陳景震， 李培旺， 張良波， 李昌珠， 皮 兵

(湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

烏桕幼苗耐旱性研究

陳景震， 李培旺， 張良波， 李昌珠， 皮 兵

(湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

采用PEG6000模擬干旱脅迫和自然干旱脅迫兩種方法，通過(guò)測(cè)定土壤含水量、葉片電導(dǎo)率、葉片丙二醛含量等指標(biāo)，分析比較不同品種烏桕幼苗在干旱脅迫下的生理生化變化及耐旱性。結(jié)果表明：烏桕幼苗優(yōu)13和優(yōu)24耐旱性較強(qiáng)，優(yōu)23子代幼苗耐旱性最弱。PEG6000模擬干旱脅迫與自然干旱脅迫試驗(yàn)結(jié)果基本一致，可以在一定程度上反映正常的干旱脅迫。

PEG6000模擬干旱； 自然干旱； 丙二醛含量； 電導(dǎo)率； 土壤含水量； 烏桕幼苗

烏桕(Sapiumsebiferum)是大戟科烏桕屬落葉喬木，廣泛應(yīng)用于園林綠化中，集觀形、觀色葉、觀果于一體，具有極高的觀賞價(jià)值[1]，同時(shí)又是重要的工業(yè)油料樹種。目前關(guān)于烏桕的研究主要集中在油脂加工利用[2-3]和栽培育種[4-5]方面，但缺乏烏桕耐旱機(jī)理及生理生化方面的研究。金雅琴[6]、蔡金峰[7]、張翠[8]等分別對(duì)烏桕進(jìn)行了鹽脅迫、水澇脅迫和光合特性的研究，在干旱脅迫方面，對(duì)于不同品種的烏桕幼苗的耐旱性研究尚未見(jiàn)報(bào)道。我們采用PEG6000模擬干旱脅迫和自然干旱脅迫兩種方法，分析不同品種烏桕幼苗在干旱脅迫下的生理生化變化，以期選擇耐旱品種，為耐旱優(yōu)株或品系的選育、野生種的引種栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2011年當(dāng)年生烏桕幼苗。2010年11月于湖南桑植、道縣，江蘇南京和廣東韶關(guān)等地采集優(yōu)樹種子，通過(guò)分析選擇6種含油率較高的烏桕種子育苗作為試驗(yàn)材料。其中烏桕幼苗優(yōu)6和優(yōu)12選自桑植，優(yōu)13選自江蘇南京，優(yōu)21、優(yōu)23和優(yōu)24來(lái)自廣東韶關(guān)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1 干旱處理 每個(gè)烏桕品種選取36株生長(zhǎng)良好、長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗進(jìn)行PEG6000模擬水分干旱脅迫試驗(yàn)并處理2d。同時(shí)每個(gè)品種選取30株烏桕幼苗進(jìn)行自然干旱脅迫試驗(yàn)。

PEG6000模擬水分干旱脅迫試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)計(jì)4個(gè)處理(見(jiàn)表1)，3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3株幼苗；自然干旱脅迫試驗(yàn)采用單因素處理方法，即停止?jié)菜?，每?d測(cè)1次數(shù)據(jù)；對(duì)照采用正常方式每隔2d澆水1次。

表1 PEG6000處理濃度和自然干旱處理梯度Tab.1 TreatmentconcentrationofPEG6000andnaturaldrought處理PEG6000脅迫自然干旱對(duì)照對(duì)照輕度干旱(g/L)中度干旱(g/L)重度干旱(g/L)干旱(d)正常澆水處理梯度0(水)501001502,4,6,8每2d澆水1次

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 土壤含水量測(cè)定采用重量差比法；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法測(cè)定；葉片電導(dǎo)率采用雷茲DDS-307電導(dǎo)率儀測(cè)定[9]；光合速率、氣孔導(dǎo)度利用美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)，用紅藍(lán)光源測(cè)定連體葉片瞬時(shí)指標(biāo)[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1水分脅迫對(duì)土壤相對(duì)含水量的影響

