彭 亮，楊冰月，張 崗，趙 停，孫 濤，胡本祥

(陜西中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，陜西省中藥基礎(chǔ)與新藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 712046)

干旱是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育、次生代謝產(chǎn)物積累和產(chǎn)量的重要環(huán)境因子之一，且其影響隨著全球氣候變暖呈擴(kuò)大化趨勢(shì)[1-2]。植物在進(jìn)化過(guò)程中為了適應(yīng)缺水等逆境，演化出了一套自身的適應(yīng)機(jī)制，通過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育到滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及保護(hù)酶體系等生理生化的變化，以抵御或耐受干旱環(huán)境的影響，這也是植物和藥用植物生理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[3]。在干旱地區(qū)，種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)這兩個(gè)最脆弱的階段是決定植物能否正常生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，而耐旱性較好的藥用植物，其種子在缺水環(huán)境下常常會(huì)形成特殊的萌發(fā)機(jī)制以確保萌發(fā)與繁衍。同時(shí)，干旱脅迫可引起植物幼苗失水，誘發(fā)滲透脅迫及活性氧損傷。為了保持體內(nèi)的水分平衡，使細(xì)胞發(fā)揮正常功能，抵御干旱脅迫傷害，植物的細(xì)胞液滲透勢(shì)會(huì)降低、氣孔關(guān)閉推遲，同時(shí)酶促保護(hù)系統(tǒng)中超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、過(guò)氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)等酶的合成活動(dòng)增強(qiáng)[4-6]。聚乙二醇(PEG)作為一種滲透調(diào)節(jié)劑，能較為理想地模擬干旱環(huán)境，具有簡(jiǎn)便快速、重復(fù)性好、周期短等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于種子和幼苗與滲透及干旱脅迫等相關(guān)的試驗(yàn)，并在藥用植物決明子[7]、白芷[8]、黃芩[9]等種子種苗的抗旱特性方面取得了較好的研究成果。

遠(yuǎn)志(PolygalatenuifoliaWilld.)為遠(yuǎn)志科(Polygalaceae)遠(yuǎn)志屬(Polygala)多年生草本植物，干燥根為中國(guó)傳統(tǒng)大宗中藥材。其味苦、辛，性溫，具有寧心安神、祛痰開(kāi)竅、解毒消腫的功效[7]。遠(yuǎn)志廣泛分布于中國(guó)西北、華北和東北地區(qū)，以陜西、山西產(chǎn)量最大、質(zhì)量最優(yōu)，是一種適應(yīng)性極強(qiáng)的中旱生植物，喜涼爽忌高溫，耐干旱怕水澇[10]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)遠(yuǎn)志的研究集中在質(zhì)量控制、藥用成分和藥理作用等方面[11-12]。同時(shí)，由于其良好的藥理作用，遠(yuǎn)志藥材國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量和出口量不斷增加，野生資源已經(jīng)無(wú)法滿足藥材需求。為了解決遠(yuǎn)志的藥材資源問(wèn)題，亟待通過(guò)人工栽培以形成規(guī)?；姆N植基地，而有關(guān)遠(yuǎn)志種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)能力及相關(guān)生理機(jī)制研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以遠(yuǎn)志為材料，通過(guò)PEG-6000人工模擬不同程度的干旱脅迫，研究干旱脅迫對(duì)遠(yuǎn)志種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、葉綠素含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、抗氧化酶系統(tǒng)等生理生化特性的影響，以期了解遠(yuǎn)志種子及幼苗對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制，為遠(yuǎn)志的育種栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試的遠(yuǎn)志種子采集于陜西省淳化縣遠(yuǎn)志規(guī)范化栽培基地，經(jīng)陜西中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院胡本祥教授鑒定為遠(yuǎn)志(PolygalatenuifoliaWilld.)的干燥成熟種子。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1種子萌發(fā)試驗(yàn)選取大小均一的優(yōu)質(zhì)遠(yuǎn)志種子，先用 2%次氯酸鈉浸泡消毒15 min，再用蒸餾水沖洗直至無(wú)次氯酸鈉后浸種24 h待用。以經(jīng)高壓滅菌鍋滅菌處理的培養(yǎng)皿(直徑 9 cm，內(nèi)鋪有2 層濾紙)作為發(fā)芽床，將供試種子均勻排布在加有等量質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0(蒸餾水，CK)、2.5%、5%、10%、15%、20%、25%和30% PEG-6000的發(fā)芽床中，每床50粒，精確稱取質(zhì)量后置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)測(cè)定，培養(yǎng)條件為溫度25 ℃、光照時(shí)間 12 h/d。每天向?yàn)V紙加蒸餾水或PEG6000溶液以保持原始質(zhì)量，隔天換紙1次，每處理重復(fù)4次。每天16:00觀察并記錄遠(yuǎn)志種子萌發(fā)情況，種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)為種子露出1 mm 以上的胚根，連續(xù)3 d無(wú)萌發(fā)種子視為萌發(fā)結(jié)束。計(jì)算發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間、發(fā)芽持續(xù)時(shí)間，第8 天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，最后計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。發(fā)芽結(jié)束后，每重復(fù)取10株幼苗測(cè)量其胚根和胚芽長(zhǎng)度，計(jì)算平均值，同時(shí)稱取幼苗鮮重，干燥至恒重后稱取干重。相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間：從發(fā)芽試驗(yàn)開(kāi)始到第1粒種子開(kāi)始萌發(fā)所需時(shí)間(天數(shù))

