文丨初八沒煩惱
編輯丨初八沒煩惱
主要探究裸果木幼苗葉片對PEG滲透脅迫的生理響應規律，為揭示裸果木抗旱生理機制提供一定的理論依據。
以裸果木幼苗為實驗材料，采用不同品質分數的PEG-6000處理8h和24h産生滲透脅迫，測定葉片的部分水分生理名額和抗氧化名額。
在PEG脅迫下，裸果木幼苗葉片的相對含水量顯著下降。在脅迫24h時，随PEG濃度增大，束縛水含量/自由水含量呈現先顯著升高後降低的趨勢。
裸果木生理特性和适應機制
裸果木(Gymnocarposprzewalskii)隸屬石竹科裸果木屬，是古地中海殘遺珍稀瀕危植物，在大陸主要分布于甘肅河西走廊的大部、新疆部分區域及内蒙古和甯夏中西部。
具有抗旱、抗風蝕沙埋、耐鹽堿等特點，對研究大陸西北和内蒙古地區旱生植物的演變、氣候變化具有重大的科學意義。
專家預測未來裸果木适生區的降水量在40-200mm，表明裸果木具有較強的幹旱适應性。因裸果木分布區生境惡劣，加之人類活動的影響，使其種群數量不斷減少。
受全球氣候變化的影響，幹旱成為當今社會面臨的主要問題，對植物的生長發育有着重要的影響，也是限制植物生長的主要因素。
專家表明，在幹旱環境條件下，植物會通過調節自身的生理生化特性，或啟動自我防護機制，防止機體受到損傷，表現在水分代謝、滲透調節、抗氧化系統響應等方面。
植物在遭受滲透脅迫時，能夠主動積累可溶性糖、脯氨酸以及可溶性蛋白等物質，實作滲透調節，保護細胞結構和功能的作用。
這顯著增加了植物在滲透調節方面的能力和對幹旱環境的适應性，提高植物在逆境下的生存能力，其含量變化能夠有效反映植物抗旱性強弱。
另外通過抗氧化酶系統來調節活性氧的平衡是植物适應幹旱的另一重要機制。
是以，研究植物體内水分代謝、滲透調節物質含量和抗氧化酶系統等的變化，可以有效了解植物應對幹旱的生理響應機制。
而聚乙二醇具有很強的滲透壓，使植物細胞失水，形成幹旱脅迫的環境狀态。PEG-6000滲透脅迫效果和植物正常生長幹旱的過程是類似的。
一些專家也使用了不同濃度的PEG-6000溶液對沙拐棗幼苗進行浸根培養，形成滲透脅迫的環境來研究所學生理名額的變化。
是以通過不同濃度的PEG-6000溶液處理幼苗，産生滲透脅迫，研究其對模拟滲透脅迫的生理響應特性是可行的。
目前，對裸果木現階段的研究主要涉及種子萌發、葉片的解剖結構以及生态适應性、種群結構和空間分布格局等方面。
但在滲透脅迫響應的研究中尚未見到關于幼苗在不同脅迫時間和不同脅迫程度下生理響應的報道。
是以本研究以裸果木幼苗為研究對象，分析其在不同PEG濃度，處理不同脅迫時間時的生理反應，探明其對滲透脅迫的生理适應機制，為裸果木抗旱機理的研究提供一定的理論依據。
苗木培育測定
種子采自甘肅安西極旱荒漠國家級自然保護區天然分布的裸果木種群為12h·d-1，濕度為60%。
待其在人工氣候箱生長2個月，幼苗根莖處木質化時，将其移植于25cm×30cm花盆内，在室内管理，于五月中旬移至室外，在自然狀況下生長。
苗木生長到八月份，選取長勢一緻的幼苗，洗淨根系上的泥土，分别用0%、5%、10%、15%、20%的聚乙二醇溶液進行處理，每個處理5個重複，每個重複3株。
分别脅迫處理8h、24h後，采集葉片測定各生理名額重複3次，試樣均取自植株同一部位的葉片。
相對含水量用烘幹稱重法測定；束縛水和自由水含量用阿貝折射儀，用磺基水楊酸法測定脯氨酸含量；用蒽酮比色法測定可溶性糖含量。
也可以用考馬斯亮藍G-250染色法測定可溶性蛋白含量；采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量；采用氮藍四唑還原法測定超氧化物歧化酶活性。
用愈創木酚法測定過氧化物酶活性，參照研究方法來測定過氧化氫酶活性和抗壞血酸過氧化物酶活性。
PEG脅迫對裸果木葉片滲透調節物質含量的影響
随着脅迫時間和脅迫程度的增加，幼苗葉片的滲透調節物質含量變化規律存在差異。
幼苗葉片的Pro和SS含量整體呈現上升的趨勢，但在PEG濃度達到15%時，脅迫8h和24h的Pro含量均呈現下降趨勢。
脅迫8h時，PEG處理濃度在5%、10%、20%時Pro含量呈顯著上升的趨勢；在脅迫24h時，葉片Pro含量呈先升高後降低再升高的趨勢。
