水分胁迫对紫穗槐幼苗生理生化指标的影响
1 引言
紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)隶属豆科??蝶形花亚科 紫穗槐属，原产美国。广布于我国东北、华北、河南、华东、湖北、四川等省（区），是黄河和长江流域很好的水土保持植物。紫穗槐落叶灌木，高1-4m，丛生、枝叶繁密，直伸，皮暗灰色，平滑，小枝灰褐色，有凸起锈色皮孔，幼时密被柔毛；侧芽很小，常两个叠生。叶互生，奇数羽状复叶，小叶11-25，卵形，狭椭圆形，先端圆形，全缘，叶内有透明油腺点。总状花序密集顶生或要枝端腋生，花轴密生短柔毛，萼钟形，常具油腺点，旗瓣蓝紫色，翼瓣，龙骨瓣均退化。荚果弯曲短，长7-9mm、棕褐色，密被瘤状腺点，不开裂，内含1种子，种子具光泽，千粒重10g。紫穗槐因荚皮上含有蜡质，种子吸水困难，发芽慢，播前需进行浸种催芽。紫穗槐是一种耐寒、耐旱、耐湿、耐盐碱、抗风沙、抗逆性极强的灌木，根系为散根型，侧根发达，韧性强，须根稠密，根幅大于树冠，各级根系纵横交织，形成网状结。一墩5a生的紫穗槐侧根可向四周伸展出3m多，直径0.2cm以上的侧根可达1130多条，盘结在0—30era的土层里，一墩萌条多达40根，由于繁茂的枝叶覆盖地面，大量的根系把持着土壤，加上枯枝落叶的蓄水作用，从而有效地减少地面的水土流失，如兴隆村、七虎林涝区站、卫国堤段等营造的固沟林和护堤紫穗槐均起到了良好的固沟、护堤、护坡作用，是保持水土的珍贵树种[1]。紫穗槐不仅适于半干旱风沙地区生长，而且是河旁、沟渠、丘间、洼地以及短期积水地区适宜栽植的优良灌木树种。半干旱风沙地区或盐碱地区的土壤结持力差，有机质贫乏，温差大，风蚀严重。若在此类地区，种植紫穗槐纯林或与乔木行内、行间及带状混交。成林之后，形成良好的矮层林带，可改变田间小气候，减少地面风速，从而起到防风固沙作用以及阻止流沙的作用[2]。张文安（2001）的研究表明，在田埂栽种紫穗槐，在第二年已经没有明显的水土侵蚀标准，紫穗槐梯化护埂的保水能力自第3年后达到甚至超过次生植被覆盖(对照)的保水能力。
干旱胁迫，通常指由干旱、缺水所引起的对植物正常生理功能的干扰。在植物正常的生活环境中，经常会遇到的干旱胁迫，也是植物生长发育的限制因素。植物水分失调还会引起一些病虫危害的发生，影响植物生产。水分缺乏常常对作物的生长发育产生显著影响。总的情况是延缓、停止或破坏植物正常的生长发育，加快或促进生活组织、器官和个体的衰老、脱落和死亡，而且随着水分缺乏程度的加深或时间延长，这种趋势随之增强。在轻度或中度水分缺乏条件下，历时较短时，恢复供水后一般均可恢复正常的生长发育，甚至短时间内生长速率能超过原来的水平，补偿一部分在缺水时的损失，但在长时间或严重水分缺乏条件下，常常造成不可逆的代谢失调，严重阻碍生长并影响发育和最终产量，甚至造成局部或整株死亡。水分缺乏对作物生长的影响包括：①使细胞的延伸生长减慢或停止；②使细胞分裂受到抑制；③使作物器官和个体生长过程中的体积增大（细胞数目增加；体积扩张）受抑制；④使作物生长中的干物质增加受抑制。水分缺乏对作物发育的影响包括：①延迟或阻止作物营养体原基的产生和分化，使营养体暂时停止发生或减少发生；②使花原基的发生延迟或停止，导致开花延迟或小花减少；③使胚囊内卵细胞败育，花粉发育延迟或异常，花丝、花粒或花粉管的伸长受阻，以致不能传粉受精；④促进生殖器官脱落；⑤促进植株的衰老和成熟。上述水分缺乏对植物代谢活动、生长、发育的各个方面都有程度不同的影响，这就常常给作物的产量带来不利的影响。水分缺乏严重时，可造成大幅度减产，给农业生产带来重大损失。植物的水分散失主要由叶子来承担，因此，水分胁迫对叶子的影响也很大[3]。
