《干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
覇＇Ｘ＇－＇？－．：—．１分类号纖密级公井ＵＤＣ６３５．硕±学位论文干旱胁迫对擦木幼苗生长及生理特性的影响妍究作者姓名一；施濃指导教师；王小德教授墓ｍＩ学科专业名巧：园林植物与观赏园艺－Ｉ．研究方向：园林植物应用与效益评化所在学院；风景园林与建筑学院论文提交日期：２０１５年６月１日浙江农抹大学２０１５年６月１日Ｉ 独倒巧声明’本人声明．祈最交的学位论文，驻指导教师指导Ｆ，通边巧的努力取得的成巧．并甘是，－控己撰巧的。巧我折知除了文中巧了棘径和致谢中凸经作了答谢的地方巧论文中不色當其他人发表或潔写过的研究成巧，粗不包含在浙江农林乂学或其地教宵机构巧得学位或证书一而使巧过的材料，鸟我同巧本巧究傲出页献的码志，都在论文中作了明确的巧明并表示了凿邊：。如被寮有严靈侵犯他人巧识产权的行为，由本人承巧应有的巧巧。■－巧么ｆ名：：ｒ．学位论文作者朵笔签．旅邊日期论文使用授权的说明、本人完金７解渐江化林乂学巧巧保留傻用学巧论文的兢定，卸学校有巧送交论文的贷，，、印巧允许论义被巧闽巧借诏：学梭可公布论文的企部或郁分巧容可抖采用影印缩印成其他复制乎段傑存论文。３：；保密．在年后解巧可不适Ｗ授校巧。□不保密，本学位论文厲ｒ保密。Ｉｚｆ（巧在方棍内巧＆、＾＂）－学位论义作者朵卷猫《：输譜Ｂ顆：拥ｒ．Ｃ立ｊ指辱教师莱笔签么；擬：茲（１１■，茲务 ZhejiangA&FUniversityDissertationfortheDegreeofMasterTheEffectofDroughtStressonGrowthandPhysiologicalCharacteristicsofSassafrastsumuSeedlingsCandidate:SHIYi-jiAdviser:WANGXiao-de,ProfessorSpecialty:LandscapePlantsandOrnamentalHorticultureDateofSubmission:June1,2015ZhejiangA&FUniversityLin’an,zhejiangprovince,P.R.ChinaJune,2015 摘要摘要为了探讨干旱胁迫对檫木（Sassafrastsumu）生长和生理特性的影响，以一年生檫木实生苗为材料，模拟自然干旱胁迫，观察主要生理生化指标的变化，研究其抗旱特性，主要研究结果如下：（1）干旱胁迫对檫木幼苗各部分生物量生长有一定的抑制作用，檫木幼苗的根冠比随着干旱胁迫的加剧呈上升趋势；随着水分胁迫的加剧，檫木幼苗叶片相对含水量降低，相对电导率增大，且随着干旱程度的加重，变化幅度加快。（2）干旱胁迫下，檫木幼苗叶片SOD活性、POD活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、叶绿素含量均表现出先升后降的变化趋势，胁迫后期植株正常生长受到抑制；干旱胁迫导致檫木幼苗叶片质膜的透性增加，后期细胞结构遭破坏，MDA含量先下降后上升再下降。（3）随着干旱胁迫的加重，檫木幼苗叶片的净光合速率逐渐降低，同时Ci、Gs、Tr均出现降低趋势，后期Ci略有上升。干旱胁迫下，檫木幼苗叶片Fo不断增加，而Fm、Fv/Fm、Fv/Fo和qP的值均保持下降，qN始终在一定范围内波动。干旱胁迫下檫木的光合特性与叶绿素荧光特性部分指标之间有较高的线性相关性，除了qN与其他指标之间呈现负相关，其他指标间都存在较高的线性正相关。综上干旱胁迫下檫木幼苗各生理生化指标研究结果表明，檫木幼苗对干旱的土壤环境反应较为敏感，其抗旱性较弱，只能适应短期程度较弱的干旱胁迫。关键词：檫木；幼苗；干旱胁迫；生理生化；光合特性I ABSTRACTABSTRACTToexploretheinfluenceofdroughtstressonthegrowthandphysiologicalcharacteri-sticsofSassafrastsumu,takingone-year-oldseedlingsofSassafrastsumuastestmaterials.ThetestissimulatednaturalconditionsofdroughtstressmeasurementandanalysisofthemainphysiologicalandbiochemicalindicatorsinordertopreliminaryidentificationthedroughtstressresistanceofSassafrastsumu.Themainresultswereasfollows:(1)DroughtstressallpartsofSassafrastsumubiomassgrowthhavecertaininhibition,Sassafrastsumuseedlingsroot-shootratiowithdroughtstressintensifiesshowsascendanttrend,aswaterstressintensifies,Sassafrastsumuseedlings’therelativeelectricalconductivityofleafincreasedandtherelativewatercontentdecreased.(2)Underdroughtstress,thecontentofphotosyntheticpigment,PODandSODactivity,prolinecontent,solubleproteincontent,solublesugarcontentkeptrising-decline.Theplantnormalgrowthwasaffectedbythestress.DroughtstressthecytoplasmiccausedSassafrastsumubladeincreasesmembranepermeability,thestructureofcellwasdestroyedinthelater,theMDAcontentofSassafrastsumuseedlingskeptdecline-rise-decline.(3)Alongwithincreasingdroughtstress,Sassafrastsumuleafphotosyntheticrategraduallyreduced,atthesametimeCi,GS,Trandallappeartoreducetrend,butCirisedalittleinthelater.Underdroughtstress,SassafrastsumubladeFm,Fv/Fm,Fv/FoandqParetendingtoreducethetrend,qNarerelativelystable.UnderdroughtstressSassafrastsumuchlorophyllfluorescencepropertiesphotosyntheticcharacteristicandishighlypartindexlinearcorrelationbetweenqNandotherindicators,exceptforthepresentnegativecorrelation,otherindicatorshavehigherlinearpositivecorrelation.Theresultindicatedthatunderdroughtstress,Sassafrastsumuweresensitivetothedrysoilcondition.Thedry-resistanceofSassafrastsumuseedlingswasweak,anditcouldonlyadapttoaslightdroughtstresswithinashortterm.Keywords:Sassafrastsumu;seedlings;droughtstress;physiological-biochemical;photosyntheticcharacteristicsII 目录目录摘要...................................................................IABSTRACT..............................................................II引言...................................................................11文献综述.............................................................21.1植物抗旱生理特性的研究进展......................................21.1.1植物抗旱性的机理研究......................................21.1.2干旱胁迫下植物光合生理特性的研究.........................31.1.3干旱胁迫下植物渗透调节的研究.............................41.1.4干旱胁迫下植物体内活性氧代谢的研究........................51.1.5干旱胁迫下植物体内诱导蛋白调节的研究......................51.1.6植物抗旱性的鉴定指标.....................................61.2植物抗旱性鉴定的实验方法.......................................81.3檫木的研究进展.................................................91.3.1檫木的种质资源分布.......................................91.3.2檫木的繁殖与栽培.........................................91.3.3檫木的引种驯化...........................................91.3.4檫木的利用价值..........................................102材料与方法..........................................................112.1实验地概况....................................................112.2实验材料......................................................112.3实验处理......................................................112.3.1实验设计................................................112.3.2采样方法................................................112.4测定指标及方法................................................112.4.1形态指标的观测..........................................112.4.2生物量的测定............................................122.4.3土壤相对含水量的测定....................................122.4.4叶片相对含水量的测定....................................122.4.5酶活性的测定............................................132.4.6相对电导率的测定........................................152.4.7可溶性糖含量的测定......................................152.4.8脯氨酸含量的测定........................................162.4.9光合色素含量的测定......................................16III 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究2.4.10光合及荧光参数的测定...................................172.5数据处理......................................................173结果与分析..........................................................183.1干旱胁迫对檫木幼苗生长的影响..................................183.1.1干旱胁迫对檫木幼苗形态的影响............................183.1.2干旱胁迫对檫木幼苗生物量的影响..........................183.2干旱胁迫对檫木幼苗生理生化指标的影响..........................193.2.1干旱胁迫对土壤含水量的影响..............................193.2.2干旱胁迫对檫木幼苗叶片相对含水量的影响..................203.2.3干旱胁迫对檫木幼苗叶片膜系统的影响......................213.2.4干旱胁迫对檫木幼苗叶绿素含量的影响......................233.2.5干旱胁迫对檫木幼苗叶片活性氧代谢酶活性的影响............263.2.6干旱胁迫对檫木幼苗叶片渗透调节物质的影响................293.3干旱胁迫对檫木幼苗光合性能的影响..............................323.3.1干旱胁迫对檫木幼苗光合特性的影响........................333.3.2干旱胁迫对檫木幼苗叶绿素荧光特性的影响..................374讨论................................................................444.1干旱胁迫对檫木幼苗生长及叶片相对含水量的影响..................444.2干旱胁迫对檫木幼苗生理生化指标的影响..........................454.2.1对檫木幼苗叶片膜系统的影响..............................454.2.2对檫木幼苗叶片叶绿素含量的影响..........................464.2.3对檫木幼苗叶片活性氧代谢酶活性的影响....................474.2.4对檫木幼苗叶片渗透调节物质的影响........................474.3干旱胁迫对檫木幼苗光合性能的影响..............................485结论................................................................50参考文献..............................................................52附录..................................................................59附录1缩写词目录..................................................59附录2檫木幼苗试验材料图片信息....................................60个人简介..............................................................61致谢..................................................................62IV 引言引言檫木（Sassafrastsumu），又名檫树，樟科，落叶乔木，喜光，适宜温暖湿润气候，不耐旱，适合种植在土层深厚并排水性良好的酸性红壤或黄壤中，为中亚热带树种。