韩文萍，丁贵杰，鲍 斌

（贵州大学 造林生态研究所，贵州 贵阳 550025）

不同种源马尾松对干旱胁迫的生理生态响应

韩文萍，丁贵杰，鲍 斌

（贵州大学 造林生态研究所，贵州 贵阳 550025）

选用漳平、安化、黄平等7个种源的马尾松幼苗进行了盆栽控水试验，研究了幼苗对干旱胁迫的生理生态响应。结果表明，同一种源不同处理间及同一处理不同种源间的苗高和地茎净生长量、幼苗可溶性糖含量、SOD活性、MDA活性、NR活性、游离脯氨酸含量等均差异显著。随水分胁迫加剧，各种源苗高、地茎净增量除少数种源在轻度胁迫下有所上升外，总体呈现下降趋势；可溶性糖、MDA及游离脯氨酸含量、SOD活性、质膜透性总体呈上升趋势；硝酸还原酶活性呈下降趋势；不同种源间的变化趋势相似，但变化幅度有较明显差异。综合评价认为：漳平种源耐旱性最好，其次是都匀、龙岩、黄平、古蓬种源，而安化和崇义种源的耐旱性较差。

马尾松；种源；干旱胁迫；生理生态响应；耐旱性

马尾松具有对土壤、气候适应性强，速生、丰产、用途广泛、全树综合利用程度高、纤维和松脂优良等特性而成为南方最主要用材树之一[1-3]。水是一切生命之源，缺水对植物的危害相当于其它自然灾害之和[4]。因此，许多学者开展了植物耐旱特性研究[2,5-14]。马尾松苗木质量的好坏，特别是耐旱能力的强弱，关系到马尾松造林的成败。因此，研究马尾松苗木的耐旱机理及寻求提高苗木抗旱能力的方法十分必要。

本试验在前人研究的基础上，进一步扩大试验内容，研究在不同干旱胁迫条件下，各种源马尾松幼苗的生长状况和对干旱胁迫的生理响应,分析不同种源的耐旱性, 初步鉴定出不同种源的耐旱性强弱，为选择耐旱种源和掌握各种源对干旱胁迫的适应过程提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

选取具有一定代表性的贵州都匀、黄平，江西崇义，湖南安化，福建漳平、龙岩、广西古蓬7个种源作为育苗材料，选取用这7个种源所育成的半年生苗木作为试验材料。

1.2 方 法

采用盆栽控水试验，盆栽土壤取自贵州大学林学院苗圃内，土壤饱和持水量为：59.32%。盆子规格为：高20 cm，直径16 cm。试验采用随机区组试验，每个种源设4个干旱梯度，分别为：正常供水，即对照，土壤含水量为(42±5)%(土壤相对含水量为70%±5%)；轻度胁迫，土壤含水量为(33±5)%(土壤相对含水量为55%±5%)；中度胁迫，土壤含水量为(25±5)%(土壤相对含水量为41%±5%)：重度胁迫，±壤含水量为(18±5)%(土壤相对含水量为30%±5%)。每个梯度处理有4盆苗木，每盆栽3～4株，整个试验重复3次。土壤相对含水量=土壤含水量／土壤饱和持水量×100%。胁迫处理历时1个月，从8月29日开始，一直持续到9月29日结束。试验期间采用称重法控制土壤含水量。干旱胁迫处理期间，每天傍晚采用称重法，计算需要补浇水量后用量筒准确加入相应水量。

试验处理期间，对苗高、地茎每10 d测定一次，生理生化等指标待处理结束后统一测定。可溶性糖采用蒽酮比色法测定，超氧化物歧化酶采用NBT法测定，丙二醛采用TBA法测定，硝酸还原酶采用磺胺比色法测定，游离脯氨酸采用磺基水杨酸法测定，质膜透性采用电导率法测定，光合色素采用乙醇法测定。

1.3 数据处理

数据用Excel和SPSS软件进行分析，用方差分析法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对苗高和地茎的影响

干旱胁迫对苗木生理状况的影响必然会导致苗木外在形态的变化[8]，植株苗高和地茎是植物获取能量能力的主要表现之一,而高和茎的净增长率对其影响的表述更全面、准确[10]。所以，本研究采用净增长率来比较不同种源间的耐旱性差异。

