降低7.58%～30.61%；重度脅迫下各材料葉長降至最低為48.37～112.11 mm，較中度脅迫降低8.07%～27.32%。

圖3 干旱脅迫對狗牙根葉長、葉寬、葉面積的影響Fig.3 Effects of drought stress on leaf length，leaf width and leaf area of C. dactylon

各供試材料葉寬在干旱脅迫下呈下降趨勢。在正常水分下僅Tifway 的葉寬（3.20 mm）顯著低于其他材料（P＜0.05）；中度脅迫下各材料的葉寬下降5.55%～21.86%，而至重度脅迫下各材料葉寬較CK 降低6.29%～44.86%。脅迫期間，除Tifway 顯著降低外，其余材料葉寬降低不顯著。另外除C32外，其余材料中度脅迫葉寬降低幅度明顯大于重度脅迫。

干旱脅迫使各材料的葉面積降低。正常水分下，各材料的葉面積存在顯著差異（P＜0.05），為131.72～555.58 mm2，C138的葉面積比其他材料大49.62%～321.80%；中度脅迫下各材料的葉面積較CK 降低了2.82%～36.56%；重度脅迫下各材料的葉面積降至最低，為111.19～327.47 mm2，C138的葉面積始終保持最大。

2.4 干旱脅迫對狗牙根根系形態(tài)指標(biāo)的影響

由表2 可知，各供試材料的總根長、根表面積、根體積、最長根長、根干重均隨干旱加劇呈增加趨勢，根平均直徑則呈降低趨勢，根系活力呈先升后降趨勢。較正常灌溉，中度干旱時各材料的總根長增加了6.77%～99.22%；根表面積增加了2.34%～82.78%；根體積增加了6.12%～47.74%；最長根長增加了6.92%～25.14%；根干重增加了6.97%～99.71%；根系活力上升了49.73%～72.14%，根平均直徑降低了2.82%～7.35%。重度干旱時，各材料總根長、根表面積、根體積、最長根長、根干重較中度干旱上升了3.75%～9.01%、5.50%～13.05%、1.28%～17.70%、4.29%～14.98%、3.46%～23.07%；根平均直徑、根系活力則下降了1.83%～8.29%、27.92%～136.69%。此外，各處理下，C138與Tifway 的總根長、根表面積、根體積、最長根長、根干重、根平均直徑、根系活力均表現(xiàn)優(yōu)秀，且大于敏旱材料C10、C32，而C118則居中，表明抗旱材料本身就具有發(fā)達的根系系統(tǒng)，在干旱下可通過延長根系深度、廣度、活力，進一步加強水分吸收能力，從而減少植物受干旱脅迫危害（圖4）。

圖4 干旱脅迫下各供試狗牙根根部形態(tài)Fig.4 Root morphology of C. dactylon tested under drought stress

表2 干旱脅迫對各狗牙根根系指標(biāo)的影響Table 2 Effects of drought stress on root indexes of C.dactylon

2.5 干旱脅迫對狗牙根葉及根中脫落酸含量的影響

兩份材料在干旱脅迫下葉片ABA 變化趨勢并不一致（圖5），C32表現(xiàn)出持續(xù)顯著增加，其葉片ABA 含量在中、重度脅迫較對照分別增加了39.55%、62.63%，而C138則表現(xiàn)出無顯著性變化。正常灌溉下，C138葉片ABA 含量顯著大于C32；中、重度脅迫時C32顯著高于C138。

圖5 干旱脅迫對狗牙根葉與根中脫落酸含量的影響Fig.5 Effects of drought stress on abscisic acid content in leaf and root of C. dactylon

相較于葉片，供試材料的根系A(chǔ)BA 含量總體較高。干旱脅迫下2 份材料根系A(chǔ)BA 含量均隨干旱加劇呈逐漸增加趨勢。抗旱材料C138的根系A(chǔ)BA 含量在正常灌溉下較敏旱材料C32顯著增加12.19%（P＜0.05）；而至中度脅迫時，2 份材料間無顯著差異（P＞0.05），分別為143.85 和146.55 ng·g-1DW，且較CK 增加了22.69%和7.38%；重度脅迫下，2 份材料根系A(chǔ)BA 含量升至峰值，C32（192.39 ng·g-1DW）顯 著 高 于C138（181.84 ng·g-1DW）。

