干旱胁迫对草莓苗期生理生化指标的影响
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇干旱胁迫对草莓苗期生理生化指标的影响范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：以草莓苗为试材，进行干旱胁迫处理，测定不同程度和不同胁迫时间下叶片的相对含水量、相对电导率、脯氨酸以及可溶性蛋白质含量的变化。结果表明，干旱胁迫可引起草莓幼苗脯氨酸的积累，降低叶片相对含水量和可溶性蛋白质的含量，增大细胞质膜的相对透性；随着胁迫程度加大和胁迫时间的增加，各生理生化指标有明显变化。
土壤干旱胁迫及由此引起的体内水分亏缺对农作物造成的损失在所有非生物因素中占首位[1]。草莓系宿根性多年生草本植物，生长迅速，结果能力强，根系较浅，其生长发育更易受干旱胁迫的影响。
近年来，国内外的研究普遍认为，干旱胁迫不仅引起植物体内水分含量下降，还会导致膜脂过氧化，使细胞相对电导率增大和叶绿素含量降低而加速衰老过程[2，3]。杨好伟等对小麦的研究表明，随干旱胁迫的加重，冬小麦叶内蛋白质含量下降十分明显[4]。罗音等对 5 种树在干旱条件下脯氨酸含量变化研究表明，在严重干旱条件下，植物体内脯氨酸会急剧增加，使其细胞能忍耐脱水变形，或作为呼吸基质和恢复生长的能源[5]。植物生理学的广泛研究表明，在冻寒旱盐热涝等环境条件下，生物膜的膜透性会遭到破坏，造成大量电解质（离子）向组织外渗漏[6]。本试验通过对草莓幼苗进行不同的水分处理，研究土壤干旱胁迫对草莓苗期生理生化特性的影响，以期为草莓苗期的水分管理提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料及处理
以丰香草莓两年生匍匐茎苗为试材。春季，挖出草莓苗，分级整理，用自来水冲洗干净，栽入7.5×5×8cm的底部打孔的纸杯中,基质为河沙，栽后供水。为满足草莓苗对营养的需求并保证每株苗获得相同数量的养分，实验期间每3～5天补给1次1/2 Hoagland 营养液，营养液中大量元素（化合物）含量为：Ca(NO3)2・4H2O 11.8g，KNO 3 15.15g，NH4H2PO4 2850mg，MgSO4・7H2O 6150mg；微量元素的含量为：3FeSO41390mg，3Na2・EDTA1860mg，H3BO3 286mg，3MnSO4・H2O32.28mg，ZnSO4・7H2O 22mg，CuSO4・5H2O 8mg，钼酸铵2mg。营养液容积为15L。
当草莓幼苗长出2 片叶时，选择形态、长势基本一致的幼苗从杯中挖出，用自来水冲洗干净,然后栽入15cm×12cm的盆中。事先用称重法确定基质的含水率、最大持水量、盆重量和每盆基质干重。基质由大田土（过筛清除石块等杂质）和细沙混成，每盆装基质1.45kg。当草莓长到4～5 片叶时进行干旱胁迫处理。
处理前先测得叶片近萎蔫时的土壤含水量为4.8%，基质的饱和含水量为25.8%。依据上述数据设土壤质量含水量为6%（重度胁迫，W1）、10.5%（中度胁迫，W2）、15%（轻度胁迫，W3）和19.5%（对照，W4）等4个处理。每个处理10盆，重复3次，随机区组排列。各处理均于2005年4月开始。试验期间用称重法控制土壤的含水量，每天下午6点30分 称取盆重，补充水分，使各处理保持设定的土壤含水量。处理后第3、7、11天测各项指标。
1.2 测定方法
