欧阳军 苏源 刘兴祝 王秋霞

摘要：本试验以美花石斛和金沙江石斛为材料，采用形态观察和生理指标检测法，研究旱季两种石斛根形态和生理特性方面的差异。结果表明：金沙江石斛根部形成菌根结构，美花石斛根部未发现菌根结构。短时间干旱胁迫下，金沙江石斛的叶绿素a和总叶绿素含量显著高于美花石斛，但叶绿素b含量无显著差异; 两种石斛的PSⅡ最大光化学效率无显著差异;金沙江石斛叶片丙二醛含量显著高于美花石斛。综合分析得到：金沙江石斛可能通过形成菌根结构来适应干旱环境，美花石斛的耐旱性可能通过自身调节生理生化反应来完成。

关键词：干旱;美花石斛;金沙江石斛;形态;生理特性

中图分类号：S567.23+9.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）02-0045-04

Difference Analysis of Morphological and

Physiological Characteristics between Dendrobium loddigesii

and Dendrobium wangliangii in Dry Season

Ouyang Jun， Su Yuan， Liu Xingzhu， Wang Qiuxia

（Department of Life Science and Technology， Kunming University， Kunming 650214， China）

AbstractDendrobium loddigesii and Dendrobium wangliangii grown in dry season were used as experimental materials to analyze their differences in morphological and physiological characteristics. The results showed that the mycorrhizal structure was observed in the roots of Dendrobium wangliangii， but was not found in the roots of Dendrobium loddigesii. Under short-term drought stress， the chlorophyll a content and the total chlorophyll content of Dendrobium wangliangii were significantly higher than those of Dendrobium loddigesii， while there was no significant difference in chlorophyll b between them. There was no significant difference in the maximum photochemical efficiency （Fv/Fm） of PSⅡ between the two species of Dendrobium. The malondialdehyde （MDA） content in the leaves of Dendrobium wangliangii was significantly higher than that of Dendrobium loddigesii. In conclusion， Dendrobium wangliangii might adapt to drought by forming mycorrhizal structure， and the drought tolerance of Dendrobium loddigesii might be accomplished by self-regulating physiological and biochemical responses.

KeywordsDrought; Dendrobium loddigesii; Dendrobium wangliangii; Morphorlogy; Physiologyical characteristics

水分是植物生長和发育的必要条件之一，也是限制植物在自然界分布和影响植物生产力的一个重要因素[1]。环境干旱对植物的影响广泛而又深远，它不仅影响各阶段的生长发育，也影响各种生理代谢过程[2]。同时，不同植物在耐旱方面表现出不同的生理适应机制[3，4]。

美花石斛（D. loddigesii）与金沙江石斛（D. wangliangii）为兰科附生植物。金沙江石斛是2008年发表的石斛属新种，主要分布于温带横断山脉的干热河谷，其茎紧紧地贴附在树皮上，与其它石斛属植物区别明显[5]。目前，金沙江石斛耐旱性研究尚未见报道。近年来，我国学者在美花石斛的组织培养、种子萌发及内生真菌、化学成分等方面取得一定的研究进展[6]，但对美花石斛耐旱性方面的研究相对较少。金沙江干热河谷中，美花石斛和金沙江石斛的生活环境独特，附生在无土的高山峭壁或树干上，风吹日晒多受干旱威胁，其抗旱机理尚不清楚。本研究以这两种石斛为试材，通过观察和检测两者形态及生理特性方面的差异，以期为兰科植物抗旱机理的研究提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为美花石斛和金沙江石斛，于2017年10月（正值旱季）采自云南省昆明市禄劝县乌蒙乡金沙江干热河谷。

1.2试验处理

将两种石斛移栽于温室中，不浇水，2 d后选取茎中间部分的2～3片叶进行叶绿素荧光检测，每种石斛测3株，交叉测量，以排除植株个体差异的影响。检测完后，分别取两种石斛茎中间部分的2～3片叶并用2 g液氮速冻，于-80℃冰箱保存，用于测定丙二醛（MDA）、叶绿素含量;分别采集两种石斛的营养根，放入FAA固定液中24 h以上，观察其组织形态。

1.3测定项目及方法

叶绿素荧光测定采用PAM-2500便携式调制叶绿素荧光仪（德国Walz公司）。具体方法：将叶片暗适应20 min后，测定叶片PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm，重复测定3次。