2.6 干旱脅迫對狗牙根葉及根中吲哚乙酸含量的影響

C32葉片中IAA 含量隨干旱加劇無顯著變化，而C138表現(xiàn)為先降后增。且不同處理下均表現(xiàn)出C32葉片IAA 含量顯著（P＜0.05）低于C138（圖6）。

圖6 干旱脅迫對狗牙根葉與根中吲哚乙酸含量的影響Fig.6 Effects of drought stress on the content of indole acetic acid in leaf and root of C. dactylon

對于根系而言，隨干旱加劇，2 份材料IAA 含量均呈先降后增，且重度干旱下C138根系IAA 含量顯著高于C32（P＜0.05），其余處理間無顯著差異。

2.7 干旱脅迫對狗牙根葉及根中玉米素核苷含量的影響

C32葉片ZR 含量隨干旱加劇無顯著變化，而C138呈先降后增?？傮w表現(xiàn)為C138葉片ZR 含量在正常灌溉及重度干旱下均顯著高于C32（圖7）。

圖7 干旱脅迫對狗牙根葉與根中玉米素核苷含量的影響Fig.7 Effects of drought stress on the content of zeatin riboside in leaf and root of C. dactylon

根系ZR 含量隨干旱加劇基本呈先升后降趨勢。較之CK，中度脅迫時兩份材料根系ZR 含量上升了1.56%、9.97%；重度脅迫時，兩份材料的ZR 含量較中度脅迫下降了16.06%、24.66%。正常灌溉下兩份材料根系ZR 含量無顯著差異；中、重度脅迫下，C138的根系ZR 含量較C32分別顯著增加16.71%、8.66%。

2.8 干旱脅迫對狗牙根葉及根中赤霉素含量的影響

兩份材料葉片GA3含量隨干旱脅迫加劇變化不同，C32為基本不變，而C138則表現(xiàn)為重度脅迫下顯著上升（圖8）。正常灌溉下兩份材料間無顯著差異；中度脅迫時，C32的葉片GA3含量達到峰值且較C138顯著增加22.35%；重度脅迫下，C138的葉片GA3含量達到峰值且較C32顯著增加10.31%。

圖8 干旱脅迫對狗牙根葉與根中赤霉素含量的影響Fig.8 Effects of drought stress on the content of gibberellin in leaf and root of C. dactylon

對于根系而言，C32的GA3含量隨干旱加劇無顯著變化，而C138則表現(xiàn)出先降后升趨勢。正常灌溉下，C138根系GA3含量較C32顯著增加9.89%，中度脅迫時，兩份材料無顯著差異；重度脅迫下，C32根系GA3含量降至最低，為2.36 ng·g-1DW，而C138則升至峰值，為3.32 ng·g-1DW。

2.9 干旱脅迫對狗牙根葉及根中油菜素內(nèi)酯含量的影響

隨干旱加劇，C32葉片Br 含量表現(xiàn)出遞減趨勢，而C138則是先降后升（圖9）。正常灌溉及中度脅迫時，C32葉片Br 含量較C138分別顯著增加20.61%、28.48%，而重度脅迫時兩份材料間無顯著差異。

圖9 干旱脅迫對狗牙根葉與根中油菜素內(nèi)酯含量的影響Fig.9 Effects of drought stress on the content of brassinolide in leaf and root of C. dactylon

相較于葉片，根系Br 含量總體較低，且兩份材料Br 含量均隨干旱加劇呈下降趨勢。正常灌溉和中度脅迫時兩份材料間無顯著差異；重度脅迫時2 份材料Br 含量均降至最低值，但C138較C32仍顯著增加20.82%。