發(fā)芽率(GR) = 種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

相對(duì)發(fā)芽率=處理 GR/對(duì)照 GR

發(fā)芽勢(shì) = 規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)(GI) = ∑(在不同時(shí)間的發(fā)芽數(shù)/相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù))

活力指數(shù)(VI)=發(fā)芽指數(shù)×胚芽長(zhǎng)度(mm)

1.2.2幼苗干旱脅迫試驗(yàn)將沙土和有機(jī)質(zhì)土按質(zhì)量比4∶1配成基質(zhì)，等量分裝于塑料盆(30×35 cm)中，每盆播種25粒遠(yuǎn)志種子，添加適量的蒸餾水后放入人工氣候箱中進(jìn)行培養(yǎng) (溫度28 ℃，光照時(shí)間24 h)。待子葉離開(kāi)土面1 cm后，光照條件變?yōu)楣庹?2 h(28 ℃，光強(qiáng)500 μmol·m-2·s-1)。幼苗長(zhǎng)至4葉期后進(jìn)行定苗，每盆選取發(fā)育良好且大小一致的幼苗5株繼續(xù)培養(yǎng)，待8葉期進(jìn)行模擬干旱脅迫處理。根據(jù)種子萌發(fā)試驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)置PEG-6000質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.5%、5%、10%、15%和20%的脅迫梯度以及對(duì)照(蒸餾水，CK)，每個(gè)處理5盆，3次重復(fù)。每天18:00用稱重法補(bǔ)充PEG-6000溶液至原始質(zhì)量，分別于干旱脅迫處理的第5、10和15 天，取幼苗葉片放入液氮速凍后轉(zhuǎn)移至-80 ℃冰箱保存，用于測(cè)定幼苗葉片的各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

葉綠素含量測(cè)定采用乙醇-丙酮混合液浸泡法[13]，單位表示為mg·g-1；SOD活性采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法[13]，以每分鐘抑制光化還原 50% 的酶用量為1個(gè)酶活性單位(U)；POD 測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法[14]，以每分鐘內(nèi)吸光度(A470)變化0.01為1 個(gè)酶活性單位(U)；CAT 活性采用紫外吸收法[14]，以每分鐘內(nèi)吸光度(A240)變化0.01為1個(gè)酶活性單位(U)；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法[13]，單位表示為μg·g-1；脯氨酸(Pro)含量的測(cè)定采用酸性茚三酮法[13]，單位表示為μg·g-1；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定[13]，單位表示為mg·g-1；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[13]，單位用百分比表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2013軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，測(cè)定結(jié)果表示為(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)形式， 用SPSS18.0軟件進(jìn)行方差分析，Duncan法進(jìn)行多重比較分析，Original 8.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對(duì)遠(yuǎn)志種子萌發(fā)的影響

種子在條件合適時(shí)開(kāi)始萌發(fā)，其萌發(fā)能力和活力水平可通過(guò)發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間、發(fā)芽率和活力指數(shù)等指標(biāo)體現(xiàn)。遠(yuǎn)志種子萌發(fā)進(jìn)程(圖1)顯示，對(duì)照組(CK)種子在培養(yǎng)的第1 天時(shí)就開(kāi)始啟動(dòng)發(fā)芽，第7 天時(shí)大量萌發(fā)，平均萌發(fā)種子數(shù)為26；2.5%、5%和10%PEG脅迫處理種子在第1 天有個(gè)別重復(fù)啟動(dòng)發(fā)芽，第7 天時(shí)平均萌發(fā)種子數(shù)分別為24、22、22；15%PEG脅迫處理種子到第2 天才有1個(gè)重復(fù)出現(xiàn)萌發(fā)，第7 天時(shí)平均萌發(fā)種子數(shù)為19；20% PEG脅迫處理下種子啟動(dòng)發(fā)芽時(shí)間則推遲到第4 天，第7 天時(shí)平均萌發(fā)種子數(shù)為7；25%和30% PEG脅迫處理下種子未見(jiàn)萌發(fā)。

