萱草響應非生物脅迫的研究進展

陳柯霖,杜昊軒,李昕,吳曉琳,潘美晴,尹冬梅,倪迪安,欒東濤,張志國

(上海應用技術(shù)大學生態(tài)技術(shù)與工程學院,上海 201418)

萱草(Hemerocallis)又名忘憂草，是國際公認的三大多年生宿根花卉之一。根據(jù)最新2016年APG IV 分類系統(tǒng),其隸屬于阿?；?Asphodelaceae)萱草亞科(subfam.Hemerocallidoideae)的萱草屬。萱草屬植物分布范圍廣，主要分布于東亞及西伯利亞地區(qū)，中國是世界萱草屬植物的自然分布中心，有11種，分布最廣的是萱草(H.fulva)，除了我國北方少數(shù)地區(qū)，其余各省份均有野生分布。北黃花菜(H.lilioasphodelus)、小黃花菜(H.minor)、北萱草(H.esculenta)、大花萱草(H.middendorffii)、小萱草(H.dumortieri)主要分布于我國北方、蒙古、俄羅斯遠東、日本本州與北海道及朝鮮半島等地區(qū)。黃花菜(H.citrina)、西南萱草(H.forrestii)、折葉萱草(H.plicata)、矮萱草(H.nana)則主要分布于我國南方地區(qū)，更適應亞洲亞熱帶氣候[1]。

萱草具有花色豐富、花期較長、株型挺拔、抗性強、養(yǎng)護費用低等特點，在園林應用中具有花叢點綴、花鏡鑲嵌、適合叢植片植、可以盆栽觀賞等功能，廣泛用于家庭養(yǎng)花、庭院綠化、公園綠化、道路綠化、城鄉(xiāng)綠化、農(nóng)業(yè)觀光等方面，也作為藥物使用。迄今為止，已從萱草屬植物中分離并鑒定了黃酮類、生物堿、萜類、蒽醌類等藥用成分[2]。萱草花作為藥物具有抗氧化[3]、抗菌[4]、抗腫瘤[5]和改善睡眠[6]的作用。由于萱草花富含金絲桃苷[7]，其也是一種很有前途的抗抑郁藥物[8]。隨著市場消費者對健康天然消費的訴求日益提高，萱草的精深加工價值正在逐步彰顯，可用于草香料、精油、化妝品等深加工產(chǎn)品開發(fā)，應用前景越來越廣闊。

近年由于氣候變化導致的極端天氣加劇了非生物脅迫對植物的影響，如干旱、熱、寒冷、營養(yǎng)缺乏及土壤重鹽或有毒金屬[9]。其中干旱、鹽和溫度脅迫是影響自然界植物地理分布、限制植物生產(chǎn)、威脅植物安全的主要環(huán)境因素[10]。這些非生物脅迫輕則對植物產(chǎn)生不良影響，重則導致植物死亡[11]。萱草作為園林觀賞花卉，易受各種脅迫的威脅: 夏季高溫以及隨之而來的干旱、冬季的低溫、雨季時低洼地區(qū)積水產(chǎn)生澇漬等等，在這種不斷變化的環(huán)境中，往往不利于萱草生長和發(fā)育。

植物在面對脅迫時會發(fā)生表型和生理生化指標的變化，這些變化與差異是判斷植物抗逆性的重要指標[12]。在脅迫期間，植物由于光合作用與呼吸作用的變化使得細胞內(nèi)電子傳遞鏈解偶聯(lián)從而產(chǎn)生過量的超氧陰離子自由基(O2-˙)、過氧化氫(H2O2)、羥基自由基(?OH)等活性氧(ROS)[13]。當植物處于正常生長條件時，細胞器內(nèi)的ROS 水平較低。植物通過抗氧化機制，該機制由酶和非酶成分組成，可以平衡ROS 的合成和清除，防止細胞損傷[14–16]。然而，在逆境應激時期，由于細胞水勢的干擾，細胞內(nèi)ROS 的穩(wěn)態(tài)遭到破壞[17–19]。無法處理的氧自由基使蛋白質(zhì)和脂質(zhì)過氧化，導致細胞損傷和死亡[20]。植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)包括：超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)和過氧化物酶(POX)等[21]。這些酶參與了細胞內(nèi)ROS 的清除，保護了胞內(nèi)的膜穩(wěn)定性，可作為植物抗逆性的重要指標。由于脂質(zhì)過氧化反應可產(chǎn)生MDA，因此MDA 也可以用作反映植物抗逆性的指標[22]。

