【正文】 有得到體現(xiàn)。同時，脅迫初期，經(jīng)鈣處理的GSS組地下生物量與對照無差異；脅迫中期，各經(jīng)鈣處理的干旱組較單一干旱脅迫下的幼苗地下生物量有所增加；脅迫末期，經(jīng)鈣處理的輕度干旱組、重度干旱組地下生物量有所增加，但與單一干旱作用時無差異，鈣處理重度干旱組較單一干旱脅迫下降低。從地下生物量/地上生物量比值看，經(jīng)鈣處理后，比值有所較低，脅迫初期甚至可以恢復到對照水平。但在脅迫末期重度干旱時鈣處理并沒有引起兩者比值的變化?？梢?，外源鈣處理可以在一定程度上減小由于干旱脅迫對植物造成的損失，同時還能在一定程度上增大地下生物量，整體表現(xiàn)為對地上生物量的補償作用要大于對地下生物量的影響。第四章 外源鈣對干旱脅迫下復羽葉欒樹幼苗相對含水量及光和作用的影響第四章 外源鈣對干旱條件下復羽葉欒樹幼苗相對含水量及光合作用的影響 引言水分是石灰?guī)r地區(qū)植被恢復與重建的最大限制因子[106, 107]。水分脅迫會導致植物光合作用下降。巖溶地區(qū)土壤保水能力差：由于土層淺薄，并且廣泛發(fā)育著地表和地下的雙重空間結(jié)構(gòu)地下洞隙縱橫交織，地表水漏失嚴重。形成“地表水貴如油，地下水滾滾流”的特殊景觀，季節(jié)性干旱頻發(fā)[108, 109]。長期以來，人們主要注重喀斯特植被在形態(tài)結(jié)構(gòu)方面對巖溶干旱環(huán)境的適應，特別是針對巖溶地區(qū)生態(tài)恢復的最大限制性因子——水的研究越來越多，并取得了一定的成果。例如：金靜[64]從石灰?guī)r地區(qū)適生樹種木豆的形態(tài)適應特征為研究對象，發(fā)現(xiàn)隨土壤含水量的增加，分配到木豆根和枝的生物量隨之增大。劉錦春[63, 110]等通過對十大功勞（Mahonia fortunei）在石灰?guī)r地區(qū)的光合響應進行研究，表明十大功勞的光合響應特性能夠較好地適應石灰?guī)r地區(qū)的強光環(huán)境，采用低光合低蒸騰高水分利用效率的對策來適應石灰?guī)r地區(qū)的干旱環(huán)境。而忽視了巖溶地質(zhì)本身與植被生長之間的關系，植物礦質(zhì)元素的含量多少與植物形態(tài)適應、解剖構(gòu)造、生理生化機制方面的適應性以及巖溶適生植物與 Ca2+、Mg2+等礦質(zhì)元素的相關性缺乏足夠的了解和認識，有必要對其進行深入研究。特別是對于土壤高鈣離子與干旱所形成的雙重脅迫對石灰?guī)r地區(qū)植物生長的影響所進行的研究不多。本章著重研究鈣離子在干旱脅迫時對復羽葉欒樹幼苗水分及光合特征的影響。 方法與實驗設計. 葉片相對含水量（RWC）的測定采用飽和含水[111]。凈光合速率度（Pn）、蒸騰速率（E）、氣孔導度（Gs）等利用Li6400便攜式光合分析系統(tǒng)進行測定。 數(shù)據(jù)處理，進行ANOVA方差分析并進行Duncan多重比較；利用Origin 。 結(jié)果與分析 外源鈣對干旱脅迫下復羽葉欒樹幼苗葉片相對含水量的影響復羽葉欒樹幼苗的相對含水量變化如圖41。隨著水分脅迫的加劇，個處理組相對含水量均下降，且表現(xiàn)出顯著性的差異，CK與GCK在水分脅迫的各個時期均未表現(xiàn)出差異性。但無鈣組與鈣處理組下降比例有所不同。無鈣組：脅迫初期下降幅度分別為對照（CK）%、%、%；%、%、%；%、%、%(圖41A)。對于鈣處理組：脅迫初期下降幅度分別為對照（GCK）%、%、%；%、%、%；%、%、%（圖41B）?？梢钥闯?，脅迫越嚴重，復羽葉欒樹幼苗的相對含水量下降的幅度越大。而在外源鈣的作用下，同一脅迫水平下幼苗相對含水量下降的幅度、速度均減小并且與無鈣組同水平的處理條件均表現(xiàn)出顯著性的差異，但并不能使相對含水量恢復到對照水平（數(shù)據(jù)見附表3）。圖41 外源鈣對干旱脅迫下復羽葉欒樹幼苗相對含水量的影響（平均值177。標準誤） Effects of water stress on RWC of Koelreuteria paniculata with exogenous Ca2+ (M177。