养心菜(Sedum aizoon L),为景天科景天属多年生草本植物,具有综合抗逆性强、且易栽培管理等优点;我国干旱面积约占国土面积的一半,干旱严重制约植物生长。近年来,植物耐旱性的研究已然成为研究的热点。本实验采用盆栽控水模拟干旱胁迫的方法,设置对照(CK,占田间最大持水量的75%~80%),轻度胁迫(T1,55%~60%),中度胁迫(T2,40%~45%)与重度胁迫(T3,20%~25%),4个梯度,以10 d为一个周期,测定其生长指标、质膜过氧化、膜透性及保护酶活性;胁迫30 d时取样观察叶片解剖结构、超显微结构;同时测定其光合及叶绿素荧光参数;以研究景天三七抵御干旱的形态特征及生理机制,得出以下结论:(1)景天三七的抗旱性较强,可在轻度胁迫下正常生长,中、重度胁迫分别于30 d与20 d后开始对植株的生长产生影响,并且胁迫越强,胁迫时间越长影响越显著,尤其是重度胁迫40 d,植株生长近停滞状,基部叶片发黄掉落,叶片相对含水量显著低于其他处理,叶片大量失水后软化,变薄,地上部、地下部的生长均受到严重抑制;(2)景天三七的肉质叶结构特殊,对照叶中无明显的组织分化,叶肉细胞排列松散,胞间间隙大,储水组织发达,细胞壁角质化增厚,具有降低叶片蒸腾,有效保水的作用,具有耐旱植物的特质;干旱对景天三七的解剖结构有一定程度影响,轻度胁迫与对照相似,中、重度胁迫下叶肉细胞缩小,呈紧密排列,叶绿体集中分布,尤其是重度胁迫下叶厚、上下表皮厚度显著低于对照,叶绿体有解体融合的趋势;(3)干旱胁迫能诱导景天三七碳同化方式的改变,轻度胁迫下气孔与光合参数与对照均无显著差异,中度与重度胁迫下气孔开闭比率下降,尤其是重度胁迫下,景天三七气孔日间关闭,夜间少量张开,并且Gs、Ci、Tr显著降低、Ls显著升高,光合能力下降,表现出兼性CAM植物的特征,光合途径由C3循环转变为CAM循环,减缓植物生命活动,降低气孔蒸腾失水,同时叶片角质层随胁迫加深而增厚,削弱叶表蒸发失水,提高植物干旱耐受力;(4)透射电镜观察对照与轻度胁迫下景天三七的超显微结构无明显差异,而中、重度胁迫对其细胞结构造成一定程度的改变,中度胁迫:叶绿体向细胞中部聚集,重度胁迫:叶绿体皱缩变圆,基粒片层出现断裂,叶绿体膜轻微溶解,嗜饿颗粒密度变大,同时淀粉粒减少,出现褶皱,外壁模糊,线粒体内部片层发生溶解,肿胀变白;(5)干旱胁迫会引起叶绿素含量的降低,但轻度胁迫与对照无显著差异,中度胁迫虽然一定程度抑制了叶绿素的积累,但均未明显影响光合,而重度胁迫下叶绿素含量、Fm、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、NPQ均显著低于对照,综合其超显微结构的观察结果表明,重度干旱胁迫30 d造成景天三七的叶绿体、线粒体结构的破坏,从而引起光抑制或光破坏,削弱植物光合;(6)轻、中度胁迫下景天三七的Pro含量持续上升、可溶性糖、海藻糖、可溶性蛋白含量在重度胁迫后期略有下降,但均显著高于对照,说明干旱胁迫下景天三七主动增加渗透调节物质的分泌,提高植物的渗透调节能力,降低植物细胞渗透势,从而提高植物的吸水和保水能力;(7)轻、中度胁迫下SOD、CAT、POD活性显著增加,重度胁迫抗氧化酶第40 d有所下降,但此时叶片相对电导率与MDA显著高于其他处理,较30 d趋于平稳,表明SOD、POD、CAT能在一定范围内有效清除活性氧,保护细胞膜,但40 d为其耐受极限。