吴 玲，李志辉 ，吴际友 ，刘 球 ，程 勇 ，廖德志 ，黄明军

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

干旱胁迫对青冈栎种源叶绿素含量与抗氧化酶活性的影响

吴 玲1，李志辉1，吴际友2，刘 球2，程 勇2，廖德志2，黄明军1

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004）

以3个1年生的青冈栎幼苗种源为材料，采用盆栽控水试验探讨其持续干旱条件下叶片相对含水量和叶绿素含量以及抗氧化酶活性的变化情况。结果表明：（1）随着干旱胁迫的加剧，叶绿素含量先增加后减少，但不同的种源有差异。3个种源中，16号、18号随干旱时间的延长叶绿素含量呈极显著性差异（P≤0.01），17号不显著；（2）随着干旱胁迫的加剧，相对含水量均减少；3个种源的相对含水量均成显著差异（P≤0.05），且17号相对含水量下降的最快；（3）随着干旱胁迫的加剧，抗氧化酶（包括SOD和 POD）活性均降低。3种源幼苗的SOD活性随干旱时间延长均为极显著性差异（P≤0.01），且17号SOD活性下降的值最高；16号、17号种源幼苗的POD活性随干旱时间延长均为显著性差异（P≤0.05），且16号POD下降的值最高。

青冈栎；种源；干旱胁迫；叶绿素含量；相对含水量；抗氧化酶

干旱胁迫下，植物的形态和生理生化都会发生相关的变化[1]。由于淡水资源有限，且分布不均，水分亏缺形成干旱是全球普遍存在的问题，即便是我国雨水量相对充足的南方地区，也会因降雨量不均出现季节性干旱。因此大力发展耐旱性植物，筛选抗旱性植物十分必要，至今全国对树木相关抗旱性也有不少研究，大量实验表明在干旱的环境下，各植物都会利用生理生化过程调节，使自身发生生理变化[2-3]，如：叶绿素、丙二醛、抗氧化物酶等。

青冈栎Cyclobalanopsis glauca是壳斗科Fagaceae栎属Cyclobalanopsis 植物，是中亚热带常绿阔叶林中分布最广泛的树种之一[4]，也是我国亚热带地区主要造林树种，是湖南、江西等地区优良的乡土阔叶珍贵用材树种。构建以青冈栎为主要建群树种的植被恢复工程和种苗培育具有重要意义。青冈栎不仅是具有发展潜力的能源树种，且具有经济价值和生态功能性，有相关报道还具有一定的药用价值。因越来越多的人发现青冈栎的价值和功能，青冈栎植被资源遭到人为严重破坏。现在，人们对其的研究越来越多，目前刘瑜[5]、曾丹娟[6]等很多学者以及科研人员对青冈栎进行了各类研究[7]。本研究通过盆栽实验,以不同种源的青冈栎幼苗为对象，分析在持续干旱的环境下，不同种源青冈栎的叶绿素、相对含水量和抗氧化物酶活性的变化，以探讨不同种源青冈栎对干旱环境的适应情况及差异，为青冈栎抗旱机理的研究和优良种源的筛选提供依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料及处理方式

以湖南（16号）、广西（17号）、安徽（18号）3个1年生青冈栎种源幼苗为实验材料，于2016年3月中旬选择苗高、生长状况一致的45株苗木移栽入带孔花盆中，盆内装有普通红壤，1盆1株，正常浇水，保证其生根和正常生长。2016年6月底开始对盆苗进行水分胁迫实验，实验采用完全随机区组设计，设3个种源（16号、17号、18号），3个处理，3个重复，共3×3×3=27盆。试验前对盆栽苗木进行充分浇水，然后放入透明的遮雨棚中，不再浇水，分别在断水的第1、10、19d采样，第1 天的样品为对照，第19天（幼苗多数萎蔫，濒临死亡，下称干旱临界期）采最后一次样，每次采样设3次重复。生理指标采样均在早上8:00—8:30进行，每次采取第3～5叶位成熟叶片，用冰块保鲜，迅速带回实验室进行指标测定。