因其具有干形直、材质好等优点而成为南方多省主要的用材和绿化树种，同时，由于檫木先花后叶，叶形奇特，且春花黄色，秋叶红色，具有较强的观赏性，近年来，很多园林、林业工作者致力于将檫木作为风景林树种推广。现阶段林业工作者对檫木在育种、栽培、后期养护方式以及引种方面的研究均取得了较大的突破，同时在檫木的利用价值方面，尤其是其药用价值和工业利用价值，都进行了较深入的研究，而关于檫木的生态学特性方面的研究较少，故探讨檫木的生态学特性具有十分重要的现实意义。由于我国南方湿润及半湿润地区常出现因降水不均而造成的周期性、季节性或临时性的干旱现象[2]，故本文采用持续干旱法对一年生檫木幼苗在逐步干旱过程中形态和各生理生化指标的动态变化进行研究，为今后檫木在浙江省的引种、栽培和生产提供理论依据，也为檫木作为风景林树种的推广提供理论指导。1 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究1文献综述1.1植物抗旱生理特性的研究进展1.1.1植物抗旱性的机理研究近年来，随着人类经济的发展、人口的迅速膨胀和对自然坏境的肆意破坏，全球水资源短缺现象日益严重，干旱已成为人类所面临的最主要的自然灾害之一。全球土地中，干旱以及半干旱的土地面积现已达到三分之一以上[1]，在我国，干旱程度更为严重，干旱以及半干旱地区的土地面积约占了我国国土面积的50%，主要集中在北方，但即使在降水量较丰富的南方地区也普遍存在周期性、季节性或临时性的干旱现象[2]。旱害是指在植物生长过程中由于土壤水分胁迫，植物体的耗水量超过吸水量，导致植物体内水分逐渐减少，从而影响植物正常生长的一种伤害[3]。植物抗旱性是指植物在确保正常生长的前提下，所表现出的适应干旱环境的能力，以及在逆境环境消除后自行逐渐恢复正常生长和代谢的能力[4]。大量的国内外学者从上世纪80年代就开始对植物的抗旱性进行研究，经过Levitt[5]、Turner[6]等人提出的理论并不断深入探究总结，大致可以将植物抵御和适应干旱的方式分为两种：逃避或忍耐干旱，其中后者又可分为高水势延迟脱水和低水势忍耐脱水两种耐旱[7]。植物对干旱类环境的适应性主要由其自身的组织结构特点和内部的生理生化活动的特性所决定。以逃避干旱方式抗旱的植物主要是草本类植物，以耐旱性方式抗旱的植物主要是多年生的木本植物[8]。国内外学者根据耐旱性的抗旱方式，研究表明这一类高水势延迟脱水耐旱的植物抗旱的机理主要表现为：通过缩小细胞体积，降低渗透势和提高束缚水的含量等方式来减少由干旱引起的细胞机械损害[4]。而通过低水势耐旱的植物其机理主要表现为结合细胞结构的调整、抗氧化酶的合成与积累、蛋白酶的合成与活性的调节等[9-10]方式来实现。采用避旱的抗旱方式的植物主要通过减缓代谢或自身膨大的根系减少水分的蒸腾，从而维持植物在干旱环境下的正常生长。植物各部分器官不同组织结构的变化是与其生理功能相互适应所产生的结果。植物在适应干旱环境的过程中，植物体的各部分会形成一定的结构特征，这些适应的情况在不同的植物中表现各不相同。大部分植物的抗旱性最终可以通过植物的根、茎、叶片的变化表现出来。（1）根系植物的根系在植物生长中不仅有固定植株并合成植物生长所需有机物的作用，同时，它是植物直接从土壤中吸收水分和溶解于水中的无机盐和氮素的最重要的器官。植物的根系对植物的耐旱性起着极其重要的作用，深根系的植物通常比浅根系的植物具有更强的耐旱能力。Cowan[11]和Jones[12]研究指出植物自身具有对周围环境的变化2 1文献综述做出最优反应的能力，当周围土壤逐渐干旱时，根系首先会自动发出相应的化学信号，这些信号在植物的茎和叶还未做出反应时就转移到植物的地上部分发挥作用。通常用来衡量水分对植物根系形态影响的主要指标有：根长、根冠比、根的粗细和数量等[13]。李唯等[14]研究发现，无论是上层干燥土壤还是下层湿润的土壤，耐旱性较强的品种的根系的体积、鲜重、干重和根数都明显大于耐旱性较弱的品种，说明植物具有较强耐旱性的一个重要的生理结构基础是其发达的根系；赵忠等[15]对渭北黄土高坡地区造林树种抗旱性的研究分析发现，土壤处于一定的干旱范围内,中午可以通过提高自身根系的活力来适应逆境，在供试的4个树种中，随着干旱程度的加重，山杏（Armeniacasibirica）的根系没有出现显著的根系活力与结构数量的差异，侧柏（Platycladusorientalis）和刺槐（Robiniapseudoacacia）在根系活力和结构数量上差异不大，对油松（Pinustabuliformis）的根系活力以及结构数量造成显著差异，说明山杏的抗旱性最强，其次是侧柏、刺槐，油松的抗旱性最弱。（2）茎植物茎的茎干重、茎的分枝量、茎的木质化程度、输导组织、表皮上的附属结构等都会对植物抗旱的能力造成不同程度的影响。丁菲等[16]通过研究构树（Broussonetiapapyrifera）茎的解剖结构与抗旱性的关系发现，构树茎的木质部发达，导管的孔径和密度较大，保证其能够高效快速的输导水分，通过构树茎中维管束周围大量存在的含晶细胞，细胞的渗透压随之改变，同时提高茎的持水力，保证了构树对干旱类环境的适应能力；赵祥等[17]对茎的解剖结构与抗旱性之间的关系进行研究发现，维管束厚度越大，木质部所占比例大，髓腔直径大，这些结构特点确保了维管组织免受干旱环境的威胁，可有效提高植物的抗旱能力。（3）叶叶片作为植物同化和蒸腾作用的主要器官，在干旱环境下所发生的形态结构的变化与其植物本身的耐旱性有着密切的关系。据研究表明，叶片表皮角质层厚度、栅栏组织与海绵组织比、叶片气孔密度大小、叶表皮绒毛发达程度都是研究叶片抗旱性强弱的重要标志。胡又厘[18]对余甘叶片形态解剖和耐旱性的关系研究表明，叶面积小、叶脉密、栅栏组织与海绵组织厚度的比值大，这些形态解剖特征保证了余甘具有较强的耐旱性；孟庆辉等[19]对扶芳藤（Euonymusfortunei）的叶片形态解剖与耐旱性关系研究发现，扶芳藤叶小、薄革质，外壁有较厚的角质层，这些特征减少了蒸腾作用的强度，增强了其抗旱能力。1.1.2干旱胁迫下植物光合生理特性的研究光合作用是植物吸收光能将H2O和CO2转化为O2和有机物，并贮存能量于植物体内的过程，是植物体内最最关键的化学反应。在干旱环境下，蛋白合成和其他生理过程不能正常进行，从而对光合作用产生影响。大量学者在研究干旱的环境对植物光3 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究合作用影响的过程发现，干旱的环境会使植物的光合速率出现不同程度的降低，减弱叶绿体对光能吸收和转化的能力，同时影响碳同化所需酶的活性，使光合碳同化的进程受到影响。植物抗旱性的一个重要表现为植物在干旱的环境中维持正常光合作用的能力，随着干旱胁迫程度的加重，植物的光合速率有所下降，抗旱能力强的植物光合速率下降幅度较抗旱能力相对较弱的植物小[20-23]。刘爱琴等[20]通过对干旱胁迫下12个杉木（Cunninghamialanceolata）无性系品种光合特性指标的测试发现，随着胁迫程度的加重，各无性系净光合速率和光饱和点下降，光补偿点和二氧化碳补偿点增加，其中115和286两个品种的无性系变化幅度最小，表现出更强的抗旱能力；柯世省[24]对干旱胁迫下夏蜡梅（Calycanthuschinensis）光合特性研究表明，夏蜡梅叶片的Pn、Tr、Gs随着干旱胁迫程度的加重显著下降，WUE随着干旱胁迫的持续显著升高。叶绿素荧光技术是目前最常用于研究植物光合作用机制和光合生理状况的途径，是指利用植物体内的叶绿素荧光参数的变化，反映出植物的光合生理状况和逆境对其的影响的一种有效手段，荧光参数的变化与植物本身的光合作用能力、抵抗逆境的能力和生理生化状况有关。郭延平等[25]对低温下温州蜜柑叶片的叶绿素荧光参数进行测定，表明叶绿素荧光参数的变化与其抗寒性有关；隋媛[26]通过对干旱胁迫下草坪草叶绿素荧光参数的测定，认为叶绿素荧光参数与植物自身的抗旱能力关系密切，叶绿素荧光参数可作为鉴定植物抗旱性的重要指标。1.1.3干旱胁迫下植物渗透调节的研究渗透调节是植物抗旱的一种重要方式，是指植物在逆境的环境中，通过自身的一系列代谢活动提高其细胞内溶质的浓度，使细胞内的渗透势降低，造成细胞内外的水势差，从而使细胞能从水势更低的外界环境中继续吸水，保持细胞的正常膨压，维持植物正常的生理活动和光合作用，并保护了光合器官，在轻度和中度干旱的情况下，对维持植物的正常生长起着至关重要的。参与渗透调节的物质可分为无机离子（如K+、Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-等）和有机物质(如可溶性蛋白分子、可溶性糖、游离脯氨酸等)，当植物处于逆境时，这些物质在细胞内的浓度都会出现不同程度的升高[27]。宋家壮等[28]研究了干旱条件下虉草（Phalarisarundinacea）的细胞膜透性、可溶性蛋白、脯氨酸的变化，结果表明，在干旱条件下，虉草的渗透调节物质含量升高，使其表现出较强的抗旱性。在植物细胞内所有的可溶性物质中，游离脯氨酸是植物中最常见的渗透调节物质之一，具有较好的水合作用，防止细胞内的水分丢失，此外脯氨酸还能保护生物大分子以及维持代谢稳定[29]。大量学者研究证实，当植物处于干旱环境中，为了维持其能够继续正常生长，植物体内的脯氨酸会出现大量的积累现象，ShaoHongbo等[30]研究表明，脯氨酸对植物的抗旱性起着重要的作用；史玉炜等[31]对干旱胁迫下刚毛柽柳（Tamarixhispida）可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸的含量变化进行研究，结果发现4 1文献综述脯氨酸含量持续升高，且脯氨酸含量的增幅明显大于可溶性糖含量，表明在干旱条件下可溶性糖和脯氨酸含量的积累有利于提高植株的抗旱能力。甜菜碱也是一种重要的渗透调节物质，在逆境胁迫的条件下，植物体细胞内通过积累甜菜碱类物质来维持细胞正常的膨压，其对细胞不产生任何毒副作用，且极易溶于细胞液，可有效保护植物体内代谢过程所需的各种酶类的活性和结构[32]。其原理是在逆境胁迫的条件下，植物体内的甜菜碱醛脱氢酶(BADH)和胆碱单氧化酶(CMO)的活性被激发，这两种酶存在于高等植物的细胞内，可共同作用于胆碱，将其氧化为甜菜碱，以维持细胞膨压，保护分子结构，提高植物对干旱环境的适应能力[33]。有研究表明[34]，在干旱胁迫的环境下，甜菜碱在细胞质中积累，且其降解的速率比脯氨酸慢，从而与脯氨酸等渗透调节物质共同作用于细胞，以削弱过氧化作用对植物造成的伤害。1.1.4干旱胁迫下植物体内活性氧代谢的研究生命体的正常生理和代谢活动离不开氧，但氧也会被活化，形成活化氧，干旱环境对植物造成的损伤多数与这些活性氧有关。活性氧是生物体由于自身代谢而产生的一类自由基，包括超氧阴离子（O-2）、过氧化氢（H2O2）、羟基自由基（.OH）、单线态氧（1O2）。活性氧具有很强的氧化能力，对许多生物功能分子造成不同程度的破坏，如蛋白质、叶绿素、质膜以及其他的细胞组分。当活性氧对细胞造成不同程度的损伤时，细胞内本身存在着一些物质用来清除活性氧自由基，以消除或削弱活性氧对细胞造成的伤害。活性氧清除剂主要为细胞保护酶类，如过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、类胡萝卜素（Car）、甘露醇等。李文卿等[35]对干旱胁迫下甘薯（Dioscoreaesculenta）活性氧代谢的研究表明，耐旱的甘薯品种随干旱胁迫的加强POD活性增强显著，不耐旱的甘薯品种MDA含量较耐旱品种增幅大；对苎麻（Boehmerianivea）[36]的研究也显示类似结果。1.1.5干旱胁迫下植物体内诱导蛋白调节的研究在水分胁迫的环境下，植物体内一些生理生化过程会出现变化，以抵御和适应环境的改变。干旱的环境会减缓植物的新陈代谢、改变细胞膜透性、影响体内激素水平等等。当植物处于逆境的环境中时，植物体内蛋白的种类和含量会发生改变，部分蛋白含量减少，部分蛋白含量维持原有水平，部分蛋白合成增多或出现部分新的蛋白合成[37-38]，这一类由于植物在干旱的环境中受到一定的胁迫而新合成或合成量骤增的一类蛋白称为干旱诱导蛋白。干旱诱导蛋白可削弱植物在适应干旱胁迫的过程中由于干旱因素造成对细胞的伤害，对提高植物的耐旱能力作用明显。干旱诱导蛋白可按功能分为两类：一类是通过维持细胞结构的完整性防止其脱水，直接保护细胞的干旱诱导蛋白，如LEA蛋白和代谢酶类等；另一类通过参与水分胁迫信号的转导或基因表达的调控，对细胞间接发挥保护作用，如蛋白激酶、G蛋白、转录因子和一些信号因子5 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究等等[39]。LEA蛋白广泛存在于高等植物中，是伴随着种子发育成熟的过程，出现在发育后期的一类小分子特异多肽，由于LEA蛋白具有高度的亲水性，在植物遭受干旱胁迫而出现失水的现象时，LEA蛋白可部分代替水分子维持细胞结构的稳定，尤其是膜结构的稳定，同时，在植物细胞中起着保护植物组织的渗透调节和调节细胞内基因的表达的作用[40]，减弱胁迫环境对植物造成的损伤。刘士刚[41]对喜树（Camptothecaacuminata）幼苗的研究表明，喜树幼苗在干旱逆境中LEA蛋白的表达量大大提高，有助于促进叶肉细胞水势的升高或掌控叶片气孔开放与否的状态，起到维持水分的作用，提高喜树对干旱类环境的适应能力；张小丰等[42]的研究表明，在干旱的土壤环境下，小麦（Triticumaestivum）的相关基因被激活并大量表达产生用来适应干旱环境和提高小麦抗旱能力的干旱胁迫蛋白，对小麦在栽培管理和育种方面的理论指导指明了方向。1.1.6植物抗旱性的鉴定指标植物的抗旱性可以通过抗旱鉴定指标来鉴定，如生长发育、产量指标，但测定这类指标所需的周期较长，为了加快抗旱性鉴定的进程，促进抗旱遗传育种的发展，故通过一些形态结构变化以及生理生化方面的指标来间接鉴定植物的抗旱性显得尤为重要。1.1.6.1形态指标植物在干旱的环境下，体内的细胞在结构、生理以及生物化学上会发生一系列的变化以适应周围干旱缺水的环境，这些变化最终都会通过植物生长和形态方面表现出来，因此植物的生长发育和形态特征都可以作为鉴定植物抗旱性的指标。植物为适应干旱环境所表现出的一些形态结构的特征在植物的叶和根系上表现尤为突出，常见的形态性状如根系的长度以及数量、地径、叶面积、叶片形态结构、总生物量等都与植物抗旱性有一定的关系[43]。大量研究表明，长期生长在干旱地区的植株根系发达，有较大的根冠比，叶片具有较厚的角质层，且叶形直立，同时植株紧凑的品种较株型松散的更抗旱，陈亚飞等[44]研究表明，干旱使植株的地径变细，叶片下垂、卷曲，叶色逐渐失绿干枯，并随着干旱程度的加剧症状加重，最终茎干变黑至植株死亡；陈昕等[45]研究表明，在持续干旱的土壤环境中，幼苗的苗高逐渐变矮、根系变长、叶片面积逐渐减小、总生物量积累量明显降低。