在脅迫過程中，植物還可以通過積累一些有機物或無機物來提高細胞內(nèi)的溶液濃度，從而降低細胞內(nèi)滲透勢來維持細胞與組織間的水分平衡，保護細胞膜的完整性[23]。脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)以及可溶性糖(SS)是植物主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),可作為植物抗逆性的指標。但不同植物在應對非生物脅迫時，所選擇積累的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)是有差異的,具有更強抗逆性的植物能夠積累更多滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。

光合作用是植物將光能轉(zhuǎn)化為化學能的關(guān)鍵,根據(jù)非生物脅迫程度與方式的不同，植物出現(xiàn)調(diào)控氣孔開合，葉綠素結(jié)構(gòu)改變等現(xiàn)象[24],葉綠素(Chl)含量、凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)等[12]都可作為植物抗逆性的指標。植物非生物脅迫研究表明，植物可通過分子層面的信號傳導對體內(nèi)相應非生物脅迫的基因與蛋白進行調(diào)控，進而改變自身的表型與生理生化水平來應對各種脅迫威脅[25]。本文從形態(tài)學、生理生化、轉(zhuǎn)錄調(diào)控等角度對萱草應答非生物脅迫的機制進行綜述，為提升萱草抗逆能力與分子育種提供理論基礎(chǔ)。

1 干旱脅迫的影響

1.1 對形態(tài)特征的影響

在干旱條件下，植物的生物量、株高和根冠比等生長指數(shù)都下降[26–27]，同時，側(cè)根數(shù)量將增加。這種碳分配的變化可以確保在干旱狀態(tài)下地上生物量的相對減少，從而減少在蒸騰作用中流失的水分，而側(cè)根的生長可以增加植物和土壤之間的接觸面積，可以更好地利用土壤中的水分[28]。常綠萱草(H.aurantiaca)在干旱脅迫下總?cè)~數(shù)與葉面積持續(xù)下降，生物量也在干旱處理25 d 后下降了38.28%，主根的生長受到明顯抑制，側(cè)根數(shù)量在干旱15 d 后增加了10.75%[29]，這些形態(tài)特征的變化都有利于常綠萱草抗旱性的提升。

1.2 對生理指標的影響

干旱引起植物體內(nèi)滲透壓的增加形成滲透脅迫[30]，導致細胞內(nèi)的水分流失，植物通過積累Ca2+、纈氨酸、甘露醇、甜菜堿、可溶性糖和可溶性蛋白等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來調(diào)節(jié)滲透平衡，防止?jié)B透脅迫造成的損傷[31–32]。賈民隆等[33]對20 個萱草品系的耐旱研究表明，葉片相對電導率隨著干旱脅迫程度的提升而提高，葉片相對電導率反映了細胞內(nèi)外物質(zhì)滲透的情況，萱草耐旱性與電導率呈負相關(guān)，其中以引自山西省晉中市左權(quán)縣的‘左權(quán)1 號’萱草抗旱性最強。