1.2 测定指标及方法

（1）叶绿素含量测定采用浸提法[8]。

（2）用称重法对叶片相对含水量进行测定。

（3）测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）的酶液是取新鲜叶片0.2 g，用pH值7.8的磷酸缓冲液7 mL进行冰浴研磨，用脱脂棉过滤于10 mL的离心管中，在10 000转的速率下离心15 min，提取上清液为酶液，这与卢少云[9]等的提取方法一致，超氧化物歧化酶活性采用氮蓝四唑法[10]，过氧化物酶活性（POD）测定采用陈建勋[8]等建立的方法。

1.3 试验仪器

普通天平；德国SPECORD® 210 PLUS紫外可见分光光度计。

1.4 数据处理

数据使用Excel进行整理计算，用SPSS17.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对青冈栎幼苗叶片叶绿素含量的影响

图1为3个青冈栎种源幼苗叶绿素在干旱胁迫条件下的变化。从图1可以看出，随着干旱胁迫的加重各种源幼苗叶绿素含量呈先上升再下降的趋势；干旱试验第1天16、17、18号种源叶绿素含量分别为2.54 mg/g、3.46 mg/g、3.18 mg/g；第10天分别增加22.4%、11.8%、10.7%；第19天比第1天分别下降29.1%、5.5%、23.9%；在干旱胁迫的第19天相对于第10天分别下降42.1%、15.5%、31.3%。各种源幼苗叶片的叶绿素含量均下降，其中17号种源的叶绿素含量最高且下降幅度最低。

16号和18号种源幼苗的叶绿素含量随干旱时间的变化均呈极显著性，17号不显著；而同一干旱处理期不同种源间叶绿素变化也显著（P＜0.05），尤其是在干旱第1天和第19天呈极显著变化。

在干旱胁迫下青冈栎种源叶绿素会有一个上升的过程，从而提高其抗旱能力，当干旱继续加剧，则引起细胞水分严重缺失，对叶绿素产生一定的影响。

2.2 干旱胁迫对青冈栎幼苗叶片相对含水量的影响

图2为在干旱胁迫条件下，3个青冈栎种源幼苗相对含水量的变化。从图2可以看出，干旱胁迫的加重使得各种源幼苗叶片相对含水量均表现出逐渐下降的趋势。干旱试验第1天16、17、18号种源相对含水量分别是65.07%、87.85%、64.83%；第10天分别下降13.44%、23.35%、7.81%；第19天比第1天分别下降57.52%、67.96%、58.02%。其中17号在干旱胁迫的整个过程中变化幅度最大，且保水能力显著低于其他种源。

图1 干旱胁迫下幼苗叶绿素含量的变化Fig. 1 Effect of water stress on leaf chlorophyll content

图2 干旱胁迫下幼苗相对含水量的变化Fig. 2 Changes of leaf relative water content of seedlings under drought stress

3种源幼苗的相对含水量随干旱时间的延长均呈显著变化（P＜0.05）；而同一干旱处理期不同种源间相对含水量16号和18号均为极显著变化，17号为显著性。可见，不同种源青冈栎幼苗均在短期干旱时间内抗旱能力较强，但其程度有异，其中16号的抗旱能力最强。

不同植物的保水能力可以通过叶片相对含水量表现出来[11]。有研究表明，在水分胁迫条件下，抗旱性强的植物叶片相对含水量下降速度比抗旱性弱的植物叶片慢，因此抗旱性强的植物保水能力强，强大的保水能力确保了植物的生理代谢[12]。

2.3 干旱胁迫对青冈栎幼苗SOD和POD活性的影响

图3和图4为3个青冈栎种源幼苗SOD和POD活性在干旱胁迫条件下的变化。从图3、4可以看出，随干旱胁迫的加重SOD和POD活性呈持续降低的趋势；干旱试验第1天16、17、18号种源SOD活性分别是1 288.84 U/g、1 266.09 U/g、1 315.88 U/g；第10天各种源的活性分别下降12.17 %、23.50%、21.32%；第19天各种源的活性分别下降39.52 %、74.13%、39.68%；其中17号种源在整个干旱胁迫过程中下降幅度最大。干旱试验第1天16、17、18号种源POD活性分别是 2 629.40 U/(g·min)、864.92 U/(g·min)、3 096.43 U/(g·min)，第10天各种源活性分别下降14.71%、50.10%、0.51%，第19天各种源活性分别下降75.47%、53.03%、34.44%。

