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摘 要：为了确定干旱条件下田菁的抗旱能力及其生理机制，该研究于2016年在安徽凤阳以田选10号、盐菁胶1号、盐菁胶3号、田菁3号为材料进行盆栽试验，调查了干旱处理前后不同田菁品种幼苗的植株形态变化，测定植株样品中的可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量和过氧化氢酶活性等生理指标，比较不同田菁品种的抗旱指数。结果表明，干旱處理后植株株高和鲜质量显著降低8%～20%，体内生理指标则显著增加15%～143%。通过比较不同品种的抗旱指数，得出田选10号和盐菁胶1号抗旱能力较强，而另外2个品种的抗旱能力较弱。抗旱力强的品种在干旱处理后可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、过氧化氢酶活性增加更多，而抗旱力弱的品种丙二醛含量更高。
关键词：田菁；干旱胁迫；抗旱指数；生理指标
中图分类号 S142 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）08-0016-03
田菁（Sesbania cannabina Pers）是一种生长速度快、鲜草产量高、根系与根瘤发达、固氮能力强的豆科作物。田菁的用途很广，其秸秆可造纸，茎皮能制麻，籽粒可提取田菁胶，枝叶可作家畜饲料[1]。田菁因原产于低洼潮湿地区而具有很强的抗涝性，又因为苗期扎根较深而具有较强的耐旱能力，还具有抗盐碱的特点，既可作为改良盐碱地的先锋作物，也可作为培肥荒地的绿肥作物[1-2]。近年来，国内在田菁品种筛选方面已经有一些研究[3]，对田菁抗盐性能的研究较多，而在其抗旱能力方面研究很少[4-5]。为研究田菁的抗旱机理，筛选抗旱良种，笔者在前几年田间观察的基础上，于2016年在安徽科技学院进行了盆栽试验，分析了干旱胁迫下田菁幼苗形态变化和生理指标变化，为田菁品种筛选提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料 采用国家种质资源库提供的种子，4个田菁品种分别为：田选10号，盐菁胶1号，盐菁胶3号，田菁3号。
1.2 方法 每个品种6盆，装沙土1kg，每盆均匀播种15粒，置于光照培养箱（20℃）中萌发，待种子萌发后定苗6株，将光照培养箱温度调为26℃，每天浇适量水，使植物健康生长。培养30d后，植株长到3叶期时取3盆进行干旱处理，另三盆正常浇水用作对照，7d后测植株形态和生理指标。测定指标有株高、茎粗、地上部和地下部鲜质量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量、过氧化氢酶活性。
1.3 统计分析
1.3.1 植株样品生理指标测定方法 可溶性糖用沸水提取，蒽酮比色法测定；游离脯氨酸用3%磺基水杨酸提取，茚三酮比色法测定；丙二醛用5%三氯乙酸提取，硫代巴比妥酸比色法测定；过氧化氢酶活性用磷酸缓冲液提取，高锰酸钾滴定法测定[6]。
1.3.2 抗旱指数计算方法[7]株高指数=干旱处理株高/对照株高；鲜质量指数、可溶性糖指数、脯氨酸指数、过氧化氢酶指数类似；丙二醛指数=干旱处理丙二醛含量/对照丙二醛含量；总抗旱指数=各指数的总和。
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫下不同田菁品种的植株形态变化 干旱对田菁的营养生长有显著影响，可使植株形态发生不同程度的变化。表1显示，干旱胁迫可使田菁株高显著降低8%～13%；地上部、地下部和整株鲜质量显著降低11%～22%；干旱处理的田菁茎粗有降低趋势但与对照差异不显著；干旱胁迫下不同品种的根冠比有不同的趋势，田选10号和盐菁胶1号根冠比略有增加而其他品种有减少趋势。
2.2 干旱胁迫下不同田菁品种的生理指标变化 当植物处于逆境，如干旱、渍水、高温、低温、盐碱以及病虫害等，其体内的生理活性物质会产生一些变化，以适应或抵抗不利的环境，逆境也会破坏部分细胞组织而释放出一些化学物质或产生某些次生代谢物质。表2表明，干旱胁迫下，供试田菁的可溶性糖含量比对照显著增加了14%～37%，游离脯氨酸含量显著增加了82%～142%，丙二醛含量显著增加了27%～100%，过氧化氢酶活性显著增加了49%～143%。