1.1.6.2生理生化指标干旱对林木的生理代谢活动和正常的生长发育都会产生不同程度的影响，林木的生理生化指标包括水分生理指标（叶片相对含水量和叶水势等）、抗氧化保护系统、膜透性、渗透调节物质、干旱诱导蛋白光合速率和水分利用率、叶绿素荧光特性等指标，目前，大量学者对于鉴定抗旱性的生理生化指标进行研究[46]表明，采用单一的生6 1文献综述理生化指标来评价一个植物的抗旱性时，具有较大的不确定性，通常需要采用多个指标共同来判定植物的抗旱性以克服各指标测定时的误差。叶片相对含水率对干旱环境反应非常强烈，研究表明，植物叶片的相对含水量随着干旱胁迫的持续会出现明显下降的现象，但不同植物间叶片相对含水量下降的幅度差异较大；叶片相对含水量可以显示植物抗旱性的强弱，抗旱性强的植物叶片具有较强的保水能力，故叶片相对含水量的降幅较抗旱性弱的植物小。李继文等[47]通过人工控水的方式，对植株进行干旱胁迫处理，结果表明，随着胁迫的持续进行，干旱程度逐渐加剧，叶片的水势逐渐降低，且抗旱性越强的植株水势越低。渗透调节是植物抵御干旱环境的一种有效的方式，不同植物间可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等渗透调节物质的含量存在较大差异。丙二醛作为膜脂过氧化的最终分解产物，其积累的含量也可被认为是鉴定细胞受逆境破坏程度的一个重要指标。由于逆境环境下活性氧代谢失调，植物体内产生能够清除活性氧、减弱干旱引起的对细胞氧化损伤的的SOD、POD、CAT等，其活性也被认为是鉴定植物抗旱性的重要指标。颜淑云[48]通过对干旱胁迫下紫穗槐（Amorphafruticosa）叶片的各生理指标研究发现，MDA增幅较小、脯氨酸和可溶性糖含量呈上升趋势、POD和SOD活性增长差异显著，经分析认为，上述指标均均能客观反映其幼苗在干旱环境下的适应性，可作为鉴定其抗旱性的有效指标。在干旱环境下，植物的蒸腾速率、气孔导度、净光合速率、胞间CO2浓度等指标多会出现不同程度的下降。研究表明，抗旱性越强的植物，蒸腾强度和光补偿点越低，而光饱和点则越高；随着干旱胁迫程度的加剧，植物叶片中的叶绿素会加速降解，降解的速度因不同植物而异，且叶绿素a的降幅比叶绿素b大[49]。李文卿等[50]对干旱胁迫下甘薯光合特性进行研究发现，水分胁迫引起甘薯叶片中的叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量持续降低，气孔导度和净光合速率下降，胞间CO2浓度呈先上升后下降的趋势，且在不同品种甘薯之间变化幅度存在显著差异。叶绿素荧光的基本参数有固定荧光（Fo）、最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、光化学淬灭系数（qP）、非光化学淬灭（qN）、光系统Ⅱ（PSⅡ）的光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）等等。研究表明[51]，在干旱胁迫的环境中，最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、PSⅡ的光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ捕获激发能的效率（Fm/Fo）、PSⅡ的潜在活性（Fv/Fo）的值会出现下降，但降幅因树种和品种的不同而存在差异。1.1.6.3产量指标植物的抗旱性是指植物适应和抵御干旱的能力，植物是否适应干旱的环境最终都要体现在产量上，根据产量来判断植物的抗旱性是所有指标中最为经典的方式，产量指标包括生长量、生物量和经济产量等，但由于树木的生长周期长，部分树木树体高大，且生长环境复杂，增大了用产量指标来鉴定抗旱性的难度。部分林木可借鉴用来衡量农作物抗旱系数的方式鉴定，其鉴定公式为：抗旱系数=胁迫下的平均产量/非胁7 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究迫下的产量[52]。1.2植物抗旱性鉴定的实验方法植物的抗旱性是由于植物自身的遗传因素和环境因素共同作用的结果，对植物抗旱性的鉴定有助于掌握植物的生理习性，为育种选种工作奠定基础，故选择合理的试验方法对于减少鉴定结果的误差显得至关重要。目前，常用于植物抗旱性鉴定的试验方法主要有以下几种[52]:（1）田间鉴定法将供试植株直接种植在大田中，以自然降水或灌水的方式控制土壤的水分，引起不同干旱胁迫程度下的形态或生物量的变化，以此来评价植株的抗旱性。此方法简单易行，且结果在当地具有较强的可靠性，但此方法易受环境因素（高温、降雨、降雪等）的影响，尤其是每年的结果可比性差，且试验周期长，工作量大，重复性差，因此多用于鉴定农作物的抗旱性。（2）旱棚、旱池、生长箱或人工气候室法将供试植株种植在可人工控制水分和其他环境因素的旱棚、旱池、生长箱或人工气候室内，用来研究植物在不同生长发育阶段由于受水分胁迫的影响所造成的生长发育、生理过程或生物量的变化，并以正常水分状况作为对照，以此来评价植物的抗旱性。此方法便于控制实验条件的一致性，结果较为可靠，重复性好，结果之间便于比较，可在任何生长发育阶段进行鉴定，但此方法需要提供一定的设备，成本高，能源消耗大，且不适用于大批量实验，仅适用于苗期的植株，同时，由于实验环境和外界环境存在一定的差异，其结果在地区的可靠性不如田间鉴定法。（3）盆栽鉴定法将供试植株种植在盆中，通过控制盆栽内的土壤含水量来控制植株的水分胁迫程度，以此来鉴定植物的抗旱性。此方法仅能说明植株的个体情况，且工作量大，仅适用于苗期植株抗旱性的鉴定，同时由于与当地实际环境的差异，鉴定结果可能存在误差。此法与旱棚、旱池、生长箱或人工气候箱法类似，可作为研究抗旱机理的主要方法。（4）间接鉴定法此法通过植株或叶片的一系列生理生化指标（叶片相对含水量，可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛含量等）与抗旱性之间的不同程度的相关性而建立起来。但使用单一的指标不能全面的评价植物的抗旱性，且这些指标的数值和变化会随着幼苗年龄、发育情况和周围环境的变化造成差异，同时，因测定时仪器和人为的误差的存在，间接鉴定法在指标的筛选、测定技术的改良等方面有待作更为深入的研究和改进。为了提高植物抗旱性鉴定的准确性，在植物抗旱研究实验的过程中，通常采用间接鉴定法测量植株或叶片的各生理生化指标，同时利用盆栽和人工干旱棚控制植株生8 1文献综述长条件并进行干旱胁迫的处理，所得结果的稳定性更佳，田间鉴定法接近大田种植的实际情况，试验结果与生产实践结合紧密。因此，将三种方法相互结合，是鉴定植物抗旱性的最佳方案。1.3檫木的研究进展1.3.1檫木的种质资源分布檫木（Sassafrastsumu），又名檫树，樟科，落叶乔木，喜光，适宜温暖湿润气候，不耐旱，适合种植在土层深厚并排水性良好的酸性红壤或黄壤中，为中亚热带树种，主要自然分布在长江以南海拔800m以下的山区，但有部分分布在海拔800m以上的高山上[53]，因其具有生长迅速、干形直、材质好、纹理美观等特点，且先花后叶，春花黄色，秋叶红色，具有很好的观赏性而成为南方多省主要的用材和绿化树种[54]，研究表明，檫木与杉木、柏木的混交可以有效的恢复或增长土壤肥力，改善林分的结构，大大的提高了林分的生产力，故具有较好的经营前景。檫树多散生于天然林之中，由于檫木为速生树种，故其树高生长旺期为3-8年，树体年均生长量可高达1m左右，最高可达2m，之后树高增长量减少，树高趋于平稳。由于种植地土质和经营管理方式等的差异，生长在同一地区的檫木也会出现生长发育年限差异大的现象，如处于相同土壤类型的条件下，位于海拔1000m以上的山区内的檫木的生长发育年限比同时种植在丘陵地区的檫木延迟10-20年。1.3.2檫木的繁殖与栽培檫木的繁殖方法为种子繁殖，选择长势优良的15-25年生檫木母树，结实后于7-8月果实转黑时进行分批采种，去果皮杂质后数日，去蜡质层并洗净阴干，沙藏于16℃以下的环境中[55]。黄宝祥等[56]以20年以上树龄的檫木基部的萌条为外植体，进行诱导试验、增殖培养及生根培养试验，结果表明，诱导培养的诱导率为78%，增殖培养的增殖倍数为4，生根培养生根率达33%；李锡泉[57]从选种、种子的采集、种子的处理、造林地选择、整地、种植、后期整形修剪和病虫害防治等方面全面详尽的介绍了檫木的栽培技术。谢双喜等[58]对2年生的檫木苗在7种不同岩性土壤上的栽植情况进行对比，结果表明，檫木幼苗对各种岩性具有不同的适应性和生长效应，以变余砂岩、含煤系砂页岩、石英砂岩、紫色砂岩和玄武岩上的檫木幼苗成活率较高。1.3.3檫木的引种驯化早前，檫木就因其生长迅速，干形直，材质好、纹理美观等特点，被多地进行引种。周明勤等[59]先后于1974年和1977年分别从湖南黔阳地区和安徽芜湖地区引入种源优良的檫木种子，经播种育苗和3-7年的栽培和后期养护管理，檫木在当地的表现良好，对比当地的杉木具有更强的适应性，且生长更为迅速。王生华等[60]于70年代9 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究中期在江苏吴县进行大范围的檫木引种，并取得良好成效。柏双保[61]于1979年春在南京高淳县进行大面积的檫木引种造林，也取得了良好的效果。黄旺志等[62]通过总结檫木引种的试验和调查分析，结合豫南地区的实际情况，对檫木主要的栽培技术进行总结归纳。黄旺志等[63]分析了不同立地条件下豫南地区引种的檫木的年生长规律，同时，为了更好的在豫南地区推广檫木，又通过对引种至豫南地区的不同立地条件下的檫木的动态生长规律进行调查，总结出檫木在当地的生活习性。1.3.4檫木的利用价值檫木由于其具芳香、不易被虫菌侵蚀、抗腐蚀性强、耐水湿的特点，可用于造船和家具用材。研究表明[64]，浙产檫木茎中含有丰富的药用活性成分，从中提取的挥发油物质起镇咳平喘、解毒、抗疲劳、治疗酒精性脂肪肝的作用。檫木全株具油性细胞，尤其在叶和果中含量特别高，故可作为香料资源[65]；檫木的种子内含20%的梓油，梓油是制造油漆的主要原料，由梓油酸合成的聚氯乙烯塑料，其耐热、耐光等性能尤为显著；檫木的树皮和根含5%-8%的鞣质，可供鞣皮制革[57]。檫木对SO2的抗性较强，并对空气中的SO2有较强的净化和修复能力，对HF气体和氯气的抗性表现中等，故可用作工矿区、实验区或污染较严重的地区的主要绿化树种。10 2材料与方法2材料与方法2.1实验地概况试验场地位于浙江省临安市锦城镇浙江农林大学东湖校区内，属北半球亚热带季风气候区，四季光照充足，雨量充沛，全年降水均量达1421毫米，年均相对湿度为82%，全年平均气温达16.8℃，其中夏季极端最高温度为41.6℃，冬季极端最低温度为-8.4℃，年平均日照时数达1939h，全年无霜期达236d。2.2实验材料供试材料为由临安天目山林场提供的长势良好的一年生檫木实生穴盆幼苗，苗高平均为60cm。2014年6月初，挑选大小和长势基本一致的90株檫木盆栽幼苗，种植在塑料盆（口径25cm、高30cm）中，培养土按照泥炭∶蛭石∶园土=1:1:2的配比，置于浙江农林大学园林学院教学实习基地的防雨大棚内进行一段时间的相同光照和相同水分管理的适应，并控制植物病虫害的出现，以保证其正常稳定的生长。于2014年8月10日开展控水实验，在实验开展前，保证每盆檫木幼苗的正常水分供应充足。2.3实验处理2.3.1实验设计采用持续干旱法对经过一段时间水分光照适应后的檫木幼苗进行处理。干旱胁迫试验分为6组胁迫处理，分别为停水0d、4d、8d、12d、16d、20d（即8月10日、8月14日、8月18日、8月22日、8月26日、8月30日），0d为对照处理（CK）。随机区组设计，5盆每小区，每次实验重复3次。分别在处理后测量檫木幼苗的形态、生理生化及叶绿素荧光等指标。2.3.2采样方法在干旱处理开始之后，每4天采一次样，测定其形态和生理生化指标，整个实验共测定6次。每次测定于早晨8点采样，选取同组中的叶片混合，采样的部位为至上向下第2-3层发育完整的叶片。测定光合和荧光指标时，于早晨8点30分从同一组试验苗中随机抽取三株，选择相同部位的叶片进行处理并测定。2.4测定指标及方法2.4.1形态指标的观测持续干旱实验开始后，定期观察并记录所有植株的长势，形态变化以及植株的死11 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究亡数量的变化和趋势情况，包括叶片的颜色变化、叶片的形态变化、死亡植株的数量等。2.4.2生物量的测定干旱胁迫开始后，每阶段干旱胁迫结束后，从每个区组中选取3株最具有代表性的植株，用流动的自来水冲去植株根部的土壤，注意保持根系的完整，最后用蒸馏水将植株冲洗干净后，再用干净的纱布将植株表明的水分吸干。将植株的根、枝干、叶片分开，分别称取植株根系、枝干和叶的鲜重并记录；将这三部分分别装入牛皮纸中，于105℃的烘箱内杀青25min后，将烘箱温度降至80℃，继续进行烘干并多次称量各部分的重量，直至其重量变为恒重并记录，计算植株的总生物量和根冠比，计算公式：根干重根冠比地上部分干重；总生物量地上部分干重根干重2.4.3土壤相对含水量的测定采用烘干法[66]对盆内的土壤进行测定：干旱胁迫开始后，每个处理阶段取一次土壤样本。用土钻钻取表面7cm以下的土壤，装入牛皮纸袋中迅速称量其湿重；再将其放入105℃的烘箱中烘24h后取出，冷却至室温后称量其干重，重复以上操作3次直至称得的土壤重量变为恒重，计算土壤的相对含水量。计算公式：土壤湿重-土壤干重土壤相对含水量（%）100%土壤湿重2.4.4叶片相对含水量的测定参照陈建勋[66]的方法对叶片相对含水量进行测定：先用干纱布轻擦去待测叶片表面的杂质，称量并记录叶片的鲜重（m1）；将称量好的叶片完全浸没于蒸馏水中24h后取出，用干净的纱布吸干叶片表面多余的水分，称重并记录数值；再将该叶片放入蒸馏水中浸泡一段时间后做同样操作，直至前后两次称的的数值一样为止，此重量为叶片的饱和鲜重（m2）；最后将幼苗叶片放入烘箱中杀青25min，烘箱温度控制在105℃，杀青完成后，将烘箱温度降至80℃继续进行烘干并每间隔一段时间对叶片进行称量，知道叶片重量变为恒重，此重量为叶片干重（m3），计算叶片相对含水量。计算公式：鲜重（m）-干重（m）13叶片相对含水量（%）100%饱和鲜重（m）-干重（m）2312 2材料与方法2.4.5酶活性的测定选取长势良好的发育成熟的幼苗叶片用蒸馏水冲洗干净并擦干，避开主脉将叶片剪碎混匀，迅速称取0.5g置于预冷研钵中，加入少量磷酸缓冲液（pH7.8，浓度为0.05mol/l）及石英砂，冰浴并快速研磨使叶片完全充分磨碎至绿色匀浆状，将提取液转入预冷的10ml离心管中，用少量磷酸缓冲液（pH7.8，浓度为0.05mol/l）冲洗研钵并定容至10ml；于4℃下以15000r/min转速离心20min，离心管内的上清液即为该幼苗叶片的酶液提取液，置于4℃以下的冰箱内保存，用于丙二醛（MDA）含量、POD和SOD酶活性、可溶性蛋白含量的测定，实验仪器为UV-3802型紫外可见分光光度计。2.4.5.1MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸法[67]进行测定。取上清的酶提取液1ml，先后加入3ml10%的三氯乙酸（TCA）和1ml0.6%的硫代巴比妥酸（TBA），充分摇匀混合，置于95℃的水浴锅中水浴15min，取出迅速放入冰水中冷却；将冷却后的溶液转入离心管中，用蒸馏水作空白对照，以10000r/min的转速离心5min后分别测定该酶提取液在波长为600nm、532nm和450nm下的吸光度值，并计算MDA的含量。