但均顯著高于CK，在20%PEG處理下Pro含量達到最高，随PEG濃度增大，Pro含量分别較CK高出2.5倍、3倍、2.5倍、3.5倍。
在相同PEG脅迫處理濃度下，葉片Pro含量在脅迫8h和24h時存在顯著差異。
PEG脅迫8h時，葉片SS含量随處理濃度的增加，呈先升高後降低的趨勢，PEG濃度為10%和15%時，SS含量顯著高于CK，當PEG濃度升至20%時，SS含量顯著下降。
在脅迫24h時，葉片SS含量呈現波動趨勢，但所有PEG脅迫處理的SS含量顯著高于CK，PEG濃度為20%時，葉片SS含量達到最大，較CK增加48.3%。
而且PEG脅迫時間不同時，SP含量對PEG脅迫濃度變化的響應規律存在差異。
在脅迫8h時，SP含量随PEG處理濃度的增加而降低，PEG濃度≥10%時各處理SP含量顯著低于CK，在PEG濃度20%時SP含量最低，較CK降低了40%。
在脅迫24h時，葉片SP含量呈先上升後下降趨勢，不同PEG濃度處理SP含量與CK均無顯著差異。
PEG濃度為10%~20%時，脅迫24h時的SP含量均顯著高于脅迫8h時，較8h分别高出1.4倍、1,7倍、1.5倍。
随着PEG濃度的增加及脅迫時間的延長，葉片MDA含量逐漸升高。在15%和20%的PEG脅迫8h時，MDA含量顯著高于CK，為CK的1.7倍和1.8倍。
在脅迫24h時，不同濃度PEG處理下MDA含量均顯著高于CK，20%PEG處理下，MDA含量達最大，為CK的2.6倍。
在相同PEG濃度處理下，脅迫24h時的MDA含量均顯著高于脅迫8h時，随PEG濃度的增加，分别為脅迫8h的1.8倍、1.6倍、1.4倍、1.5倍，膜脂過氧化程度明顯加大。
随着PEG濃度的增加及脅迫時間的延長，葉片的H2O2含量顯著上升1。PEG脅迫8h時，不同PEG處理濃度下H2O2含量與CK均形成顯著性差異。
較CK增幅依次為53.3%、51.3%、16.8%、59.6%；在脅迫24h時，各處理濃度下H2O2含量顯著高于CK，在PEG濃度為20%時含量最高，為CK的1.6倍。
在相同PEG濃度處理下，脅迫24h的H2O2含量均顯著高于脅迫8h的，随PEG濃度增大，分别為脅迫8h的1.4倍、1.5倍、2.0倍、1.6倍，且在PEG處理濃度15%時達到最顯著。
随着PEG脅迫程度的加大，裸果木幼苗葉片的抗氧化酶活性整體呈上升的趨勢。
PEG脅迫8h和24h時，各處理濃度下的SOD活性均顯著高于其CK，均在PEG濃度為20%時達到最大值，分别較CK高出1.9倍和2.8倍。
在相同PEG處理濃度下，葉片的SOD活性在脅迫24h時均較脅迫8h時顯著增強，分别為8h的1.6倍、1.8倍、1.5倍、1.5倍。
在脅迫8h時，葉片POD活性上升緩慢，當PEG濃度≥15%時，POD活性顯著高于CK。
在脅迫24h時不同濃度PEG處理下POD活性顯著高于CK，PEG濃度為20%的處理下，POD活性達到最大值，為CK的12.9倍。
在相同濃度的PEG脅迫下，葉片POD活性在脅迫24h時顯著高于脅迫8h時，分别為脅迫8h的4.1、6.9、6.4、5.9倍。
CAT活性對PEG脅迫響應顯著，在脅迫8h時，不同PEG處理濃度之間CAT活性均顯著高于CK，在PEG濃度為15%時最高，為CK的5.7倍。
水分代謝名額是植物遭受水分脅迫時最直覺表達其水分狀況的名額。在出現滲透脅迫時，葉片RWC脅迫程度的增大而下降，RWC越高且越穩定，植物幹旱适應性就越強。
有研究顯示，當Va/Vs較低時，說明植物體内的代謝活動較強，反之，則代謝較弱，但抗性較強。
PEG滲透脅迫造成裸果木幼苗葉片明顯失水，PEG脅迫24h時，水分虧缺更為明顯，葉片能夠通過顯著提高束縛水比例。
其主動積累脯氨酸和可溶性糖，提高保水能力，降低滲透勢，保持細胞膨壓，适應一定程度的滲透脅迫。
PEG脅迫使裸果木葉片發生膜脂過氧化作用，PEG脅迫24h時H2O2含量過量積累，對葉片細胞膜系統産生了明顯的過氧化傷害。
幼苗主要通過顯著增強葉片的SOD、POD、CAT、APX活性，清除過量的自由基，減輕膜系統損傷，緩解滲透脅迫。