2.1 0 干旱脅迫下狗牙根葉及根中內(nèi)源激素比例間的關(guān)系變化

由表3 可以看出，兩份材料葉片的IAA/ABA 隨干旱加劇呈降低趨勢。正常灌溉時C32顯著大于C138；而中、重度脅迫下C138均顯著高于C32，表明C32葉片干旱下IAA/ABA 降幅更大。就根系而言，兩份材料的IAA/ABA 呈先降后升，正常灌溉時C32較C138高14.52%，但中度干旱下C138根系IAA/ABA 較CK 下降了13.90%，重度干旱時上升5.51%，而C32表現(xiàn)為中度脅迫較CK 下降45.59%及重度脅迫上升了4.58%，致使干旱下C138根系IAA/ABA也顯著大于C32。總體表現(xiàn)為干旱下C138葉片、根系IAA/ABA 顯著高于C32。

表3 干旱脅迫下不同抗旱性狗牙根葉與根中內(nèi)源激素比例變化Table 3 Changes of endogenous hormone ratio in leaf and root of C. dactylon with different drought resistance under drought stress

C32葉、根GA3/ABA、ZR/ABA、Br/ABA 均隨干旱加劇而降低，且根系降幅更大，C138葉的GA3/ABA 值呈先降3.02%后增19.48%，根系則降低12.44%、5.46%。另外干旱處理下C32的根GA3/ABA 均顯著小于C138。C138葉的ZR/ABA 在干旱下呈先降17.95%后增16.68%，SD 與CK 間無顯著差異。另外C138根的ZR/ABA 值呈先增后減趨勢，在中、重度處理下比值均顯著大于C32。對于C138葉、根Br/ABA 來講，干旱處理同樣降低了其比值，但降幅均顯著小于C32，SD 時其葉、根的比值也顯著大于C32。就GA3/IAA 來說，C32葉、根表現(xiàn)為先升后降，且根系在SD 時降幅更大，為53.55%，而C138葉比值為一直上升，CK 及MD 時比值盡管均顯著小于C32，但在SD 時增加28.39%，且與C32無顯著差異。C138根系比值呈下降趨勢，但波動較小，處理間均無顯著差異，SD 時顯著大于C32。

對于ZR/IAA，葉的變化波動均小于根系，C32葉表現(xiàn)為上升，而C138葉為先降后升，兩者根均表現(xiàn)為先升后降；兩者葉的比值在各個時期均無顯著差異，但根系表現(xiàn)出CK 及MD 時C138顯著大于C32，SD 時無顯著差異。

2.1 1 干旱脅迫下狗牙根葉及根形態(tài)指標(biāo)與內(nèi)源激素及其比例間的相關(guān)性分析

由表4 可知，葉長、葉面積與IAA、IAA/ABA 顯著正相關(guān)，而與GA3/IAA 顯著負相關(guān)，另外葉面積還與GA3、Br 顯著負相關(guān)，葉寬則僅與Br 顯著正相關(guān)。

表4 干旱脅迫下狗牙根葉及根形態(tài)指標(biāo)與內(nèi)源激素及其比例間的相關(guān)關(guān)系Table 4 Correlation between morphological indexes of C. dactylon leaf and root and endogenous hormones and their proportion under drought stress

對根系形態(tài)指標(biāo)來說，IAA 與根系指標(biāo)均無顯著關(guān)系，總根長、根表面積、最長根長與ABA 顯著正相關(guān)，除了總根長、根表面積，GA3均與其他根系指標(biāo)顯著正相關(guān)，ZR 與根平均直徑、根系活力顯著正相關(guān)，Br 僅與根平均直徑顯著正相關(guān)，IAA/ABA 與根表面積、總根長顯著負相關(guān)，GA3/ABA 僅與根平均直徑顯著正相關(guān)，ZR/ABA 與最長根長顯著負相關(guān)，與根平均直徑顯著正相關(guān)；Br/ABA 與總根長、根表面積、最長根長顯著負相關(guān)，與根平均直徑顯著正相關(guān)；GA3/IAA 與根平均直徑、根系活力顯著正相關(guān)；ZR/IAA 僅與根系活力顯著正相關(guān)。