计算公式：MDA质量摩尔浓度（mol/g）(CV)/(MV)12C(mol/L)6.45(OD532OD600)0.56OD450其中C为MDA的浓度(µmol/L)；V1为酶提取液总体积（ml）；V2为测定所需的酶提取液的体积（ml）；M为所需叶片鲜重（g）2.4.5.2超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定取4支试管，其中2支分别进行暗培养和光照培养作为对照管，另外2支作为实验测定管[67]。先后向各试管中加入1.5ml磷酸缓冲液(pH为7.8，浓度为0.05mol/L)、0.3ml甲硫氨酸溶液（浓度为130mmol/L）、0.3mlNBT溶液（浓度为750µmol/L）、EDTA-Na2溶液（浓度为0.3ml100µmol/L）和0.2ml蒸馏水，再向暗对照管中加入0.1ml蒸馏水，其余试管中均加入0.1ml酶提取液，最后向4支试管中加入0.3ml核黄素溶液（浓度为20µmol/L）。将各试管充分摇匀混合，迅速将暗对照管作遮光处理，其余各管置于25℃恒温、光照强度为4000lx培养箱内光照20min，保证每支试管所受光照均匀，最后取出光培养的试管（注意做好遮光措施），以暗对照管作空白对照迅速测定OD560的值，计算出SOD的活性。计算公式：(AA)V121SOD活性(u/g)0.5AMV12其中A1为光培养对照管所测的吸光度值；A2为样品管所测的吸光度值；V1为酶提取液的总体积（ml）；V2为测量所需酶提取液的体积（ml）；13 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究M为所需叶片的鲜重（g）2.4.5.3过氧化物酶（POD）活性的测定分别向两只比杯中加入3ml如下POD反应液（100mmol/l磷酸缓冲液50ml+愈创木酚28µl+30%H[71]2O219µl），向其中一只比色杯中加入0.1ml蒸馏水作为对照，另一只比色杯中加入0.1ml酶提取液，迅速测量并记录OD470的值，每间隔15s记录一次读数，连续记录2min。计算POD的活性。计算公式：OD470V1POD活性(u/gmin)0.01MVt2其中ΔOD470为反应时间内吸光度值的变化值；V1为酶提取液的总体积（ml）；V2为测量所需酶提取液的体积（ml）；M为所需叶片的鲜重（g）；t为反应时间（min）2.4.5.4可溶性蛋白含量的测定依照表2.1依次向6支试管中加入一定量的试剂，再加入考马斯亮蓝G-250试剂，在波长为595nm的情况下测定各试管的吸光度值，绘制出可溶性蛋白含量的标准曲线。表2.1考马斯亮蓝法测蛋白质标准曲线各试剂加入量Table2.1StandardcurveofeachproteinreagentdosageofCoomassiebrilliantblue试管编号试剂123456100µg/ml牛血清蛋白量00.20.40.60.81.0（ml）蒸馏水量（ml）1.00.80.60.40.20蛋白质含量（μg）020406080100可溶性蛋白含量的测定[68]：取4支试管，其中1支作对照，另外3支作重复测量；向3支测量管中加入0.1ml的酶液和0.9ml的蒸馏水，向对照管中加入1ml蒸馏水，再向所有试管中分别加入考马斯亮蓝5ml，摇匀，静置2min后测定并记录OD595的值，通过对照标准曲线所拟合的方程计算出可溶性蛋白的含量。计算公式：叶片中可溶性蛋白含量（g/g）(CV)/(MV)12其中C为对照标准曲线所得的蛋白质含量（µg）；V1为酶提取液的总体积（ml）；V2为测量所需酶提取液的体积（ml）；M为所需叶片的鲜重（g）；14 2材料与方法2.4.6相对电导率的测定选取长势良好和发育成熟且发育程度接近的幼苗叶片，先用蒸馏水冲洗干净后再用去离子水充分冲洗，用干净的纱布吸干叶片表面水分；避开主脉将叶片剪碎混匀，迅速称取0.2g叶片加入装有20ml离子水的试管中，确保叶片完全浸没于去离子水中；用真空抽气10min，连续抽3次取出，置于25℃恒温的水浴锅中水浴1h，用DDS-307电导仪测定试管中浸提液的电导率（E1），同时测定去离子水的电导率（E0）；将装有叶片的试管置于100℃水浴锅中沸水浴15min后取出，冷却至室温后测出此时的浸提液电导率（E2），计算出叶片的相对电导率。计算公式：EE10叶片相对电导率（%）100%EE202.4.7可溶性糖含量的测定依照表2.2以此向6支试管中加入下列试剂后，再加入一定量的蒽酮试剂，测出在波长为620nm下的各试管溶液的吸光度值，绘制出可溶性糖的标准曲线。表2.2蒽酮法测可溶性糖标准曲线各试剂加入量Table2.2StandardcurveofeachsolublesugarreagentdosageofAnthrone试管编号试剂012345100µg/ml葡萄糖溶液00.20.40.60.81.0（ml）蒸馏水量（ml）1.00.80.60.40.20蒽酮试剂（ml）5.05.05.05.05.05.0葡萄糖含量（μg）020406080100可溶性糖含量的测定[67]：选取长势良好、发育成熟的叶片，洗净擦干后避开主脉剪碎混匀，迅速称取0.5g样品放入具塞的大试管中，向试管中加入15ml蒸馏水，并盖上试管塞封严，沸水浴20min后取出，待其冷却至室温后将还原糖提取液滤入100ml的容量瓶中，并用蒸馏水反复冲洗试管和样叶后用蒸馏水定容至100ml。取该提取液1ml加入试管，再加入5ml蒽酮试剂，在对照管中加入1ml蒸馏水和5ml蒽酮溶液，快速摇匀以确保其混合充分，置于100℃水浴锅中加热10min后取出，待冷却至室温后，测量并记录OD620的值，通过对照标准曲线所拟合的方程计算可溶性糖的含量。计算公式：可溶性糖总量（mg/g）CV/(MV)1215 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究其中C为对照标准曲线所得的可溶性糖含量（µg）；V1为酶提取液的总体积（ml）；V2为测量所需酶提取液的体积（ml）；M为所需叶片的鲜重（g）。2.4.8脯氨酸含量的测定采用茚三酮法进行测定。取7支试管，依照表2.3向7支试管中分别加入下列试剂后，置于沸水浴中显色1h后取出，待其冷却后加入4ml的甲苯进行萃取，快速振荡30s后静置，取上层红色甲苯溶液测OD520，以甲苯作对照，绘制出脯氨酸含量的标准曲线。表2.3茚三酮法测脯氨酸含量标准曲线各试剂加入量Table2.3StandardcurveofeachsolublesugarreagentdosageofAnthrone试剂试管编号012345610µg/ml脯氨酸(ml)00.20.40.60.81.01.2蒸馏水(ml)21.81.61.41.21.00.8冰醋酸(ml)22222222.5%酸性茚三酮(ml)2222222各管脯氨酸含量(µg)024681012脯氨酸含量的测定：选取长势良好、发育成熟的叶片，洗净擦干后避开主脉剪碎混匀，迅速称取0.2g样品放入具塞的大试管中，向试管中加入5ml3%磺基水杨酸，盖塞，沸水浴15min后取出，水浴过程中经常摇动试管确保样叶充分受热，待其冷却至室温后将脯氨酸提取液滤入干净试管，吸取0.5ml提取液于另一干净的带塞试管中，加入3ml冰醋酸和3ml酸性茚三酮，摇匀水浴1h，溶液变红，冷却后加入5ml的甲苯溶液，摇匀静置，暗处理2-3h充分萃取，吸取上层红色的甲苯溶液，以甲苯作空白，测OD520的值。2.4.9光合色素含量的测定采用浸提法[66]进行测定。取长势良好、发育成熟的叶片洗净擦干，避开主脉剪碎混匀，迅速称取0.2g叶片置于具塞试管中，加入10ml95%的乙醇溶液后盖塞，防治乙醇挥发；将试管暗处理48h至叶片发白，摇匀；以95%的乙醇溶液作为空白对照，测定并记录OD665、OD649、OD470的值，并计算光合色素的含量。计算公式：(13.95OD6656.88OD649)V叶绿素a含量Chla(mg/g)1000M(24.96OD6497.32OD665)V叶绿素b含量Chlb(mg/g)1000M（1000OD4702.05Chla114Chlb）V类胡萝卜素含量Car(mg/g)1000245M16 2材料与方法其中V为提取液的总体积（ml）；M为叶片鲜重（g）。2.4.10光合及荧光参数的测定2.4.10.1光响应曲线的测定选择晴朗的天气，于上午9点到11点间测定植株的光响应曲线。每一阶段从每一组分中选取三株具有代表性的植株，选取植株上部第2-3轮长势良好、发育完整的叶片，在饱和光强下完成光诱导后，用Li-6400XT型便携光合测定仪测定光响应曲线。2.4.10.2叶绿素荧光参数的测定选择晴朗的天气，于上午9点到11点间测定植株的荧光参数。每一阶段从每一组分中选取三株具有代表性的植株，选取植株上部第2-3轮长势良好、发育完整的叶片采用Li-6400XT型便携光合测定仪进行活体测定。将叶片于测量前20min做暗处理后，测定初始荧光值(Fo)和最大荧光值(Fm)；光照半小时后，再测定稳定态荧光值(Ft)和最大荧光值(Fm’)。2.5数据处理利用Excel2007和SPSS（19.0）程序对实验数据进行处理与分析。采用ANOVA方差分析法，用t检验对处理组和对照组进行差异显著性分析，用Pearson相关系数进行部分指标间相关性的分析。17 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究3结果与分析3.1干旱胁迫对檫木幼苗生长的影响植物的生长不仅由其自身遗传因素决定，同时还受周围环境因素的影响，它是植物代谢活动在植物体形态上的综合表现，也是反应植物在干旱胁迫下能否适应干旱的环境并维持正常生理代谢活动最直观的表现，为植物抗旱性育种的选种工作提供有力的依据。本实验研究了檫木在不同干旱胁迫程度下的生长情况的变化，选取了形态变化、生物量变化方面的相关指标，为檫木在选择不同立地条件下栽培提供了理论指导。3.1.1干旱胁迫对檫木幼苗形态的影响随着干旱胁迫程度的加重，停水第4d，植株最底部叶片部分出现边缘起皱的现象，有轻微的萎蔫现象出现，但中上部叶片形态较胁迫开始时基本无明显变化；停水第8d，植株最底部的叶片大部分出现起皱现象，且小部分叶片开始变黄，植株中部的叶片开始逐渐出现轻微的缺水的症状，植株上部的叶片较胁迫开始时基本无明显变化；停水第12d，植株底部大部分叶片开始耷拉下垂且有近半数的植株出现底部叶片发黄的现象，中部叶片表面起皱并有部分开始出现耷拉下垂的现象，顶部叶片开始出现边缘起皱的症状；停水第16d，植株底部叶片开始干枯脱落，中部叶片开始大面积耷拉并发黄干枯，多数植株顶部叶片开始耷拉下垂，多数植株底部叶片脱落，植株整体表现出萎蔫的状态；停水第20d，所有植株叶片全部耷拉下垂，且叶片发黄干枯，叶片脱落的现象更为严重，萎蔫现象严重，大多数植株死亡。（见附图）3.1.2干旱胁迫对檫木幼苗生物量的影响据表3.1知，檫木幼苗各部分生物量的积累随着干旱胁迫周期的延长受到不同程度的抑制，停水第4d、第8d、第12d、第16d与对照组相比，分别下降了15.13%、41.54%、54.55%、67.96%，表明干旱的环境抑制了檫木幼苗生物量的增长，干旱程度越强，抑制作用越明显。植物的根冠比可以反映植物对周围环境的适应情况，在干旱的情况下，檫木幼苗的根冠比随着干旱胁迫周期的延长呈上升趋势，根比重随着干旱胁迫周期的延长不断升高，而茎比重随着干旱周期的延长呈下降趋势，说明在干旱环境下，檫木幼苗为了维持正常的代谢活动和吸收足够的水分与养分，将更多的能量用来促进自身根系的生长，故对地上部分产生了一定的抑制作用。18 3结果与分析表3.1干旱胁迫对檫木幼苗生物量和根冠比的影响Table3.1EffectofdroughtstressonthegrowthandR/TinseedingsleavesofS.tsumu生物量下降处理时间生物量(g)叶比重茎比重根比重根/冠百分数(%)0d（CK）22.5020.12%49.53%30.35%43.58%4d19.1017.89%48.48%33.63%50.66%15.138d13.1423.24%41.67%35.08%54.04%41.5412d10.2324.66%38.92%36.42%57.28%54.5516d7.2122.99%38.38%38.63%62.95%67.963.2干旱胁迫对檫木幼苗生理生化指标的影响3.2.1干旱胁迫对土壤含水量的影响土壤含水量是指土壤中所含水的质量在土壤中所占的比值，它是描述土壤干旱水平的重要指标。图3.1表示土壤相对含水量随着干旱程度的加强产生的变化趋势，停水胁迫第0d、第4d、第8d、第12d、第16d、第20d时，土壤相对含水量随着停水时间的延长呈下降趋势，分别为74.16%、64.26%、51.20%、37.25%、16.93%、7.93%。由此可以看出，当胁迫开始时，土壤相对含水量处于正常水平，随着干旱的持续，当胁迫进行到第4d和第8d时，土壤相对含水量降低到轻度胁迫水平，胁迫第12d土壤相对含水量处于中度胁迫水平，干旱处理后期，停水第16d和20d时土壤相对含水量达到严重干旱的水平。908070605040土壤含水量（%）30土壤相对含水量（%）201000（对照）48121620时间（d）图3.1干旱胁迫下土壤含水量的变化Figure.3.1Thechangesofsoilwaterunderdroughtstress19 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究3.2.2干旱胁迫对檫木幼苗叶片相对含水量的影响干旱胁迫会使土壤的水分状况发生变化，叶片相对含水量可以有效的反应叶片的水分状况，当植物受到干旱胁迫时，植物的叶片相对含水量会发生不同程度的变化，其变化幅度的大小取决于植物叶片保水能力的强弱。图3.2表示檫木幼苗叶片相对含水量随着干旱程度的加强产生的变化。檫木幼苗叶片的相对含水量随着停水周期的延长呈现持续降低的趋势，且干旱程度越重，下降速度越快。停水开始后第4d、第8d、第12d、第16d、第20d分别比胁迫开始（CK）时降低了4.39%、13.66%、15.69%、31.87%、46.31%。100908070叶片相对含水量（%）60叶片相对含水量（%）50400（对照）48121620时间（d）图3.2干旱胁迫下叶片相对含水量的变化Figure.3.2Thechangesoftheleafrelativewatercontentunderdroughtstress针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片相对含水量进行ANOVA方差分析（表3.2），表明不同干旱胁迫程度下的檫木幼苗叶片相对含水量存在极显著差异（P＜0.01）。表3.2干旱胁迫下檫木幼苗叶片相对含水量变化的方差分析Table3.2VarianceanalysisonrelativeleaveswaterconductivityofS.tsumuseedingsunderdroughtstress差异源平方和自由度均方F值P值组间4574.4005914.880434.3190.000组内25.278122.106总数4599.6781720 3结果与分析3.2.3干旱胁迫对檫木幼苗叶片膜系统的影响3.2.3.1檫木幼苗叶片相对电导率的变化植物的细胞膜对维持细胞及细胞内分子结构和正常的代谢生理活动起着重要的作用。植物在处于低温、缺水和盐等胁迫的环境中时，细胞会出现大量脱水的现象，从而破坏细胞质膜的结构，膜透性增大，导致细胞质膜的破损，大量电解质从细胞内渗出，使植物细胞的浸提液导电率上升，影响植物的正常生长。植物叶片细胞质膜具有选择性的透性，其透性的增幅与其所受的胁迫程度相关，故细胞质膜透性的增加是评价植物抗旱能力强弱的重要指标[69]。图3.3表示檫木幼苗叶片相对电导率随着干旱程度的加强产生的变化。干旱胁迫下檫木幼苗的叶片相对电导率呈上升趋势，说明干旱胁迫使幼苗叶片质膜结构受到破坏，细胞质膜透性逐渐增大，且越到胁迫后期上升的速度越快。