近几年来，因厄尔尼诺现象造成大范围内周期性降水土壤分布失衡以及各地用水不当等原因，使相当范围内干旱加剧，因此全球环境恶化，水资源匮乏，土壤沙化等不利条件日趋威胁植物生存环境，有关水分胁迫下树种生理特性变化的研究得到国内外许多学术界的关注。在水分胁迫下，树木的生长发育、叶片的形态结构以及生理生化特性等方面表现出一定的特点和规律性，可以通过观察和测定树木的这些指标来研究树木的抗旱性。紫穗槐耐盐碱、耐干旱、耐严寒、对上壤要求不严，具有改良盐碱地、改善上壤结构、提高上壤肥力，是一种首选的优良的防风固沙固水的水土保持灌木林种[1]。但是目前紫穗槐在栽培过程中面临最大的威胁就是水分不足，而往往早期幼苗的成活对水分依赖性特别强，因此在沙土中模拟水分胁迫条件栽培紫穗槐，测定植物代谢的生理生化指标，并找出其规律，已是当前研究的热点，将对植物抗性的研究提供具有价值的实验数据，对于全球的绿化事业具有重要意义。
2 研究方法
2.1 实验材料
供试种子采自黑龙江帽儿山。种子于2006年采收，保存于通风阴凉处。选择成熟，饱满且大小适中的种子作为萌发实验材料。供试苗木为紫穗槐幼苗，在规格为12cm*10cm的塑料花盆中栽植培养，当植物长到五片真叶时开始进行干旱处理。
2.2 仪器设备
722型分光光度计，DDS-307型电导率仪，研钵，小烧杯，容量瓶，大试管，普通试管，移液管，滤纸，剪刀，可调加样器，恒温水浴锅，冷冻离心机，量瓶，具塞刻度试管，刻度试管等。
2.3 实验方法
2.3.1种子及苗木的处理
2007年10月选择成熟、饱满的果实，去除果皮，用0.3%的K2MnO4溶液浸泡15min，进行消毒，再用清水冲洗干净的种子作为实验材料。将紫穗槐幼苗在规格10cm*12cm的塑料花盆里栽植培养，当植物长到五片真叶时开始进行干旱处理。将一半紫穗槐幼苗浇以充足的水后开始第一次实验，然后彻底停止浇水进行自然干旱。每天测定一次所有的生理生化指标，连续测定12天；而以另一半每天正常浇适量水的紫穗槐苗木作对照。
2.3.2 叶片生理生化指标的测定
2.3.2.1 细胞膜透性 相对电导率法
取紫穗槐幼苗叶片0.1g（干净无损伤的鲜叶），剪碎加入5mL蒸馏水，放入真空干燥器抽气5~6min，然后室温静置20min后搅动叶片，在20~25℃恒温下测定溶液电导率c1，然后将其封口放入100℃沸水浴中15min，取出放入自来水冷却10min，在20~25℃恒温下测定其煮沸电导率c2
相对电导率=c1/c2*100%
2.3.2.2 脯氨酸 酸性茚三酮比色法
①脯氨酸标准曲线制作（见表1）
表1 脯氨酸标准曲线
Table1 Proline standard curve
取5支具塞试管，分别加入各浓度的标准脯氨酸系列溶液2mL，冰乙酸2mL，茚三酮溶液2mL，混匀后沸水浴中加热20min，冷却后向各试管中准确加入4mL甲苯，震荡30s,静置片刻，使色素全部溶至甲苯溶液。用注射器轻轻吸取各管上层脯氨酸甲苯溶液至比色杯中，以1号管为对照在520nm光波下比色，测定吸光度值，以吸光度值OD515nm为纵坐标，脯氨酸含量为横坐标，绘制标准曲线。
②样品制定