MS) 外源鈣對干旱脅迫下復羽葉欒樹幼苗凈光合速率（Pn）的影響復羽葉欒樹幼苗的凈光合速率的變化情況如圖42所示。兩組中幼苗的凈光合速率均隨著干旱脅迫的加劇而降低。脅迫初期，無論是無鈣組，或者是鈣處理組各干旱脅迫間均表現(xiàn)出顯著性差異：其中無鈣組輕度干旱、%、%、%；而對于鈣處理組而言，%、%、%。脅迫中期：無鈣組、鈣處理組在輕度干旱和中度干旱下，其凈光合速率未表現(xiàn)出差異；無鈣組隨著干旱脅迫的加劇，%、%、%，%、%、%。脅迫末期：各處理組間差異顯著；%、%%，%、%、%。從總體上看，干旱脅迫越嚴重下降幅度越大。而在外源鈣的作用下Pn的下降幅度減?。〝?shù)據(jù)見附表4）。（E）的影響干旱脅迫對幼苗的蒸騰速率E有顯著的影響（圖43）。無論是無鈣組，還是鈣處理組其蒸騰速率都隨干旱脅迫的加劇而降低。脅迫初期：無鈣組輕度、中度、%、%、%，輕度干旱時與對照CK無顯著性差異；鈣處理組中度、%、%，輕度脅迫時E表現(xiàn)為增加，且與對照（GCK）無顯著性差異。脅迫中期：%、%、%；%、%、%。脅迫末期：%、%、66%；%、%、%。總體上看，干旱脅迫程度越嚴重，幼苗所表現(xiàn)的蒸騰速率就越低，外源鈣處理，在輕度干旱和重度干旱脅迫時，E的下降幅度增大，而在中度干旱脅迫下降幅度較無鈣組有所減小（數(shù)據(jù)見附表4）。圖42 外源鈣對干旱脅迫下復羽葉欒樹幼苗凈光合速率的影響（平均值177。標準誤） Effects of water stress on Pn of Koelreuteria paniculata with exogenous Ca2+ (M177。MS)圖43 外源鈣對干旱脅迫下復羽葉欒樹幼苗蒸騰速率的影響（平均值177。標準誤） Effects of water stress on E of Koelreuteria paniculata with exogenous Ca2+ (M177。MS)如圖445，脅迫初期，無論是無鈣組還是鈣處理組，幼苗水分利用效率均呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，并且在中度、重度干旱脅迫時WUE達到甚至超過對照水平，且干旱脅迫組間存在顯著性差異。脅迫中期，無鈣處理組各干旱脅迫水分利用效率均低于對照（CK），但與對照無差異；鈣處理組輕度干旱情況下幼苗水分利用效率與對照（GCK）無差異，但其水分利用效率高于對照，中度干旱顯著低于對照，而在重度干旱脅迫時，幼苗水分利用效率明顯高于對照。脅迫末期，無鈣組輕度、中度、重度干旱脅迫時，％、%、%。%、%、%。并且相同干旱脅迫處理下鈣處理組所表現(xiàn)出來的WUE高于無鈣組（數(shù)據(jù)見附表4）。圖44干旱脅迫對復羽葉欒樹幼苗水分利用效率的影響（平均值177。標準誤） Effects of water stress on WUE of Koelreuteria paniculata (M177。MS)圖4,5 外源鈣對干旱脅迫下復羽葉欒樹幼苗水分利用效率的影響（平均值177。標準誤） Effects of water stress on WUE of Koelreuteria paniculata with exogenous Ca2+ (M177。MS) 討論 干旱環(huán)境下植物相對含水量及光合作用的影響相對含水量反映植物組織水分含量多少，隨環(huán)境水分減少而減少。相對含水量和飽和水分虧比單純的含水量更能較為敏感的反應植物水分的變化情況，在一定程度上反映了植物水分虧缺的程度[112]。在干旱脅迫條件下，土壤中的可利用水分減少，導致根系吸水困難，相對含水量降低[113]?？灼G菊[114]黃櫨幼苗的研究表明：隨著干旱脅迫的加劇，黃櫨幼苗相對含水量有不同程度的下降，但在整個過程中都維持在較高水平，下降幅度不大。本實驗中：復羽葉欒樹幼苗在不同干旱條件下，所表現(xiàn)出的相對含水量的變化與上述研究不盡相同。隨著干旱脅迫的加劇，復羽葉欒樹幼苗相對含水量隨干旱程度的加劇逐漸降低，并且表現(xiàn)出下降的幅度也隨干旱程度的加劇而明顯減小，下降幅度最大的是脅迫初期，其次分別為中期和末期。