3 討論

3.1 干旱脅迫對狗牙根形態(tài)建成的影響

植物可以通過改變其形態(tài)特征和功能器官對環(huán)境脅迫做出應(yīng)答，這種行為通常被定義為表型可塑性［17］，植物可塑性越強，對逆境的適應(yīng)能力也越強［18］。而植物主要通過葉片進行水分散失，因此，水分虧缺對葉片威脅最大［19］，同時，對干旱脅迫響應(yīng)最直觀的體現(xiàn)就是葉片外部形態(tài)特征。曹林青等［20］研究認(rèn)為隨著干旱脅迫程度的增加，油茶（Camellia oleifera）葉長、葉寬、葉面積變小，原因可能是干旱脅迫使之水分代謝受到影響，水分虧缺影響葉片細胞正常的生長和分裂，從而導(dǎo)致葉片生長受阻。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果相同，表現(xiàn)為不同抗旱性的狗牙根在干旱脅迫下其葉長、葉寬、葉面積呈不同程度下降，這是狗牙根為降低蒸騰速率，防止水分散失，更好地適應(yīng)逆境而在形態(tài)上表現(xiàn)出來的反應(yīng)。另外本研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下Tifway 的葉寬無論在MD（21.86%）或是SD（18.88%）時均下降最多，這可能是其具有很強的表型可塑性的一種表現(xiàn)，李永華等［21］的研究也表示葉寬快速變化可降低植物總體水分損失量，還能增強植物葉片在低蒸騰水平下的降溫能力。本研究還發(fā)現(xiàn)各供試狗牙根在MD 時葉長、葉寬、葉面積的降幅均大于SD，表明狗牙根在受到中等脅迫時，仍具有主動降低其葉面積，減少水分散失以提高水分利用率的能力，但在SD 時，其可能已經(jīng)失去了主動權(quán)。Becklin 等［22］也表示一般在干旱脅迫發(fā)生時，植物葉片會首先通過改變形態(tài)特征去保持水分，尤其是在中度干旱脅迫下。張懷山等［23］研究表明，在旱作條件下不同苜蓿（Medicago sativa）品種的抗旱性與其葉面積大小有直接關(guān)系，葉面積越大其抗旱性越強。本研究結(jié)果與之相類似，抗旱材料C118、C138的葉面積均顯著大于敏旱材料C10及C32。另外盡管Tifway 的葉面積最小，但其具有比較發(fā)達的地下根系系統(tǒng)使得其抗旱性與葉面積關(guān)聯(lián)不大。