称取紫穗槐鲜叶0.1g，放入含有2.5mL3%磺基水杨酸溶液的试管中，在沸水浴中提取10min，冷却后过滤于干净试管中，滤液即脯氨酸提取液。取上清液2mL，加入2mL冰乙酸，2mL茚三酮溶液于大试管中，充分混匀，沸水浴加热30min，溶液即呈红色。冷却后加入4mL甲苯，摇荡30s，静置，取上层液至10mL离心管中，在3000r/min下离心5 min。用吸管轻轻吸取上层脯氨酸红色甲苯溶液于比色杯中，以甲苯为空白对照，于520nm波长下测定吸光值。
③结果计算
从标准曲线上查出2mL测定液中脯氨酸的浓度C（g/mL），然后计算样品中脯氨酸含量。计算公式如下：
单位鲜重样品的脯氨酸含量=（C*5/2）（W*10）*100%
式中：C—由标准曲线查得的待测样品脯氨酸含量（g）；W—植物样品重量（g）
2.3.2.3 丙二醛（MDA） 硫代巴比妥酸（TBA）比色法
①取0.1g紫穗槐样品叶片，加5%TCA2.5ml研磨后得匀浆在3000r/min下离心10min②取上清液2ml，加0.67%TBA2ml,混合后在100℃水浴煮沸30min，冷却后再离心。③分别测定上清液在450nm，532nm和600nm处的吸光光度值，并按公式算出MDA浓度，再算出单位鲜重组织中的MDA含量（mol/g）。计算公式如下：
C/mol/L=6.45(A-A)-0.56A450
2.3.2.4 可溶性糖 蒽酮比色法
①制作标准曲线，并求出标准线性方程。
②样品的测定 取0.1g紫穗槐叶片，放入刻度试管中,加入5mL蒸馏水，用塑料薄膜封口于沸水浴中提取30min。提取液过滤倒入25mL容量瓶中，定容至刻度。取0.5 mL提取液于20ml刻度试管中，加入0.5 mL的蒽酮乙酸乙酯和5 mL浓硫酸，煮沸1 min，冷却至室温，测定630nm处光密度值。
③可溶性糖含量的计算公式：
可溶性糖的含量=C*V*n/(10a*W)*100%
式中：C—标准方程求来的糖量，g；a—吸取样品液体积，mL；V—提取液量，mL；
m—稀释倍数；W—组织重量，g
2.3.2.5 含水量
①总含水量测定 取称量瓶称重w1，再取紫穗槐幼苗叶片打孔25片，立即装入称量瓶称重w2，再将称量瓶与叶片105℃下烘15min，再于80～90℃下烘干至恒重w3，冷却后测定植物组织中的总含水量，计算公式
总含水量=（w2-w3）/（w2-w1）*100%
②植物组织中自由水含量的测定 取称量瓶称重w1；再取紫穗槐幼苗叶片打孔50片，立即随机装入称量瓶中称重w2；再各加入60%～65%的蔗糖溶液5ml称重w3；各瓶于暗处置4～6h，其间不时摇动。到预定时间用阿贝折射仪分别测定各瓶糖液浓度，同时测定原来的糖液浓度。
公式如下：
自由水的含量=[（w3-w2）*（c1-c2）/c2]/（w2-w1）*100%
③植物组织中束缚水含量的计算
束缚水的含量＝组织中总含水量－组织中自由水含量（%）
2.3.2.6 叶绿素含量
取0.05g紫穗槐子叶擦净组织表面污物，剪碎，加少量石英砂和碳酸钙粉及2～3ml95％乙醇研磨成匀浆，再加乙醇2.5 mL，继续研磨至组织变白。静置3 min。 取滤纸1张，置漏斗中，用乙醇湿润，沿玻棒把提取液倒入漏斗中，过滤到25ml棕色容量瓶中，用少量乙醇冲洗研钵、研棒及残渣数次，最后连同残渣一起倒入漏斗中。用滴管吸取乙醇，将滤纸上的叶绿体色素全部洗入容量瓶中。直至滤纸和残渣中无绿色为止。最后用乙醇定容至6.5ml，摇匀。把叶绿体色素提取液倒入光径1cm的比色杯内。以95％乙醇为空白，在波长665nm、649nm下测定吸光度。 实验结果计算：将测定得到的吸光值代入下面的式子：
Ca=13.95A665－6.88A649
