干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英種子萌發(fā)及幼苗葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/h1>
2023-01-29 09:39:34戴海根吳宏偉吳尚衛(wèi)崔瑩楊冰第乙林趙春旭
草原與草坪 2022年5期
戴海根，吳宏偉，吳尚衛(wèi)，崔瑩，楊冰，第乙林，趙春旭
（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，中‐美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070）
鷹嘴紫云英（Astragalus cicer），別名鷹嘴黃芪，是多年生豆科黃芪屬牧草，起源于歐洲溫帶地區(qū)［1］，20世紀(jì)70年代引進(jìn)至我國(guó)栽培，具有適應(yīng)性廣、耐受性強(qiáng)、適口性好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、皂素含量低等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的刈割放牧兼用型豆科牧草［2］，且因其為根莖分蘗型，根系擴(kuò)張迅速、枝葉生長(zhǎng)匍匐、草層覆蓋細(xì)密、固氮能力強(qiáng)勁，也常被視為優(yōu)良的水土保持植物［3］。
種子萌發(fā)是植物發(fā)展的最初始階段，也是植物發(fā)育的最脆弱階段，受到許多外部和內(nèi)部因素的調(diào)控，如光照、溫度、水分、氧氣、激素等因素。而水分是種子萌發(fā)的決定性因子之一［4］。若環(huán)境中水分不足，即在干旱脅迫條件下，植物種子將無(wú)法保證能夠正常發(fā)芽。大量研究表明，干旱脅迫會(huì)明顯抑制各種植物種子的萌發(fā)，如大麥（Hordeum vulgare）［5］、水稻（Oryza sativa）［6］、苜蓿（Medicago sativa）［7］等，其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)等均呈下降趨勢(shì)。但也有報(bào)道提出［8］，干旱脅迫可以改善種子萌發(fā)潛力，種子在一定程度脅迫下可啟動(dòng)應(yīng)激調(diào)節(jié)機(jī)制，增強(qiáng)其萌發(fā)特性和脅迫耐受力。幼苗建立不僅對(duì)植物群落演替、維持物種多樣性至關(guān)重要，而且對(duì)植物完成種群更新、實(shí)現(xiàn)時(shí)空擴(kuò)散起著決定性作用［9］。所以研究植物幼苗在逆境中的生長(zhǎng)，有助于認(rèn)識(shí)植物生命調(diào)控及其生態(tài)適應(yīng)特征。葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)作為一種簡(jiǎn)便快捷、非破壞性的檢測(cè)方法，是研究植物光合系統(tǒng)的有效探針，已被廣泛應(yīng)用于植物光合機(jī)理和逆境生理研究［10］。通過(guò)觀測(cè)干旱脅迫下葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，可以及時(shí)反映植物的生理調(diào)節(jié)狀況，快速分析幼苗的光合響應(yīng)特征，靈活判斷光系統(tǒng)的受損嚴(yán)重程度［11］。
對(duì)大多數(shù)植物而言，種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)階段對(duì)環(huán)境脅迫最為敏感，所以常用種子萌發(fā)特性及幼苗生長(zhǎng)狀況來(lái)評(píng)價(jià)植物的抗逆性［12］。在水資源匱乏的今天，干旱脅迫已成為影響種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子。大量研究表明［13-14］，早期干旱抑制或延遲了作物種子萌發(fā)，阻礙了幼苗建立與植物生長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)發(fā)展。所以對(duì)植物抗旱性研究非常重要，而有關(guān)鷹嘴紫云英抗旱性研究較少，為此，本研究通過(guò)分析不同程度干旱脅迫下鷹嘴紫云英種子萌發(fā)及幼苗葉綠素?zé)晒馓匦?，為探索鷹嘴紫云英在干旱環(huán)境下的生長(zhǎng)響應(yīng)機(jī)制提供理論依據(jù)，并為鷹嘴紫云英耐旱能力鑒定、抗旱品種篩選及抗旱對(duì)策制定提供一定的理論依據(jù)。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)材料
供試鷹嘴紫云英品種為盧塔納（Lutana），由甘肅創(chuàng)綠草業(yè)科技有限公司提供，于2018年9~11月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院光照培養(yǎng)室中進(jìn)行。。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn) 采用紙上發(fā)芽法［6］。選取成熟、飽滿且大小一致的種子，放入98%濃硫酸中浸泡20 min打破種皮障礙［15］，用蒸餾水沖洗干凈后對(duì)其表面進(jìn)行全面消毒（70%的酒精溶液浸泡30 s，蒸餾水沖洗3至4次，放入20%的次氯酸鈉溶液內(nèi)浸泡10 min），用無(wú)菌水沖洗干凈后播種于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑為9 cm）中。每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)均勻播種50粒種子，并提前在濾紙上浸入4 mL不同濃度的聚乙二醇（PEG‐6000）溶液模擬干旱脅迫，PEG溶液濃度分別為0（無(wú)菌水作為對(duì)照）、5%、10%、15%、20%、25%、30%，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。將培養(yǎng)皿放置在人工氣候培養(yǎng)箱（16 h，25 ℃，光照強(qiáng)度 3 000 lx；8 h，16 ℃，黑暗）進(jìn)行種子連續(xù)萌發(fā)試驗(yàn)，每天觀察、記錄種子發(fā)芽情況，并稱重補(bǔ)水，保持脅迫環(huán)境穩(wěn)定。連續(xù)4 d無(wú)種子發(fā)芽則結(jié)束萌發(fā)試驗(yàn)［16］，并測(cè)定每皿胚芽、胚根相關(guān)指標(biāo)。
1.2.2 幼苗生理試驗(yàn) 采用營(yíng)養(yǎng)液沙培法［17］。將成熟、飽滿且大小一致的種子放入70%酒精溶液中消毒30 s，蒸餾水沖洗3至4次，放入20%的次氯酸鈉溶液內(nèi)浸泡10 min，對(duì)種子表面進(jìn)行全面消毒，并在蒸餾水沖洗干凈后均勻播種于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中育苗。種子發(fā)芽后播種至裝有消毒細(xì)沙的培養(yǎng)杯（直徑為9 cm，高度為11 cm）中，每杯播種15粒發(fā)芽種子，于三葉期保留10株幼苗，每個(gè)處理30杯，于光照培養(yǎng)室中培養(yǎng)，白天 16 h，25（±1）℃，光照強(qiáng)度為6 000 lx；夜晚8 h，（20±1）℃。待幼苗生長(zhǎng)至40 d后，對(duì)其進(jìn)行PEG‐6000模擬干旱脅迫處理。本試驗(yàn)參考張翠梅［17］關(guān)于紫花苜蓿的研究，共設(shè)置4個(gè)水分脅迫梯度，即清水對(duì)照（CK）、輕度（T1）、中度（T2）和重度（T3）脅迫，PEG溶液濃度分別為0、10%、20%、30%，于處理后第0、2、4、6、8、10 d取樣，并測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)。
1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法
