方紫雯 张夏燕 陶 俊 赵大球

(扬州大学园艺与植物保护学院，扬州 225009)

自国家卫生部在2011年批准牡丹籽油成为新资源食品后[1]，牡丹作为木本油料资源被广泛推广。牡丹籽油因其中含有的不饱和脂肪酸含量高于90%，特别是富含高达41%α-亚麻酸而备受关注[2]。目前，油用牡丹的资源主要有凤丹(Paeoniaostii)和紫斑牡丹(Paeoniarockii)，其中紫斑牡丹主要分布在四川、甘肃、陕西等西部地区，凤丹因耐湿热、株型高大、结实率高、适应性强等特性而分布于全国大部分地区[3]，尤其是在一些低山丘陵地带的种植[4]，不仅能够提高绿化率，还可以产生可观的经济效益。但这些地区种植的凤丹常受到干旱等逆境胁迫影响，植株伤害严重。

干旱是自然界最常见的非生物胁迫危害因素之一，严重影响着植物的生长发育，并诱导植物体内发生各种生理生化反应，如代谢异常、体内活性氧积累、膜脂过氧化、蛋白质和核酸分子破坏、生物膜受损等[5]。目前，有关凤丹的抗旱研究主要集中于栽培技术上[6]，而未见到关于缓解干旱胁迫效应的报道。

阿魏酸(FA)是植物中普遍存在的一种酚类复合物，它是苯基丙氨酸和酪氨酸的新陈代谢产物[7]，在植物细胞壁中与多糖和木质素交联构成细胞壁的一部分，因具有强抗氧化性和防腐作用而被广泛应用于医药、农药、保健品、化妆品原料和食品添加剂方面[8]。目前，关于FA在植物方面的调控作用主要集中于玉米等农作物种子萌发和生长抑制方面[9]。本研究采用FA为外源处理物质，通过对干旱胁迫下凤丹的处理来研究其生理生化响应，旨在明确FA是否对凤丹干旱胁迫具有缓解效应，从而为凤丹在干旱地区的栽培奠定基础。

1 材料和方法

1.1 材料

以2年生健壮长势一致的盆栽凤丹为材料，蒸馏水为对照7、8月随机连续3 d下午17:00使用100 μmol·L-1FA溶液进行叶片喷施，直至叶片滴水，处理结束后随即进入自然干旱状态。每隔4 d采集1次样品，每次随机选取3盆作为重复。在测定完植株叶片的光合特性和叶绿素荧光参数后，立即将叶片用液氮速冻后保存于冰箱中备用。

1.2 方法

1.2.1 相对含水量测定

根据烘箱烘干法测定叶片含水量[10]。

1.2.2 活性氧(ROS)积累水平测定

1.2.3 脯氨酸(Pro)含量和抗氧化酶活性测定

Pro含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性均采用试剂盒进行测定(苏州科铭生物技术有限公司)。

1.2.4 相对电导率(REC)测定

REC测定参照《现代植物生理学实验指南》进行[12]。

1.2.5 光合特性和叶绿素荧光参数测定

采用LI-6400型便携式光合仪(Li-Cor，美国)进行光合特性测定，采用PAM-2500便携式叶绿素荧光仪(Walz，德国)进行叶绿素荧光参数测定[13]。

1.2.6 数据处理

所有实验均重复3次，完全随机化设计。采用SAS(6.12版)软件进行方差分析，采用SigmaPlot12.5进行图片绘制。

2 结果与分析

2.1 FA对干旱胁迫下植株表型的影响

干旱胁迫使凤丹植株表型发生明显变化(见图1)。在干旱胁迫下，对照植株的叶色由鲜绿变浅黄，叶片长势逐渐变差，后期甚至出现叶片干枯脱落、叶柄折断现象。而与对照相比，FA处理的植株在第4天时依然表现正常，并未像对照一样出现萎蔫现象，植株萎蔫现象出现在干旱胁迫后期，但并未出现叶片干枯脱落、叶柄折断现象。

图1 FA对干旱胁迫下植株表型的影响Fig.1 Effect of FA on phenotype of plants under drought stress

图2 FA对干旱胁迫下相对含水量的影响 A.叶片含水量；B.土壤含水量Fig.2 Effect of FA on relative water content under drought stress A.Leaf water content；B.Soil moisture content