干旱脅迫下，植物葉片氣孔關(guān)閉，以減少水分蒸騰。李昊[34]對萱草149 個品種的葉表面溫度進行測定，初步篩選出4 個耐干旱和4 個不耐干旱萱草品種，且研究表明萱草的抗旱性與氣孔導度和氣孔密度呈負相關(guān)關(guān)系，其中以‘猛子花’品種的抗旱性最好。萱草的葉綠素含量隨著干旱處理時間的延長而逐漸下降，同時MDA 含量與處理時間呈正相關(guān)關(guān)系，說明干旱脅迫下萱草的光合作用受阻，且ROS 增加導致膜系統(tǒng)持續(xù)受損[35–36]。

1.3 激素可提高萱草抗旱性

植物可通過改變內(nèi)源激素含量的分泌來響應干旱脅迫[37]，脫落酸(ABA)是主要參與者[38]。曹冬梅等[39]報道外源茉莉酸甲酯(MeJA)可以增加光合色素含量，緩解干旱脅迫下光合系統(tǒng)發(fā)生的光抑制現(xiàn)象，從而提高萱草的抗旱性。廖偉彪等[40]研究了ABA 與過氧化氫(H2O2)對萱草抗旱性的影響，認為ABA 與H2O2處理都能提高萱草的抗旱性。

2 澇漬脅迫的影響

我國南方地區(qū)由于地下水位偏高、夏季梅雨季節(jié)降雨量多使得土壤水分過高，澇害頻發(fā)。由于土壤供氧不足而產(chǎn)生的低氧澇害，嚴重影響植物生理代謝以及生長發(fā)育，甚至導致植株死亡。澇漬脅迫是導致生產(chǎn)中萱草品質(zhì)低下和損耗的危害之一，已成為萱草規(guī)?；a(chǎn)和拓展其園林應用的瓶頸[41]。

2.1 對形態(tài)與光合生理指標的影響

正常環(huán)境下植物通過根系吸收水分與葉片蒸騰作用，協(xié)調(diào)實現(xiàn)正常生長。在澇漬過程中，萱草在經(jīng)歷水淹處理后，葉片出現(xiàn)黃化干枯現(xiàn)象，根系呼吸受到抑制，有害物質(zhì)積累[42]，葉片氣孔關(guān)閉、葉綠體降解、發(fā)生衰老和黃化降低了葉片捕獲光的能力，最終導致光合速率下降[43–44]。萱草耐澇品種‘健壯利蘭’在脅迫處理后比不耐澇品種具有更高的氣孔導度與凈光合速率，從而保持了較高的光合性能[45–46]。

淹水去除了土壤孔隙中的空氣，導致土壤和大氣之間的氣體交換受阻；同時，氧氣在水中的擴散速率僅為空氣中的一萬分之一。因此，浸水土壤中植物對氧氣的利用受到極大的限制，導致根系呼吸受到抑制，根系活性降低[47]。為了應對這種缺氧脅迫，乙烯介導下植物通過葉片和莖的快速生長來逃離澇漬環(huán)境，同時也形成不定根與通氣組織幫助植物受損根系獲取氧氣，減少乙醇發(fā)酵帶來的損傷,通氣組織的形成還有利于有害氣體的排放[48–49]。萱草在澇漬脅迫后有氣生根的形成，少部分根尖發(fā)生膨大軟化，但有關(guān)通氣組織形成還未見報道[50]。

2.2 對生理指標的影響

在澇漬引起的缺氧環(huán)境下，植物通過糖酵解和乙醇發(fā)酵在一定程度上暫時維持能量生產(chǎn)，乙醇脫氫酶(ADH)與丙酮酸脫羧酶(PDC)在乙醇發(fā)酵中起重要作用。然而，隨著澇漬時間的延長，無氧呼吸導致乳酸、乙醇、醛等有毒代謝物的積累，同時ROS也增加，特別是H2O2，最終導致細胞死亡和植物衰老[51–52]。具有較強耐澇性的‘金娃娃’、‘瑪麗里德’和‘布奇’的SOD 與CAT 活性與處理時間呈正相關(guān)，不耐澇品種比耐澇品種的MDA 含量高，說明SOD、CAT 和MDA 這些抗氧化酶和氧化產(chǎn)物在萱草中可作為抗逆性指標[41,50,53]。ADH 在脅迫后活性上升明顯，說明萱草能夠迅速啟用乙醇發(fā)酵途經(jīng)維持能量，但PDC 活性隨處理時間呈先下降后上升的趨勢[45,52]，可能是由于短期內(nèi)PDC 催化丙酮酸脫羧生成乙醛過量導致反饋抑制。