Cb=24.96A649－7.32A665
据此即可得到叶绿素a和叶绿素b的浓度（Ca、Cb：mg/L），二者之和为总叶绿素的浓度。最后根据下式可进一步求出植物组织中叶绿素的含量：
叶绿素的含量（mg/g）= [叶绿素的浓度×提取液体积×稀释倍数]/样品鲜重
2.3.2.7 可溶性蛋白 考马斯亮蓝G-250染色法
①制作可溶性蛋白标准曲线
②样品的测定 称取0.1g紫穗槐叶片，用5mL蒸馏水研磨成匀浆，1000r/min离心10min，取上清液1mL，加入5mL考马斯亮蓝试剂，摇匀，2min后测吸光度。
结果计算
蛋白质含量（mg/g）=(C*V)/（1000V*WF）
式中：C—标准曲线值，g；V—吸取液总体积，mL；WF—样品鲜重，g；V—测定时取样量，mL
2.3.2.8 超氧物歧化酶（SOD）活力 氮蓝四唑（NBT）法
酶液的制备：取0.1g紫穗槐子叶于预冷的研钵中，冰浴下研磨成匀浆，在4℃，15000r/min下离心15min，取上清液用磷酸缓冲溶液pH7.8定容至5mL（始终处于冰浴环境中保存）。上清液即为SOD粗提液。显色反应：取5ml指形管（要求透明度好）3支，1支为测定管，另2支为对照管，按下列加入各溶液：甲硫氨酸0.3 mL，pH7.8磷酸缓冲液1.5 mL，氮蓝四唑0.3mL，核黄素0.3mL，EDTA－Na 2液0.3mL，酶液0.05 mL，蒸馏水0.25mL，2支对照管以缓冲液代替酶液，总体积3.0mL混匀后将1支对照管置暗处，其它各管于4000Lx日光下反应20min（要求各管受光情况一致，温度高时间缩短，低时延长）。SOD活性测定与计算,至反应结束后，以不照光的对照管做空白，在560nm处分别测定其它各管的吸光度。 结果计算 已知SOD活性单位以抑制NBT光化还原的50％为一个酶活性单位表示，按下式计算SOD活性。
SOD总活性＝(Ack－AE)×V/(Ack×0.5×W×Vt) 上式中，SOD总活性以每克鲜重酶单位表示；Ack为照光对照管的吸光度；AE为样品管光度；V样品液总体积（ml）；Vt测定时样品用量（ml）；W样鲜重（g）
2.3.2.9过氧化氢酶（CAT）的活性
①酶液提取 称取新鲜小麦叶片或其它植物组织0.5g置研钵中，加入2～3ml 4℃下预冷的pH7.0磷酸缓冲液和少量石英砂研磨成匀浆后，转入25ml容量瓶中，并用缓冲液冲洗研钵数次，合并冲洗液，并定容到刻度。混合均匀将量瓶置5℃冰箱中静置10min，取上部澄清液在4000rpm下离心15min，上清液即为过氧化氢酶粗提液。5℃下保存备用。
②测定 取10ml试管3支，其中2支为样品测定管，1支为空白管，按表4顺序加入试剂
表2 紫外吸收法测定H2O2样品液配置表
Table2 UV absorption of H2O2liquid sample allocation table
25℃预热后,逐管加入0.3ml 0.1mol/L的H2O2，每加完一管立即记时，并迅速倒入石英比色杯中，240nm下测定吸光度，每隔1min读数1次，共测4min，待3支管全部测定完后，按下式计算酶活性。
③结果计算：以1min内A240减少0.1的酶量为1个酶活单位（u）
过氧化氢酶活性(u/gFW/min)=
式中 A240 = AS3－(AS1+AS2)/2
AS3—加入煮死酶液的对照管吸光值；
AS1, AS2—样品管吸光值；
Vt—粗酶提取液总体积（ml）；
V1—测定用粗酶液体积（ml）；
FW—样品鲜重（g）；
0.1—A240每下降0.1为1个酶活单位（u）；