1.2.1 相对含水量的测定 取同位同色叶片，每株取1片，共取8片。将叶片浸入蒸馏水中数小时，使组织充分吸水达到饱和。将叶片从蒸馏水中取出，用吸水纸迅速吸去叶片表面的水分，称其饱和鲜重。再将叶片放入信封中，在烘箱中于105℃下杀青30分钟，再将温度调到80℃烘干，称其干重[7]。计算公式如下：
叶片相对含水量=(鲜重-干重)/(饱和鲜重-干重)×100%
1.2.2 质膜透性测定 采用相对电导率法测定。取植株同位鲜叶片0.2 g，剪成细条状，放入试管中，用蒸馏水冲洗3遍，加入20 ml蒸馏水，放在抽气泵中抽气1小时，取出后在室温下静置1小时（多次摇动），用DDS-11A 型直读电导仪测其电导率C1。再将试管封口在沸水浴中浸提15分钟，冷却至室温后，摇匀，静置10分钟，测其电导率C2。叶片细胞膜相对透性表示细胞受害程度，按下式计算：
相对电导率（%）= C1/C2×100%（C1为叶片杀死前外渗液的电导值，C2为叶片杀死后外渗液的电导值）。
1.2.3 脯氨酸含量测定 采用茚三酮法测定。取同位同色叶片0.2g，分别置于20ml试管中，加入5ml 3%磺基水杨酸溶液，用保鲜膜封口，于沸水中浸提10分钟，取出试管，冷却至室温后，吸取上清液2ml，加入2ml冰乙酸和2ml 2.5%茚三酮，摇匀，于沸水中加热30分钟，冷却后加甲苯5ml充分振荡，静置10～30分钟后在520nm下比色，并通过脯氨酸标准曲线计算得到脯氨酸值。从标准曲线中得到脯氨酸浓度，按下式计算脯氨酸含量的百分数：
脯氨酸3[μg /g(鲜样)]= （C×V /a）/W〔C为提取液中脯氨酸的浓度（μg），V为提取液总容积（ml），a为测定时所吸取的容积（ml），W为样品重（g）〕。
1.2.4 可溶性蛋白质含量测定 取植株同位鲜叶片0.3g，加2ml蒸馏水研磨（加少量石英砂），成浆后用3ml蒸馏水洗涤研钵，4000r/min离心10分钟，取上清液 0.1ml，加入5ml考马斯亮蓝，反应 2 分钟，在 595nm 波长下比色，并通过蛋白质标准曲线计算得到蛋白质值，从标准曲线中得到蛋白质浓度，按下式计算蛋白质含量的百分数：
样品中蛋白质含量（μg/g）=(C×VT)/V1×FW×1000
〔C为查得的标准曲线值（μg），VT为提取液总容积（ml），V1为测定时所吸取的容积（ml），FW为样品鲜重（g）〕。
2 结果与分析
2.1 土壤干旱胁迫对叶片相对含水量的影响
叶片相对含水量（LRWC）是反映植物抗旱性强弱的重要指标。LRWC值 越大，下降速率越小，则抗旱性越强[8]。由图1可看出，随着干旱胁迫程度的加重和胁迫时间的延长，叶片相对含水量逐渐降低；叶片相对含水量在土壤质量含水量10.5%～6%时急剧下降；随着胁迫时间的延长，叶片相对含水量随土壤质量含水量降低而降低的幅度变大。分别对第3、第7和第11天的叶片相对含水量与土壤质量含水量做相关分析，结果表明，叶片相对含水量与土壤质量含水量呈极显著的正相关，相关系数分别为0.978、0.966和0.995。
2.2 土壤干旱胁迫对细胞膜透性的影响
细胞膜是细胞感受环境胁迫最敏感的部位，选择透性是其最重要的功能之一，各种逆境伤害都会造成细胞膜选择透性的改变或丧失，通常以相对电导率来描述细胞膜透性。从图2可看出，随着土壤含水量的减少和干旱胁迫时间的延长，草莓幼苗叶片细胞膜透性增大；土壤质量含水量从19.5%下降到6%，细胞膜透性升幅很大。胁迫3 天，细胞膜透性变化不明显，但当胁迫时间为7天和11天时，各水分处理的细胞膜透性都明显增大。
2.3 土壤干旱胁迫对脯氨酸含量的影响