在自然干旱狀態(tài)下，隨著干旱梯度的加劇，烏桕幼苗土壤相對(duì)含水量(干旱N天試驗(yàn)組土壤含水量/對(duì)照組土壤含水量)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。前期土壤相對(duì)含水量無(wú)明顯差異，后期土壤相對(duì)含水量差異明顯(見(jiàn)圖1)，由此可推斷，耐旱性表現(xiàn)：優(yōu)12>優(yōu)13>優(yōu)24>優(yōu)6>優(yōu)21>優(yōu)23。

在PEG6000模擬干旱脅迫試驗(yàn)中，由于采用澆灌土壤的方式，吸收PEG的首要部分是根，經(jīng)過(guò)根的吸收運(yùn)輸?shù)竭_(dá)莖和葉，因此，相比較地上部分，地下部分的滲透失水更嚴(yán)重。從圖2可知，不同PEG6000濃度下，烏桕幼苗地下/地上鮮重比值大小，無(wú)論是低濃度滲透還是高濃度滲透，優(yōu)13和優(yōu)24號(hào)都表現(xiàn)出與對(duì)照相接近的數(shù)值，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗逆性。

圖1 自然干旱脅迫下土壤相對(duì)含水量的變化Fig.1 The change of soil water content under natural drought stress

圖2 PEG6000模擬干旱脅迫下烏桕幼苗地下/地上鮮重的變化Fig.2 The change of underground to ground fresh weight of Sapium seedlings under PEG6000 simulated drought stress

2.2水分脅迫對(duì)幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率的影響

自然干旱狀態(tài)下，隨著干旱梯度的加深，烏桕幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)(見(jiàn)圖3)，優(yōu)24表現(xiàn)最突出，優(yōu)12和優(yōu)13號(hào)葉片相對(duì)電導(dǎo)率最小，由此可推斷：優(yōu)12和優(yōu)13號(hào)表現(xiàn)出良好的耐旱性，而優(yōu)24號(hào)隨著干旱梯度的加劇，質(zhì)膜受傷害程度較大。

在PEG6000模擬干旱狀態(tài)下，隨著干旱梯度的加深，優(yōu)24一直表現(xiàn)很穩(wěn)定，其葉片相對(duì)電導(dǎo)率在不同PEG6000處理濃度下與CK相比沒(méi)有太大浮動(dòng)，同時(shí)優(yōu)12、優(yōu)13和優(yōu)21也表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性(見(jiàn)圖4)。因此，在PEG6000模擬干旱脅迫下，優(yōu)12、優(yōu)13、優(yōu)21、優(yōu)24均表現(xiàn)出良好的抗旱性。

圖3 自然干旱脅迫下葉片相對(duì)電導(dǎo)率的變化Fig.3 The change of relative conductivity under natural drought stress

圖4 PEG6000模擬干旱脅迫下葉片相對(duì)電導(dǎo)率的變化Fig.4 The change of relative conductivity under PEG6000 simulated drought stress

2.3水分脅迫對(duì)幼苗葉片丙二醛含量的影響

在自然干旱脅迫下，隨著干旱梯度的加劇，烏桕幼苗葉片丙二醛含量呈現(xiàn)基本一致的上升趨勢(shì)，與對(duì)照相比，優(yōu)13和優(yōu)21葉片丙二醛的含量最小，與其它品種有較大區(qū)別(見(jiàn)圖5)。因此，在自然條件下，優(yōu)13和優(yōu)21是較好的耐旱品種。

MDA對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)及DNA有毒害作用，而且干旱容易導(dǎo)致葉片MDA含量增加。在PEG6000模擬干旱脅迫下，優(yōu)6、優(yōu)12、優(yōu)24葉片丙二醛含量先升高后降低再升高，這是植物適應(yīng)環(huán)境變化的一種本能，隨著干旱脅迫的影響，優(yōu)6、優(yōu)12、優(yōu)24一定程度上通過(guò)膜保護(hù)酶的活性來(lái)減輕逆?zhèn)?，表現(xiàn)出一定的耐旱性，但是隨著干旱脅迫的進(jìn)一步加深，膜保護(hù)酶的保護(hù)能力也逐漸降低；優(yōu)13葉片丙二醛含量增加但增幅較緩慢，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗逆性(見(jiàn)圖6)。