t—加过氧化氢到最后一次读数时间（min）
2.3.2.10过氧化物酶（POD））活力 愈创木酚法
酶液提取：取0.1g紫穗槐子叶于预冷的研钵中，冰浴下研磨成匀浆，在4℃，15000r/min下离心15min,取上清液用磷酸缓冲溶液pH7.8定容至5mL（始终处于冰浴环境中保存）,上清液即为POD粗提液。 反应体系包括：pH7.8磷酸缓冲液2.9 mL,2%H2O21.0mL,0.05mol/L愈创木酚1.0mL,酶液0.1mL。用加热煮沸5min的酶液为对照，反应体系加入酶液后，立即于34℃水浴中保温3min,然后迅速稀释1倍, 在470nm波长下比色，立即开启秒表记录时间；每隔1min记录1次吸光度，共记录5次，然后以每分钟内A470变化0.01为1个酶活性单位(u) 结果计算：以每分钟光密度变化（以每分钟OD470nm变化0.01为1个活力单位）表示酶活性大小，即
过氧化物酶活力=△A470*VT/W*VS*0.01*t
△A470为反应时间内吸光度的变化；W为紫穗槐鲜重，g；t为反应时间，min；VT为提取液总体积，mL；VS为测定时取用酶液体积，mL
3 结果与分析
3.1紫穗槐叶片相对电导率的变化
图1 紫穗槐叶片相对电导率的变化
Fig1 Relative permeability of changes
植物原生质膜透性对逆环境反应较为敏感，当植物受到逆境影响时，细胞膜遭到破坏，膜透性增大，从而使细胞内的电解质大量外渗，以致植物细胞浸提液的电导率增大。膜透性增大的程度与逆境胁迫强度有关，也与植物抗逆性的强弱有关[4]。从图1分析可得，紫穗槐在刚刚进入干旱胁迫时，原生质膜受到影响而透性增加，电解质外渗，以致紫穗槐细胞浸提液的电导率上升，但随着胁迫的加剧，植物体渐渐适应这种条件，表现出相应的抗性，使电导率缓慢下降。说明紫穗槐能忍受中等强度下的胁迫 ,且能够通过自我调节提高抗旱性。在严重胁迫时，膜相对透性幅度突然增加，表明严重胁迫时，紫穗槐细胞膜透性已经受到了破坏，但是从整体上来看，紫穗槐在干旱胁迫下细胞膜透性增加幅度不是很大，电解质外渗量比较少只升高了原来的1.52倍。
3.2 紫穗槐叶片脯氨酸的含量变化
图2 紫穗槐叶片脯氨酸含量的变化
Fig2 Content of Pro of changes
植物体内脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性，抗旱性强的品种往往积累较多的脯氨酸，因此测定脯氨酸含量可以作为抗旱育种的生理指标[4]。由图2可见，紫穗槐幼苗受到水分胁迫后脯氨酸含量呈逐渐上升趋势，轻度胁迫时曲线呈缓慢上升趋势，随着干旱胁迫的继续加剧，脯氨酸含量曲线急剧上升，是初始脯氨酸含量的6.866815倍；而对照组紫穗槐脯氨酸含量上下变化幅度始终不大。在干旱情况下脯氨酸增加，可以使植物失水减少，从而增加植物的耐干旱胁迫能力和延缓缺水胁迫的加剧[5]。由此可以得出，脯氨酸含量的积累能够提高紫穗槐幼苗的抗旱性。
3.3 紫穗槐叶片丙二醛的含量变化
图3 紫穗槐叶片丙二醛的含量变化
Fig3 Content of MDA of changes