方差分析表明，干旱胁迫对苗高生长的影响，在同一干旱处理不同种源之间，以及在同一种源不同干旱处理之间均差异显著（P＜0.05）（苗高和地茎净生长量、幼苗可溶性糖含量、SOD活性、MDA活性、NR活性、游离脯氨酸含量也一样）。

由图1图2可以看出：干旱胁迫对各个种源幼苗均产生了不同程度的抑制作用。在育苗的中后期，轻度干旱胁迫能够适当促进苗木高生长（安化除外）和茎生长（都匀和古蓬除外），但当胁迫达到中等程度后，其苗高生长和茎生长开始明显下降，其中，对高生长抑制作用最明显的是贵州黄平种源,高增长下降了38.36%；而对茎生长一直作用最明显的是都匀种源，抑制作用最弱的是漳平种源，增长率为41.28%；从中度胁迫到重度胁迫，各种源高生长和茎生长均受到了严重抑制，其中都匀种源苗高生长下降幅度最大，而古蓬种源下降较小；茎生长则是安化种源下降较小，而漳平种源下降较大。

图1 干旱胁迫对不同种源苗高生长的影响Fig. 1 The effects of drought stress on seedlings high net growth from different provenances

图2 干旱胁迫对不同种源地茎生长的影响Fig. 2 The effects of drought stress to stem volumenet growth from different provenances

综合而言，在胁迫条件下，总体生长最好的是漳平种源，安化、龙岩、黄平、古蓬、崇义种源次之，最差的是都匀种源。

2.2 干旱胁迫对可溶性糖的影响

可溶性糖是植物体内的一种重要的渗透调节物质，当植物在逆境条件下时，常通过增加含量来维持细胞渗透平衡，从而起到一定作用的抗逆性。可溶性糖含量增加后，可以为苗木提供更多的能量，更会降低植物渗透势，使苗木自身的耐旱能力提升而适应外界环境条件的变化。所以，可溶性糖含量增加幅度大的种源耐旱适应性强。

由图3可以看出，随胁迫程度加深，各种源针叶内可溶性糖含量总体呈上升趋势。在轻度胁迫时，除古蓬、漳平种源可溶性糖含量下降外，其余种源可溶性糖含量均呈上升趋势。其中崇义种源上升最多，增加了31.15%。从轻度到中度胁迫，可溶性糖含量均显著上升，上升趋势最显著的是漳平种源，最小的是黄平种源。重度胁迫时，可溶性糖含量的增长趋势较中度胁迫时变缓，其中，增幅最大的是漳平种源，增幅最小的是龙岩种源。综上，漳平种源渗透调节能力较强，古蓬种源渗透调节能力较弱。

图3 干旱胁迫对不同种源幼苗可溶性糖的影响Fig. 3 The effects of drought stress to soluble sugar content from different provenances

2.3 干旱胁迫对超氧化物歧化酶（SOD）的影响

干旱胁迫对苗木的影响，在一定程度上是加速了植物的衰老和死亡，SOD是酶促防御系统的重要保护酶之一，可清除超氧阴离子自由基而抵御膜脂过氧化，减少膜伤害。一般情况下，SOD活性与胁迫程度呈现正相关关系[11]。

随胁迫增加，SOD活性呈增加趋势（图4）。轻度胁迫时，除都匀和古蓬种源外，其余种源的SOD活性均比对照明显上升；在中度胁迫时，各种源SOD活性都显著增大，而在重度胁迫时，SOD活性变化已趋于平缓，变化幅度较小。漳平种源的SOD活性增幅最大，其在干旱胁迫下抵御伤害的能力最强，都匀种源SOD活性增幅最小，在干旱胁迫下自我保护能力较弱。

图4 干旱胁迫对不同种源马尾松幼苗SOD活性的影响Fig. 4 The effects of drought stress to superoxide dismutase activity from different provenances

2.4 干旱胁迫对丙二醛(MDA)的影响

植物衰老时会产生膜脂过氧化作用，其产物MDA会对生物膜产生严重损伤。通常把它作为膜脂过氧化指标，表示细胞膜脂过氧化程度和植物衰老指标及对逆境条件反应的强弱[15-16]。其含量高低可代表膜受伤害的程度，MDA含量越高，表明膜受伤害程度越大[12-13]。随胁迫增大，MDA含量呈现逐渐上升趋势,但变幅不同（图5）。从СK到轻度胁迫，各种源MDA含量呈上升趋势，其中增幅最大的是漳平种源，增幅最小的是崇义种源。中度胁迫，各种源MDA均呈上升趋势，但变幅较小。从中度到重度胁迫，各种源MDA含量继续增加，其中变化最大的是古蓬种源，变化最小的是黄平种源。