同時(shí)，遠(yuǎn)志種子發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)隨PEG脅迫處理濃度的加大而呈逐漸下降趨勢(shì)(表1)，且影響效應(yīng)隨脅迫濃度不同呈現(xiàn)出差異性。其中，在發(fā)芽率方面，2.5%、5%、10%和15%PEG脅迫處理與對(duì)照無(wú)顯著性差異；在相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)方面，2.5%、5%和10% PEG脅迫處理與對(duì)照無(wú)顯著性差異；在活力指數(shù)方面，僅2.5% PEG脅迫處理與對(duì)照無(wú)顯著性差異。20% PEG脅迫處理下遠(yuǎn)志種子萌發(fā)的各項(xiàng)指標(biāo)急劇下降，與對(duì)照差異均顯著(P<0.05)，發(fā)芽率僅為對(duì)照的53.93%；脅迫濃度在25%及以上時(shí)則已完全抑制了遠(yuǎn)志種子萌發(fā)，各項(xiàng)指標(biāo)全部為0(30% PEG脅迫下各項(xiàng)指標(biāo)也全部為0，因與25%PEG脅迫處理一致，數(shù)據(jù)未列出)。

2.2 干旱脅迫對(duì)遠(yuǎn)志胚根和胚芽生長(zhǎng)的影響

表2顯示，隨著PEG-6000模擬干旱脅迫強(qiáng)度的增加，遠(yuǎn)志胚芽長(zhǎng)度表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，除2.5% PEG脅迫處理外，5%～20% PEG脅迫處理胚芽長(zhǎng)度與對(duì)照組差異顯著(P<0.05)，分別為對(duì)照組的74.81%、72.09%、53.32%和40.51%，表明干旱脅迫會(huì)抑制遠(yuǎn)志幼苗胚芽的生長(zhǎng)，且濃度越大抑制作用越大。同時(shí)，遠(yuǎn)志胚根長(zhǎng)度隨干旱脅迫強(qiáng)度增加呈現(xiàn)出先增長(zhǎng)后縮短的趨勢(shì)。其中，15% PEG脅迫處理下胚根最長(zhǎng)，為對(duì)照組的1.78倍；2.5%、5%和10%脅迫處理下胚根長(zhǎng)度分別為對(duì)照組的1.05、1.26和1.64倍；20% PEG脅迫處理下胚根長(zhǎng)度顯著縮短，僅為對(duì)照組的52.03%，說(shuō)明2.5%～15% PEG脅迫處理能夠促進(jìn)遠(yuǎn)志幼苗胚根生長(zhǎng)，使其更好地吸取水分以適應(yīng)干旱環(huán)境，但當(dāng)PEG脅迫濃度增加到20% 時(shí)，由于嚴(yán)重缺水而抑制遠(yuǎn)志幼苗胚根的生長(zhǎng)。另外，隨著PEG脅迫強(qiáng)度的增加，遠(yuǎn)志幼苗的鮮重呈逐漸下降趨勢(shì)，其在2.5%、5%、10%、15%和20% PEG脅迫處理下分別為對(duì)照組的70.96%、62.95%、54.94%、54.93%和53.78%，說(shuō)明干旱脅迫會(huì)顯著抑制幼苗的生物量積累(P<0.05)；遠(yuǎn)志幼苗干重隨PEG濃度增大而逐漸增加，并均顯著高于對(duì)照組，增幅為22.06%～189.71%(P<0.05)；遠(yuǎn)志幼苗含水量隨著PEG濃度的增大而逐漸減小，證明了植株在干旱脅迫下會(huì)抑制幼苗汲取所需水分，造成含水量下降。

圖1 干旱脅迫處理下遠(yuǎn)志萌發(fā)進(jìn)程Fig.1 The seed germinating progress of P. tenuifolia under drought stress

2.3 干旱脅迫對(duì)遠(yuǎn)志幼苗葉片葉綠素和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