2.3 不同田菁品种的抗旱指数比较 根据表1和表2的数据，计算各品种的抗旱指数，得表3。表3显示，供试田菁品种的抗旱指数从高到低的排序是：田选10号>盐菁胶1号>盐菁胶3号>田菁3号，其中田选10号与盐菁胶1号为第一等级，盐菁胶3号和田菁3号为第二等级，第一等级抗旱能力较强，第二等级抗旱能力较弱，等级内品种间差异不显著。这个结果与田间观察调查结果一致。
3 讨论与结论
在干旱条件下，田菁植株在生长变慢的同时，体内多种生理活性物质也发生了显著的变化，其变化程度与植物的抗旱能力密切相关[7-8]。在干旱环境下植物会主动积累一些可溶性糖和脯氨酸以调节渗透压，防止水分丢失，维持体内水分平衡，同时，这些物质还可以在复水后为植物重新恢复生长提供能量，因而抗旱力强的品种如田选10号与盐菁胶1号在干旱处理后可溶性糖和游离脯氨酸含量比其他品种积累得更多。本实验中，干旱处理后植株的脯氨酸含量变化比可溶性糖含量变化更大，说明脯氨酸是田菁更为重要的抗旱生理指标。
丙二醛是膜脂过氧化的次生代谢产物。干旱条件下，植物细胞内的膜脂发生过氧化作用而导致丙二醛不同程度的积累，因而丙二醛含量是膜脂过氧化程度的重要指标。本实验中，盐菁胶3号和田菁3号在干旱处理后丙二醛含量增加更多，这是其抗旱能力较弱的重要表现。
为降低膜脂过氧化作用，植物需要大量过氧化氢酶，以分解过氧化氢防止其破坏生物膜，因而过氧化氢酶活性也是表征植物抗旱能力强弱的重要指标。本实验中，田选10号与盐菁胶1号在干旱处理后过氧化氢酶活性增强更多，说明其抗旱能力更强。
总抗旱指数是植物抗旱能力的综合量化指标，根据该指数可得出：抗旱能力最强的是田选10号与盐菁胶1号，值得推广。
参考文献
[1]焦斌.中国绿肥[M].北京：农业出版社，1986.
[2]马文，孔德平.田菁生物学特性及栽培技术[J].现代农村科技，2009（15）：12.
[3]张晓红，邹长明，王允青，等.适宜在安徽推广种植的田菁品种的筛选与评价[J].湖南农业大学学报，2015，41（2）：190-195.
[4]张立宾，郭新霞，常尚连.田菁的耐盐能力及其对滨海盐渍土的改良效果[J].江苏农业科学，2012，40（2）：310-312.
[5]刘兆普，沈其荣，邓力群，等.滨海盐土水、旱生境下田菁生长及其对盐土肥力的影响[J].土壤学报，1999，32（2）：267-275.
[6]王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2006：167-281.
[7]黎裕.作物抗旱鉴定方法与指标[J].干旱地区农业研究，1993，11（1）：91-99.
[8]周瑞莲，王刚.水分胁迫下豌豆保护酶活力变化及脯氨酸积累在其抗旱中的作用[J].草业学报，1997，6（4）：39-43.
[9]裴宗平，余莉琳，汪云甲，等.4种干旱区生态修复植物的苗期抗旱性研究[J].干旱区资源与环境，2014，28（3）：204-208.
（责编：张宏民）
关键词：田菁；干旱胁迫；抗旱指数；生理指标
中图分类号 S142 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）08-0016-03
田菁（Sesbania cannabina Pers）是一种生长速度快、鲜草产量高、根系与根瘤发达、固氮能力强的豆科作物。田菁的用途很广，其秸秆可造纸，茎皮能制麻，籽粒可提取田菁胶，枝叶可作家畜饲料[1]。田菁因原产于低洼潮湿地区而具有很强的抗涝性，又因为苗期扎根较深而具有较强的耐旱能力，还具有抗盐碱的特点，既可作为改良盐碱地的先锋作物，也可作为培肥荒地的绿肥作物[1-2]。近年来，国内在田菁品种筛选方面已经有一些研究[3]，对田菁抗盐性能的研究较多，而在其抗旱能力方面研究很少[4-5]。为研究田菁的抗旱机理，筛选抗旱良种，笔者在前几年田间观察的基础上，于2016年在安徽科技学院进行了盆栽试验，分析了干旱胁迫下田菁幼苗形态变化和生理指标变化，为田菁品种筛选提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料 采用国家种质资源库提供的种子，4个田菁品种分别为：田选10号，盐菁胶1号，盐菁胶3号，田菁3号。
1.2 方法 每个品种6盆，装沙土1kg，每盆均匀播种15粒，置于光照培养箱（20℃）中萌发，待种子萌发后定苗6株，将光照培养箱温度调为26℃，每天浇适量水，使植物健康生长。培养30d后，植株长到3叶期时取3盆进行干旱处理，另三盆正常浇水用作对照，7d后测植株形态和生理指标。测定指标有株高、茎粗、地上部和地下部鲜质量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量、过氧化氢酶活性。