1.3.1 種子萌發(fā)特性測(cè)定 計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)脅迫率，公式［6］如下：
發(fā)芽率=試驗(yàn)結(jié)束時(shí)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%
發(fā)芽勢(shì)=前7天內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%
發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt）
式中：Gt為t天內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。
相對(duì)脅迫率=（對(duì)照發(fā)芽率?脅迫發(fā)芽率）/對(duì)照發(fā)芽率×100%。
1.3.2 胚芽、胚根相關(guān)指標(biāo)測(cè)定 每皿選擇生長(zhǎng)較均勻的植株5株，分別測(cè)量胚芽與胚根的長(zhǎng)度和鮮重后，放入烘箱中105 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒重后稱量干重，進(jìn)一步計(jì)算根芽比、相對(duì)含水量、活力指數(shù)，公式［6］如下：
根芽比=（胚根長(zhǎng)/胚芽長(zhǎng)）×100%
相對(duì)含水量=（幼苗鮮重?幼苗干重）/幼苗鮮重×100%
活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼苗干重
1.3.3 光合色素含量測(cè)定 使用95%乙醇溶液提取新鮮葉片中光合色素，利用分光光度計(jì)測(cè)量提取液在665、649、470 nm波長(zhǎng)下的吸光度，并通過(guò)公式分別計(jì)算葉綠素 a（Chl a）、葉綠素b（Chl b）、總?cè)~綠素（Chl）、類(lèi)胡蘿卜素（Car）含量，公式［10］如下：
Chl a=13.95D665nm-6.88D649nm
Chl b=24.96D649nm-7.32D665nm
Chl=6.1D665nm+20.04D649nm
Car=（1000D470nm-2.05Chl a-114.8Chl b）/245
式中：D665nm、D649nm、D470nm分別為提取液在 665、649、470 nm波長(zhǎng)下的吸光度。
1.3.4 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 采用德國(guó)WALZ生產(chǎn)的調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPAM‐2100在黎明前對(duì)植物葉片進(jìn)行活體測(cè)定，照射弱測(cè)量光［強(qiáng)度低于1 μmol/（m2·s）］測(cè)定初始熒光（Fo），照射飽和脈沖光［強(qiáng)度高于7 000 μmol/（m2·s）測(cè)定最大熒光（Fm），等恢復(fù)到初始熒光附近打開(kāi)光化光［強(qiáng)度為 606 μmol/（m2·s）］進(jìn)行 4~5 min的熒光誘導(dǎo)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后再次打開(kāi)飽和脈沖測(cè)量即時(shí)熒光（Ft）、即時(shí)最大熒光（Fm′），結(jié)束熒光測(cè)量。于葉綠素?zé)晒鈨x中直接讀取非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、相對(duì)光合電子傳遞速率（ETR），并計(jì)算最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield），公式［10］分別如下：
Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm
Yield=（Fm′-Ft）/Fm′。
1.4 數(shù)據(jù)處理
使用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和整理，SPSS 20軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和差異顯著性分析，Origin 9.0軟件制作所有指標(biāo)柱狀圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英種子發(fā)芽的影響
鷹嘴紫云英種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)脅迫率在不同PEG濃度下的變化如圖1所示。隨PEG濃度不斷增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均呈先升高后下降趨勢(shì)，發(fā)芽率于5%PEG濃度下達(dá)到最高值，為67.3%，于30%PEG濃度下達(dá)到最低值，僅為1.2%（圖1‐A）。發(fā)芽勢(shì)在10%PEG濃度下達(dá)到最高值，為63.3%，而在30%PEG濃度下降低至0（圖1‐B）。在PEG濃度為5%~15%的模擬干旱脅迫下，發(fā)芽率維持在較高水平，與對(duì)照差異不顯著；而在PEG濃度為20%~30%的干旱脅迫下，發(fā)芽率大幅度降低，與對(duì)照存在顯著差異（P<0.05），分別較對(duì)照減少了39.1%、77.2%、95.7%。5%PEG脅迫下，發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相近，無(wú)顯著差異，10%PEG脅迫下，種子發(fā)芽勢(shì)顯著高于對(duì)照，較對(duì)照增加10.5%；15%~30%PEG脅迫下，發(fā)芽勢(shì)大幅度下降，均與對(duì)照存在顯著差異，分別較對(duì)照減少了39.1%、77.2%、95.7%和100%。
圖1 干旱脅迫下鷹嘴紫云英種子發(fā)芽指標(biāo)Fig.1 Effect of drought stress on seed germination of Astragalus cicer
隨PEG濃度不斷增加，發(fā)芽指數(shù)逐漸降低，于30%PEG濃度下達(dá)到最小值，僅為2.0。當(dāng)PEG濃度為5%時(shí)，發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照無(wú)顯著差異；而當(dāng)PEG濃度大于5%時(shí)，發(fā)芽指數(shù)下降幅度明顯，不同處理間均存在顯著差異，且與對(duì)照均差異顯著，分別較對(duì)照減少了 21.5%、57.6%、75.9%、87.3%、96.5%（圖1‐C）。相對(duì)脅迫率隨PEG濃度不斷增加而升高，于5%PEG濃度下達(dá)到最低值。PEG濃度為5%、10%時(shí)，相對(duì)脅迫率低于對(duì)照（對(duì)照相對(duì)脅迫率為0），均為負(fù)值，分別為-9.8%、-5.4%，與對(duì)照均無(wú)顯著差異；PEG濃度為15%時(shí)，相對(duì)脅迫率轉(zhuǎn)為正值，同樣與對(duì)照無(wú)顯著差異；而當(dāng)PEG濃度為20%~30%時(shí)，相對(duì)脅迫率大幅度升高，分別為39.1%、77.2%、95.7%，均與對(duì)照差異顯著（圖1‐D）。
2.2 干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英種子生長(zhǎng)的影響