组织形态观察采用石蜡切片法。具体方法：对采集的根样进行切片，在光学显微镜（ZEISS AXIOSKOP 40）下观察并拍照。

丙二醛含量参照Madhava等[7]的硫代巴比妥酸（TBA）法测定;叶绿素含量测定采用分光光度计比色法[8]。

1.4数据分析

利用Microsoft Excel 2003進行数据整理并作图，采用SPSS 16.0进行方差分析。

2结果与分析

2.1美花石斛和金沙江石斛根部形态差异

由图1可以看出，美花石斛和金沙江石斛根结构相似，都有外皮层、皮层、中柱鞘结构。金沙江石斛的根部皮层细胞中有菌丝结存在，美花石斛根部皮层中未观察到菌丝结。但美花石斛的外皮层细胞的排列较金沙江石斛紧密。

2.2美花石斛和金沙江石斛叶绿素含量差异

叶绿素含量越多，光合作用越强，单位面积的叶绿素含量的高低直接影响植物的光合作用。由图2可以看出，金沙江石斛叶绿素a含量显著高于美花石斛;叶绿素b含量虽高于美花石斛，但无显著差异。金沙江石斛总叶绿素含量显著高于美花石斛。

2.3美花石斛和金沙江石斛PSⅡ最大光化学效率的差异

由图3可知，美花石斛和金沙江石斛的PSⅡ最大光化学效率无显著差异。在干旱环境下，两种石斛的PSⅡ活性中心损伤不大，仍能继续维持PSⅡ较高的光化学活性和光合电子传递效率，具有较强的光能捕获和转化能力。

2.4美花石斛和金沙江石斛丙二醛含量差异

由图4可知，金沙江石斛的丙二醛含量显著高于美花石斛。表明干旱胁迫下，金沙江石斛受到伤害相对较大。

3讨论与结论

兰科气生菌根受生长环境水分的影响较大，当环境中水分含量下降时，皮层薄壁细胞内菌根感染率呈上升趋势，这会提高气生根的吸水能力，有利于增强耐旱和抗旱能力[9]。研究发现，菌根共生结构可以使寄主根部形态发生变化以应对干旱，同时增加植株水分的吸收、改善光合作用以及激素等相关代谢以适应干旱[10]。本研究中旱季金沙江石斛的气生根中发现有菌根真菌侵染所形成的菌丝结，美花石斛中则未发现。推测金沙江石斛可能通过形成菌根共生结构来增强其耐旱能力。

由于金沙江干热河谷气候炎热、干燥[11]，因此生长在该地区的植物经常面临干旱缺水的问题。在干旱胁迫下，植物体内会发生一系列生理生化反应，光合作用是植物体对逆境较为敏感的反应过程之一[12]。叶绿素荧光参数与植物光合作用密切相关[13]。本研究中金沙江石斛和美花石斛的PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）无显著差异，说明两者在干旱环境下PSⅡ反应中心活性相当，这可能是两者均能在干热河谷中生长的原因之一。

叶绿素是绿色植物光合作用必不可少的，主要包含叶绿素a和b，其含量高低直接影响植株光合作用的强弱。植物叶片缺水时，叶绿素的生物合成受到抑制，分解速度加快，导致叶片中叶绿素含量降低[14]，胁迫程度越大，降幅越大，不利于光合作用的进行[15]。本研究结果表明，金沙江石斛中叶绿素a和总叶绿素含量显著高于美花石斛，说明金沙江石斛在干旱胁迫下，叶绿素的分解速度显著低于美花石斛，其耐旱性强于美花石斛，这可能与金沙江石斛的菌根共生结构有一定关系。马坤等[16]研究表明，菌根能够减轻干旱对植物的伤害和光抑制程度，增强寄主植物在干旱胁迫下的生存能力。

丙二醛（MDA）是常用的膜脂过氧化指标，反映植物遭受逆境伤害的程度，含量越高，植物的质膜过氧化程度越高[17]。本研究发现在短时间的干旱胁迫下，金沙江石斛叶片中丙二醛的含量显著高于美花石斛，而两者的PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）无显著差异。这可能是金沙江石斛对瞬时干旱胁迫的反应较快，以及时做出适应机制。腾开琼等[12]在研究水、旱稻耐旱性差异时发现，旱稻在短时干旱胁迫试验中光化学量子效率、相对电子传递速率下降时间最早，幅度最大。这也是对干旱做出及时适应的机制。

本试验从根部形态及部分生理生化的角度对旱季金沙江干热河谷的两种石斛的差异进行初步探究，发现金沙江石斛和美花石斛的耐旱机制有所不同，两者对干旱环境的适应机制还有待进一步研究。

参考文献：

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