随干旱时间的变化，3种源幼苗的SOD活性均为极显著性；16号和17号种源幼苗的POD活性随干旱时间的变化均为显著性；而同一干旱处理期不同种源间第19天的SOD活性变化为极显著，其第1天与第10天均不显著。同一干旱处理期不同种源间的POD活性在第19天时呈现极显著性，第1天和第10天均呈显著性变化。

干旱胁迫下SOD 是抵御活性氧伤害的“第一道防线”，对活性氧的清除能力是决定细胞对胁迫抗性的关键因素，由此可见SOD活性是抗旱性高低的重要指标，一般认为，抗旱植物品种具有较高的SOD活性。可见，青冈栎种源不同，各抗氧化保护酶活性的应激反应也不一样，经试验初步得出青冈栎种源16号的抗旱性能最好。与此同时，在干旱胁迫开始时青冈栎幼苗POD活性的保护机制就迅速被启动，随干旱的加重活性会出现不同程度的下降，但其差别很难比较不同种源间的抗旱性。

图3 干旱胁迫下幼苗SOD活性的变化Fig.3 Changes of SOD activity of seedlings under drought stress

图4 干旱胁迫下幼苗POD活性的变化Fig.4 Changes of POD activity of seedlings under drought stress

3 结论与讨论

持续干旱条件下，3个青冈栎种源幼苗叶绿素的含量呈现先增大后减小的变化趋势，相对含水量呈持续降低的趋势，超氧化物歧化酶SOD和过氧化物酶POD活性呈现持续降低的趋势。

叶绿素方面，青冈栎的叶绿素含量随干旱加剧呈现先增大后减小的趋势变化。叶绿素的变化趋势与王林龙[13]等、井大炜[14]等研究结果相一致，但与李芳兰[15]等的研究结果不同。随着干旱胁迫加剧，导致叶绿素含量降低，可能是因为叶绿体膜受到破坏，从而造成植物叶肉细胞的水分缺失，而水分是光合作用的重要物质。

相对含水量方面，随着干旱条件的加重，青冈栎的抗氧化酶的活性均下降。经前人研究看出，抗旱性强树种叶片含水量保水能力强。实验结果表明16号种源的相对含水量下降速度最慢，其次是18号种源，最后为17号。

抗氧化物酶方面，青冈栎的抗氧化酶活性随干旱加剧均下降。其SOD活性随干旱程度加重而下降，与陈少峰[16]、左仲武[17]等人的研究结果相同，可能是因青冈栎SOD易受ROS的破坏而导致活性下降，例如H2O2使Cu/Zn-SOD失活，但植物种类不同其酶活性的改变态情况皆不相同。随干旱程度加重POD活性与SOD活性变化相似，植物体内POD活性降低，随干旱环境的加重，可能是因青冈栎机体遭到破坏，POD的活性也随之降低。

本试验因青冈栎幼苗生长相对较慢，叶片数量有限，虽然取得阶段性研究结论，但因参与试验的材料数量有限，导致测定的生理指标还不够全面，为了更全面地了解，建议下一步继续做对青冈栎在干旱环境下的生长状况和生理生化指标进行更加精细的研究以及恢复正常环境后的恢复生长研究等，为建立青冈栎的抗旱指标体系、筛选耐旱的优良种源提供可靠依据。

[1]Egert M, Tevini M. In fl uence of drought on some physiological parameters symptomatic for oxidative stress in leaves of chives(Allium schoenoprasum)[J]. Environmental and Experimental Botany, 2002,48: 43-49.

[2]彭邵锋, 陆 佳, 陈永忠, 等. 高温胁迫下21个山茶种质的生理生化响应[J].经济林研究, 2016, 34(3): 121-125.

[3]王 瑞, 陈永忠, 王湘南, 等. 油茶组培苗生根过程中生理生化指标的变化[J]. 经济林研究, 2015, 35(2): 68-72.

[4]彭颖姝. 青冈栎苗木繁育技术与光合特性研究[D]. 长沙: 中南林业科技大学, 2016.

[5]刘 瑜, 夏江林, 夏淋淋, 等. 衡山青冈栎群落结构及物种多样性研究[J]. 中国野生植物资源, 2013, 32(4): 41-45.