在干旱末期，即使是對照組所表現(xiàn)出的相對含水量也與初期、中期存在較大的差異，這可能與干旱脅迫末期較高的環(huán)境因素（如溫度）有關。許多研究發(fā)現(xiàn)，植物的光合速率會隨土壤水勢的降低顯著下降。在高溫干旱條件下，板栗葉片表面溫度升高、氣孔阻力加大，光合速率顯著降低[115]。劉錦春[66]在對柏木幼苗的研究中發(fā)現(xiàn)：隨著干旱條件的加劇，柏木幼苗的光合速率、蒸騰速率、氣孔導度均呈下降趨勢，并表為干旱程度越嚴重，下降幅度越大；而幼苗的水分利用效率在重度脅迫之前隨脅迫程度的加劇而增加。本研究結(jié)論與上述研究相符：復羽葉欒樹幼苗在干旱條件下，以低光合、低蒸騰、高水分利用效率的對策來適應干旱環(huán)境。研究表明，遭遇干旱脅迫時，植物最早進化出的抗旱策略是通過氣孔的關閉來減少水分的喪失，這一策略也是植物在應對干旱脅迫時最為迅速的反應[116]。相反，氣孔的關閉會限制光合作用中對碳的獲取，從而使植物凈光合速率降低[117, 118]。在許多研究中，干旱植物的氣孔導度和凈光合速率表現(xiàn)出很強的相關性，均表明氣孔行為和光和活性存在協(xié)同性[119]。在本研究中，復羽葉欒樹幼苗在干旱脅迫下凈光合速率、蒸騰速率均下降，氣孔導度也隨土壤干旱的加劇而成整體下降趨勢。在脅迫初期Pn、E及Gs均隨干旱的加劇而顯著降低；中期雖然Pn、E仍表現(xiàn)出：干旱越嚴重，值越低，但氣孔導度并未明顯變化，而是維持在一個相對脅迫初期時較高的水平上；脅迫末期，在Pn、E均下降的情況下，輕度干旱組與中度干旱組間氣孔導度未表現(xiàn)出顯著性差異。并且脅迫中期、末期氣孔導度下降的幅度均小于脅迫初期。因此本研究中Pn的降低不能簡單的歸結(jié)為氣孔導度調(diào)節(jié)的結(jié)果。 外源鈣對干旱環(huán)境下復羽葉欒樹幼苗相對含水量及光合作用的補償效應在植物必需元素中，Ca2+具有極其特殊的作用，它不僅作為細胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，而且作為第二信使，與鈣調(diào)素結(jié)合調(diào)節(jié)細胞內(nèi)多種具有重要功能的酶活性和細胞功能[120, 121]。調(diào)節(jié)植物對環(huán)境變化的響應過程，在環(huán)境脅迫下，鈣和鈣調(diào)素參與脅迫信號的感受、 傳遞、響應與表達，提高植物的抗逆性[81]。干旱脅迫下，植物對Ca2+的吸收顯著降低，由此造成植物體內(nèi)Ca2+的缺乏，引起一系列的不良反應，外源鈣能夠緩解干旱脅迫的傷害，在提高植物抗旱性方面發(fā)揮重要作用。干旱對光合作用和呼吸作用和呼吸作用均有不利影響，首先是抑制植物的光合作用，使植物凈光合速率降低。楊根平等[47]研究表明鈣處理可以增強氣孔對水分脅迫的敏感性，提高防御系統(tǒng)對干旱危害的抵抗力，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高受旱大豆葉片光合作用效率。本研究中，經(jīng)外源鈣處理的復羽葉欒樹幼苗，其葉片相對含水量、凈光合速率、均高于相同水分處理條件下的無鈣組，并且隨著干旱脅迫強度的加強，鈣處理組的RWC、Pn降低的速度與幅度均明顯小于無鈣處理組。從實驗的整體趨勢可得出：外源鈣處理對干旱條件下復羽葉欒樹幼苗的光合及水分特性表現(xiàn)出一定的補償效應。如前所述，氣孔運動是植物調(diào)節(jié)光合作用最直接的方式，而對干旱脅迫下的植物進行鈣處理，引起植物光合作用和特性發(fā)生變化。此種條件下，鈣離子對植物葉片氣孔運動的影響究竟是如何實現(xiàn)的，或者說經(jīng)Ca2+處理的植物其氣孔運動的方式是否發(fā)生了變化，從而直接增大了氣孔阻力，減小了蒸騰作用，保障了光和活性等問題，都有待進一步的研究。