圖5 自然干旱脅迫下葉片丙二醛含量的變化Fig.5 The change of MDA content under natural drought stress

圖6 PEG6000模擬干旱脅迫下葉片丙二醛含量的變化Fig.6 The change of MDA content under PEG6000 simulated drought stress

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)干旱脅迫下烏桕幼苗土壤相對(duì)含水率、葉片相對(duì)電導(dǎo)率、葉片丙二醛含量變化分析可知，自然干旱脅迫與模擬干旱脅迫下的試驗(yàn)結(jié)果基本一致，模擬干旱脅迫一定程度上可以反映正常的干旱脅迫。

(1) 在自然干旱脅迫下，土壤相對(duì)含水率表現(xiàn)出優(yōu)12>優(yōu)13>優(yōu)24>優(yōu)6>優(yōu)21>優(yōu)23，這也反映了其耐旱性的表現(xiàn)；隨著干旱梯度的加深，各烏桕幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，優(yōu)24表現(xiàn)最突出，優(yōu)12和優(yōu)13葉片相對(duì)電導(dǎo)率最小；隨著干旱梯度的加劇，各烏桕幼苗葉片丙二醛含量變化呈現(xiàn)基本一致的上升趨勢(shì)，與對(duì)照相比，優(yōu)13和優(yōu)21葉片丙二醛的含量最小，為較耐旱品種。

(2) 在模擬干旱脅迫下，烏桕幼苗地下/地上鮮重比值大小，無(wú)論是PEG6000低濃度滲透還是高濃度滲透，優(yōu)13和優(yōu)24都表現(xiàn)出與對(duì)照相接近的數(shù)值，具有較強(qiáng)的抗逆性；隨著干旱梯度的加深，優(yōu)24葉片相對(duì)電導(dǎo)率一直表現(xiàn)很穩(wěn)定，與CK相比沒(méi)有太大浮動(dòng)，同時(shí)優(yōu)12、優(yōu)13、優(yōu)21也表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性；隨著干旱梯度的加劇，優(yōu)6、優(yōu)12、優(yōu)24號(hào)烏桕幼苗葉片丙二醛含量變化較大，而優(yōu)13號(hào)烏桕幼苗葉片丙二醛的含量一直升高但增幅較緩慢，這說(shuō)明優(yōu)6、優(yōu)12、優(yōu)24具有一定的耐旱性，優(yōu)13耐旱性最強(qiáng)。

綜上分析得出，優(yōu)13和優(yōu)24號(hào)烏桕幼苗具有較強(qiáng)的耐旱性，其次是優(yōu)12、優(yōu)21號(hào)，優(yōu)23號(hào)品種耐旱性最差。

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(文字編校：張 珉)

ResearchondroughttoleranceofSapiumseedlings

CHEN Jingzhen, LI Peiwang, ZHANG Liangbo, LI Changzhu, PI Bing

(Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China)

The physiological and biochemical characteristics and drought tolerance of differentSapiumseedlings under drought stress were analyzed and compared by measuring soil water content, leaf relative conductivity, MDA and other indicators while the PEG6000 solution simulated drought stress and the natural drought stress method were used. The results showed that, No.13 and No.24 progeny seedlings had strong drought tolerance, the weakest was No.23. The results by PEG6000 simulated drought test were the same as the results by natural drought test, so it could reflect the normal drought stress to a certain extent.

PEG6000 simulated drought stress; natural drought; MDA content; relative conductivity; soil water content;Sapiumseedlings

2013-04-07

2013-04-28

國(guó)家林業(yè)公益專項(xiàng)項(xiàng)目(201004071)；國(guó)家十二五科技支撐項(xiàng)目(2011DAD22B08)。

陳景震(1982-)，男，山東省泗水縣人，主要從事能源植物栽培育種研究。

S 792.99

A

1003-5710(2013)03-0055-03

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2013. 03. 013