[6]曾丹娟, 罗艾滢, 白坤栋, 等. 青冈栎种子萌发的生理生态学研究[J]. 种子, 2013, 32(10): 3-11.

[7]张中峰, 尤业明, 黄玉清, 等. 模拟喀斯特生境条件下干旱胁迫对青冈栎苗木的影响[J].生态学报,2012,32(20):6318-6325.

[8]李合生, 孙 群, 赵世杰, 等. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004.

[9]卢少云, 郭振湘, 彭新湘, 等. 干旱条件下水稻幼苗的保护酶活性及其与耐旱性关系[J]. 华南农业大学学报, 1997, 18(4):21-25.

[10]陈建勋, 王晓峰. 植物生理学实验指导[M]. 广州: 华南理工大学出版社, 2006.

[11]XIE Y F, SHEN H J, Luo A, et al. A study on the physiological indexes of drought resistance to seedlings of seven afforestation tree species in the south of China[J]. Journal of Nanjing Forestry University, 1999, 23(4): 13-16.

[12]Marshall J G, Rutledge R G, Blumwald E, et al. Reduction in turgid water volume in jack pine,white spruce and black spruce in response to drought and paclobutrazol[J]. Tree physiology,2000, 20(10): 701-707.

[13]王林龙, 李清河, 徐 军, 等. 不同种源油蒿形态与生理特征对干旱胁迫的响应[J]. 林业科学, 2015, 51(2): 37-43.

[14]井大炜, 邢尚军, 马海林, 等. I -107欧美杨对不同强度干旱胁迫的形态与生理响应[J].东北林业大学学报, 2014, 42(1):10-13.

[15]李芳兰, 包维楷, 吴 宁. 白刺花幼苗对不同强度干旱胁迫的形态和生理响应[J]. 生态学报, 2009, 29(10): 5406-5416.

[16]李少锋, 李志辉, 刘友全, 等. 水分胁迫对椿叶花椒抗氧化酶活性等指标的影响[J]. 中南林业科技大学学报, 2008, 28(2):29-34.

[17]左仲武, 刘彦超, 刘志龙. 水分胁迫下水杨酸对油松幼苗叶片膜脂过氧化作用[J]. 西北林学院学报, 2003, 18(4): 24-25.

Response of drought stress on cholorophyll content and anti-oxydant enzyme of Cyclobalanopsis glauca provenance clone seedlings

WU Ling1, LI Zhihui1, WU jiyou2, LIU Qiu2, CHENG Yong2, LIAO Dezhi2, HUANG Mingjun1
(1.Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China;2.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, Hunan, China)

Changes of external morphology and physiological indexes of one year old seedlings of Cyclobalanopsis glauca from different provenances under continuous drought were studied. Using pot water control experiments to explore the last leaf relative water content and chlorophyll content under drought condition, and the change of antioxidant enzyme activity. The results showed that:(1)with the aggravation of drought stress, the chlorophyll content fi rstly increase and then decrease, but there are differences among provenances. Among 3 provenances, the chlorophyll content of No. 16 and No. 18 turns out to be remarkable with the extension of drought time (P≤0.01), and No. 17 has no obvious difference. (2) With the aggravation of drought stress, The relative water content decreases; The relative water content of 3 provenances all change obviously (P≤0.05), especially to No.17 which decreases rapidly.(3) With the aggravation of drought stress, the activity of antioxidases, including SOD and POD is decreased. 3 seedlings of provenance have signi fi cant differences in SOD activity with the extension of drought time (P≤0.01), especially to No. 17 which decreases in the highest speed. No. 16 and No. 17 seedlings of provenance have signi fi cant differences in POD activity (P≤0.05), especially to No.16,whose POD decreased fastly.

Cyclobalanopsis glauca; provenance; drought stress; cholorophyll; relative water content; antioxidant enzyme

S718.43

A

1673-923X(2017)06-0051-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2017.06.008

2017-01-18

国家林业公益性行业科研专项（201504301）

吴 玲，硕士研究生

李志辉，教授，博士，博士生导师；E-mail：lzh1957@126.com

吴 玲，李志辉，吴际友，等. 干旱胁迫对青冈栎种源叶绿素含量与抗氧化酶活性的影响[J].中南林业科技大学学报，2017,37(6): 51-55.

[本文编校：吴 彬]