脯氨酸作为渗透调节物质和细胞质渗透物质，当植物受干旱胁迫时，有助于增加细胞持水力，对原生质起保护和保水作用，使细胞保持膨压，忍耐脱水变形[8]。从图3可看出，干旱胁迫程度越大，胁迫时间越长，细胞中游离脯氨酸积累越多。胁迫3天，游离脯氨酸积累量变化不明显，但当时间延长到 7 天，各水分处理的游离脯氨酸的积累都明显增多，并且胁迫的强度越大，越明显。但胁迫时间继续延长时，游离脯氨酸积累量的增加趋缓。
2.4 土壤干旱胁迫对可溶性蛋白质含量的影响
从图4可看出，随着胁迫程度的增大，草莓幼苗可溶性蛋白质的含量呈减少趋势，说明干旱胁迫下，蛋白质的合成受阻，或蛋白质的分解加速，导致其含量下降；随着胁迫时间的延长，蛋白质含量下降的幅度明显增大。分别对胁迫3、7和11天的可溶性蛋白质相对含量与水分梯度做相关分析，相关系数分别为 0.964、0.976和0.991，达到极显著水平。
3 结论与讨论
试验结果表明，土壤干旱胁迫使草莓叶片的相对含水量明显降低；土壤质量含水量在10.5%～6%时，叶片相对含水量急剧下降；随着胁迫时间的延长，叶片相对含水量随土壤质量含水量的降低而降低的幅度变大。干旱胁迫会引发和加剧细胞的膜脂过氧化，使细胞膜选择透性改变或丧失，相对电导率增大；胁迫程度越强，时间越长，这种膜伤害愈明显。干旱胁迫会使草莓幼苗体内游离脯氨酸积累增加；胁迫程度越强，胁迫时间越长，游离脯氨酸的积累量越多；胁迫时间超过7天时，积累量的增加趋缓。干旱胁迫会使幼苗体内蛋白质分解加速或合成减少，含量下降；随着胁迫程度的增强和胁迫时间的延长，蛋白质含量迅速减少，从而加速叶片的衰老和死亡。
综上所述，干旱胁迫使草莓幼苗的相对含水量以及可溶性蛋白质的相对含量明显降低，使脯氨酸含量和细胞质膜相对透性明显升高。但短时间的干旱胁迫对其伤害不大（游离脯氨酸含量、细胞质膜透性等的变化不大），这可能与草莓长期生活在临时性干旱出现频繁的特殊环境下形成了自己独特的响应机制有关。关于草莓的这种独特的响应机制有待进一步深入研究。
参考文献：
［1］ 胡延吉，陈学森.植物育种学［M］.北京：高等教育出版社,2003,228～254.
［2］ Jiang MY,Yu WY,XU J ,et al. Osmotic stress-induced oxidative injury of rice seedlings ［J］.Acta Arro,1994,20(6):733～738.
［3］ 许长成，黜琪，程炳嵩.大豆叶片旱促衰老与膜脂过氧化的关系［J］.植物生理学报,1993,19(4):359～364.
［4］ 杨好伟，姚秋菊，刘学芝.干旱胁迫对不同生育时期冬小麦叶片蛋白质及核酸含量的影响［J］.河南农业大学学报，2001,35(9):1～3.
［5］ 罗音，孙明高.干旱胁迫对5 种树脯氨酸含量的影响［J］.山东林业科技.1999(4):1～4.
［6］ 吴显芝，乙引.干旱胁迫对金钗石斛幼苗生理生化指标的影响［J］.贵州农业科学.2006,34(1):18～20.
［7］ 侯福林.植物生理学试验教程［M］.北京:科学出版社,2001.
［8］ 蒲光兰，袁大刚，胡学华，等.杏树抗旱性研究［J］. 西北林学院学报 2005,20(3):40～43.
［9］ 邢少辰，蔡玉红.环境胁迫与植物体内脯氨酸的关系［J］.生态农业研究.1988,6(2):30～33.
［10］ Leveitt J.Response of plant to environmental stress［M］.Academic Press,1980,1～221.
［11］ 王忠.植物生理学［M］.北京:中国农业出版社，2001.