鷹嘴紫云英胚芽與胚根長(zhǎng)度、幼苗鮮重與干重、根芽比和相對(duì)含水量、活力指數(shù)的變化如圖2所示，在30%PEG下，由于種子發(fā)芽數(shù)過(guò)低，未測(cè)得相關(guān)指標(biāo)。隨PEG濃度不斷增加，胚芽長(zhǎng)度逐漸減小，在各脅迫處理下均顯著低于對(duì)照（P<0.05），且在25%PEG下最小，較對(duì)照減少65.3%；胚根長(zhǎng)度先增后減，在5%、10%PEG脅迫下顯著高于對(duì)照，分別較對(duì)照增加28.4%、30.7%，而在15%~25%PEG脅迫下，胚根長(zhǎng)度逐漸減小，且均顯著低于對(duì)照，分別較對(duì)照減少了16.1%、49.3%、59.3%（圖2‐A）。隨PEG濃度不斷增加，鮮重逐漸減小，且在各脅迫處理下與對(duì)照均存在顯著差異，在25%PEG下最小，較對(duì)照減少83.5%；干重先增后減，于5%PEG濃度下達(dá)到最高值，顯著高于對(duì)照，較對(duì)照增加了13.4%，在10%PEG下與對(duì)照差異不顯著，在15%~25%PEG下分別較對(duì)照減少了17.9%、35.4%、63.1%，均顯著低于對(duì)照（圖2‐B）。根芽比隨PEG濃度不斷增加，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，于10%PEG下有最大值。在5%~15%PEG脅迫下，根芽比均顯著高于對(duì)照，較對(duì)照分別增加了51.9%、75.9%、34.9%；在20%、25%PEG脅迫下，根芽比與對(duì)照差異不顯著。相對(duì)含水量隨PEG濃度不斷增加而逐漸減小，5%PEG脅迫下與對(duì)照差異不顯著，10%~25%PEG脅迫下分別較對(duì)照減少5.6%、6.8%、13.3%、13.4%，均與對(duì)照差異顯著（圖2‐C）。隨PEG濃度不斷增加，鷹嘴紫云英種子活力指數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，于5%PEG脅迫下有最大活力，但與對(duì)照無(wú)顯著差異，于10%~25%PEG脅迫下均顯著低于對(duì)照，分別較對(duì)照減小了22.6%、65%、84.3%、95.3%（圖2‐D）。
圖2 干旱脅迫下鷹嘴紫云英種子生長(zhǎng)指標(biāo)Fig.2 Effect of drought stress on seedgrowth of Astragalus cicer
2.3 干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英幼苗葉片內(nèi)光合色素含量的影響
不同處理時(shí)長(zhǎng)下鷹嘴紫云英幼苗葉片內(nèi)葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素含量和葉綠素a/b在不同程度干旱脅迫處理下的變化如圖3所示。隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照及中度脅迫下葉綠素a含量變化不明顯，各時(shí)間處理間均差異不顯著；輕度脅迫下葉綠素a含量變化較小，于脅迫第2天顯著低于第6~10天（P<0.05）；重度脅迫下葉綠素a含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，于脅迫第4天達(dá)到最大值，顯著高于其余各時(shí)間處理。在脅迫處理0~8d，葉綠素a含量在對(duì)照與脅迫處理之間差異不顯著。但處理第10天，重度脅迫下較同期對(duì)照降低20.2%，存在顯著差異。不同脅迫梯度下所有處理時(shí)長(zhǎng)的葉綠素a含量平均值排列次序?yàn)檩p度脅迫>對(duì)照>中度脅迫>重度脅迫（圖3‐A）。
隨脅迫處理時(shí)間增加，葉綠素b含量相比對(duì)照變化幅度較小，除脅迫第4、6天顯著低于第8天外，各時(shí)間處理間均差異不顯著，于輕度脅迫下總體呈上升趨勢(shì)，脅迫第10天較0天增加25.8%，于中度脅迫下呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，變化幅度較大，在脅迫第4天達(dá)到峰值（較第0天增加41.6%），于重度脅迫下整體呈下降趨勢(shì)，脅迫末期降幅較大，脅迫第10天較0天降低22.3%。脅迫第0、2天，各處理間葉綠素b含量差異不顯著；脅迫第4、6天，隨脅迫程度加深，葉綠素b含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，于中度脅迫下達(dá)到最高值，較同期對(duì)照分別增加48.9%、53.8%。在輕度脅迫下顯著高于對(duì)照，較同期對(duì)照分別增加23.0%、25.8%。但重度脅迫下與對(duì)照差異不顯著；脅迫第8天，輕度、中度脅迫下葉綠素b含量與對(duì)照差異不顯著，而重度脅迫下葉綠素b含量顯著低于對(duì)照，較對(duì)照減少28.6%；脅迫第10天，隨脅迫程度加深，葉綠素b含量先升后降，于輕度脅迫下達(dá)到最高值，較對(duì)照增加18.8%，于中度、重度脅迫下分別較對(duì)照減少16.7%、26.6%，差異顯著（圖3‐B）。
圖3 干旱脅迫下鷹嘴紫云英幼苗葉片內(nèi)光合色素含量Fig.3 Effect of drought stress on the content of photosynthetic pigments of Astragalus cicer
隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照下類(lèi)胡蘿卜素含量無(wú)明顯變化，各時(shí)間處理間均無(wú)顯著差異；輕度、中度脅迫下類(lèi)胡蘿卜素含量有一定程度增加，但在各處理時(shí)間下與同期對(duì)照均無(wú)顯著差異；而重度脅迫下類(lèi)胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，于脅迫中期（脅迫第4、6天）顯著高于對(duì)照，較對(duì)照分別增加23.2%、20.5%（圖3‐C）。隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照和輕度脅迫下葉綠素a/b變化較小，各時(shí)間處理間均無(wú)顯著差異，數(shù)值分別維持在2.7~3.0和2.4~2.8；中度脅迫下葉綠素a/b先減少后增加，于脅迫第4、6天，較同期對(duì)照分別減少27.7%、30.0%，差異顯著；而重度脅迫下葉綠素a/b呈先增加后降低趨勢(shì)，脅迫第4天達(dá)到最大值，但在各處理時(shí)間下與同期對(duì)照均無(wú)顯著差異（圖3‐D）。
2.4 干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
不同處理時(shí)間下鷹嘴紫云英最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield）、非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、相對(duì)光合電子傳遞速率（ETR）在不同程度干旱脅迫處理下的變化如圖4所增。隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照和輕度脅迫下Fv/Fm變化不明顯，各時(shí)間處理間均無(wú)顯著差異，中度、重度脅迫下Fv/Fm總體呈減小趨勢(shì)，中度脅迫下于處理第6、8天較同期對(duì)照減少16.9%、19.0%，重度脅迫下于處理第10天較同期對(duì)照減少17.6%，均存在顯著差異（P<0.05）（圖4‐A）。隨脅迫時(shí)間增加，Yield在對(duì)照下變化幅度較小，各時(shí)間處理間均無(wú)顯著差異，數(shù)值維持在0.38~0.42，而在各脅迫處理下均呈先增后減趨勢(shì)，在輕度、中度脅迫下于處理第4天達(dá)到最大值，較0 d分別增加25.8%、24.5%，在重度脅迫下變化最為明顯，于處理第2天達(dá)到最高值，較0 d增加50.2%。脅迫第2、4、6天，隨脅迫程度加深，Yield總體呈增大趨勢(shì)，于重度脅迫下最大，分別較同期對(duì)照增加45.4%、38.1%、21.1%，均存在顯著差異；脅迫第8天，各脅迫處理下Yield與對(duì)照間差異均不顯著；脅迫第10天，輕度脅迫下Yield與對(duì)照差異不顯著，而中度、重度脅迫下Yield與對(duì)照差異顯著，分別較同期對(duì)照減少34.2%、42.5%（圖4‐B）。隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照下NPQ較為穩(wěn)定，變化幅度較小；輕度脅迫下NPQ呈上升趨勢(shì)，脅迫前期增幅較大，脅迫后期數(shù)值較為穩(wěn)定且處于較高水平，于脅迫第10天較0 天增加139.0%；中度、重度脅迫下NPQ先升高后降低，均于第6天達(dá)到最高值，較0天分別增加92.3%、70.7%。脅迫處理期間，隨脅迫程度加深，NPQ均呈先升后降趨勢(shì)，于輕度脅迫下達(dá)到最高值，且均顯著高于同期對(duì)照。脅迫結(jié)束時(shí)（脅迫第10天）NPQ于輕度、中度脅迫下顯著高于對(duì)照，較同期對(duì)照增加分別110.6%、36.7%，于重度脅迫下顯著低于對(duì)照，較同期對(duì)照減少19.3%（圖4‐C）。