1.3 统计分析
1.3.1 植株样品生理指标测定方法 可溶性糖用沸水提取，蒽酮比色法测定；游离脯氨酸用3%磺基水杨酸提取，茚三酮比色法测定；丙二醛用5%三氯乙酸提取，硫代巴比妥酸比色法测定；过氧化氢酶活性用磷酸缓冲液提取，高锰酸钾滴定法测定[6]。
1.3.2 抗旱指数计算方法[7]株高指数=干旱处理株高/对照株高；鲜质量指数、可溶性糖指数、脯氨酸指数、过氧化氢酶指数类似；丙二醛指数=干旱处理丙二醛含量/对照丙二醛含量；总抗旱指数=各指数的总和。
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫下不同田菁品种的植株形态变化 干旱对田菁的营养生长有显著影响，可使植株形态发生不同程度的变化。表1显示，干旱胁迫可使田菁株高显著降低8%～13%；地上部、地下部和整株鲜质量显著降低11%～22%；干旱处理的田菁茎粗有降低趋势但与对照差异不显著；干旱胁迫下不同品种的根冠比有不同的趋势，田选10号和盐菁胶1号根冠比略有增加而其他品种有减少趋势。
2.2 干旱胁迫下不同田菁品种的生理指标变化 当植物处于逆境，如干旱、渍水、高温、低温、盐碱以及病虫害等，其体内的生理活性物质会产生一些变化，以适应或抵抗不利的环境，逆境也会破坏部分细胞组织而释放出一些化学物质或产生某些次生代谢物质。表2表明，干旱胁迫下，供试田菁的可溶性糖含量比对照显著增加了14%～37%，游离脯氨酸含量显著增加了82%～142%，丙二醛含量显著增加了27%～100%，过氧化氢酶活性显著增加了49%～143%。
2.3 不同田菁品种的抗旱指数比较 根据表1和表2的数据，计算各品种的抗旱指数，得表3。表3显示，供试田菁品种的抗旱指数从高到低的排序是：田选10号>盐菁胶1号>盐菁胶3号>田菁3号，其中田选10号与盐菁胶1号为第一等级，盐菁胶3号和田菁3号为第二等级，第一等级抗旱能力较强，第二等级抗旱能力较弱，等级内品种间差异不显著。这个结果与田间观察调查结果一致。
3 讨论与结论
在干旱条件下，田菁植株在生长变慢的同时，体内多种生理活性物质也发生了显著的变化，其变化程度与植物的抗旱能力密切相关[7-8]。在干旱环境下植物会主动积累一些可溶性糖和脯氨酸以调节渗透压，防止水分丢失，维持体内水分平衡，同时，这些物质还可以在复水后为植物重新恢复生长提供能量，因而抗旱力强的品种如田选10号与盐菁胶1号在干旱处理后可溶性糖和游离脯氨酸含量比其他品种积累得更多。本实验中，干旱处理后植株的脯氨酸含量变化比可溶性糖含量变化更大，说明脯氨酸是田菁更为重要的抗旱生理指标。
丙二醛是膜脂过氧化的次生代谢产物。干旱条件下，植物细胞内的膜脂发生过氧化作用而导致丙二醛不同程度的积累，因而丙二醛含量是膜脂过氧化程度的重要指标。本实验中，盐菁胶3号和田菁3号在干旱处理后丙二醛含量增加更多，这是其抗旱能力较弱的重要表现。
为降低膜脂过氧化作用，植物需要大量过氧化氢酶，以分解过氧化氢防止其破坏生物膜，因而过氧化氢酶活性也是表征植物抗旱能力强弱的重要指标。本实验中，田选10号与盐菁胶1号在干旱处理后过氧化氢酶活性增强更多，说明其抗旱能力更强。
总抗旱指数是植物抗旱能力的综合量化指标，根据该指数可得出：抗旱能力最强的是田选10号与盐菁胶1号，值得推广。
参考文献
[1]焦斌.中国绿肥[M].北京：农业出版社，1986.
[2]马文，孔德平.田菁生物学特性及栽培技术[J].现代农村科技，2009（15）：12.
[3]张晓红，邹长明，王允青，等.适宜在安徽推广种植的田菁品种的筛选与评价[J].湖南农业大学学报，2015，41（2）：190-195.
[4]张立宾，郭新霞，常尚连.田菁的耐盐能力及其对滨海盐渍土的改良效果[J].江苏农业科学，2012，40（2）：310-312.
[5]刘兆普，沈其荣，邓力群，等.滨海盐土水、旱生境下田菁生长及其对盐土肥力的影响[J].土壤学报，1999，32（2）：267-275.
[6]王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2006：167-281.
[7]黎裕.作物抗旱鉴定方法与指标[J].干旱地区农业研究，1993，11（1）：91-99.
[8]周瑞莲，王刚.水分胁迫下豌豆保护酶活力变化及脯氨酸积累在其抗旱中的作用[J].草业学报，1997，6（4）：39-43.
[9]裴宗平，余莉琳，汪云甲，等.4种干旱区生态修复植物的苗期抗旱性研究[J].干旱区资源与环境，2014，28（3）：204-208.
（责编：张宏民）