由图3可以看出，紫穗槐幼苗叶片在干旱胁迫处理后的前三天，丙二醛的含量的曲线呈小幅度上升；当进入中度胁迫时丙二醛的含量又有小幅度下降；当干旱胁迫严重时，曲线呈缓慢上升趋势，但上升趋势仍不大，只上升了原来的21.1388%；而紫穗槐的对照组，丙二醛含量上下变化幅度始终不是很明显。MDA是膜脂过氧化的主要降解产物，它可能与细胞膜上的蛋白质、酶等结合，使之失活，破坏生物膜的结构和功能[5]。在试验处理后的前三天，丙二醛(MDA)含量呈小幅度增加；随着处理时间的推迟，MDA含量又呈下降趋势。可能是由于紫穗槐体内一些应激酶的快速调节作用，使保护酶的活性趋于稳定并发挥作用，从而使丙二醛含量降低，恢复到细胞可以耐受的水平。当严重胁迫时紫穗槐又缓慢上升，可能是由于膜质遭到了一定的破坏，但上升幅度很小，说明重度胁迫对细胞膜脂过氧化作用的影响并不很明显。丙二醛的含量通常被利用作为脂质过氧化指标，表示膜脂过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱[4]。即抗旱性愈强，MDA 变化程度愈小。
3.4 紫穗槐叶片可溶性糖的含量变化
图4 紫穗槐叶片可溶性糖的含量变化
Fig4 Content of soluble sugar of changes
从图4可得，随着干旱胁迫的加剧，紫穗槐叶片的可溶性糖含量总体呈上升趋势；最后比初始可溶性糖含量上升了1.78倍。而不进行水分胁迫的对照组，可溶性糖含量变化幅度不明显，只略微增加了原来的5.3%。有研究表明，处于干旱条件下的植物的各种保护酶活动特别强烈，而各种保护酶活动所需的能量均来自于可溶性糖的分解[5]。植物为了适应逆境的条件，如干旱，会主动积累一些可溶性糖，以适应外界环境条件的变化。从图中分析可得紫穗槐幼苗叶片的可溶性糖的增加可能用于提供体内各种保护酶强烈活动所需的能量，以利于更好的保护植物从而抵抗胁迫。张燕之等[6]研究了水分胁迫条件下，植株体内可溶性糖含量会升高，可溶性糖浓度越高，细胞的保水能力越强，植株抗旱能力增强。
3.5 紫穗槐叶片自由水与束缚水含量的变化
图5 紫穗槐叶片总含水量变化 图6 紫穗槐自由水含量变化
Fig5 The total water content changes Fig6 The content of free water changes
图7 紫穗槐叶片束缚水的含量变化 图8 紫穗槐叶片自由水与束缚水含量的比值
Fig7 The content of Bound water changes Fig8 Free water and bound water content ratio
由图5可见，紫穗槐在正常浇营养液的条件下，叶片的总含水量上升幅度较小，整体上升了4.5267%；而紫穗槐在自然干旱胁迫下组织中的总含水量随胁迫的加强呈缓慢下降趋势，下降了2.0537%，幅度不太大。图6中紫穗槐自由水含量的变化趋势和图5几乎相同，这说明干旱胁迫对紫穗槐的含水量影响不是非常大，紫穗槐对干旱胁迫有一定的抗性。由图7可见，紫穗槐在干旱胁迫下束缚水含量呈上升趋势，上升了34.6526%；而对照组只上升了2.8085%。图8中，干旱胁迫下紫穗槐自由水与束缚水含量的比值在逐渐下降，而正常浇营养液情况下，自由水与束缚水的比值几乎没什么变化。参考李合生的植物生理生化原理和技术[4]：植物组织中的水分以自由水和束缚水两种不同的状态存在。自由水与束缚水含量比值的高低与植物的生长及抗性有密切关系。自由水/束缚水比值高时，植物组织或器官的代谢活动旺盛，生长也较快，抗逆性较弱；反之，则生长缓慢，但抗性较强。因此，自由水与束缚水的相对含量可以作为植物组织代谢活动及抗逆性强弱的重要指标。此外还有不少[3]证明，叶片束缚水含量高的品种，抗旱性强。
3.6 紫穗槐叶片叶绿素含量的变化
图9 紫穗槐叶片叶绿素含量变化