隨脅迫時(shí)間增加，各脅迫處理下qP呈先升高后降低趨勢(shì)，重度脅迫下變化幅度最大，于脅迫第2天最高，較0 d增加45.7%，于脅迫第10天最低，較0天增減少38.2%。脅迫第2~6天，隨脅迫程度加深，qP均呈上升趨勢(shì)，于重度脅迫下達(dá)到最高值，分別較同期對(duì)照增加43.5%、33.8%、21.0%，均存在顯著差異；脅迫第8天，輕度、中度脅迫下qP與對(duì)照相比差異不顯著，而重度脅迫下qP顯著低于對(duì)照，較對(duì)照減少15.1%；脅迫第10天，隨脅迫程度加深，qP逐漸減小，于輕度脅迫下較對(duì)照差異不顯著，于中度、重度脅迫下與對(duì)照存在顯著差異，分別較同期對(duì)照減少21.5%、37.5%。由圖4‐E可知，隨脅迫時(shí)間增加，ETR在對(duì)照下變化幅度較小，在輕度脅迫下總體呈下降趨勢(shì)，在中度、重度脅迫下整體呈先升后降趨勢(shì)，其中重度脅迫下ETR變化最明顯，脅迫前期大幅度上升，于脅迫第2天較0天增加74.2%，脅迫末期迅速下降，于脅迫第10天較0天減少55.3%。脅迫處理第2天，隨脅迫程度加深，ETR逐漸增加，輕度脅迫下與對(duì)照差異不顯著，中度、重度脅迫下與對(duì)照差異顯著，分別較對(duì)照增加20.5%、64.7%；脅迫第4、6天，ETR隨脅迫程度加深變化無(wú)明顯規(guī)律，于輕度脅迫下與對(duì)照差異不顯著，于中度脅迫下增加較為明顯，較同期對(duì)照分別增加23.3%、15.7%，差異顯著；脅迫第8天，輕度、中度、重度脅迫下ETR均顯著低于對(duì)照，分別較對(duì)照減少23.9%、24.1%、14.2%；脅迫第10天，隨脅迫程度加深，ETR逐漸減小，輕度、中度、重度脅迫下均顯著低于對(duì)照，分別較對(duì)照減少33.6%、50.6%、61.4%。
圖4 干旱脅迫下鷹嘴紫云英葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fig.4 Effect of drought stress on chlorophyll fluorescence parameters of Astragalus cicer
3 討論
種子萌發(fā)作為植被更新的關(guān)鍵階段，是植物建立過(guò)程中的重要一環(huán)，調(diào)控著植被更新速率及定植范圍，影響著作物種植密度及生產(chǎn)成敗。本研究表明，隨PEG濃度升高，鷹嘴紫云英種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)呈先增后減趨勢(shì)，發(fā)芽率于5%PEG下達(dá)到最大值，發(fā)芽勢(shì)于10%PEG下達(dá)到最大值，相對(duì)脅迫率于5%PEG下為最小負(fù)值，說(shuō)明較低程度干旱脅迫可一定程度上促進(jìn)鷹嘴紫云英種子萌發(fā)，這與楊利艷等［8］研究相同。而當(dāng)PEG濃度大于10%時(shí)，鷹嘴紫云英種子萌發(fā)受到明顯抑制，隨脅迫程度加劇，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等均呈明顯下降趨勢(shì)，相對(duì)脅迫率大幅度上升，這是由于在高濃度干旱脅迫下，環(huán)境中溶液滲透壓過(guò)高，種子獲取水分的速度大大降低，吸水量顯著減少，導(dǎo)致細(xì)胞代謝活動(dòng)嚴(yán)重受阻，從而推遲或阻礙了種子萌發(fā)［18］。種子萌發(fā)后的胚發(fā)育狀況及活力指數(shù)決定著幼苗的生存能力，是植物能否建植成功的關(guān)鍵。本試驗(yàn)中，隨干旱脅迫程度加深，胚根長(zhǎng)度、幼苗干重和活力指數(shù)均先增加后減少，均于5%或10%輕度PEG脅迫下達(dá)到最大值，可見(jiàn)鷹嘴紫云英在其萌發(fā)生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)干旱逆境產(chǎn)生了相應(yīng)的適應(yīng)機(jī)制，在較低水平脅迫下，種子活力增強(qiáng)，胚根生長(zhǎng)加快，有助于幼苗吸收更多的水分與養(yǎng)分，進(jìn)而減弱干旱脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)造成的的負(fù)面影響，這與前人研究［19］相同。而隨脅迫程度繼續(xù)加劇，幼苗生長(zhǎng)逐漸受到抑制，胚芽及胚根長(zhǎng)度、鮮重、干重、相對(duì)含水量均逐漸減少，活力指數(shù)逐漸趨近于0，這是因?yàn)樵谶^(guò)度干旱脅迫下，環(huán)境中水分有限，胚根吸水困難，細(xì)胞逐漸失水，其增殖與發(fā)育受到抑制，從而造成了幼苗生長(zhǎng)的減慢或停滯［20］。
光合色素是影響植物光合作用的關(guān)鍵因素之一，主要包括葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素，是植物在光合反應(yīng)中捕獲光能并產(chǎn)生還原性能量（如ATP、NADPH等）的關(guān)鍵物質(zhì)，對(duì)植物而言至關(guān)重要。葉綠素a和葉綠素b是高等植物中大量存在的葉綠素，其含量是植物葉片光合能力和生長(zhǎng)狀況的鑒定指標(biāo)，含量比值在葉片中通常為3：1。類(lèi)胡蘿卜素是人體必需的色素，也是葉綠素捕獲光能的輔助色素，在光合作用中起著不可忽視的作用。有研究報(bào)道［21］，光合色素含量可以反映植物在干旱脅迫下受損的程度，隨干旱脅迫程度增加，植物光合色素合成受到抑制，產(chǎn)量逐漸減少。茍蓉［22］在構(gòu)樹(shù)（（Broussonetia papyrifera））幼苗抗旱研究中發(fā)現(xiàn)，隨脅迫程度加深，葉綠素a、葉綠素b含量均呈先增后減趨勢(shì)，類(lèi)胡蘿卜素含量和葉綠素a/b不斷增加，且輕度、中度脅迫下葉綠素a、葉綠素b含量顯著高于對(duì)照，中度、重度脅迫下類(lèi)胡蘿卜素含量和葉綠素a/b顯著高于對(duì)照。同樣，在赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄中也發(fā)現(xiàn)［23］，干旱脅迫增加了除新梢基部外所有葉片中類(lèi)胡蘿卜素含量，除上部葉片外所有葉片中葉綠素含量在中度脅迫下均有一定程度增加，而在重度脅迫下顯著降低。李丹丹［24］發(fā)現(xiàn)隨PEG濃度增加，苜蓿葉片中葉綠素含量先增加后減少，其中雷達(dá)克之星在15%PEG脅迫下達(dá)到最高值，保定苜蓿在5%PEG脅迫下達(dá)到最高值。
本研究中發(fā)現(xiàn)，輕度脅迫下，鷹嘴紫云英幼苗葉片內(nèi)葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量與對(duì)照相比均有一定程度上升，這與前人［24］研究相同。中度脅迫下，葉綠素a變化不明顯，葉綠素b含量隨脅迫時(shí)間增加先升高后下降，葉綠素a/b于脅迫中期明顯降低，這可能是由于葉綠素b對(duì)干旱脅迫敏感度高于葉綠素a，干旱脅迫中期，產(chǎn)生了更多的葉綠素b，導(dǎo)致葉綠素a/b降低［25］。而在重度脅迫下，類(lèi)胡蘿卜素含量于脅迫中期顯著高于對(duì)照（P<0.05），葉綠素a、葉綠素b含量于脅迫末期顯著低于對(duì)照，這可能是因?yàn)樵诿{迫中期鷹嘴紫云英利用葉黃素循環(huán)中的環(huán)氧化酶和脫環(huán)氧化酶催化反應(yīng)，在增加類(lèi)胡蘿卜素含量的同時(shí)，消耗掉過(guò)量的電子和活性氧，避免細(xì)胞內(nèi)類(lèi)囊體膜產(chǎn)生損傷，保護(hù)葉綠素免受光氧化傷害，幫助光合系統(tǒng)在缺水狀態(tài)下正常運(yùn)轉(zhuǎn)［26］，而在過(guò)度干旱脅迫下，葉綠體受到損害，葉綠素合成受阻、分解加快，含量逐漸降低［22］。