首先，遠(yuǎn)志幼苗的葉綠素含量因脅迫強(qiáng)度和脅迫時(shí)間的不同而表現(xiàn)出差異性(圖2，A)。其中，2.5%～10% PEG脅迫處理幼苗葉片葉綠素含量隨脅迫強(qiáng)度的增加和時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷上升，并均顯著高于同期對(duì)照(P<0.05)，如葉綠素含量在10% PEG脅迫處理第15 天(3.29 mg·g-1)時(shí)為對(duì)照的1.43倍。15%和20% PEG脅迫處理下，幼苗葉片葉綠素含量在第5 天均顯著高于同期對(duì)照，在第10天時(shí)雖出現(xiàn)下降但仍高于對(duì)照組，在第15 天繼續(xù)下降并顯著低于同期對(duì)照組，并以20% PEG脅迫處理的含量最低(1.86 mg·g-1)。上述結(jié)果表明，隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，遠(yuǎn)志幼苗能夠適應(yīng)一定程度的干旱脅迫，但嚴(yán)重的干旱脅迫也會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)志幼苗葉片的光合系統(tǒng)受損。

表1 不同濃度PEG 6000處理下遠(yuǎn)志種子萌發(fā)情況

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著(P<0.05)；下同

Note: Different lowercase letters in same column indicate the significant difference among different PEG treatments at 0.05 level. The same as below

其次，游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白能夠參與植物細(xì)胞水勢(shì)的調(diào)節(jié)，是植物體內(nèi)3種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，具有廣泛的生理作用[15]。由圖2，B～D可知，遠(yuǎn)志幼苗中游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量隨著脅迫強(qiáng)度的增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而持續(xù)上升，并大多顯著高于同期對(duì)照(P<0.05)。其中，20% PEG脅迫處理第15天時(shí)，游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量分別為424.67 μg·g-1、3.59%、7.04%，分別是同期對(duì)照組的1.99、1.53、1.50倍。這表明隨著干旱脅迫程度的加重，遠(yuǎn)志幼苗體內(nèi)會(huì)積累較多的脯氨酸來(lái)適應(yīng)干旱環(huán)境，同時(shí)又通過(guò)可溶性蛋白含量的增加來(lái)提升細(xì)胞的持水力和可溶性糖含量的增加來(lái)降低細(xì)胞水勢(shì)，最終協(xié)同作用以降低干旱脅迫對(duì)遠(yuǎn)志幼苗的損害。

表2 不同濃度PEG 6000下遠(yuǎn)志幼苗生長(zhǎng)情況

圖2 干旱脅迫下遠(yuǎn)志幼苗葉綠素、游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的變化Fig.2 Dynamics of chlorophyll, proline, soluble sugar and soluble protein content in seedling leaves of P. tenuifolia under drought stress

2.4 干旱脅迫對(duì)遠(yuǎn)志幼苗抗氧化酶活性和膜脂過(guò)氧化作用的影響

另外，干旱脅迫處理初期(第5 天)時(shí)，遠(yuǎn)志幼苗MDA含量隨著脅迫強(qiáng)度的增加而上升，但幅度較小，但各處理組與對(duì)照組相比仍差異顯著(P<0.05)；在脅迫第10天時(shí)，處理組幼苗MDA含量明顯增高，尤其是15%和20% PEG脅迫處理增幅更大；在脅迫第15 天時(shí)，2.5%～10% PEG脅迫處理幼苗MDA含量與第10天相比稍有降低，但15%和20% PEG脅迫處理MDA含量持續(xù)升高；20% PEG脅迫處理第15 天幼苗的MDA含量達(dá)到最高(759.73 μg·g-1)，是同期對(duì)照組的3.01倍(圖3，D)。以上結(jié)果說(shuō)明，隨著干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，遠(yuǎn)志幼苗可以抵抗一定程度的干旱脅迫誘導(dǎo)的膜脂過(guò)氧化作用傷害，且得到明顯緩和，但干旱脅迫程度過(guò)高仍會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)志幼苗質(zhì)膜出現(xiàn)明顯損壞。

圖3 干旱脅迫處理下遠(yuǎn)志幼苗SOD、CAT、POD活性和MDA含量的變化Fig.3 Dynamics of SOD, CAT, POD activity and MDA content in seedling leaves of P. tenuifolia under drought stress