停水开始后第4d、第8d、第12d、第16d、第20d分别比胁迫开始（CK）时的相对电导率上升了38.87%、109.69%、179.06%、303.27%、932.33%，干旱胁迫进行到最后阶段，其相对电导率上升的幅度最大。908070605040相对电导率30相对电导率（%）201000(对照)48121620时间（d）图3.3干旱胁迫下檫木幼苗叶片相对电导率的变化Figure3.3ChangeofdroughtstressonrelativeelecticalconductivityinseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片相对电导率进行ANOVA方差分析（表3.3），表明不同干旱胁迫程度下的檫木幼苗叶片的相对电导率存在极显著差异（P＜0.01）。21 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究表3.3干旱胁迫下檫木幼苗叶片相对电导率变化的方差分析Table3.3VarianceanalysisonrelativeelecticalconductivityofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间10498.31952099.6649301.7520.000组内2.709120.226总数10501.027173.2.3.2檫木幼苗叶片丙二醛（MDA）含量的变化植物处于逆境环境中，往往会发生膜脂过氧化作用，MDA作为植物细胞膜脂过氧化作用最主要的产物之一，可与酶结合从而破坏细胞质膜的结构和功能，最终影响植物的生长[70]，因此，MDA的积累量通常被作为判断细胞膜脂过氧化的程度和对逆境环境作出的反应的强弱，是衡量细胞膜受伤害的重要指标之一[71]。图3.4表示檫木幼苗叶片MDA的含量随着干旱程度的加强产生的变化，叶片丙二醛（MDA）的含量随停水周期的延长表现出先下降后上升后期又下降的变化趋势，说明幼苗的细胞膜在干旱程度不断加重的过程中受到活性氧不同程度的破坏，停水第4d的MDA含量较对照出现小幅度的下降；而停水第8dMDA的含量开始出现明显上升情况，且增幅较大，与对照组相比上升的幅度高达276.57%；之后第MDA的含量出现小幅度的震荡，但总体变化不大，停水进行到第20d时，叶片MDA的含量急速下降，其含量仅为对照组含量的18.64%，直至干旱末期檫木幼苗死亡。针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片丙二醛（MDA）含量进行ANOVA方差分析（表3.4），不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片的丙二醛（MDA）含量的差异极显著（P＜0.01）。表3.4干旱胁迫下檫木幼苗叶片丙二醛含量变化的方差分析Table3.4VarianceanalysisonMDAcontentofS.tsumuseedingsunderdroughtstress差异源平方和自由度均方F值P值组间0.00150.000182.3370.000组内0.000120.000总数0.0011722 3结果与分析0.0250.02）mol/g0.015μ0.01丙二醛含量丙二醛含量（0.00500（对照）48121620时间（d）图3.4干旱胁迫下檫木幼苗叶片丙二醛含量的变化Figure3.4ChangeofdroughtstressonMDAinseedingsleavesofS.tsumu3.2.4干旱胁迫对檫木幼苗叶绿素含量的影响植物的叶绿体是植物进行光合作用的重要器官，叶绿体色素作为光合作用所需的主要色素，直接参与光能的吸收和转化为电能的主要过程。正常情况下，叶绿体色素能够与蛋白质结构稳定的结合在一起，但当植物处于逆境中时，叶绿体色素会变得不稳定而发生降解[72]，从而影响植物的光合作用，导致植物无法正常生长。3.2.4.1檫木幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素总量的变化图3.5表示檫木幼苗叶片中叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素总量随着干旱程度的加强产生的变化。随着停水时间的延长，三者的变化趋势相同，都表现为先上升后下降，且均在停水第8d达到最高值。叶绿素a的变化幅度明显大于叶绿素b，这两者在干旱初期含量均有小幅度的上升，胁迫第8d后，两者含量开始迅速下降，直到胁迫结束时，含量均低于对照处理，说明干旱的环境使植物的叶绿素a、叶绿素b迅速降解，且叶绿素b更易受干旱环境的影响，导致植物无法正常进行光合作用，抑制植物的生长。同时，叶绿素总量的变化与叶绿素a含量的变化趋势基本保持一致，说明干旱的环境破坏了叶绿体的结构，植物的光合作用受到抑制。针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片中Chla、Chlb含量及叶绿素总量进行ANOVA方差分析（表3.5,3.6,3.7），不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片Chla、Chlb含量及叶绿素总量的差异极显著（P＜0.01）。23 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究4.543.532.5叶绿素a含量2叶绿素b含量叶绿素含量(mg/g)叶绿素总量1.510.50（对照）48121620时间(d)图3.5干旱胁迫下檫木幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素总量的变化Figure3.5ChangeofdroughtstressonChla、ChlbandChlinseedingsleavesofS.Tsumu表3.5干旱胁迫下檫木幼苗叶片叶绿素a含量变化的方差分析Table3.5VarianceanalysisonChlaofS.tsumuseedingsunderdroughtstress差异源平方和自由度均方F值P值组间5.91751.183673.9070.000组内0.021120.002总数5.93817表3.6干旱胁迫下檫木幼苗叶片叶绿素b含量变化的方差分析Table3.6VarianceanalysisonChlbofS.tsumuseedingsunderdroughtstress差异源平方和自由度均方F值P值组间0.49950.10095.3640.000组内0.013120.001总数0.51217表3.7干旱胁迫下檫木幼苗叶片叶绿素总量变化的方差分析Table3.7VarianceanalysisonchlorophyllofS.tsumuseedingsunderdroughtstress差异源平方和自由度均方F值P值组间9.83251.966652.1470.000组内0.036120.003总数9.8681724 3结果与分析3.2.4.2檫木幼苗叶片Chla/Chlb比值的变化Chla与Chlb在植物光合作用的过程中相互合作，Chlb主要负责收集光能，Chla则主要负责将Chlb收集的光能转化为化学能。图3.6表示檫木幼苗叶片中Chla/Chlb随着干旱程度的加强产生的变化。随着停水时间的延长，Chla/Chlb的值在2.96—3.26之间上下波动，干旱初期Chla/Chlb的比值小幅上升，停水第8d后开始迅速下降，12d后降幅减缓，干旱末期又出现小幅度的上升，表明缺水的土壤环境使叶绿素出现不稳定的状态。43.532.52Chla/ChlbChla/Chlb1.510.500（对照）48121620时间（d）图3.6干旱胁迫下檫木幼苗叶片叶绿素a/叶绿素b比值的变化Figure3.6ChangeofdroughtstressonChla/ChlbinseedingsleavesofS.tsumu3.2.4.3檫木幼苗叶片类胡萝卜素含量的变化类胡萝卜素是胡萝卜素和叶黄素的总称，可以保护叶绿素，防止其发生光氧化作用[73]，同时它也是一种非酶类的氧自由基的猝灭剂，保护植物体免受伤害。图3.7表示檫木幼苗叶片中类胡萝卜素含量随着干旱程度的加强产生的变化，随着干旱的持续，幼苗叶片的类胡萝卜素含量基本保持下降趋势，只在干旱开始时出现微弱的上升，之后出现下降，直至胁迫结束时，此时类胡萝卜素的含量远低于对照处理。针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片中类胡萝卜素含量进行ANOVA方差分析（表3.8），不同干旱胁迫程度下的檫木幼苗叶片的类胡萝卜素含量的差异极显著（P＜0.01）。25 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究0.80.70.60.50.4类胡萝卜素0.3类胡萝卜素含量(mg/g)0.20.10（对照）48121620时间(d)图3.7干旱胁迫下檫木幼苗叶片类胡萝卜素含量的变化Figure3.7ChangeofdroughtstressonCarinseedingsleavesofS.tsumu表3.8干旱胁迫下檫木幼苗叶片类胡萝卜素含量变化的方差分析Table3.8VarianceanalysisonCarofS.tsumuseedingsunderdroughtstress差异源平方和自由度均方F值P值组间0.03251.96620.5550.000组内0.004120.000总数0.036173.2.5干旱胁迫对檫木幼苗叶片活性氧代谢酶活性的影响3.2.5.1檫木幼苗叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性的变化SOD是抗氧化系统中普遍存在于生物体中的极为重要的一种金属酶，在整个抗氧化保护系统中起着关键性的作用。在植物正常生长的情况下，植物体内活性氧的产生与清除之间处于一种动态平衡的状态，SOD可以通过歧化反应将O-2催化为O2和H[74]2O2，以保护植物细胞膜结构的完整，防止植物细胞受到损伤，但酶的敏感度因植物品种的不同表现出较大的差异；但当植物处于胁迫的条件下，这种平衡会被打破，活性氧的产生大于清除，活性氧大量在体内积累，造成细胞膜结构的稳定性下降，细胞的透性被破坏，影响植物正常的生理功能[75]。图3.8表示檫木幼苗叶片SOD酶活性随着干旱程度的加强而产生的变化。在干旱胁迫下，檫木幼苗叶片的SOD酶活性随着停水周期的延长表现出先上升后下降的变化趋势，且每个阶段的变化幅度都不同。胁迫初期，檫木幼苗的SOD酶活性较对照组略有上升，停水第8d，SOD酶活性的增幅较初期减弱，胁迫第12d时，SOD酶26 3结果与分析活性的增幅最大，且活性达到最高值，约为胁迫开始时活性水平的7倍，之后开始迅速下降，停水第20d时，SOD酶活性的水平与对照组基本一致。表明檫木幼苗在干旱胁迫初期和中期时，幼苗体内的活性氧含量上升，使SOD的活性被激活，其清除活性氧的能力逐渐增强，当胁迫进行到中后期时，植株由于受到干旱的影响受损程度严重，导致SOD活性的活性大幅度降低。300250200150SOD活性SOD活性(u/g)1005000（对照）48121620时间（d）图3.8干旱胁迫下檫木幼苗叶片超氧化物歧化酶活性的变化Figure3.8ChangeofdroughtstressonSODactivityinseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片SOD酶活性进行ANOVA方差分析（表3.9），表明不同干旱胁迫程度下檫木幼苗的叶片SOD酶活性存在极显著差异（P＜0.01）。表3.9干旱胁迫下檫木幼苗叶片超氧化物歧化酶活性变化的方差分析Table3.9VarianceanalysisonSODactivityofS.tsumuseedingsunderdroughtstress差异源平方和自由度均方F值P值组间122362.449524472.49016638.5930.000组内17.650121.471总数122380.099173.2.5.2檫木幼苗叶片过氧化物酶（POD）活性的变化POD和SOD都是负责清除植物体内活性氧的主要酶类，POD主要负责将SOD歧化反应的产物H2O2转化为H2O，二者相互合作，保证植物体内活性氧的代谢平衡。图3.9表示檫木幼苗叶片POD酶活性随着干旱程度的加强而产生的变化。在干27 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究旱胁迫下，檫木幼苗叶片的POD酶活性随着停水周期的延长表现出先上升后下降的变化趋势，且每个阶段的变化幅度都不同。胁迫初期，檫木幼苗的POD酶活性较对照组略有上升，停水第8d，POD酶活性继续上升，且增幅较之前更大，胁迫第12d时，POD酶活性的增幅最大，且活性达到最高值，约为对照处理的4倍，之后开始迅速下降，停水第20d时，POD酶活性的水平明显低于对照组。表明檫木幼苗在干旱胁迫初期和中期时，幼苗体内的活性氧含量上升，POD清除活性氧的能力不断提高，当胁迫进行到中后期时，植株受损严重，导致POD酶逐渐失活。700600)500400u/g·min300POD活性POD活性(20010000（对照）48121620时间（d）图3.9干旱胁迫下檫木幼苗叶片过氧化物酶活性的变化Figure3.9ChangeofdroughtstressonPODactivityinseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片POD酶活性进行ANOVA方差分析（表3.10），表明不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片的SOD酶活性存在极显著差异（P＜0.01）。表3.10干旱胁迫下檫木幼苗叶片过氧化物酶活性变化的方差分析Table3.10VarianceanalysisonPODactivityofS.tsumuseedingsunderdroughtstress差异源平方和自由度均方F值P值组间609404.27851218801782.1730.000组内820.6671268.389总数610224.9441728 3结果与分析3.2.6干旱胁迫对檫木幼苗叶片渗透调节物质的影响渗透调节是植物适应水分胁迫条件的一个主要的生理机制，植物在干旱的环境下可通过渗透物质的调节来维持正常的膨压，以保护植物细胞的正常生长、气孔开放的状况及光合作用等重要的生理代谢的过程[76]，而在干旱条件下，要增强细胞渗透调节能力，就必须提高细胞内渗透物质的主动积累的能力。参与渗透调节的物质主要有可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等有机渗透溶质以及K+、Ca2+等无机离子。3.2.6.1檫木幼苗叶片可溶性蛋白含量的变化蛋白质是基因表达（转录及翻译）的最终产物，是组成细胞结构的重要成分[77]，可溶性蛋白作为主要的渗透调节物质之一，通过自身的一系列代谢活动，提高植物细胞内溶质的浓度，使细胞内的渗透势降低，减弱干旱环境对植物造成的影响，维持植物正常的生长发育[78]。图3.10表示檫木幼苗叶片可溶性蛋白含量随着干旱程度的加强而产生的变化。檫木幼苗的叶片可溶性蛋白含量随停水周期的延长表现为先上升后下降的变化趋势，在干旱前期，可溶性蛋白不断积累，且增幅变大，干旱第4d相比对照组上升了35.81%，干旱第8d上升了82.47%，当干旱胁迫进行到第12d，可溶性蛋白的含量开始出现下降，说明此时的蛋白质积累量开始逐渐小于其分解的量，但其含量仍高出对照组，之后干旱第16d和第20d，可溶性蛋白的积累量继续下降，且下降的速度变大，分别较对照组降低了1.76%和72.43%。