通常情況下，葉綠體擁有3種光能轉(zhuǎn)換途徑：光合電子傳遞、葉綠素?zé)晒忉尫藕蜔岷纳?，它們之間存在著此消彼長(zhǎng)的高度關(guān)聯(lián)性［10］。葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)作為研究植物光合作用的有效探針，可以通過(guò)測(cè)量葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化分析植物在干旱下的光合響應(yīng)特征，了解光系統(tǒng)在逆境下的受損嚴(yán)重程度［11］。最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）反映光系統(tǒng) II（PSII）中天線色素吸收并轉(zhuǎn)化光能的能力，是體現(xiàn)光反應(yīng)抑制程度的可靠指標(biāo)；實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield）反映PSⅡ部分關(guān)閉時(shí)的原初光能捕獲效率，為光化學(xué)反應(yīng)利用的能量占總吸收光能的比例；非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）反映PSⅡ反應(yīng)中心的散熱狀況，即天線色素吸收的光能不用于光合電子傳遞，而以熱能形式耗散的情況，可在光能過(guò)剩時(shí)保護(hù)光合系統(tǒng)；光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）反映PSII反應(yīng)中心的開(kāi)放程度，可在一定程度上代表PSII的電子傳遞活性；相對(duì)光合電子傳遞速率（ETR）反映光化學(xué)反應(yīng)中用于碳固定的電子傳遞情況，代表電荷分離產(chǎn)生的電子沿電子傳遞鏈向下傳遞的速率。有研究［27］報(bào)道，隨干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，紫花苜蓿幼苗中Fv/Fm、Yield、qP和ETR逐漸減小，且葉綠素?zé)晒馓匦砸蜃訉?duì)隴中苜蓿（Medicago sativacv.Longdong）幼苗抗旱性影響最大。在地被植物抗旱研究［11］中發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫導(dǎo)致鳶尾（Iris tectorum）和景天（Sedum erythrostictum）幼苗Fv/Fm和Yield大幅度降低，NPQ明顯上升。張玉玉等［10］測(cè)定側(cè)柏（Platycladus orienta?lis）幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)時(shí)也發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫降低了Fv/Fm、Yield和ETR，而增加了NPQ。
本研究發(fā)現(xiàn)，輕度脅迫下，鷹嘴紫云英幼苗NPQ上升幅度較大，ETR于脅迫末期明顯減小，而其余熒光參數(shù)無(wú)明顯變化，說(shuō)明輕度干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英影響較小，幼苗葉片中光合電子傳遞速率雖然降低，但吸收的多余光能可以通過(guò)熱耗散方式來(lái)釋放，以此來(lái)保障光系統(tǒng)正常運(yùn)行［10］。中度脅迫下，隨脅迫時(shí)間增加，F(xiàn)v/Fm、ETR逐漸減小，而NPQ明顯增加，這與康紅梅等［11］研究結(jié)果相同。重度脅迫下，F(xiàn)v/Fm顯著降低，Yield、qP、NPQ、ETR隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)均呈先增加后減少趨勢(shì)，這可能是由于在干旱脅迫前期，鷹嘴紫云英幼苗內(nèi)光保護(hù)機(jī)制啟動(dòng)，采取加快電子傳遞效率、提升光化學(xué)電子產(chǎn)量等生理調(diào)節(jié)措施來(lái)適應(yīng)逆境，并通過(guò)增強(qiáng)熱耗散來(lái)消耗過(guò)剩的激發(fā)能量［28］，而隨脅迫時(shí)間持續(xù)增加，光合器官逐漸受損，電子傳遞受限，熱耗散性能下降，當(dāng)進(jìn)入脅迫末期時(shí)，光合系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，反應(yīng)中心進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，熒光參數(shù)顯著下降［29］。
4 結(jié)論
（1）輕度干旱脅迫（5%~10%PEG）下，種子萌發(fā)和胚根生長(zhǎng)得到一定程度促進(jìn)，發(fā)芽勢(shì)、胚根長(zhǎng)度于10%PEG下較對(duì)照分別增加10.5%、30.7%，差異顯著（P<0.05），而隨脅迫程度繼續(xù)加深，種子萌發(fā)及生長(zhǎng)受到明顯抑制，于30%PEG下，發(fā)芽率趨近于0，相對(duì)脅迫率趨近于100%，于25%PEG下，胚芽及胚根長(zhǎng)度分別較對(duì)照顯著減少65.3%、59.3%。
（2）輕度脅迫下，光合色素含量小幅度上升，NPQ顯著增加，第10天較對(duì)照增加110.6%；中度脅迫下，葉綠素b含量、NPQ呈先升高后降低趨勢(shì)，Yield、ETR于脅迫末期顯著降低，第10天較對(duì)照分別減少34.2%、50.6%；重度脅迫下，葉綠素含量呈降低趨勢(shì)，而類(lèi)胡蘿卜素含量于脅迫中期明顯增加，第6天較對(duì)照增加20.5%，Yield、ETR于脅迫后期明顯減小，第10天較對(duì)照分別減少42.5%、61.4%。
（3）綜合而言，鷹嘴紫云英對(duì)輕度、中度干旱脅迫具有較強(qiáng)耐受性，能通過(guò)在幼苗期提升葉片內(nèi)光合色素含量、加快光合電子傳遞速率、增加光化學(xué)電子產(chǎn)量、增強(qiáng)熱耗散性能等一系列生理調(diào)節(jié)措施來(lái)減少脅迫傷害，從而更好地適應(yīng)逆境；而對(duì)重度干旱脅迫抵抗性較差，種子萌發(fā)及生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，幼苗光合系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，葉綠素含量明顯減少，熒光參數(shù)顯著下降。
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戴海根，吳宏偉，吳尚衛(wèi)，崔瑩，楊冰，第乙林，趙春旭
（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，中‐美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070）
鷹嘴紫云英（Astragalus cicer），別名鷹嘴黃芪，是多年生豆科黃芪屬牧草，起源于歐洲溫帶地區(qū)［1］，20世紀(jì)70年代引進(jìn)至我國(guó)栽培，具有適應(yīng)性廣、耐受性強(qiáng)、適口性好、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、皂素含量低等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的刈割放牧兼用型豆科牧草［2］，且因其為根莖分蘗型，根系擴(kuò)張迅速、枝葉生長(zhǎng)匍匐、草層覆蓋細(xì)密、固氮能力強(qiáng)勁，也常被視為優(yōu)良的水土保持植物［3］。