第五章 外源鈣對干旱脅迫下復羽葉欒樹幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及保護酶活性的影響第五章 外源鈣對干旱條件下復羽葉欒樹幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及保護酶活性的影響 引 言干旱是植物逆境中最為普遍的形式。長期以來，植物進化出的適應干旱環(huán)境的方式也多種多樣。其中植物的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及酶保護系統(tǒng)尤為重要。滲透調(diào)節(jié)功能是某些植物在長期進化過程中所演化出的適應干旱的機制和策略，是其能夠忍耐長期干旱脅迫的重要物質(zhì)基礎，通過滲透調(diào)節(jié)可使植物在干旱條件下維持一定的膨壓，從而維持細胞生長、氣孔開放和光合作用等一系列生理功能的正常進行[122]。在遭遇干旱脅迫時，植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除之間的平衡會遭到一定程度的破壞[123, 124]，活性氧過量產(chǎn)生、積累，是植物直接或間接地遭受氧化脅迫而引發(fā)細胞膜脂過氧化，進一步分解產(chǎn)生丙二醛（MDA），導致植物體內(nèi)發(fā)生一系列的生理生化變化，嚴重時會引起植物細胞代謝紊亂，最終導致植物細胞受損和死亡[125]?；钚匝醯漠a(chǎn)生會激發(fā)植物體內(nèi)的酶促防御系統(tǒng)SOD、POD、CAT等用以清除活性氧，以保護植物免受毒害[126]。因此，研究植物在干旱脅迫下滲透調(diào)節(jié)功能、活性氧的傷害機理以及尋找植物抗旱性的有效方法一直為廣大研究者所關注。許多研究表明，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量、抗氧化系統(tǒng)的表達量與植物對逆境脅迫的抗性呈正相關[127130]。目前對石灰?guī)r地區(qū)土壤的的高鈣環(huán)境對植物抗旱性的影響所進行的研究較少，缺少揭示干旱脅迫時鈣離子對植物滲透調(diào)節(jié)及抗氧化系統(tǒng)的表達量影響的研究。鑒于此，本研究基于活性氧毒害的超氧化學說，從滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)、活性氧清除系統(tǒng)著手，研究旱脅迫下高鈣離子對干復羽葉欒樹幼苗抗旱性的影響。力求解釋鈣離子在植物適應水分脅迫過程中的作用。 材料與方法 實驗材料復羽葉欒樹（Koelreuteria paniculata）幼苗 試驗方法 測定方法 可溶性蛋白質(zhì)含量的測定：采用Bradford[131]方法，以牛血清蛋白為標準蛋白。丙二醛含量的測定：硫代巴比妥酸（TBA）氧化法。SOD活性測定：采用氮藍四唑（NBT）法，以單位時間內(nèi)抑制光化還原50%的氮藍四唑為一個酶活性單位U。POD活性測定：采用愈創(chuàng)木酚法。CAT活性測定：采用過氧化氫氧化法。Pro含量測定：采用茚三酮法[132]。 數(shù)據(jù)處理，采用單因素方差分析（OneWay AVOVA）和最小顯著差異法(LSD)比較不同數(shù)據(jù)組間的差異，顯著性水平設定為α=；利用Origin 。 結(jié)果與分析 干旱脅迫及外源鈣對復羽葉欒樹幼苗可溶性蛋白含量的影響在干旱脅迫初期、中期及末期，可溶性蛋白含量均隨脅迫程度的加劇表現(xiàn)出先上升后下降趨勢，在中度干旱時含量達到最大值；雖然在重度干旱厚可溶性蛋白含量有所下降，但依然表現(xiàn)為高于或與對照組無差異（圖51）。經(jīng)外源鈣處理后，脅迫初期與后期應干旱脅迫所增加的含量下降到對照水平，其中脅迫初期時，重度干旱組經(jīng)鈣離子處理后，可溶性蛋白含量明顯低于對照。脅迫中期：輕度脅迫、中度脅迫組經(jīng)外源鈣處理后，可溶性蛋白含量有所降低，但均未恢復到高照水平，重度干旱組經(jīng)處理后，顯著低于對照（圖52）（數(shù)據(jù)見附表5）。圖51干旱脅迫對復羽葉欒樹幼苗可溶性蛋白含量的影響 Effects of water st