图5 干旱胁迫对不同种源马尾松幼苗MDA的影响Fig. 5 The effects of drought stress to malondialdehyde activity from different provenances

2.5 干旱胁迫对硝酸还原酶（NR）活性的影响

NR是一种诱导酶，是植物氮代谢中的关键酶，其活力可反应植物氮素的同化水平，同时对光合作用和能量代谢也有重要影响[7]。通过渗透调节，氮素能降低苗木的蒸腾速率，从而有利于苗木耐旱[15]。由表1可知，随胁迫加深，NR活性整体均呈下降趋势，在轻度胁迫时，各种源NR活性下降幅度相对较小，其中漳平种源变化最小，为对照的98.67%。在中度和重度胁迫时，NR活性下降均很明显。中度胁迫时，安化种源下降最大，下降了49.12%，都匀种源下降最少。重度胁迫时，除湖南安化种源下降较小（5.20%）外，其余种源NR活性下降幅度均较明显。

表1 干旱胁迫对不同种源马尾松幼苗NR活性的影响†Table 1 The effects of drought stress to nitrate reductase activity from different provenances

轻度胁迫下，都匀种源下降幅度最大，说明它的氮素同化水平较高，受干旱胁迫的影响较小，耐旱性较高；而漳平、黄平、古蓬等种源的NR活力变化不大，在中、重度胁迫时才有明显降低，而崇义、安化等种源在轻度胁迫下NR活力就明显降低，这说明，福建漳平等种源在中重度胁迫时比崇义、安化等种源的耐受性要高。

2.6 干旱胁迫对游离脯氨酸的影响

渗透调节是植物抵御干旱的重要形式，而脯氨酸是渗透调节的主要物质之一。脯氨酸溶液在含水量很低的细胞内提供足够的自由水，维持正常的生命活动。而且其亲水性极强，能稳定原生质胶体及组织内的代谢活动，降低凝固点，防止细胞脱水。所以，脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性，抗旱性强的植株往往积累较多的脯氨酸。

由图6可知，游离脯氨酸含量随干旱胁迫程度的加重而总体呈现上升趋势。从СK到轻度胁迫，游离脯氨酸含量除都匀、古蓬、崇义种源略有上升外，其余种源均呈下降趋势。从轻度到中度胁迫，各种源游离脯氨酸含量均有一定程度的增加，其中龙岩种源增加最大，达181.84%，安化种源增加最小，为25.74%。从中度到重度胁迫，各种源游离脯氨酸含量继续增加，增加最大仍是龙岩种源，增加最小仍是安化种源。

图6 干旱胁迫对不同种源马尾松幼苗游离脯氨酸含量的影响Fig. 6 The effects of drought stress to free proline content content from different provenances

综上所述，耐旱性最好的是都匀种源（轻度胁迫时，脯氨酸含量就有一定增加），其次是龙岩、古蓬、崇义、漳平、黄平种源，安化种源耐旱性相对较差。

2.7 干旱胁迫对质膜透性的影响

细胞膜是细胞感受外界环境胁迫最敏感的部位，而膜选择透性是其重要功能之一，各种逆境会导致膜选择透性的改变或者丧失。图7表明，质膜相对透性随着干旱胁迫的加剧而呈现上升趋势。质膜相对透性的增加是植物在干旱胁迫情况下的一种受伤情况。质膜透性越大，膜伤害度越大。以往相关实验已证实这一点[2，6-7，12]。

图7 干旱胁迫对不同种源马尾松幼苗质膜透性的影响Fig. 7 The effects of drought stress to soluble sugar content from different provenances

各种源质膜想对透性均随胁迫的加剧而呈上升趋势，经方差分析，同一干旱处理不同种源之间差异不显著，同一种源不同干旱处理之间差异显著。

轻度胁迫时，崇义种源上升幅度最大，达27.66%，古蓬种源上升最小为17.26%。从轻度到中度胁迫，上升幅度最大的是漳平种源27.35%，最小的是安化种源8.81%。重度胁迫时，各种源上升幅度明显变缓，各个种源之中，质膜相对透性变化较大的是都匀种源，变化较小的是崇义种源，说明都匀种源在重度胁迫时膜伤害度最大，耐旱性最弱。