種子萌發(fā)是植物發(fā)展的最初始階段，也是植物發(fā)育的最脆弱階段，受到許多外部和內(nèi)部因素的調(diào)控，如光照、溫度、水分、氧氣、激素等因素。而水分是種子萌發(fā)的決定性因子之一［4］。若環(huán)境中水分不足，即在干旱脅迫條件下，植物種子將無(wú)法保證能夠正常發(fā)芽。大量研究表明，干旱脅迫會(huì)明顯抑制各種植物種子的萌發(fā)，如大麥（Hordeum vulgare）［5］、水稻（Oryza sativa）［6］、苜蓿（Medicago sativa）［7］等，其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚芽長(zhǎng)、胚根長(zhǎng)等均呈下降趨勢(shì)。但也有報(bào)道提出［8］，干旱脅迫可以改善種子萌發(fā)潛力，種子在一定程度脅迫下可啟動(dòng)應(yīng)激調(diào)節(jié)機(jī)制，增強(qiáng)其萌發(fā)特性和脅迫耐受力。幼苗建立不僅對(duì)植物群落演替、維持物種多樣性至關(guān)重要，而且對(duì)植物完成種群更新、實(shí)現(xiàn)時(shí)空擴(kuò)散起著決定性作用［9］。所以研究植物幼苗在逆境中的生長(zhǎng)，有助于認(rèn)識(shí)植物生命調(diào)控及其生態(tài)適應(yīng)特征。葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)作為一種簡(jiǎn)便快捷、非破壞性的檢測(cè)方法，是研究植物光合系統(tǒng)的有效探針，已被廣泛應(yīng)用于植物光合機(jī)理和逆境生理研究［10］。通過(guò)觀測(cè)干旱脅迫下葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，可以及時(shí)反映植物的生理調(diào)節(jié)狀況，快速分析幼苗的光合響應(yīng)特征，靈活判斷光系統(tǒng)的受損嚴(yán)重程度［11］。
對(duì)大多數(shù)植物而言，種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)階段對(duì)環(huán)境脅迫最為敏感，所以常用種子萌發(fā)特性及幼苗生長(zhǎng)狀況來(lái)評(píng)價(jià)植物的抗逆性［12］。在水資源匱乏的今天，干旱脅迫已成為影響種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子。大量研究表明［13-14］，早期干旱抑制或延遲了作物種子萌發(fā)，阻礙了幼苗建立與植物生長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降，嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)發(fā)展。所以對(duì)植物抗旱性研究非常重要，而有關(guān)鷹嘴紫云英抗旱性研究較少，為此，本研究通過(guò)分析不同程度干旱脅迫下鷹嘴紫云英種子萌發(fā)及幼苗葉綠素?zé)晒馓匦?，為探索鷹嘴紫云英在干旱環(huán)境下的生長(zhǎng)響應(yīng)機(jī)制提供理論依據(jù)，并為鷹嘴紫云英耐旱能力鑒定、抗旱品種篩選及抗旱對(duì)策制定提供一定的理論依據(jù)。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)材料
供試鷹嘴紫云英品種為盧塔納（Lutana），由甘肅創(chuàng)綠草業(yè)科技有限公司提供，于2018年9~11月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院光照培養(yǎng)室中進(jìn)行。。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.2.1 種子萌發(fā)試驗(yàn) 采用紙上發(fā)芽法［6］。選取成熟、飽滿且大小一致的種子，放入98%濃硫酸中浸泡20 min打破種皮障礙［15］，用蒸餾水沖洗干凈后對(duì)其表面進(jìn)行全面消毒（70%的酒精溶液浸泡30 s，蒸餾水沖洗3至4次，放入20%的次氯酸鈉溶液內(nèi)浸泡10 min），用無(wú)菌水沖洗干凈后播種于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑為9 cm）中。每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)均勻播種50粒種子，并提前在濾紙上浸入4 mL不同濃度的聚乙二醇（PEG‐6000）溶液模擬干旱脅迫，PEG溶液濃度分別為0（無(wú)菌水作為對(duì)照）、5%、10%、15%、20%、25%、30%，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。將培養(yǎng)皿放置在人工氣候培養(yǎng)箱（16 h，25 ℃，光照強(qiáng)度 3 000 lx；8 h，16 ℃，黑暗）進(jìn)行種子連續(xù)萌發(fā)試驗(yàn)，每天觀察、記錄種子發(fā)芽情況，并稱重補(bǔ)水，保持脅迫環(huán)境穩(wěn)定。連續(xù)4 d無(wú)種子發(fā)芽則結(jié)束萌發(fā)試驗(yàn)［16］，并測(cè)定每皿胚芽、胚根相關(guān)指標(biāo)。
1.2.2 幼苗生理試驗(yàn) 采用營(yíng)養(yǎng)液沙培法［17］。將成熟、飽滿且大小一致的種子放入70%酒精溶液中消毒30 s，蒸餾水沖洗3至4次，放入20%的次氯酸鈉溶液內(nèi)浸泡10 min，對(duì)種子表面進(jìn)行全面消毒，并在蒸餾水沖洗干凈后均勻播種于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中育苗。種子發(fā)芽后播種至裝有消毒細(xì)沙的培養(yǎng)杯（直徑為9 cm，高度為11 cm）中，每杯播種15粒發(fā)芽種子，于三葉期保留10株幼苗，每個(gè)處理30杯，于光照培養(yǎng)室中培養(yǎng)，白天 16 h，25（±1）℃，光照強(qiáng)度為6 000 lx；夜晚8 h，（20±1）℃。待幼苗生長(zhǎng)至40 d后，對(duì)其進(jìn)行PEG‐6000模擬干旱脅迫處理。本試驗(yàn)參考張翠梅［17］關(guān)于紫花苜蓿的研究，共設(shè)置4個(gè)水分脅迫梯度，即清水對(duì)照（CK）、輕度（T1）、中度（T2）和重度（T3）脅迫，PEG溶液濃度分別為0、10%、20%、30%，于處理后第0、2、4、6、8、10 d取樣，并測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)。
1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法
1.3.1 種子萌發(fā)特性測(cè)定 計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)脅迫率，公式［6］如下：
發(fā)芽率=試驗(yàn)結(jié)束時(shí)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%
發(fā)芽勢(shì)=前7天內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%
發(fā)芽指數(shù)=∑（Gt/Dt）
式中：Gt為t天內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。
相對(duì)脅迫率=（對(duì)照發(fā)芽率?脅迫發(fā)芽率）/對(duì)照發(fā)芽率×100%。