30252015可溶性蛋白含量10可溶性蛋白含量(mg/g)500（对照）48121620时间（d）图3.10干旱胁迫下檫木幼苗叶片可溶性蛋白含量的变化Figure3.10ChangeofdroughtstressonsolubleprotiencontentinseedingsleavesofS.Tsumu针对不同干旱胁迫程度下的檫木幼苗叶片可溶性蛋白含量进行ANOVA方差分29 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究析（表3.11），表明不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片的可溶性蛋白含量的差异极显著（P＜0.01）。表3.11干旱胁迫下檫木幼苗叶片可溶性蛋白含量变化的方差分析Table3.11VarianceanalysisonsolubleprotiencontentofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间665.0695133.014231.5180.000组内6.894120.575总数671.963173.2.6.2檫木幼苗叶片可溶性糖含量的变化可溶性糖作为植物体内的一种重要的渗透调节物质，当植物处于干旱胁迫的环境中，植物体内通过积累可溶性糖的含量来降低细胞内的渗透势，使植物吸水和保水的能力增加，以此抵抗外界干旱的环境，维持植物正常的生长和生理代谢活动。图3.11表示檫木幼苗叶片可溶性糖含量随着干旱程度的加强而产生的变化。檫木幼苗的叶片可溶性糖含量随停水周期的延长表现为先上升后下降的变化趋势，干旱初期，可溶性糖大量积累，其含量迅速升高，干旱第4d较对照组上升了77.31%，之后其含量继续上升，但增幅较初期略有减缓，干旱第8d时，可溶性糖含量较对照组上升了135.32%，胁迫中期时，可溶性糖的含量开始急速下降，说明此时的可溶性糖合成受到抑制，同时被大量分解，胁迫第12d时可溶性糖含量的水平仅高出对照组30.16%，胁迫后期可溶性糖含量下降的速度逐渐减缓，胁迫结束时其含量明显低于对照组，较对照组含量减少了36.41%。表3.12干旱胁迫下檫木幼苗叶片可溶性糖含量变化的方差分析Table3.12VarianceanalysisonsolublesugarcontentofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间105404.088521080.8181209.9400.000组内209.0761217.423总数105613.1641730 3结果与分析350300250200可溶性糖含量150可溶性糖含量（mg/g）100500(对照)48121620时间（d）图3.11干旱胁迫下檫木幼苗叶片可溶性糖含量的变化Figure3.11ChangeofdroughtstressonsolublesugarcontentinseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下的檫木幼苗叶片可溶性糖含量进行ANOVA方差分析（表3.12），表明不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片的可溶性糖含量的差异极显著（P＜0.01）。3.2.6.3檫木幼苗叶片脯氨酸含量的变化在干旱的条件下，植物的光合作用受到抑制，植物体内的氮代谢出现异常，使植物体内脯氨酸的含量迅速升高，这些脯氨酸通过渗透调节作用，维持细胞正常的膨压和细胞膜结构和功能的稳定[79]，同时还能消除体内氨对植物体造成的伤害并贮氮，保护酶的正常代谢功能[80]，增强植物自身抗旱的能力，减弱干旱的环境对植物造成的伤害。图3.12表示檫木幼苗叶片脯氨酸含量随着干旱程度的加强而产生的变化。檫木幼苗的叶片脯氨酸含量随停水周期的延长表现为先上升后下降的变化趋势，干旱初期，脯氨酸大量积累，其含量迅速升高，且增幅变大，干旱第4d较对照组上升了47.55%，干旱第8d时，脯氨酸含量较对照组上升了183.83%，胁迫中期时，脯氨酸的积累变得缓慢并开始出现下降，说明此时的脯氨酸合成受到抑制，同时被大量分解，胁迫第12d时脯氨酸含量增幅减缓，同时达到含量的峰值，为对照处理的245.76%，之后出现迅速下降直至胁迫结束，停水第20d，脯氨酸含量和对照处理水平基本持平。针对不同干旱胁迫程度下的檫木幼苗叶片脯氨酸含量进行ANOVA方差分析（表3.13），表明不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片的脯氨酸含量的差异极显著（P＜0.01）。31 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究7060)50g/gμ4030脯氨酸含量脯氨酸含量(201000（对照）48121620时间(d)图3.12干旱胁迫下檫木幼苗叶片脯氨酸含量的变化Figure3.12ChangeofdroughtstressonProcontentinseedingsleavesofS.tsumu表3.13干旱胁迫下檫木幼苗叶片脯氨酸含量变化的方差分析Table3.13VarianceanalysisonProcontentofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间4406.0685881.214444.1550.000组内23.808121.984总数4429.876173.3干旱胁迫对檫木幼苗光合性能的影响光合作用是植物吸收光能，将CO2和H2O转化为有机物和能量同时释放O2的过程[81]，是植物生命活动和产量形成的重要组成部分，它对人类的生存发展以及维持自然界的生态平衡起着至关重要的意义[82]。光合作用是一个极其复杂的生物物理化学过程，其影响因子包括诸多外界环境条件和自身内部条件[83]，内部因素影响着光合作用对同化物质的吸收和运输，但这些内部因素与外部的环境条件之间是密切相关且互相作用的[84]，因此环境因子对光合作用起着决定性作用。水分是光合作用过程中必不可少的原料，在水分胁迫的条件下，植物生长被抑制是生理生化过程受影响的最终体现[85-86]。在自然的环境条件下，植物与水分之间的关系，最常受到注意的是植物与土壤水分环境之间的关系，人们发现干旱胁迫会影响植物光合碳同化的过程[87]，导致光合速率受影响。干旱胁迫会使叶片叶面积减小，从而减少光合面积是减弱光合能力的一个重要的方面。水分会影响植物叶片气孔开闭的状况[88-89]，当土壤水分亏缺时，由于气孔或非气孔因素的限制[90]，使叶片气孔导度降低，32 3结果与分析叶片吸收的CO2量减少，导致植物光合速率的下降；同时，缺水的环境会使叶片中的淀粉加速水解，糖类被大量积累，光合产物输出的速率减缓，从而导致光合速率的下降。但是过高的土壤水分含量也不利于植物光合作用的进行，由于土壤水分过多，导致土壤透气性不佳，使植物根系活力下降，会间接的对光合作用产生影响。研究表明，随着土壤水分胁迫的进行，气孔导度呈指数下降，净光合速率随干旱胁迫降低的主要原因在于，在短期适度的干旱环境下，胁迫初期以气孔限制为主导因素，后期转为以叶绿素对CO2固定能力降低的非气孔限制为主导。叶绿素荧光参数相对于反映“表观性”的气体交换指标来说，主要反映“内在性”的特点，是研究植物光合生理与逆境胁迫的内在探针[91]。研究表明，植物在干旱胁迫的条件下，最初遭受伤害的光合作用的部位与光系统Ⅱ（PSⅡ）有着密切的联系[92]，因光抑制加重所产生的多余的光能会以热的形式耗散，保护光合器官免受破坏。由此可知，土壤含水量的变化直接作用于植物的生长状况，研究不同土壤水分条件对植物光合作用和叶绿素荧光特性的影响，有助于阐明植物在不同环境中适应能力。3.3.1干旱胁迫对檫木幼苗光合特性的影响3.3.1.1檫木幼苗叶片净光合速率的变化图3.13表示檫木幼苗叶片净光合速率随着干旱程度的加强而产生的变化。在干旱胁迫下，檫木幼苗叶片的净光合速率随着停水周期的延长表现出持续下降趋势，且各个阶段下降不同。干旱第4d、第8d较对照处理下降了17.57%和47.77%，之后净光合速率出现迅速下降，干旱第12d相比对照组下降了93.89%，此时的净光合速率仅为0.46μmolCO22/(m·s)，干旱后期光合作用相当微弱，干旱第16d、第20d净光合2·s)和-0.07μmolCO2速率仅为0.14μmolCO2/(m2/(m·s)，表明干旱胁迫进行到末期，植株已基本死亡。33 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究987)s·62/m25COmol4μ净光合速率32净光合速率(100（对照）48121620‐1时间(d)图3.13干旱胁迫下檫木幼苗叶片净光合速率的变化Figure3.13ChangeofdroughtstressonPninseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片净光合速率进行ANOVA方差分析（表3.14），不同干旱胁迫程度下檫木幼苗的叶片净光合速率的差异极显著（P＜0.01）。表3.14干旱胁迫下檫木幼苗叶片净光合速率变化的方差分析Table3.14VarianceanalysisonPnofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间168.638533.7281407.7240.000组内0.288120.024总数168.925173.3.1.2檫木幼苗叶片气孔导度的变化气孔是植物叶片上重要的器官之一，直接影响并控制着植物的光合和蒸腾作用，气孔导度是反映气孔行为的重要指标[93]。图3.14表示檫木幼苗叶片气孔导度随着干旱程度的加强而产生的变化。在干旱胁迫下，檫木幼苗叶片的气孔导度随着干旱胁迫程度的加重表现出持续下降趋势，干旱第4d、第8d较对照处理下降了24.09%和41.74%，干旱中期气孔导度出现大幅下降，干旱第12d相比对照组下降了72.93%，干旱胁迫后期，气孔导度都处于较低的水平，胁迫第20d时气孔导度约等于0，表明干旱胁迫进行到末期，植株已基本死亡。34 3结果与分析0.070.060.05·s)2/(mO0.042Hmolμ0.03气孔导度0.02气孔导度0.0100（对照）48121620‐0.01时间(d)图3.14干旱胁迫下檫木幼苗叶片气孔导度的变化Figure3.14ChangeofdroughtstressonGsinseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片气孔导度进行ANOVA方差分析（表3.15），不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片的气孔导度差异极显著（P＜0.01）。表3.15干旱胁迫下檫木幼苗叶片气孔导度变化的方差分析Table3.15VarianceanalysisonGsofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间0.00850.002978.9600.000组内0.000120.000总数0.008173.3.1.3檫木幼苗叶片胞间CO2浓度的变化图3.15表示檫木幼苗叶片胞间CO2浓度随着干旱程度的加强而产生的变化。在干旱胁迫下，檫木幼苗叶片的胞间CO2浓度随着停水周期的延长表现出持续下降趋势，干旱第4d、第8d较对照处理略有下降，分别降低了5.25%和8.91%，干旱中期，胞间CO2浓度的降幅升高，干旱第12d相比对照组下降了22.54%，干旱胁迫后期，胞间CO2浓度略有上升，至胁迫结束时，胞间CO2浓度较对照组降低了19.85%。35 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究200)180/mol2µmolCO160浓度(胞间CO2浓度2CO140胞间1200（对照）48121620时间(d)图3.15干旱胁迫下檫木幼苗叶片胞间CO2浓度的变化Figure3.15ChangeofdroughtstressonCiinseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片胞间CO2浓度进行ANOVA方差分析（表3.16），不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片胞间CO2浓度的差异极显著（P＜0.01）。表3.16干旱胁迫下檫木幼苗叶片胞间CO2浓度变化的方差分析Table3.16VarianceanalysisonCiofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间5822.66851164.534227.8450.000组内61.333125.111总数5884.001173.3.1.4檫木幼苗叶片蒸腾速率的变化蒸腾速率可用来表示蒸腾作用的强弱，在一定程度上反映出植物水分代谢的状况。图3.16表示檫木幼苗叶片蒸腾速率随着干旱程度的加强而产生的变化。在干旱胁迫下，檫木幼苗叶片的蒸腾速率随着停水周期的延长表现出持续下降趋势，干旱第4d、第8d较对照处理有大幅下降，分别降低了44.51%和72.85%，干旱中期后蒸腾速率的降幅减缓，干旱第12d相比对照组下降了86.68%，干旱胁迫末期，蒸腾速率仅为对照处理的1.17%，表明蒸腾作用十分微弱。36 3结果与分析3.53)·s))22.5O/(m22molH1.5蒸腾速率1蒸腾速率(0.500（对照）48121620时间(d)图3.16干旱胁迫下檫木幼苗叶片蒸腾速率的变化Figure3.16ChangeofdroughtstressonTrinseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片蒸腾速率进行ANOVA方差分析（表3.17），不同干旱干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片的蒸腾速率的差异极显著（P＜0.01）。表3.17干旱胁迫下檫木幼苗叶片蒸腾速率变化的方差分析Table3.17VarianceanalysisonTrofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间16.47753.2951175.5580.000组内0.034120.003总数16.510173.3.2干旱胁迫对檫木幼苗叶绿素荧光特性的影响3.3.2.1檫木幼苗初始荧光(Fo)与最大荧光(Fm)的变化Fo为最小荧光产量，Fm为最大荧光产量，两者分别表示当PSⅡ反应中心处于完全开放和完全关闭时的荧光产量[94]。图3.17、图3.18表示檫木幼苗叶片Fo和Fm随着干旱程度的加强而产生的变化。随着干旱的持续，檫木幼苗叶片中Fo随着停水周期的延长逐步增加，而Fm逐渐下降。干旱初期和中期，Fo的增幅较小，干旱第4d、第8d、第12d较对照处理分别升高了3.11%、5.14%、8.64%，干旱后期，Fo增长的速率加快，干旱第16d，Fo较对照组上升了26.13%，干旱第20d，Fo较对照处理上升了35.62%。而Fm下降的速率越来越大，但总体降幅较小，干旱胁迫结束时，较对照处理下降了11.76%。37 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究针对不同干旱胁迫程度下的檫木幼苗叶片Fo和Fm值进行ANOVA方差分析（表3.18,3.19），不同干旱胁迫程度下的Fo、Fm差异极显著（P＜0.01）。