植物受到干旱脅迫時，根系首先感受脅迫并發(fā)出信號，使整個植株對干旱做出相應(yīng)響應(yīng)。當(dāng)脅迫加劇或脅迫時間持續(xù)時，植物根系的形態(tài)特征和生理特性將產(chǎn)生變化以適應(yīng)并緩解干旱，直至發(fā)生不可逆的死亡［24］。本研究結(jié)果表明，干旱脅迫下各供試狗牙根的總根長、根表面積、根體積、最長根長、根干重均隨干旱程度加劇呈增加趨勢，這表明干旱下狗牙根的根系可塑性更強，而葉片可塑性相對較弱，說明土壤水分降低刺激了狗牙根的根系發(fā)育，并且隨著干旱加劇，生物量分配朝著增加根系分配、減小葉片分配的方向進行，這與根、葉形態(tài)特征的非對稱響應(yīng)有關(guān)［12］。黃海霞等［25］的研究也表明隨著土壤水分的減少，植物會減少對非主要功能器官的干物質(zhì)供給，提高對根系生物量的分配比例來增強對水分的競爭力。另外本研究發(fā)現(xiàn)根系平均直徑隨干旱加劇而下降，這可能是在干旱環(huán)境中，狗牙根得不到充足的水資源，光合作用被抑制，僅能獲得有限的光合產(chǎn)物，且伸長需求大于增粗需求，故其根系直徑減小，將有限的資源用于根系的分化生長，來提高對土壤資源的有效利用，以應(yīng)對干旱。這與Jongrungklang 等［26］的研究結(jié)果一致。根系活力的大小反映根系吸收水分和礦質(zhì)營養(yǎng)能力的強弱，水分脅迫時會影響根系的吸收能力［27］。本研究結(jié)果表明，中度干旱刺激了狗牙根根系活力增加，但在重度干旱時下降，這與王智威等［28］的研究結(jié)果一致。這主要是因為植物根系對干旱脅迫的忍耐能力是有限的，超過這個限度后就會對根系造成傷害［29］。另外，本研究發(fā)現(xiàn)抗旱、敏旱狗牙根地上地下表型特征對干旱脅迫的響應(yīng)策略相似，均是以減少地上部生長，將更多的水分、營養(yǎng)分配給根系的生存策略。張翠梅等［30］的研究表明，不同抗旱性苜蓿品種響應(yīng)策略具有階段性和側(cè)重點。本研究表明在干旱處理的各個時期，抗旱材料尤其是C138表現(xiàn)出更發(fā)達的根系特征，表明抗旱性越強，越離不開發(fā)達的根系形態(tài)結(jié)構(gòu)。而敏旱材料C32盡管在處理各個時期根系指標(biāo)值均相對較低，但其隨干旱脅迫加劇，根系指標(biāo)增量程度表現(xiàn)為最大，這可能是由于正常灌溉時，本身根系就不發(fā)達的C32可以得到充裕的水分，不用伸長根系去吸水，而干旱脅迫使表層土壤水分虧缺，導(dǎo)致根系不能滿足水分需求，而在較濕潤的深層土壤內(nèi)根系生長速率會明顯加快。

3.2 干旱脅迫對狗牙根內(nèi)源激素的影響

植物內(nèi)源激素是植物生長發(fā)育的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)，在受到干旱脅迫時，通過調(diào)控內(nèi)源激素合成、運輸及信號控制產(chǎn)生一系列生理反應(yīng)，成為植物對干旱脅迫最為敏感的生理活性物質(zhì)［31］。脫落酸（ABA）是一種脅迫激素，主要由根系產(chǎn)生，其生理作用主要是抑制生長，促進氣孔關(guān)閉，從而調(diào)節(jié)植物對環(huán)境脅迫的適應(yīng)［13］。本研究結(jié)果表明干旱脅迫增加了供試狗牙根葉片、根系A(chǔ)BA 含量，且敏旱材料C32的葉片、根系A(chǔ)BA 含量在干旱脅迫下尤其是重度脅迫時均顯著高于抗旱材料C138，其原因可能是ABA 起初是作為信號分子，誘導(dǎo)和啟動狗牙根對干旱脅迫的響應(yīng)，而其后期效應(yīng)（重度脅迫）則以促進機體衰老、脫落和抑制生長為主，導(dǎo)致其重度脅迫對C32生長抑制更強。另外，根系A(chǔ)BA 含量高于葉片，這是因為ABA 主要產(chǎn)生于根系。IAA 作為調(diào)控植物生長發(fā)育的促進類內(nèi)源激素，在干旱脅迫下，其含量變化在不同植物中較為復(fù)雜［13］，草地早熟禾（Poa pratensis）IAA 含量在干旱初期升高，隨著干旱程度增加而下降［32］，對于棉花（Gossypium）來說，干旱程度的增加促進了IAA 含量的積累［33］，Man 等［34］則研究表示，干旱脅迫降低了高羊茅（Festuca elata）的IAA 含量。本研究結(jié)果顯示，干旱脅迫下狗牙根葉片IAA含量無顯著變化（C32）或輕微降低（C138），而根系IAA 含量呈增加趨勢，表明狗牙根在干旱下通過提高根系IAA 含量促進根系生長，且抗旱材料通過降低葉片生長來適應(yīng)干旱。對于ZR 含量而言，各處理下C32的葉片ZR 含量無顯著變化，C138則在MD 顯著下降，SD 又上升到與CK 無顯著差異；而兩份狗牙根根系ZR 含量總體呈先增后降趨勢，但中、重度脅迫下C138含量顯著高于C32，這與敖紅等［35］的研究結(jié)果一致，表明由于根系受到脅迫，使得根系ZR合成減少，且C138在干旱下具有更強的細胞分裂能力，促進根系繼續(xù)生長。GA3在促進植株的伸長生長、葉片分化等方面具有重要作用，但其在干旱下含量變化不一。Christine 等［36］研究發(fā)現(xiàn)干旱能引起GA3含量降低，滿達等［37］則研究表示干旱脅迫下差巴嘎蒿（Artemisia halodendron）的GA3含量顯著增加。本研究結(jié)果表明C32葉片GA3含量呈先增后減，根系GA3含量下降，而C138葉、根均呈先降后增趨勢，且在SD 時C138葉、根GA3含量均顯著大于C32。這表明，在重度缺水條件下，C32由于受害較重，葉片生長抑制顯著，而C138因水分含量更高而還能維持一定的葉片生長能力。Br 屬甾醇類植物激素，是被公認(rèn)的活性強的植物生長調(diào)節(jié)類物質(zhì)，在很低的濃度下就對植物表現(xiàn)出很強的生理生化效應(yīng)［38］，并且Br 能夠促進細胞的伸長與分裂，提高植物的光合作用，增強抗旱性［39］。本研究結(jié)果顯示，干旱脅迫降低了C32的葉、根Br 含量，且在SD 時下降尤為明顯，而C138根系Br 含量盡管也呈下降趨勢，但SD 時較C32顯著增加20.82%，葉片Br 含量盡管在CK、MD 時顯著低于C32，但在SD 上升，致使與C32葉片含量無差異。對C32來講，干旱脅迫嚴(yán)重損傷了其機體，導(dǎo)致葉、根Br 含量嚴(yán)重下降，選擇用降低光合作用、抑制生長來應(yīng)對干旱，而C138在干旱下受害相對較輕，根系含量下降較少，且在SD 時激發(fā)了其葉片Br 含量增加，來提高光合速率，促進根系伸長、分化，加強水分吸收以抵御干旱。