1.3.2 胚芽、胚根相關(guān)指標(biāo)測(cè)定 每皿選擇生長(zhǎng)較均勻的植株5株，分別測(cè)量胚芽與胚根的長(zhǎng)度和鮮重后，放入烘箱中105 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒重后稱量干重，進(jìn)一步計(jì)算根芽比、相對(duì)含水量、活力指數(shù)，公式［6］如下：
根芽比=（胚根長(zhǎng)/胚芽長(zhǎng)）×100%
相對(duì)含水量=（幼苗鮮重?幼苗干重）/幼苗鮮重×100%
活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×幼苗干重
1.3.3 光合色素含量測(cè)定 使用95%乙醇溶液提取新鮮葉片中光合色素，利用分光光度計(jì)測(cè)量提取液在665、649、470 nm波長(zhǎng)下的吸光度，并通過(guò)公式分別計(jì)算葉綠素 a（Chl a）、葉綠素b（Chl b）、總?cè)~綠素（Chl）、類(lèi)胡蘿卜素（Car）含量，公式［10］如下：
Chl a=13.95D665nm-6.88D649nm
Chl b=24.96D649nm-7.32D665nm
Chl=6.1D665nm+20.04D649nm
Car=（1000D470nm-2.05Chl a-114.8Chl b）/245
式中：D665nm、D649nm、D470nm分別為提取液在 665、649、470 nm波長(zhǎng)下的吸光度。
1.3.4 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定 采用德國(guó)WALZ生產(chǎn)的調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xPAM‐2100在黎明前對(duì)植物葉片進(jìn)行活體測(cè)定，照射弱測(cè)量光［強(qiáng)度低于1 μmol/（m2·s）］測(cè)定初始熒光（Fo），照射飽和脈沖光［強(qiáng)度高于7 000 μmol/（m2·s）測(cè)定最大熒光（Fm），等恢復(fù)到初始熒光附近打開(kāi)光化光［強(qiáng)度為 606 μmol/（m2·s）］進(jìn)行 4~5 min的熒光誘導(dǎo)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后再次打開(kāi)飽和脈沖測(cè)量即時(shí)熒光（Ft）、即時(shí)最大熒光（Fm′），結(jié)束熒光測(cè)量。于葉綠素?zé)晒鈨x中直接讀取非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、相對(duì)光合電子傳遞速率（ETR），并計(jì)算最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield），公式［10］分別如下：
Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm
Yield=（Fm′-Ft）/Fm′。
1.4 數(shù)據(jù)處理
使用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和整理，SPSS 20軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和差異顯著性分析，Origin 9.0軟件制作所有指標(biāo)柱狀圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英種子發(fā)芽的影響
鷹嘴紫云英種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)脅迫率在不同PEG濃度下的變化如圖1所示。隨PEG濃度不斷增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均呈先升高后下降趨勢(shì)，發(fā)芽率于5%PEG濃度下達(dá)到最高值，為67.3%，于30%PEG濃度下達(dá)到最低值，僅為1.2%（圖1‐A）。發(fā)芽勢(shì)在10%PEG濃度下達(dá)到最高值，為63.3%，而在30%PEG濃度下降低至0（圖1‐B）。在PEG濃度為5%~15%的模擬干旱脅迫下，發(fā)芽率維持在較高水平，與對(duì)照差異不顯著；而在PEG濃度為20%~30%的干旱脅迫下，發(fā)芽率大幅度降低，與對(duì)照存在顯著差異（P<0.05），分別較對(duì)照減少了39.1%、77.2%、95.7%。5%PEG脅迫下，發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相近，無(wú)顯著差異，10%PEG脅迫下，種子發(fā)芽勢(shì)顯著高于對(duì)照，較對(duì)照增加10.5%；15%~30%PEG脅迫下，發(fā)芽勢(shì)大幅度下降，均與對(duì)照存在顯著差異，分別較對(duì)照減少了39.1%、77.2%、95.7%和100%。
圖1 干旱脅迫下鷹嘴紫云英種子發(fā)芽指標(biāo)Fig.1 Effect of drought stress on seed germination of Astragalus cicer
隨PEG濃度不斷增加，發(fā)芽指數(shù)逐漸降低，于30%PEG濃度下達(dá)到最小值，僅為2.0。當(dāng)PEG濃度為5%時(shí)，發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照無(wú)顯著差異；而當(dāng)PEG濃度大于5%時(shí)，發(fā)芽指數(shù)下降幅度明顯，不同處理間均存在顯著差異，且與對(duì)照均差異顯著，分別較對(duì)照減少了 21.5%、57.6%、75.9%、87.3%、96.5%（圖1‐C）。相對(duì)脅迫率隨PEG濃度不斷增加而升高，于5%PEG濃度下達(dá)到最低值。PEG濃度為5%、10%時(shí)，相對(duì)脅迫率低于對(duì)照（對(duì)照相對(duì)脅迫率為0），均為負(fù)值，分別為-9.8%、-5.4%，與對(duì)照均無(wú)顯著差異；PEG濃度為15%時(shí)，相對(duì)脅迫率轉(zhuǎn)為正值，同樣與對(duì)照無(wú)顯著差異；而當(dāng)PEG濃度為20%~30%時(shí)，相對(duì)脅迫率大幅度升高，分別為39.1%、77.2%、95.7%，均與對(duì)照差異顯著（圖1‐D）。
2.2 干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英種子生長(zhǎng)的影響
鷹嘴紫云英胚芽與胚根長(zhǎng)度、幼苗鮮重與干重、根芽比和相對(duì)含水量、活力指數(shù)的變化如圖2所示，在30%PEG下，由于種子發(fā)芽數(shù)過(guò)低，未測(cè)得相關(guān)指標(biāo)。隨PEG濃度不斷增加，胚芽長(zhǎng)度逐漸減小，在各脅迫處理下均顯著低于對(duì)照（P<0.05），且在25%PEG下最小，較對(duì)照減少65.3%；胚根長(zhǎng)度先增后減，在5%、10%PEG脅迫下顯著高于對(duì)照，分別較對(duì)照增加28.4%、30.7%，而在15%~25%PEG脅迫下，胚根長(zhǎng)度逐漸減小，且均顯著低于對(duì)照，分別較對(duì)照減少了16.1%、49.3%、59.3%（圖2‐A）。隨PEG濃度不斷增加，鮮重逐漸減小，且在各脅迫處理下與對(duì)照均存在顯著差異，在25%PEG下最小，較對(duì)照減少83.5%；干重先增后減，于5%PEG濃度下達(dá)到最高值，顯著高于對(duì)照，較對(duì)照增加了13.4%，在10%PEG下與對(duì)照差異不顯著，在15%~25%PEG下分別較對(duì)照減少了17.9%、35.4%、63.1%，均顯著低于對(duì)照（圖2‐B）。根芽比隨PEG濃度不斷增加，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，于10%PEG下有最大值。在5%~15%PEG脅迫下，根芽比均顯著高于對(duì)照，較對(duì)照分別增加了51.9%、75.9%、34.9%；在20%、25%PEG脅迫下，根芽比與對(duì)照差異不顯著。相對(duì)含水量隨PEG濃度不斷增加而逐漸減小，5%PEG脅迫下與對(duì)照差異不顯著，10%~25%PEG脅迫下分別較對(duì)照減少5.6%、6.8%、13.3%、13.4%，均與對(duì)照差異顯著（圖2‐C）。隨PEG濃度不斷增加，鷹嘴紫云英種子活力指數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，于5%PEG脅迫下有最大活力，但與對(duì)照無(wú)顯著差異，于10%~25%PEG脅迫下均顯著低于對(duì)照，分別較對(duì)照減小了22.6%、65%、84.3%、95.3%（圖2‐D）。