Fig9 Content of chlorophyll of changes
图10 紫穗槐叶片中叶绿素a/叶绿素b
Fig10 Chlorophyll a and Chlorophyll b ratio
叶绿素作为光合色素中重要的色素分子，参与光合作用中光能的吸收、传递和光能的转化，在光作用中占有重要地位。因此，叶绿素含量变化可反映干旱对光合作用的影响程度[7]，由图9显示出, 紫穗槐在干旱胁迫前期叶绿素含量无明显变化，但随着水分胁迫程度加剧, 叶绿素含量略微下降；而对照组叶绿素含量总体缓慢上升，但增加的幅度非常小。张明生等[8]研究表明高抗旱性植物叶绿素在水分胁迫下降幅度小于低抗旱性品种。实验数据中胁迫处理后紫穗槐的叶绿素a含量和叶绿素b含量整体上均呈下降趋势，由图10可见，紫穗槐受胁迫处理后，叶绿素a和叶绿素b的比值却逐渐上升，这说明叶绿素b降低的幅度大于叶绿a，为此提高了叶绿素a 在叶绿素中的比重，有利于增强植株在逆境中的应急机制，提高植株的抗逆性，从而提高产量[8]。张明生等研究表明，叶绿素a/b比值下降的程度也可以评定植物的抗旱性。
3.7 紫穗槐叶片可溶性蛋白的含量变化
图11 紫穗槐叶片中可溶性蛋白的含量变化
Fig11 Content of soluble protein of changes
由图11可见，紫穗槐幼苗在轻度胁迫时，可溶性蛋白的含量呈下降趋势；而处于中度胁迫时曲线又开始缓慢的上升；随着干旱胁迫的加剧，紫穗槐幼苗的可溶性蛋白的含量又开始略微的下降，总体上紫穗槐幼苗的可溶性蛋白的含量是下降的趋势。而对照组中的可溶性蛋白的含量总体上在缓慢的上升。有研究表明，在干旱条件下，随着干旱植物发生脱水，细胞内蛋白质合成减弱而分解作用加强，使植物体内蛋白减少而游离氨基酸增多，分解产物多用于合成干旱条件下大量积累的脯氨酸。可溶性蛋白随水分减少而逐步下降，可见对紫穗槐而言，水分胁迫下，可溶性蛋白质主要以降解为氨基酸的形式来维持渗透压[9]。研究结果分析可得，随着干旱的加剧紫穗槐幼苗减少的可溶性蛋白用于大量合成脯氨酸，而当植物适应了干旱的条件时，体内的可溶性蛋白又会自我积累，产生胁迫诱导蛋白[10]。这些蛋白表现出高度亲水性和热稳定性，它们在细胞质中调节和维持细胞的渗透势，从而保护细胞免受水分胁迫的伤害[11]。
3.8 紫穗槐叶片中保护酶活性的变化
图12 紫穗槐叶片中SOD活性的变化
Fig12 Superoxide dismutase SOD activity changes
图13 紫穗槐叶片中CAT活性的变化
Fig13 Catalase CAT activity changes
图14 紫穗槐叶片中POD活性的变化
Fig14 Peroxidase POD activity changes
正常情况下，紫穗槐体内的活性氧和抗氧化系统是处于平衡状态的，但是在土壤水分亏缺时，该平衡会遭到破坏。在水分胁迫下，细胞内自由基代谢平衡失调而产生过剩的活性氧自由基，膜内脂质双分子层中的不饱和脂肪酸就易于被氧化分解而造成膜的破坏[12]，膜透性增加。而紫穗槐在抵御氧化胁迫时会形成一些能清除活性氧的酶系和抗氧化物质，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等，它们协同起作用共同抵抗胁迫诱导的氧化伤害[11]。在整个防御系统中，SOD是所有植物在氧化胁迫中起重要作用的抗氧化酶，是活性氧自由基的清除剂，可以清除细胞内的活性氧对细胞膜的伤害，减少质膜过氧化，稳定膜的透性[10]。