850800750700650初始荧光初始荧光(Fo)6005505000（对照）48121620时间(d)图3.17干旱胁迫下檫木幼苗叶片初始荧光的变化Figure3.17ChangeofdroughtstressonFoinseedingsleavesofS.Tsumu2900280027002600最大荧光最大荧光（Fm）2500240023000（对照）48121620时间(d)图3.18干旱胁迫下檫木幼苗叶片最大荧光的变化Figure3.18ChangeofdroughtstressonFminseedingsleavesofS.tsumu38 3结果与分析表3.18干旱胁迫下檫木幼苗叶片初始荧光变化的方差分析Table3.18VarianceanalysisonFoofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间111194.062522238.8125008.6360.000组内53.281124.440总数111247.34317表3.19干旱胁迫下檫木幼苗叶片最大荧光变化的方差分析Table3.19VarianceanalysisonFmofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间239616.87547923.374172.9780.000组内3324.58212277.049总数242941.453173.3.2.2檫木幼苗潜在光化学效率(Fv/Fo)与最大光化学效率(Fv/Fm)的变化Fv/Fm表示PSⅡ反应中心的最大光化学效率，Fv/Fo表示PSⅡ反应中心的潜在活性[95]，这二者数值的变化均可有效地反映出叶绿体将光能转化为有机质能的潜力[96]。图3.19、图3.20表示檫木幼苗叶片Fv/Fo和Fv/Fm随着干旱程度的加强而产生的变化。随着停水周期的延长，檫木幼苗叶片Fv/Fo与Fv/Fm值的变化趋势一致，均表现出随着胁迫的加强而降低的变化趋势，在12d后有明显下降，Fv/Fo在干旱前期降幅较小，干旱第12d，较对照处理下降了16.19%，12d后下降速率加快，干旱第16d和第20d较对照处理下降了33.73%、44.24%，Fv/Fm降幅较小，干旱第16d较对照处理下降了9.67%，干旱胁迫第20d，Fv/Fm较对照组下降了14.30%，且Fv/Fm的值在此时小于0.75[97]。对各处理组的檫木幼苗叶片Fv/Fo与Fv/Fm的值分别进行ANOVA方差分析（表3.20,3.21），在不同干旱胁迫程度下两者均存在极显著差异（P＜0.01）。39 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究43.532.5潜在光化学效率潜在光化学效率(Fv/Fo)21.50（对照）48121620时间(d)图3.19干旱胁迫下檫木幼苗叶片潜在光化学效率的变化Figure3.19ChangeofdroughtstressonFv/FoinseedingsleavesofS.tsumu0.810.790.770.750.73最大光化学效率0.71最大光化学效率(Fv/Fm)0.690.670.650（对照）48121620时间(d)图3.20干旱胁迫下檫木幼苗叶片最大光化学效率的变化Figure3.20ChangeofdroughtstressonFv/FminseedingsleavesofS.tsumu表3.20干旱胁迫下檫木幼苗叶片潜在光化学效率变化的方差分析Table3.20VarianceanalysisonFv/FoofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间6.38251.2761243.2620.000组内0.012120.001总数6.3941740 3结果与分析表3.21干旱胁迫下檫木幼苗叶片最大光化学效率变化的方差分析Table3.21VarianceanalysisonFv/FmofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间0.03050.0061059.4890.000组内0.000120.000总数0.030173.3.2.3檫木幼苗qP与qN的变化荧光淬灭分为光化学淬灭以及非光化学淬灭两类，是调节植物体内光合量子效率的重要途径。qP表示光化学淬灭系数，是PSⅡ反应中心电子传递速率的相对指标[98]。图3.21表示檫木幼苗叶片qP随着干旱程度的加强而产生的变化。檫木幼苗叶片的qP值随着停水周期的延长逐渐减小，干旱前期，qP的降幅缓慢，干旱第4d、第8d分别较对照组下降4.72%和10.66%，干旱8d后，qP骤降，干旱第12d时较对照组下降了45.45%，干旱后期qP的降幅较之前略有减小，干旱第16d、第20d较对照组下降了60.03%、71.16%。qN表示非光化学淬灭系数，qN值越大，表示植物可以通过提高光耗散尽量来完成降低光抑制程度的能力越高，能更好的适应逆境的环境[99]。图3.22表示檫木幼苗叶片qN随着干旱程度的加强而产生的变化。随着停水周期的延长，檫木幼苗叶片的qN值变化较为复杂，但始终在0.83-0.90的区间内波动。0.350.30.250.20.15光化学淬灭系数光化学淬灭系数(qP)0.10.0500（对照）48121620时间(d)图3.21干旱胁迫下檫木幼苗叶片光化学淬灭系数的变化Figure3.21ChangeofdroughtstressonqPinseedingsleavesofS.tsumu41 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究0.920.90.880.860.84非光化学淬灭系数非光化学淬灭系数(qN)0.820.80.780（对照）48121620时间(d)图3.22干旱胁迫下檫木幼苗叶片非光化学淬灭系数的变化Figure3.22ChangeofdroughtstressonqNinseedingsleavesofS.tsumu针对不同干旱胁迫程度下的檫木幼苗叶片qP、qN的值进行ANOVA方差分析（表3.22,3.23），各干旱胁迫程度下檫木幼苗叶片qP、qN的值存在极显著差异（P＜0.01）。表3.22干旱胁迫下檫木幼苗叶片光化学淬灭系数变化的方差分析Table3.22VarianceanalysisonqPofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间0.11450.0231932.8630.000组内0.000120.000总数0.11417表3.23干旱胁迫下檫木幼苗叶片非光化学淬灭系数变化的方差分析Table3.23VarianceanalysisonqNofS.tsumuseedingsunderdroughtstress平方和自由度均方F值P值组间0.01050.002659.7440.000组内0.000120.000总数0.011173.3.2.4干旱胁迫下檫木幼苗光合特性与叶绿素荧光特性部分指标相关性分析表3.24表示干旱胁迫下檫木幼苗光合特性与叶绿素荧光特性部分指标相关性的分析，结果表明除了qN之外，其余各指标之间均具有较高的线性相关性，其中，Fo42 3结果与分析与其余各指标之间呈负相关，其余指标之间均具有较高的线性正相关性。其中，Pn与Gs、Ci、qP之间，Fm与Fv/Fm、Fv/Fo、qP之间存在极显著的的正线性相关性，Fo与Fm、Fv/Fm、Fv/Fo之间呈极显著的负线性相关性。Ci与Tr跟其他指标之间的相关性相对较低，Ci与Fv/Fm的相关性只有74.2%，Tr与Fv/Fm的相关性只有75.3%。表3.24干旱胁迫下檫木幼苗光合特性与叶绿素荧光特性部分指标相关性分析Table3.24ThecorrelativityanalysisonapartofindicatesaboutS.tsumuseedingsunderdroughtstress相关系数PnGsCiTrFoFmFv/FmFv/FoqPqNPn1.00Gs0.981**1.00Ci0.962**0.921*1.00Tr0.932*0.944*0.879*1.00Fo-0.810-0.883*-0.742-0.7431.00Fm0.886*0.940*0.7980.818-0.964**1.00Fv/Fm0.8210.893*0.7420.753-0.997**0.979**1.00Fv/Fo0.8690.929*0.8050.805-0.993**0.983**0.995**1.00qP0.952**0.966**0.907*0.836-0.927*0.962**0.935*0.958**1.00qN0.2050.2640.1390.087-0.3080.3920.3460.3070.3581.0043 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究4讨论4.1干旱胁迫对檫木幼苗生长及叶片相对含水量的影响植物的生物量可以反映出植物从外界环境中获得能量的能力大小，生物量的变化对植物的生长发育和形态结构的形成和稳固起着十分重要的作用[100]。研究者普遍认为，植物处于逆境胁迫的环境中时，植物通过光合作用所产生的能量和养分的运输会受到阻碍，植物的生长会受到不同程度的影响，最终都会通过植株生物量的积累量和配比量的变化表现出来，因此生物量可以相对直观的反应出环境因子的变化与植物生长之间的关系[101]。干旱对幼苗植株在外在表现上的影响，最直接能观察到的现象就是萎蔫，即由于水分亏缺，细胞失去了原有的紧张度，叶片和嫩茎会出现逐渐下垂的现象，在重度失水的情况下，植株的枝叶会出现严重干枯甚至整个植株死亡的现象[102]。萎蔫可分为暂时萎蔫和永久萎蔫，暂时萎蔫通常出现在轻度的干旱胁迫下，当植物根系供水恢复正常时植株即可恢复原状。当干旱胁迫加剧时，通过减弱蒸腾作用也无法削弱水分亏缺的程度时，萎蔫将不可恢复或植株在短时间内不能恢复正常生长。暂时萎蔫与永久萎蔫的主要区别在于后者植株的原生质产生了严重脱水的情况。在不同的抗旱程度下，不同品种的植物发生萎蔫的情况和时间都会有所区别，抗性越强的植株发生萎蔫的时间越晚。由本实验结果可以看出，缺水的环境使得檫木幼苗在干旱初期至干旱中期出现叶片黄化、下垂和萎蔫的现象，幼苗的嫩茎也逐渐下垂；干旱后期至干旱末期，檫木幼苗叶片及嫩茎出现脱落，植株萎蔫程度加重，大部分植株出现永久性萎蔫的现象，表明在干旱胁迫下，檫木幼苗正常的代谢生理活动由于水分亏缺的程度加重而受到限制，抑制了幼苗的生长并导致幼苗死亡。檫木幼苗生物量逐渐下降，表明干旱胁迫抑制了幼苗生物量的积累，干旱胁迫后期生物量的下降幅度较胁迫开始时达到一半以上，可能是由于植株底部和中部的部分叶片脱落所造成的。幼苗的根冠比在干旱胁迫的情况下呈小幅度上升趋势，这与Erice[103]等大部分学者的研究结论相似，植物在干旱的情况下，为了维持正常的生理代谢水平，植株的地上部分会自发地将部分能量转入地下部分以促进根系的生长，有利于植物通过根系吸收更多的水分和养分，说明檫木幼苗在干旱的环境下，通过主动调节能量的分配，改变根冠比来适应缺水的土壤环境。干旱对植物的影响不仅仅表现在产量上，还是影响植物的生存、生长发育和分布主要的环境因子之一[80]。土壤含水量最直接的影响了植物根系对水分和养分的吸收状况，水分被根系吸收后通过植株的茎干运输到植物的叶片，维持整个植株的正常生长及生理代谢过程。叶片的相对含水量能够较客观的反映出植物的需水程度、保水能力和抗性能力[104]，在胁迫的环境下，也可以反映出植物生命力的旺盛情况、植物组织44 4讨论在蒸腾作用时耗水的补充程度和恢复能力的差异[105]。研究表明，在干旱胁迫的环境下，植物离体叶片的保水能力越强，植物的组织水分下降的速率就越慢，植物的抗性也就越强。在本次试验中，对照组土壤相对含水量与各处理组之间的土壤水分含量水平差异极显著，说明随着停水时间的延长，相对土壤含水量变化明显，且檫木幼苗的生长对于干旱缺水的土壤环境产生显著响应；檫木幼苗叶片的相对含水量随着干旱程度的加重持续下降，且各干旱胁迫程度之间的檫木幼苗叶片含水量变化差异显著，说明在土壤持续缺水的条件下，檫木幼苗叶片的相对含水量受到显著影响，这与胡义等[106]关于干旱胁迫下一年生香樟（Cinnamomumcamphora）幼苗的研究结果不一致，香樟幼苗叶片的含水量随土壤含水量的下降出现先显著上升后显著下降的现象，表明香樟幼苗叶片的保水能力明显优于檫木幼苗。4.2干旱胁迫对檫木幼苗生理生化指标的影响4.2.1对檫木幼苗叶片膜系统的影响植物细胞膜对维持细胞的微环境和正常生理代谢活动起着重要的作用，同时，细胞通过细胞膜来维持细胞内外物质以及能量的传递[107]。细胞膜是植物感受外界环境最敏感的部分，在逆境的胁迫环境中，细胞膜的透性首先会出现变化，影响植物的正常生长，在实验中，通常采用相对电导率来反映细胞质膜透性的大小。研究表明，耐旱性强的的品种膜透性的增幅较小，耐旱性弱的品种膜透性增幅较大[108]，这主要是因为耐旱性强的植物具有较高的抗脱水和吸水的能力，能够较好的维持细胞质膜的结构和功能。在本次试验中，浸提液的相对电导率持续升高，胁迫初期，相对电导率相对较稳定，说明在此土壤含水量下，幼苗可通过调节自身的生理生化反应来抵抗干旱的逆境对细胞膜造成的损伤，随着干旱的持续，增幅逐渐变大，说明在此时的土壤环境超出了檫木幼苗可接受的自我调节的范围，使幼苗质膜相对透性逐渐增大，对细胞质膜造成了严重的损伤，这一结论与唐甜甜等[109]对干旱胁迫下一年生香樟幼苗的研究结果大致相同，但香樟幼苗的相对电导率增幅较檫木幼苗更为平稳。植物组织和器官的衰老或受逆境胁迫时，会导致细胞内活性氧大量积累，从而发生膜脂过氧化作用[110]，使细胞膜的结构和功能受损。MDA作为膜脂过氧化作用的主要产物，可使酶失活，影响细胞质膜的结构和功能，故MDA的积累量是反映膜脂过氧化的程度和植物的逆境环境抗性的强弱的重要标志之一。研究表明[111]，在干旱胁迫条件下，MDA积累的越多，说明质膜过氧化程度越深，细胞膜受伤害的程度越严重；植物的抗性越强，MDA的累积量越小。在本实验中，檫木幼苗叶片的MDA的含量表现出先下降后上升再下降的变化趋势，这与香樟幼苗的研究结果不一致[112]。干旱胁迫初期檫木幼苗MDA含量下降可能是因为幼苗通过体内抗质膜过氧系统的调节，一定程度上削弱了膜脂的过氧化作用；随着停水时间的延长，MDA含量上升，表明随着土壤干旱程度45 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究加重，檫木幼苗细胞膜脂过氧化作用的程度加剧，导致膜结构和稳定性受损严重，超出了幼苗体内抗质膜过氧系统的调节的范围；干旱胁迫进行到末期时MDA的含量出现下降的现象，可能是由于幼苗体内积累的MDA超出了细胞自身所能承受的范围，使大量的酶失活，导致细胞遭受严重不可逆的破坏，阻碍了幼苗正常的生长和生理活动。程小毛等[112]研究发现香樟幼苗叶片MDA呈先升后降的趋势，且干旱后期的MDA水平明显高于干旱胁迫初始时的水平，对比表明檫木幼苗MDA的含量对干旱胁迫的环境反应更为敏感，其抗旱性较香樟幼苗更弱。4.2.2对檫木幼苗叶片叶绿素含量的影响叶绿素与植物的光合作用密切相关，叶绿素的含量在一定程度上可以反映出植物的生长状况，研究表明[113]，植物在逆境胁迫下其叶绿素的合成会受到限制，同时还会不断发生降解，抗旱性强的植物在干旱胁迫下其叶绿素含量的降幅较小，故干旱胁迫下植物叶绿素含量的变化可看做鉴定植物抵御干旱环境能力强弱的一个重要的指标。