3 討 論

干旱脅迫是影響藥用植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因子之一，而植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)階段是對(duì)外界環(huán)境變化響應(yīng)最為敏感和脆弱的時(shí)期[18]。因此，通過(guò)模擬干旱環(huán)境來(lái)考察藥用植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)情況，評(píng)價(jià)其應(yīng)對(duì)干旱脅迫的生理機(jī)制和抗逆性，相關(guān)指標(biāo)可反映其耐旱能力，具有較高的實(shí)際和理論價(jià)值。PEG-6000作為滲透調(diào)節(jié)劑，已廣泛應(yīng)用于不同植物的干旱環(huán)境模擬方面[19]，本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)PEG-6000模擬干旱脅迫下遠(yuǎn)志種子萌發(fā)相關(guān)指標(biāo)及幼苗生理特性進(jìn)行分析，可以對(duì)遠(yuǎn)志種子和種苗的抗旱性有一個(gè)初步的了解。

藥用植物種子萌發(fā)指標(biāo)是反映其耐旱性能的最直接指標(biāo)，本研究結(jié)果表明遠(yuǎn)志種子能在PEG濃度為10%的干旱脅迫下正常萌發(fā)，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間、發(fā)芽率、相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照組無(wú)顯著性差異；15%PEG脅迫處理雖然會(huì)延緩遠(yuǎn)志種子發(fā)芽的啟動(dòng)時(shí)間，相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，但最終發(fā)芽率與對(duì)照相比無(wú)顯著差異；而當(dāng)PEG脅迫濃度為20%時(shí)，遠(yuǎn)志種子萌發(fā)受到強(qiáng)烈抑制，濃度達(dá)到25%時(shí)已完全致死，這與李文鶴等[20]在野菊中的相關(guān)研究結(jié)果一致。同時(shí)，根系是植物吸收水分的主要器官，其生長(zhǎng)與植物的抗旱性呈正相關(guān)關(guān)系，本研究中遠(yuǎn)志幼苗胚根長(zhǎng)度隨PEG處理濃度增加而先增長(zhǎng)后縮短，與黃芩[9]相關(guān)研究結(jié)果類似，低中濃度的PEG脅迫可促進(jìn)根的生長(zhǎng)，而高濃度PEG則抑制根的生長(zhǎng)。說(shuō)明遠(yuǎn)志種子和幼苗對(duì)于干旱脅迫具有極強(qiáng)的耐受能力，在輕、中程度干旱脅迫下種子可以正常萌發(fā)，幼苗會(huì)通過(guò)胚根加長(zhǎng)以適應(yīng)干旱環(huán)境，但脅迫程度過(guò)高時(shí)會(huì)抑制種子萌發(fā)和胚根生長(zhǎng)甚至致死。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量可作為評(píng)價(jià)干旱環(huán)境下植物耐受性的重要指標(biāo)之一。為了應(yīng)對(duì)干旱脅迫，植物葉片中葉綠素含量會(huì)出現(xiàn)適應(yīng)性變化以保證對(duì)光能的充分利用，提高轉(zhuǎn)化率以保證碳同化，增強(qiáng)體內(nèi)的代謝活動(dòng)。本研究中，遠(yuǎn)志幼苗葉綠素含量在脅迫初期(第5天)隨著PEG脅迫濃度的增加而上升，可能是遠(yuǎn)志幼苗葉片由于所處干旱環(huán)境導(dǎo)致含水量降低，葉綠素含量相對(duì)上升，與植物對(duì)外在脅迫的補(bǔ)償和超補(bǔ)償效應(yīng)相關(guān)[21]；隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，遠(yuǎn)志幼苗葉片葉綠素含量在PEG脅迫濃度為10%時(shí)持續(xù)增高并相對(duì)穩(wěn)定，而在15%和20% PEG脅迫處理下則隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)下降明顯，可認(rèn)為遠(yuǎn)志屬于抗旱性較好的藥用植物，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)已適應(yīng)一定程度的干旱脅迫，葉綠素含量增加且較為穩(wěn)定。然而，嚴(yán)重干旱脅迫會(huì)致使遠(yuǎn)志幼苗葉片內(nèi)葉綠素含量急劇下降，因?yàn)閲?yán)重干旱脅迫能夠阻礙植物葉片內(nèi)葉綠素合成并加速已合成的葉綠素降解[22]。