由图12可见，紫穗槐的对照组中，SOD活性一直处于缓慢上升趋势，但总体上升幅度不大。紫穗槐在轻度干旱时，SOD酶活性明显升高，植株自身可提高保护酶活性以适应水分胁迫的影响；中度胁迫时活性又逐渐下降；而严重干旱时SOD的活性呈缓慢上升趋势，说明紫穗槐自身调节能力比较强，在严重缺水情况下生长状况仍处于良好。从图 13可以看出紫穗槐的CAT在轻度干旱胁迫的初期, 其活性缓慢上升, 随着胁迫时间的延长、胁迫强度的加剧, 其活性大幅度上升；而严重胁迫后活性又开始下降，但降低幅度较小；而对照组的过氧化氢酶活性一直在缓慢上升，最后增加了原来的1.43369倍。郭振飞等[13]研究表明, 耐旱性较强的植物品种有较强的抗氧化胁迫的能力。李长明等[12]发现，水分胁迫条件下，水稻抗旱性强弱与叶片的 SOD 和CAT 活性的升高呈正相关，抗旱性强的品种，其SOD 和CAT 活性有随含水量降低而升高的趋势。卢少云[14]的研究认为耐旱品种水稻在干旱初期或轻度水分胁迫下具有更大幅度提高保护酶活性的能力，不耐旱品种酶活性提高较少或降低，严重水分胁迫下两类品种保护酶活性均降低，耐旱性越差品种，降低幅度更大。POD是保护酶蛋白，它能清除细胞内的有害物质 H2O2，增强植物的抗旱性[15]。从图14可以看出紫穗槐在轻度干旱处理下 POD的活性缓慢增加，随着干旱程度的加深，POD活性上升幅度加大，清除自由基的能力增强；而对照组的POD活性无明显变化。
4 讨论
通过对紫穗槐以上10个指标的动态分析，我们可以大致了解紫穗槐在不同的水分胁迫和生长阶段各指标变化情况：相对含水量小幅度的下降，自由水/束缚水比值的升高，说明植物组织或器官的代谢活动减弱，生长也较慢，但抗性较强。而保护性酶活性的增强、渗透调节物质的增加、胁迫诱导蛋白的产生对紫穗槐的生长发育起到保护作用。保护酶活性随水分减少而增强，清除过量的活性氧，以减少了对紫穗槐的损伤[16]。可溶性糖含量增加的原因可能是用于提供体内各种保护酶强烈活动所需的能量，以利于更好的保护植物抵抗胁迫[17]；当植物受到干旱影响时，细胞膜遭到破坏，膜透性增大，从而使细胞内的电解质外渗，以致植物细胞浸提液的电导率增大；在逆境条件下(干旱)，植物体内的脯氨酸含量显著增加。植物体内的脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性[18]。脯氨酸的含量高于对照表明引发提前启动了主要物质的代谢活动，有利于能量的供应，从而提高了幼苗活力[19]；叶绿素含量在水分胁迫下小幅度下降，而叶绿素a和叶绿素b的比值却逐渐上升，有利于增强植株在逆境中的应急机制，提高植株的抗逆性[20]。综合各项指标的分析结果可以得出，紫穗槐幼苗具有很强的耐旱能力，是较为理想的水土保持抗旱树种。今后应深入研究紫穗槐生理生化响应与抗旱性的关系，为抗旱育种提供理论依据；进一步研究在水分胁迫条件下各种调节措施对紫穗槐的生长发育和产量品质的影响，从而为在水分亏缺时通过调节措施来弥补因水分不足而造成的减产和品质的下降。
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致谢
衷心感谢导师马玉心老师对本人的耐心指导,他的言传身教将使我终生受益。感谢于爽老师在论文写作过程中的悉心教导, 感谢生物系老师和同窗们的关心和支持！感谢所有帮助过我的人！
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