在本实验中，干旱初期檫木幼苗叶片叶绿素含量升高，这可能是由于干旱胁迫下叶片相对含水量受到显著的影响而不断降低，抑制了幼苗叶片的正常生长，而叶绿素的合成相对受阻小或分解量相对较小，导致叶绿素产生浓缩效应而出现含量升高的现象，这与华春等人[114]的研究结果基本一致；停水第8d之后，叶绿素含量开始下降，可能是因为干旱使叶绿素合成受阻，同时由于植物体内活性氧的积累导致叶绿体膜脂的过氧化作用，破坏了叶绿体的膜结构和功能，导致叶绿素大量被降解。正常情况下，叶绿素与蛋白质能够稳定的结合在一起，且叶绿素a与叶绿素b两者的比值约为3:1[115]，但当植株处于逆境胁迫的状态下，叶绿素含量会出现不稳定状态，叶绿素a与叶绿素b的比值会在一定范围内出现上下波动，该比值能够反映出植物叶片光合作用的强弱和光合活性的状态[101]。Chla很大程度上决定了光合效率能力，Chlb在调控光合机构、维持稳定和提高适应方面起重要作用[116]。在本次实验中，干旱前期Chla/b比值升高，表明在干旱前期，Chlb比Chla更容易被破坏，随着干旱的持续，Chla/b比值下降，说明干旱后期Chla的分解速率比Chlb快，这可能是因为持续的干旱胁迫使Chl的稳定性发生变化，而Chla较Chlb的稳定性更为敏感，Chla的稳定性下降更快，表明檫木幼苗在受到干旱胁迫的条件下，通过主动调节自身内在的Chl成分之间的比值来提高幼苗本身对干旱环境的适应能力。类胡萝卜素不仅是光合色素，也是强抗氧化剂，能够淬灭活性氧[117]，本实验中，类胡萝卜素含量在干旱初期有上升的现象，表明类胡萝卜素在干旱初期起着光保护作用，提高幼苗的抗旱性；干旱中期和后期，其含量下降，可能由于活性氧的积累破坏了叶绿体的结构，使类胡萝卜素分解的同时，光保护作用被大大削弱，这与韩博等人[118]的研究结果基本一致，香樟幼苗叶绿素随干旱的持续呈先升后降的趋势，但与对照组差异不显著，而檫木幼苗的类胡萝卜素含量变化与胡义等[106]的研究结论一致，表明檫木幼苗叶片的叶绿素含量在干旱46 4讨论情况下更为敏感，其抗旱能力相对较弱。4.2.3对檫木幼苗叶片活性氧代谢酶活性的影响正常情况下，植物体内所存在的抗氧化酶系统可以有效的清除活性氧，维持细胞正常的结构和生理功能，整个酶系统的防御能力的大小取决于这几种酶协调作用的结果[75]，包括SOD、POD、CAT等。SOD可以清除O-2，通过歧化作用生成H2O2，缓解由于胁迫环境对细胞产生的膜脂过氧化作用，削弱活性氧对细胞质膜结构造成的结构和功能上的破坏，对适应胁迫的环境起着不可忽略的作用，但同时，H2O2又会对细胞的结构和功能造成一定的伤害，通过POD酶将其分解为H2O和O2，并维持细胞正常的结构，因此SOD和POD酶的协同调节作用对维持细胞内环境和结构显得尤为重要[119-120]。在本次胁迫试验中，檫木幼苗POD和SOD酶活性的变化趋势基本保持一致，干旱前期两者均迅速升高，表明幼苗在遇到的干旱胁迫初期时，其酶活性被主动激活或开始主动快速合成SOD和POD，用来清除由于胁迫所产生的活性氧；但在干旱后期，两者均出现迅速下降，这说明长时间的干旱环境造成细胞内自由基的大量积累，阻碍了酶的合成并破坏了酶的结构和相应的功能，对幼苗的生长造成了不可逆的伤害，但这一结论与程小毛等[112]的研究结果不一致，研究表明，香樟幼苗叶片的SOD随干旱程度的加重呈上升趋势，但增幅逐渐减弱，POD活性随干旱程度的加重变化基本稳定，由此可见檫木幼苗在轻微的干旱条件下可通过自身酶活性的调节来提高抗旱性，但随着旱害程度的加重，超出了其自身可调节的范围，而香樟始终可以通过自身酶活性的调节来提高抗旱性，表现出檫木幼苗的抗旱能力相对较弱。4.2.4对檫木幼苗叶片渗透调节物质的影响渗透调节是植物在逆境中，通过溶质的积累来缓解逆境伤害的一种重要生理机制，表现为植物体通过积累可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等溶质来降低细胞的渗透势和维持正常膨压，并保护光合器官和光合作用，抵御和适应胁迫的作用[121]。可溶性糖是主要的渗透调节物质之一[122]，它是合成多种有机溶质碳架的重要原料之一[123]，其含量的变化可在一定程度上反映出植物对逆境的适应能力。在本次干旱胁迫实验中，可溶性糖含量的变化表现出先升后降的趋势，从干旱初期开始上升，至干旱第8d后开始下降。干旱胁迫初期，可溶性糖含量的升高可能是由于干旱胁迫下，檫木幼苗自发的进行渗透调节，通过积累可溶性糖来降低细胞的渗透势，维持细胞正常的膨压，这是檫木幼苗对干旱的环境适应的一种表现；随着干旱时间的延长，其含量开始迅速下降，这可能是由于檫木的抗旱能力达到其自身的极限，渗透调节作用开始减弱，细胞结构和功能被破坏的程度加重，可溶性糖开始被大量分解。可溶性蛋白作为重要的渗透调节物质，在干旱的环境下，其含量的变化可作为鉴定植物抗旱能力的一个重要的指标[124]。本实验中，干旱前期可溶性蛋白含量升高，随着干旱程度的加重，其含量开始迅速下降，直至干旱胁迫末期时，可溶性蛋白的含47 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究量明显低于对照处理，表明在干旱初期，檫木可通过自身合成的可溶性蛋白来增强细胞的持水力，维持细胞正常的膨压，干旱程度严重后，檫木的抗旱能力达到其本身可承受的极限，其抗旱相关的蛋白质合成受到抑制，同时被大量分解，影响幼苗的正常生长。脯氨酸是最有效的有机渗透调节物质，大量研究表明，植物脯氨酸的积累量与其所受的干旱程度呈正相关[125-129]，干旱胁迫的程度越强，植株脯氨酸的含量越高，故脯氨酸的含量在一定程度上反应了植物抗旱的能力。本实验中，脯氨酸含量的变化与可溶性糖、可溶性蛋白含量的变化基本一致。干旱前期，随着干旱的持续，脯氨酸含量大量积累，用以维持蛋白质的稳定性，防止干旱对蛋白质结构的破坏，可能是其对干旱环境的一种适应；随着干旱程度的加重，脯氨酸的积累量达到峰值后其合成受到抑制，质膜结构和功能遭到破坏，脯氨酸被大量降解，这与程小毛[112]的研究结果不一致，香樟的脯氨酸含量先降后升，且与对照组差异不显著，表明香樟幼苗具有更强的渗透调节能力来维持细胞的正常膨压，檫木所表现出的抗旱性明显弱于香樟。4.3干旱胁迫对檫木幼苗光合性能的影响光合作用是植物体内重要的生理代谢过程，它的强弱可以反映出植株生长发育的状况和对逆境环境抵抗能力的大小[130]。在本次实验中，随着干旱胁迫时间的延长，檫木幼苗的净光合速率始终保持下降的趋势，同时气孔导度也持续下降，表明干旱的环境影响了檫木幼苗的光合作用的进行，总体表现了一定程度的抑制作用，Pn的降幅随着干旱胁迫的持续逐渐变大，至干旱末期降幅减缓，干旱胁迫最后净光合速率为负值，可能是由于过度的干旱土壤环境破坏了檫木幼苗进行光合作用所必须的器官结构和功能所导致的[131]。对于植物在逆境下造成光合效率降低的原因，研究者总结了两种说法：一是由于部分气孔关闭导致的气孔限制；另一类是由于叶肉细胞受损，导致光合活性下降所引起的非气孔限制[132]。本实验中，干旱前期Ci、Gs、Tr的值都下降，说明干旱胁迫前期，造成Pn下降的主要原因是气孔限制；干旱末期，Ci的值略有上升，其余值继续下降，可能是干旱末期，檫木幼苗叶片的叶肉细胞受损严重，光化学活性大大降低所引起的非气孔限制导致Pn降低，这与胡义等[106]的研究结果有差异，研究表明干旱胁迫使香樟幼苗叶片Pn、Gs、Tr均呈下降趋势，且与对照组差异不显著，但Tr比Pn、Gs对干旱胁迫表现更为敏感，说明造成香樟Pn下降的主要原因是气孔限制。故干旱的环境对檫木光合作用所产生的抑制更为强烈，檫木的抗旱能力较香樟的更弱。干旱胁迫不仅对光合参数造成直接性的影响，同时对PSⅡ反应中心的光合电子传递也产生了一定程度的破坏[133]。随着干旱程度的加重，檫木幼苗叶片Fo较对照组不断增加，而Fm较对照组持续下降，说明在干旱的逆境下，檫木幼苗叶片的PSⅡ反应中心会发生一定的损伤或失活，从而导致通过PSⅡ的电子传递受到抑制；此外，48 4讨论Fv/Fm、Fv/Fo和qP的值均保持下降的趋势，表明逆境造成PSⅡ反应中心的潜在活性中心被破坏，光合作用受到一定程度的抑制；在干旱胁迫末期，Fv/Fm值低于0.75，表明檫木幼苗由于重度干旱而导致其光合机构产生不可逆性的影响，对幼苗的正常生长造成严重的伤害。干旱胁迫下檫木幼苗的光合特性与叶绿素荧光特性的部分指标间存在较高的线性相关性，但Ci与其他指标之间的相关性较低，说明气孔限制不是造成光合作用抑制导致Pn下降的唯一因素，在干旱水平达到严重干旱的情况下，其余诸多因素例如叶绿素含量降低、光合器官出现不可逆的破坏等，都会造成光合作用被抑制的结果。49 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究5结论本文以一年生檫木幼苗为研究材料，采用持续干旱实验法，探讨了干旱胁迫下檫木一年生幼苗的生长和生理生化特性的变化，测定6个干旱处理水平下的主要生理指标，对檫木幼苗的抗旱能力进行了初步的鉴定，为进一步了解檫木的适应性以及今后在园林应用和推广方面提供理论依据。得出以下结论：（1）干旱胁迫下，檫木幼苗的形态和各部分生物量的生长均受到不同程度的抑制，且抑制的强度因干旱程度而异。随着干旱时间的延长，幼苗植株的生长明显受到抑制，植株的根冠比上升，生物积累量减小，叶片出现逐渐萎蔫甚至死亡的现象。（2）随着停水时间的延长，土壤相对含水量在干旱初期下降较快，后期降幅减缓。叶片相对含水量随着土壤干旱胁迫的加重持续下降，叶片相对电导率保持上升的趋势，且两者随着干旱胁迫的进行降幅逐渐变大，与香樟[106,109]对比表明，檫木幼苗在干旱的环境下反应更为显著，且檫木幼苗的叶片保水能力明显更弱，质膜受损的程度也更为严重。（3）随着干旱胁迫的持续，檫木幼苗叶片的MDA的含量表现出先下降后上升最后下降的变化趋势，干旱初期，细胞受到活性氧的毒害，幼苗通过主动调节自身抗氧化保护系统来抑制细胞质膜被由干旱胁迫所产生的活性氧引起的过氧化；随着干旱程度的加重，活性氧加速积累，导致膜脂过氧化作用加剧，其程度超出了檫木幼苗体内抗质膜过氧系统的调节的范围，影响了幼苗的正常生长，干旱末期MDA含量降低可能是由于细胞结构被破坏所造成的。与香樟[112]对比表明，檫木幼苗MDA的含量对干旱胁迫的环境反应更为敏感，其抗旱性较香樟幼苗更弱。（4）干旱胁迫下，檫木幼苗叶绿素含量呈现出先升后降的变化趋势，叶绿素a/叶绿素b的比值在2.96-3.26间波动，类胡萝卜素含量先升后降，表明干旱胁迫抑制了檫木幼苗叶绿素的合成并加速了其分解的速率，对比香樟的研究结果[118]表明，檫木幼苗在抗旱方面的能力较香樟更弱。（5）随着干旱胁迫的持续，檫木幼苗的POD和SOD酶活性的变化趋势基本一致，都呈先升后降的变化趋势。在干旱胁迫初期，两者活性均出现大幅增长的现象，这是檫木幼苗对于突然出现的干旱环境所作出的自我调节的反应的结果，通过两者酶活性的增强可适当削弱干旱对幼苗所产生的损伤。随着干旱时间的延长，土壤的干旱程度加重，檫木幼苗生长受抑制且体内细胞严重受损，细胞膜的结构和功能被严重破坏，细胞内蛋白难以合成，导致两者的活性急剧减弱，影响了檫木幼苗的正常生长和生理代谢。（6）随着干旱胁迫的持续，可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸的含量的变化趋势均为先升后降，表明檫木幼苗体内的可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸在胁迫初期通过50 5结论调节自身的渗透调节物质，减弱干旱的环境对幼苗造成的损伤；但随着干旱程度的逐渐加重，幼苗自身渗透调节作用达到极限，细胞质膜被破坏，渗透调节作用逐渐减弱。对比香樟的研究结果[112]表明，檫木幼苗的渗透调节能力弱于香樟，檫木所表现出的抗旱性较香樟更弱。（7）随着干旱胁迫的持续，檫木幼苗的生长受抑制，净光合速率急剧下降，且降幅增大。干旱前期Ci、Gs、Tr的值都下降，末期Ci的值略有上升，Gs、Tr继续下降，檫木幼苗叶片Fo较对照组不断增加，而Fm较对照组持续下降，Fv/Fm、Fv/Fo和qP的值均保持下降，表明檫木幼苗由于重度干旱而导致其光合机构产生不可逆性的影响，对幼苗的正常生长造成严重的伤害；檫木幼苗光合特性与叶绿素荧光特性各指标之间有较高的线性相关性，其中，Fo与其他指标之间呈负相关，其余指标之间均存在极高的正相关性。综上各指标对比表明，在干旱胁迫条件下，檫木幼苗对干旱的土壤环境反应较为敏感，檫木幼苗的抗旱性较弱，只能适应短期程度较弱的干旱胁迫。由于发育程度的差异会造成檫木抵抗逆境环境能力的差异性，因实验材料和时间的限制，未能同时对不同树龄的檫木进行更为深入的抗旱性研究。同时，由于实验在2014年7月及8月开展，气温普遍过高，会对檫木产生一定程度的高温胁迫的影响，与干旱胁迫同时作用于檫木幼苗，可能会对实验数据的客观性产生一定的干扰。51 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附录附录附录1缩写词目录英文缩写英文名中文名CarCarotenoid类胡萝卜素ChlChlorophyll叶绿素CiIntercellularCO2concentration胞间CO2浓度GsStomatalconductance气孔导度MDAMalondialdehyde丙二醛PnNetphotossyntheticrate净光合速率PODPeroxidase过氧化物酶SODSuperoxidedismutase超氧化物歧化酶TrTranspirationrate蒸腾速率FoMinimalfluorescene初始荧光FmMaximunfluorescene最大荧光FvVariablefluorescene可变荧光PSⅡPhotochemistrysystemⅡ光系统ⅡFv/FoPotentialphotochemicalefficiency潜在光化学效率Fv/FmMaximalphotochemicalefficiency最大光化学效率qPPhotochemicalquenchingcoefficient光化学淬灭系数qNNon-photochemicalquenchingcoefficient非光化学淬灭系数59 干旱胁迫对檫木幼苗生长及生理特性的影响研究附录2檫木幼苗试验材料图片信息图1植株前期适应阶段图2干旱胁迫第0d图3干旱胁迫第4d图4干旱胁迫第8d图5干旱胁迫第12d图6干旱胁迫第16d图7干旱胁迫第20d60 个人简介个人简介施一骥，女，汉族，浙江杭州人，生于1990年4月。2008年9月-2012年6月，就读于浙江农林大学，林学专业，获农学学士。2012年9月-2015年6月，就读于浙江农林大学，园林植物与观赏园艺专业，师从王小德教授，研究方向为植物造景与效益评估。硕士期间发表学术论文：[1]施一骥，王小德，陈敏旗.干旱胁迫对檫木幼苗生理生化特性的影响[J].中国园艺文摘，2015，(07).（已录用）61 致谢致谢本研究是在导师王小德教授精心指导和大力支持下完成的，在论文的选题、设计和撰写过程中王老师都给予我细心的指导和不懈的支持。导师渊博的学识、严谨的治学态度和兢兢业业的工作精神是我学习的楷模，同时还在为人处事、生活上给我以无微不至的指导与关怀。导师的谆谆教导将激励学生在以后的学习、工作中不断的迸取、创新。在此，向导师三年来对我的关心和教诲表示衷心的感谢。感谢在实验用地和实验仪器等方面提供帮助的老师们。感谢陈敏旗、李清泉、刘金林等在实验过程中给予我的帮助。感谢三年来给予我帮助的同门、师弟师妹、同学和朋友，没有他们的支持和帮助，论文工作难以完成，在此表示衷心的感谢。另外，感谢父母和家人多年来对我求学之路的支持，感谢父母给予我极大的理解和关心，鼓励我不断克服困难，增强自信，顺利完成学业。感谢他们为我付出的心血和无私的关爱。谨此，向所有关心、帮助和支持过我的老师、同学、朋友表示最衷心的感谢和最美好的祝愿！谢谢！施一骥2015年5月于浙江农林大学62
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