2.3 萱草響應澇漬脅迫的分子機制探討

AP2/ERF (APETALA2/ethylene responsive factor)轉(zhuǎn)錄因子在植物應對澇漬脅迫時具有重要作用，該轉(zhuǎn)錄因子家族中隸屬ERF-VII 亞組的AP2/ERFs 是調(diào)控植物抵御澇漬或低氧脅迫的重要因子[54]。ERFVII 亞組的AP2/ERFs 普遍具有N 端不穩(wěn)定的特征，澇漬脅迫下產(chǎn)生的低氧環(huán)境使依賴氧的N 端進行降解，傳遞缺氧信號。水稻(Oryza sativa)中ERF-VII亞組的ERF66和ERF67過表達導致無氧呼吸基因的激活，增強水稻耐澇性[55]。擬南芥(Arabidopsis thaliana)中，ERF-VII 的ERF74 (RAP2.2)和ERF75(RAP2.12)可以激活RbohD-ROS (呼吸爆發(fā)氧化酶同系物D-活性氧)信號通路幫助植株抵御澇漬，同亞族的ERF72 (RAP2.3)參與了對ERF74和ERF75的誘導[48,56]。董婷婷等[54]總結(jié)了AP2/ERF 轉(zhuǎn)錄因子參與響應植物澇漬脅迫的信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡，并從萱草響應澇漬脅迫的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中分析鑒定出27 條完整的AP2/ERF 基因序列，qRT-PCR 表明HfRAV2的表達量在澇漬脅迫24 h 明顯上調(diào)，說明該基因參與了響應萱草澇漬脅迫過程。

3 鹽脅迫的影響

鹽脅迫下，植物的種子萌發(fā)、根長、株高和果實生長發(fā)育受到顯著抑制[57]。滲透脅迫是植物種植在鹽土中經(jīng)歷的第1 次脅迫，且立即影響植物的生長[58]。當鹽水平達到某個閾值時，通過大量Na+流入引起植物細胞的離子毒性[59]，導致細胞內(nèi)離子失衡，對胞質(zhì)酶活性、光合作用和代謝都產(chǎn)生不利影響[59–61]。離子毒性和滲透脅迫可引起氧化應激和一系列次級應激。應激信號傳遞到細胞后，多個次級信號被激活，細胞內(nèi)Ca2+水平瞬間升高，從而觸發(fā)磷酸化級聯(lián)反應，并作用于參與細胞防御或轉(zhuǎn)錄調(diào)控的蛋白質(zhì)使植物逐漸適應脅迫[62]。

3.1 對形態(tài)特征與生理指標的影響

鹽脅迫下大花萱草(H.hybrida)和‘玫瑰紅’的葉片寬而厚，氣孔面積大，密度小，減少了葉片的水分蒸騰作用，根系則呈現(xiàn)生長量下降趨勢[63]。鹽脅迫抑制了植物的光合作用，但并不是由于氣孔因素或葉綠素含量降低導致的，而是由于葉肉細胞內(nèi)滲透脅迫與離子毒性造成的[64]。隨著鹽脅迫程度的加深與脅迫時間的延長，萱草葉片細胞的Na+含量、細胞膜透性均呈上升趨勢，游離脯氨酸與可溶性糖含量也呈上升趨勢，以保證細胞的穩(wěn)定性[65–66]。萱草葉片的MDA 含量也隨脅迫時間的延長而上升,這說明鹽脅迫下萱草細胞內(nèi)ROS 的穩(wěn)態(tài)也遭到破壞[63,67]。