另外，Lenoble 等［40］研究表明，植物受到干旱脅迫時，隨著內(nèi)源激素含量變化，內(nèi)源激素間的比例也隨之發(fā)生變化，即內(nèi)源激素平衡被打破，并通過復(fù)雜的方式來應(yīng)對干旱逆境。張世英等［41］研究顯示中華金葉榆（Ulmus pumila）在干旱脅迫下較CK，其ZR/ABA、GA/ABA、IAA/ABA 逐漸降低，且降幅較大，表明中華金葉榆主要通過抑制自身生長發(fā)育來降低干旱脅迫傷害。本試驗結(jié)果表明干旱脅迫下C32的葉、根ZR/ABA、GA3/ABA、IAA/ABA、Br/ABA 均逐漸降低，這與宋吉軒等［42］的研究結(jié)果一致。而C138的葉、根此類比值變化不一，有的降低，但降低的相對較少，有的先降低后增高，有的在干旱梯度下無顯著變化。這表明隨著干旱程度增加，C32通過增加葉、根中的ABA 含量去促進氣孔關(guān)閉，減少蒸發(fā)，改變IAA、GA3含量促進地下部生長，抑制地上部生長，同時減少ZR 含量使得細胞分裂素向地上部分輸送受阻，也會抑制地上部生長，另外降低Br 含量去抑制細胞分裂，降低光合作用，從而達到增強抗旱性的目的，所以這就導(dǎo)致此類比值逐漸降低，同時也表明C32在應(yīng)對干旱脅迫時主要采用抑制自身生長發(fā)育來盡可能地降低干旱傷害。而C138的此類比值受干旱影響較小，甚至在SD 時葉片GA3/ABA、ZR/ABA 顯著上升，表明重度干旱下其仍能通過增加GA3、ZR 含量來維持一定的地下地上生長及細胞分裂。另外，C138在MD，尤其是SD 時此類比值均顯著大于C32，表明抗旱性強的狗牙根此類內(nèi)源激素的比值相對較高。這與袁婭娟等［43］的研究結(jié)果相似，即IAA/ABA 降低越多越不利于根系生長發(fā)育、ZR/ABA 降低越多越不利于分蘗成活。