游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白作為3種重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，廣泛存在于植物體內(nèi)并在植物響應(yīng)干旱脅迫時(shí)大量增加以發(fā)揮生理保護(hù)作用[4]。本研究發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)志幼苗中游離脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白的含量隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，分析其原因可能是遠(yuǎn)志幼苗為了抵御或適應(yīng)干旱環(huán)境，通過(guò)增加體內(nèi)合成可溶性糖和蛋白數(shù)量來(lái)達(dá)到降低原生質(zhì)的滲透勢(shì)，以保持細(xì)胞的膨壓，使細(xì)胞易于從較低水勢(shì)的外界介質(zhì)中吸收水分，保護(hù)細(xì)胞免于損傷以提高其對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)性，這已在藥用植物杠柳的干旱脅迫研究中得到證實(shí)[23]。植物體內(nèi)的脯氨酸會(huì)在其面對(duì)高溫和干旱等逆境脅迫時(shí)大量積累，其含量高低可以一定程度上反映植物遭受干旱脅迫傷害的程度，遠(yuǎn)志幼苗遭受干旱脅迫時(shí)體內(nèi)會(huì)積累較多的脯氨酸，且脯氨酸含量與脅迫程度和時(shí)間呈正相關(guān)，表明遠(yuǎn)志幼苗隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，其體內(nèi)需要產(chǎn)生大量的脯氨酸來(lái)應(yīng)對(duì)外界的干旱脅迫，這與許多植物干旱脅迫研究中的結(jié)果一致[24-25]。

POD、SOD和CAT普遍存在于植物體內(nèi)，是植物體內(nèi)的重要抗氧化酶，與植物的生理生化活動(dòng)關(guān)系密切。干旱或水分脅迫時(shí)，上述3種酶可協(xié)同起作用，有效清除活性氧及其他過(guò)氧化物自由基，緩解外在環(huán)境脅迫對(duì)植物造成的傷害[23]。本研究結(jié)果表明，隨著脅迫強(qiáng)度的增加和脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，遠(yuǎn)志幼苗的SOD活性和CAT活性均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)，POD活性則在脅迫初期就表現(xiàn)出最強(qiáng)的活性，與在栓皮櫟[26]、鹿角杜鵑[27]等植物中的研究一致，說(shuō)明在遭受干旱脅迫時(shí)遠(yuǎn)志幼苗體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)能通過(guò)復(fù)雜的協(xié)同調(diào)控發(fā)揮減少活性氧積累的作用，但嚴(yán)重干旱脅迫下活性氧的增加已超過(guò)抗氧化酶系統(tǒng)的負(fù)荷而對(duì)其造成傷害，從而引起酶活性的下降。MDA能通過(guò)結(jié)合膜上的酶和蛋白質(zhì)而破壞質(zhì)膜的完整性，并導(dǎo)致選擇透性喪失，其含量高低可以反映植物受干旱脅迫傷害程度的大小[28]。本研究中遠(yuǎn)志幼苗遭受干旱脅迫時(shí)，葉片MDA含量顯著增加，細(xì)胞膜出現(xiàn)損傷，膜透性降低；而隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，低、中濃度脅迫下的葉片MDA含量又有所下降，高濃度脅迫下MDA含量持續(xù)上升，說(shuō)明遠(yuǎn)志幼苗可通過(guò)生理調(diào)節(jié)作用修復(fù)生理機(jī)能以適應(yīng)一定程度的干旱環(huán)境，具有較強(qiáng)的抗干旱能力，然而脅迫強(qiáng)度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致遠(yuǎn)志幼苗細(xì)胞膜出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷，加劇膜脂過(guò)氧化程度，導(dǎo)致生理劣變。

綜上所述，遠(yuǎn)志種子具有較好的干旱耐受能力，在輕、中程度的干旱環(huán)境中可正常萌發(fā)，嚴(yán)重干旱環(huán)境中仍有種子萌發(fā)。同時(shí)，遠(yuǎn)志幼苗能通過(guò)調(diào)節(jié)自身生長(zhǎng)和葉綠素含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、保護(hù)酶系統(tǒng)、丙二醛含量等來(lái)抵抗所處干旱環(huán)境的傷害，表現(xiàn)出較好的耐旱性。遠(yuǎn)志是中國(guó)常用中藥材之一，市場(chǎng)需求量大，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，人工種植過(guò)程中可以在其種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)階段給予一定的干旱脅迫以提升其抗旱能力，嚴(yán)重干旱環(huán)境中需要提供水分使其種子萌發(fā)和保證幼苗正常生長(zhǎng)。本研究結(jié)論對(duì)于揭示遠(yuǎn)志種子及幼苗適應(yīng)干旱環(huán)境的機(jī)制，指導(dǎo)遠(yuǎn)志在人工栽培過(guò)程中的種子種苗處理以及抗旱措施具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

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