3.2 萱草響應鹽脅迫的分子機制探討

對海水處理下的萱草根部進行轉(zhuǎn)錄組分析，結(jié)果表明WRKY 與bHLH 轉(zhuǎn)錄因子家族響應了海水脅迫[68–69]，極有可能參與響應萱草抗鹽功能基因的表達。萱草乙二醛酶基因HfGlXI-1響應鹽脅迫時的表達量呈上調(diào)趨勢，乙二醛酶活性較高時，萱草耐鹽性較強[70]。

研究表明，埃及小扁豆(Lens culinaris)經(jīng)高鹽(250 mmol/L)處理24 h 后，LcADH基因的相對表達量顯著上調(diào)[71]。煙草(Nicotiana tabacum)中Sysr1響應鹽脅迫上調(diào)顯著，過表達Sysr1煙草具有更強的耐鹽性[72]。鹽脅迫時ADH 主要在根中表達，玉米(Zea mays)幼苗在高鹽脅迫下，根中ADH 活性是嫩梢的2 倍。低濃度(100 mmol/L)和高濃度(300、400 mmol/L)鹽脅迫下，ADH基因表達量不同，水稻體內(nèi)的OsADH3對高鹽脅迫更加敏感[73]。二倍體萱草‘秋紅’用海水連續(xù)處理72 h，從根篩選出差異表達明顯的ADH基因11 個(HfADH1～HfADH11),qRT-PCR 分析表明HfADH01基因的表達量隨處理時間呈升高-降低-升高的變化趨勢,說明該基因?qū)娌蓓憫Ｋ{迫具有重要的調(diào)控作用[69]。

4 溫度脅迫的影響

高溫脅迫導致植株葉片衰老和脫落、芽和根生長抑制、果實變色和損傷，嚴重時植物可能在短時間內(nèi)死亡[74]。低溫(LT)脅迫包括低溫(0 ℃～10 ℃)和冷凍(<4 ℃)，影響著植物的生長和地理分布[75]。

4.1 高溫脅迫對形態(tài)學特征的影響

目前萱草響應高溫脅迫的研究主要集中在表型與生理生化方面。趙天榮等[76]建立了萱草高溫評價指標，長期高溫造成大花萱草葉片焦枯，耐高溫的萱草品種僅葉尖出現(xiàn)焦黃，但不耐高溫品種的焦黃程度則延伸到葉基，同時開花量減少，花期變短，部分材料花序失水下垂。朱華芳等[77]研究表明，溫度從25 ℃升至38 ℃，在光/暗18 h/6 h 條件下,耐熱的‘健壯利蘭’與不耐熱的‘海爾范’萱草皆在3 d 后出現(xiàn)葉片黃化萎蔫，6 d 時‘海爾范’表現(xiàn)出更明顯的脅迫癥狀，耐熱萱草品種的葉片含水量較不耐熱品種具有更好的保水能力，可作為萱草品種耐熱性評價指標。

4.2 溫度脅迫對生理指標的影響

在亞細胞水平上，光合作用是對高溫最敏感的生理過程之一。高溫可以通過改變?nèi)~綠體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、滅活二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶、減少光合色素的豐度、破壞光系統(tǒng)II 來快速抑制光合作用[78]。此外，過量的ROS 積累，導致氧化應激和細胞死亡[79]。高溫脅迫期間，萱草可溶性蛋白與脯氨酸含量顯著升高，幫助萱草調(diào)節(jié)滲透壓，抗氧化酶系統(tǒng)中SOD 先于APX 發(fā)揮活性氧清除作用，光和參數(shù)Pn、Gs、Tr、Ci均顯著下降[44,77]。