3.3 干旱脅迫下狗牙根表型特征與內(nèi)源激素的關(guān)系

植物內(nèi)源激素不僅能通過調(diào)節(jié)自身含量調(diào)控植物發(fā)育，同時也能通過不同激素間的比例平衡來影響植物的形態(tài)建成［44］。本研究結(jié)果顯示，干旱下IAA、IAA/ABA 與葉長、葉面積密切相關(guān)，這與前人研究結(jié)果相似［45］。ABA 與總根長、根表面積、最長根長有顯著正相關(guān)關(guān)系，這是由于ABA 主要是由根部產(chǎn)生，其生理作用不光是促進植物休眠、抑制生長，并且還起到促進氣孔關(guān)閉和促進根系水分吸收的作用［46］。除總根長、根表面積外，GA3與其他根系指標(biāo)均有顯著正相關(guān)關(guān)系，表明干旱下根系加速分化，增強了吸水能力。陳曉娜等［7］研究也表明白刺（Nitraria tangutorum）根系體積與GA3呈顯著正相關(guān)，而GA3與根表面積無顯著關(guān)系。ZR 與根平均直徑、根系活性顯著正相關(guān)，SD 時，ZR 含量降低是導(dǎo)致根平均直徑、根系活性減少的原因之一，這與王金強等［9］的研究結(jié)果相一致。Br 與葉寬、根平均直徑顯著正相關(guān)，這表明Br 不光有促進細胞伸長與分裂的作用，還很可能在狗牙根葉、根橫向發(fā)育方面起著重要作用。IAA/ABA 與葉長、葉面積顯著正相關(guān)，而與總根長、根表面積顯著負相關(guān)，GA3/IAA 與葉長、葉面積顯著負相關(guān)，而與根平均直徑、根系活力顯著正相關(guān)，這均從側(cè)面表明了狗牙根葉、根在干旱脅迫下選擇了相反的生存策略，即促進地下部生長，抑制地上部生長。GA3/ABA、ZR/ABA、Br/ABA 均與根平均直徑顯著正相關(guān)，ZR/IAA 僅與根系活力顯著正相關(guān)，這是由于這些促進類激素與之存在密切的關(guān)系導(dǎo)致。

4 結(jié)論

1）干旱脅迫降低了供試狗牙根的葉長、葉寬、葉面積、根平均直徑，促進了根部生長發(fā)育?？购敌詮姷墓费栏憩F(xiàn)出相對較大的葉面積、更發(fā)達的根系系統(tǒng)，吸水能力更強，適應(yīng)干旱能力也越強。

2）干旱脅迫促進了狗牙根葉、根抑制類激素ABA 含量，降低了促進類激素IAA、GA3、ZR、Br 含量，抗旱材料在干旱下表現(xiàn)出相對較低的ABA 增量，以及相對較低的促進類激素減量，另外抗旱狗牙根具有相對較高的ZR/ABA、GA3/ABA、IAA/ABA、Br/ABA，表明狗牙根可通過改變內(nèi)源激素間的比例來適應(yīng)干旱脅迫環(huán)境。

3）ABA 與總根長、根表面積、最長根長顯著正相關(guān)，表明ABA 含量越高，根系越發(fā)達，Br 與葉寬、根平均直徑有顯著正相關(guān)，可能在調(diào)節(jié)狗牙根葉、根橫向發(fā)育方面起著重要作用，IAA/ABA、GA3/IAA 與葉長、葉面積呈顯著正、負相關(guān)，而與總根長、根表面積指標(biāo)呈負、正相關(guān)，表明了狗牙根葉、根在干旱脅迫下選擇了相反的生存策略。