2.2 FA对干旱胁迫下相对含水量的影响

干旱导致植株叶片含水量显著降低(见图2A)，在第0天时，叶片含水量为71.37%，而到了处理的第12天时，叶片含水量仅剩9.83%，而FA处理第12天时叶片含水量为19.87%，下降幅度明显小于对照。此外，我们还测定了土壤相对含水量，两者随着干旱胁迫时间的延长同样呈现显著下降趋势，并且两者含量基本一致(见图2B)。

2.3 FA对干旱胁迫下叶片ROS积累水平的影响

2.4 FA对干旱胁迫下叶片Pro和REC的影响

除ROS外，叶片中Pro和REC也可以反映干旱胁迫对植株的伤害程度。从图4A可以看出，干旱胁迫会诱导Pro在叶片中大量积累，并且与对照相比，FA处理使Pro含量显著降低，最高可达29.02%。同样，干旱胁迫也使得叶片REC上升，并且FA处理也降低了REC，最高可达18.59%(见图4B)。

2.5 FA对干旱胁迫下叶片抗氧化酶活性的影响

如图5所示，干旱胁迫使叶片中SOD活性增强，对照在第4天达到最大值413.43 U·g-1FW后迅速下降；而FA处理使SOD活性显著提高，尤其在第8和第12天，相比于对照分别升高了52.13%和85.05%。此外，叶片中POD和APX活性均随着干旱胁迫时间的延长而显著升高，并且FA诱导的POD和APX活性显著高于对照，在第12天时，两者分别增加了36.13%和22.10%。

图4 FA对干旱胁迫下叶片Pro和REC的影响 A.Pro；B.RECFig.4 Effect of FA on Pro and REC of leaves under drought stress A. Pro；B. REC

图5 FA对干旱胁迫下叶片抗氧化酶活性的影响Fig.5 Effect of FA on antioxidant enzyme activities of leaves under drought stress

图6 FA对干旱胁迫下叶片光合特性的影响Fig.6 Effects of FA on photosynthetic characteristics of leaves under drought stress

图7 FA对干旱胁迫下叶绿素荧光参数的影响Fig.7 Effects of FA on chlorophyll fluorescence parameters under drought stress

2.6 FA对干旱胁迫下叶片光合特性的影响

叶片胞间CO2浓度(Ci)在干旱胁迫条件下发生明显变化，随着胁迫时间的延长，Ci值不断下降，FA处理下的Ci值始终高于对照，在第12天时较对照提高了45.32%。此外，叶片气孔导度(Gs)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的变化趋势基本一致，在干旱胁迫下均呈现先上升后下降，在第4天达到最大值；与对照相比，经过FA处理的Pn、Gs和Tr在第12天时分别提高了1.04%、57.15%、1.24%(见图6)。

2.7 FA对干旱胁迫下叶片叶绿素荧光参数的影响

如图7所示，叶片初始荧光(Fo)随着干旱胁迫的加剧不断升高，而FA处理的Fo先升高后下降，与对照相比，下降程度明显，最高达12.5%。与Fo变化不同，叶片实际光化学效率(YⅡ)受干旱影响不断下降，FA诱导的YⅡ始终高于对照，在第8和第12天，分别增加了39.87%、59.05%。

此外，叶片最大光化学效率(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数(qN)变化趋势基本一致，都是先升高后下降。FA诱导的Fv/Fm和qN高于对照，尤其在第12天，分别比对照升高了13.91%、28.61%。

3 讨论

FA及其衍生物已逐渐被国际市场认可，作为一种光谱性的无毒化学药剂，FA在医药、食品、化妆品等领域均得到应用[18]。FA不仅价格便宜，而且溶液配置方法简单，FA在缓解植物干旱胁迫方面具有重要的应用价值。

本研究采用外源FA对凤丹进行叶面喷施，能够在一定程度上减少叶片含水量的下降，降低Pro含量和REC，提高抗氧化酶活性、光能利用率，减轻了干旱胁迫对凤丹造成的伤害，提高了植株对干旱环境的耐受性。