3 结论与讨论

轻度胁迫促进马尾松苗木的生长，而中、重度胁迫则抑制马尾松苗木的生长（低促高抑）。随胁迫程度的加深，苗高、地茎净增量呈现先上升后下降趋势（图1、图2）。在轻度胁迫处理下，苗高、地茎增长出现最大值，这是马尾松对干旱胁迫的一种适应，也可以说适度干旱胁迫刺激了马尾松苗木的后期生长。但随胁迫的加剧，苗高、地茎的增长呈现下降趋势，说明马尾松对干旱胁迫的耐受性有限，过度胁迫将导致生长迟缓甚至死亡。

随干旱胁迫程度加重，植物体内可溶性糖含量（个别种源除外）、SOD活性、MDA含量、游离脯氨酸含量、质膜相对透性呈总体上升趋势，硝酸还原酶活性呈降低趋势，但不同种源的变化幅度有所不同。

漳平、龙岩和古蓬种源在轻度胁迫时，苗木中可溶性糖含量减少，可以推测为在轻度胁迫时，漳平、龙岩和古蓬种源还未受到干旱胁迫的影响，或者说，轻度胁迫促进了这三个种源的苗木后期生长。

漳平、黄平种源在轻度胁迫下MDA含量大量增加，在重度胁迫和中度胁迫时，MDA含量增幅变小，可能是由于胁迫刺激了保护酶的活性，从而抑制了膜脂过氧化作用[16]。而古蓬、崇义等种源是轻度胁迫和中度胁迫时MDA含量增幅不大，受到重度胁迫之后，MDA含量才明显增加，这可能是由于这些种源的保护酶对干旱反应比较敏感，在轻、中度胁迫时活性就已经大大增加，足以抵御膜脂过氧化的损伤，而在重度胁迫时，由于酶活性增加的幅度有限而不足以保护细胞膜不受伤害，从而使MDA大量产生。

综合评价认为，漳平种源的耐旱性最好，都匀、龙岩、黄平、古蓬种源次之，而安化和崇义种源耐旱性较差。不同种源的耐旱性差异可能是种源所在地的气候因子、土壤因子、海拔等综合作用, 并经过漫长的系统发育，产生不同变异的结果[2,6]。

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Physiological and ecological responses of Pinus massoniana seedling from different provenances to drought stress

HAN Wen-ping, DІNG Gui-jie, BAO Bin
( Іnstitute of Silviculture and Ecology，Guizhou University，Guiyang 550025，Guizhou，Сhina)

The physiological and ecological responses of Pinus massoniana seedlings from seven different provenances to drought stress were studied in the potted water control tests with 7 provenances coming from Zhangping, Anhua, Huangping and so on. The results show that the seedlings high net growth, stem volume net growth, soluble sugar content, superoxide dismutase activity, malondialdehyde activity, nitrate reductase activity, free proline content were signif i cantly different in the same provenance but with different process, and the same process but different provenance. The seedlings high net growth and stem volume net growth of most provenances decreased with the aggravation of water stress except individual provenances increased at the temperate water stress. The soluble sugar content,superoxide dismutase activity, malondialdehyde activity, nitrate reductase activity, membrane permeability general increased with water stress increased, while the free proline content decreased. The changing tendency to drought resistance among difference provenances was similar, but the range of change was remarkably different. The comprehensive evaluation indicated that Zhangping provenance exhibited the strongest drought resistance, and Duyun, Longyan, Huangping, Gupeng provenances showed higher drought resistance,Сhongyi and Anhua provenances were relatively weak.

Pinus massoniana; provenance; drought stress; physiological and ecological response; drought resistance

S791.248

A

1673-023X (2012)05-0025-05

2012-2-16

国家863课题（2011AA10020301）；贵州省特助人才课题（TZJF-2007年20号）；贵州省重大专项课题；省人才基地建设项目（黔人领发[2009]9号）；创新团队建设项目（黔科合人才团队（2011））；贵州大学研究生创新基金（校研农2009002）

韩文萍（1986-），女，陕西省岐山县人，硕士研究生，主要从事森林生态学；E-mail：hanwenping110@163.com

丁贵杰（1960-），男，内蒙古突泉县人，教授，博导，主要从事人工林培育和森林生态研究；

E-mail：guijieding@yahoo.com.cn

[本文编校：欧阳钦]