低溫脅迫下，電導率隨處理時間的延長而上升，耐寒性越強的萱草，如‘紅寶石’和‘紅運’，電導率變化越小，但游離的脯氨酸含量呈先下降再上升的趨勢[80–81]，這可能是最初植物采用其他可溶性物質(zhì)進行滲透調(diào)節(jié)。

4.3 響應低溫脅迫的分子機制探討

黃東梅等[82]對低溫脅迫下的萱草轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行分析，從葉片中篩選出差異表達基因2 457 個，在次生代謝產(chǎn)物的生物合成、激素信號傳導等代謝途徑中發(fā)揮作用，如ABCF5、OFPs和SWEETs。SWEETs已被證明在多種植物中響應低溫脅迫，西瓜(Citrullus lanatus)中的SWEET1、SWEET10和SWEET18經(jīng)低溫處理24 h 后表達量顯著上升[83]。耐低溫的櫻李梅(Prunus×blireana)中SWEET2、SWEET3、SWEET4、SWEET10表達量顯著高于不耐低溫品種[84]。在萱草的根與莖中，差異表達基因的數(shù)量則高達6 153 個。低溫脅迫在一定程度上可能誘導了類黃酮的積累,同時低溫也刺激植物體內(nèi)Ca2+信號通路的變化，推測HSP90可能是萱草響應低溫脅迫的重要候選基因[85]。低溫可以誘導巴西橡膠樹(Hevea brasiliensis)中HbHsp70的上調(diào)表達[86]。

萱草中3 個蔗糖轉(zhuǎn)化酶基因HfCIN3、HfCWIN1和HfVIN1都響應了低溫脅迫，但存在亞細胞定位差異，HfCIN3定位于葉綠體，HfCWIN1定位于細胞壁，HfCWIN1定位于液泡。HfCIN3的表達峰值出現(xiàn)在5 ℃，其他2 個基因的表達峰值出現(xiàn)在0 ℃[87]。萱草糖轉(zhuǎn)運蛋白基因HfSWEET2與HfSWEET17也響應了低溫脅迫，其中過表達HfSWEET17的煙草葉面積明顯大于野生型煙草，具有更好的抗寒能力[88]。有研究表明，microRNA 響應了萱草低溫脅迫，通過提高miR393、miR397、miR396的表達,降低miR391的表達來增強其抗寒性[89]。

5 重金屬脅迫對萱草的影響

重金屬污染主要包括銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)和鉻(Cr)的污染，主要由城市交通與工業(yè)活動產(chǎn)生，其他重金屬在城市土壤的富集并不明顯,這是由于城市不同區(qū)域功能規(guī)劃不同造成的[90]。研究表明，重金屬在植物中激活不同的信號通路，如鈣依賴性蛋白激酶(CDPK)信號、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號、ROS 信號和激素信號，從而增強TFs 和應激反應基因的表達[91–92]。水稻OsZIP5和OsZIP9在Zn、Cd 脅迫下協(xié)同作用，吸收Zn、Cd進入細胞內(nèi)[93]。OsZIP1則在Zn、Cu 和Cd 誘導下，將金屬離子轉(zhuǎn)運到細胞外[94]。OsGSTU30 同時具有谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶(GST)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)的活性，在Cr、砷(As)脅迫中起正向調(diào)控作用[95]。OsMSR3通過抗氧化防御機制的激活，提高植物對Cu 脅迫的耐受性[96]。目前萱草響應重金屬脅迫的研究剛剛起步，未見分子層面的研究報道,多為生理生化研究。

5.1 重金屬脅迫對形態(tài)學特征與生理指標的影響

植物受到重金屬脅迫時，最重要的反饋機制是ROS 的產(chǎn)生。大多數(shù)重金屬脅迫導致葉綠體、線粒體和過氧化物酶體中持續(xù)產(chǎn)生ROS，從而導致植物的氧化應激[97]。重金屬脅迫往往使植物的氣孔關(guān)閉，抑制電子傳遞鏈[98]和植物代謝[99]。單Cd 與Cu-Cd復合處理下萱草植株高度和生物量下降,SOD活性增加，隨脅迫強度的增加，SOD 活性逐漸下降,POD 活性隨Cu-Cd 復合含量的增加逐漸上升，SOD先于POD 發(fā)揮活性氧清除作用。大花萱草葉片葉綠素含量隨Cu-Cd 復合含量的增加而降低，而‘金娃娃’的葉綠素含量持續(xù)降低，2 種萱草的凈光合速率和蒸騰速率均呈雙峰曲線型[100–101]，大花萱草具有更好的抵御Cu-Cd 復合脅迫的能力。

5.2 萱草對土壤重金屬污染的修復

萱草可用于土壤重金屬污染的修復，在面對低濃度單一重金屬污染時，萱草對土壤中Cd、Pb、Zn的轉(zhuǎn)運效率提高了，其中對Pb 的修復能力最強,對Zn 的修復能力最弱[102]。面對Cd、Pb、Zn 復合脅迫時，隨重金屬污染濃度的上升，萱草葉片對Cd、Pb、Zn 的富集系數(shù)雖呈下降趨勢，但仍可用于復合污染土壤的修復[103]。外源檸檬酸可有效提高萱草對Cd 污染土壤的修復效率[104]。研究表明，褪黑激素(MT)、表油菜素內(nèi)酯(EBL)和茉莉酸(JA)的添加可顯著提高水稻幼苗和地下部位POD和CAT活性，降低Cd 含量[105]。這表明外源激素可以緩解Cd 對植物的脅迫。通過亞細胞定位與化學形態(tài)分析，李紅婷等[106]報道萱草中Cd 主要以無機鹽、氨基酸鹽等可溶性鹽的形態(tài)存在；Pb 主要以金屬磷酸鹽沉淀的形態(tài)存在。Pb 主要分布在萱草液泡及細胞可溶性部分中；Cd 在細胞壁部分含量最多。

6 展望

非生物脅迫嚴重影響萱草的生長發(fā)育，降低觀賞、藥用品質(zhì)。研究表明，萱草不同品種具有應對多種非生物脅迫的抗逆性，如‘左權(quán)1 號’和‘猛子花’等具有抗旱性[29,33–36,39–40]；‘健壯利蘭’、‘金娃娃’、‘瑪麗里德’和‘布奇’等具有抗?jié)衬芰41,44–45,49,53–54];大花萱草和‘玫瑰紅’等具有抗鹽能力[63–70]；‘健壯利蘭’可抗高溫[44,76–77]；‘紅寶石’和‘紅運’可抗低溫[80–82,85,87–88]。目前，萱草響應非生物脅迫的研究基本是針對單一脅迫，且試驗樣本來源多數(shù)不詳,這不利于篩選與繁育適應多種脅迫的優(yōu)良萱草品種。同時，萱草作為潛在抗抑郁藥用植物，其藥用成分具有較高經(jīng)濟價值，但不同地區(qū)不同脅迫環(huán)境下的藥用成分代謝差異至今未見研究，或可作為未來萱草的重點研究方向。在種質(zhì)繁育技術(shù)方面，通過雜交育種的方式可培育具有較強抗逆能力的萱草品種，但所需時間和人力成本較大，分子育種或可解決這個問題。但在分子層面萱草響應非生物脅迫的研究較少，組織培養(yǎng)的快速繁殖體系也不完善，這些理論與技術(shù)問題制約了萱草抗逆分子育種，研究萱草抗逆相關(guān)的基因調(diào)控網(wǎng)絡與利用生物技術(shù)進行復合抗性分子育種也將是未來的研究方向。本文對現(xiàn)有萱草非生物脅迫研究進行了歸納整理，為萱草提高抗逆性研究，培育優(yōu)良萱草抗逆品種提供理論參考。