圖2 干旱脅迫下鷹嘴紫云英種子生長(zhǎng)指標(biāo)Fig.2 Effect of drought stress on seedgrowth of Astragalus cicer
2.3 干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英幼苗葉片內(nèi)光合色素含量的影響
不同處理時(shí)長(zhǎng)下鷹嘴紫云英幼苗葉片內(nèi)葉綠素a、葉綠素b、類(lèi)胡蘿卜素含量和葉綠素a/b在不同程度干旱脅迫處理下的變化如圖3所示。隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照及中度脅迫下葉綠素a含量變化不明顯，各時(shí)間處理間均差異不顯著；輕度脅迫下葉綠素a含量變化較小，于脅迫第2天顯著低于第6~10天（P<0.05）；重度脅迫下葉綠素a含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，于脅迫第4天達(dá)到最大值，顯著高于其余各時(shí)間處理。在脅迫處理0~8d，葉綠素a含量在對(duì)照與脅迫處理之間差異不顯著。但處理第10天，重度脅迫下較同期對(duì)照降低20.2%，存在顯著差異。不同脅迫梯度下所有處理時(shí)長(zhǎng)的葉綠素a含量平均值排列次序?yàn)檩p度脅迫>對(duì)照>中度脅迫>重度脅迫（圖3‐A）。
隨脅迫處理時(shí)間增加，葉綠素b含量相比對(duì)照變化幅度較小，除脅迫第4、6天顯著低于第8天外，各時(shí)間處理間均差異不顯著，于輕度脅迫下總體呈上升趨勢(shì)，脅迫第10天較0天增加25.8%，于中度脅迫下呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，變化幅度較大，在脅迫第4天達(dá)到峰值（較第0天增加41.6%），于重度脅迫下整體呈下降趨勢(shì)，脅迫末期降幅較大，脅迫第10天較0天降低22.3%。脅迫第0、2天，各處理間葉綠素b含量差異不顯著；脅迫第4、6天，隨脅迫程度加深，葉綠素b含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，于中度脅迫下達(dá)到最高值，較同期對(duì)照分別增加48.9%、53.8%。在輕度脅迫下顯著高于對(duì)照，較同期對(duì)照分別增加23.0%、25.8%。但重度脅迫下與對(duì)照差異不顯著；脅迫第8天，輕度、中度脅迫下葉綠素b含量與對(duì)照差異不顯著，而重度脅迫下葉綠素b含量顯著低于對(duì)照，較對(duì)照減少28.6%；脅迫第10天，隨脅迫程度加深，葉綠素b含量先升后降，于輕度脅迫下達(dá)到最高值，較對(duì)照增加18.8%，于中度、重度脅迫下分別較對(duì)照減少16.7%、26.6%，差異顯著（圖3‐B）。
圖3 干旱脅迫下鷹嘴紫云英幼苗葉片內(nèi)光合色素含量Fig.3 Effect of drought stress on the content of photosynthetic pigments of Astragalus cicer
隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照下類(lèi)胡蘿卜素含量無(wú)明顯變化，各時(shí)間處理間均無(wú)顯著差異；輕度、中度脅迫下類(lèi)胡蘿卜素含量有一定程度增加，但在各處理時(shí)間下與同期對(duì)照均無(wú)顯著差異；而重度脅迫下類(lèi)胡蘿卜素含量呈現(xiàn)先升高后降低趨勢(shì)，于脅迫中期（脅迫第4、6天）顯著高于對(duì)照，較對(duì)照分別增加23.2%、20.5%（圖3‐C）。隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照和輕度脅迫下葉綠素a/b變化較小，各時(shí)間處理間均無(wú)顯著差異，數(shù)值分別維持在2.7~3.0和2.4~2.8；中度脅迫下葉綠素a/b先減少后增加，于脅迫第4、6天，較同期對(duì)照分別減少27.7%、30.0%，差異顯著；而重度脅迫下葉綠素a/b呈先增加后降低趨勢(shì)，脅迫第4天達(dá)到最大值，但在各處理時(shí)間下與同期對(duì)照均無(wú)顯著差異（圖3‐D）。
2.4 干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響
不同處理時(shí)間下鷹嘴紫云英最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield）、非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、相對(duì)光合電子傳遞速率（ETR）在不同程度干旱脅迫處理下的變化如圖4所增。隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照和輕度脅迫下Fv/Fm變化不明顯，各時(shí)間處理間均無(wú)顯著差異，中度、重度脅迫下Fv/Fm總體呈減小趨勢(shì)，中度脅迫下于處理第6、8天較同期對(duì)照減少16.9%、19.0%，重度脅迫下于處理第10天較同期對(duì)照減少17.6%，均存在顯著差異（P<0.05）（圖4‐A）。隨脅迫時(shí)間增加，Yield在對(duì)照下變化幅度較小，各時(shí)間處理間均無(wú)顯著差異，數(shù)值維持在0.38~0.42，而在各脅迫處理下均呈先增后減趨勢(shì)，在輕度、中度脅迫下于處理第4天達(dá)到最大值，較0 d分別增加25.8%、24.5%，在重度脅迫下變化最為明顯，于處理第2天達(dá)到最高值，較0 d增加50.2%。脅迫第2、4、6天，隨脅迫程度加深，Yield總體呈增大趨勢(shì)，于重度脅迫下最大，分別較同期對(duì)照增加45.4%、38.1%、21.1%，均存在顯著差異；脅迫第8天，各脅迫處理下Yield與對(duì)照間差異均不顯著；脅迫第10天，輕度脅迫下Yield與對(duì)照差異不顯著，而中度、重度脅迫下Yield與對(duì)照差異顯著，分別較同期對(duì)照減少34.2%、42.5%（圖4‐B）。隨脅迫時(shí)間增加，對(duì)照下NPQ較為穩(wěn)定，變化幅度較小；輕度脅迫下NPQ呈上升趨勢(shì)，脅迫前期增幅較大，脅迫后期數(shù)值較為穩(wěn)定且處于較高水平，于脅迫第10天較0 天增加139.0%；中度、重度脅迫下NPQ先升高后降低，均于第6天達(dá)到最高值，較0天分別增加92.3%、70.7%。脅迫處理期間，隨脅迫程度加深，NPQ均呈先升后降趨勢(shì)，于輕度脅迫下達(dá)到最高值，且均顯著高于同期對(duì)照。脅迫結(jié)束時(shí)（脅迫第10天）NPQ于輕度、中度脅迫下顯著高于對(duì)照，較同期對(duì)照增加分別110.6%、36.7%，于重度脅迫下顯著低于對(duì)照，較同期對(duì)照減少19.3%（圖4‐C）。
隨脅迫時(shí)間增加，各脅迫處理下qP呈先升高后降低趨勢(shì)，重度脅迫下變化幅度最大，于脅迫第2天最高，較0 d增加45.7%，于脅迫第10天最低，較0天增減少38.2%。脅迫第2~6天，隨脅迫程度加深，qP均呈上升趨勢(shì)，于重度脅迫下達(dá)到最高值，分別較同期對(duì)照增加43.5%、33.8%、21.0%，均存在顯著差異；脅迫第8天，輕度、中度脅迫下qP與對(duì)照相比差異不顯著，而重度脅迫下qP顯著低于對(duì)照，較對(duì)照減少15.1%；脅迫第10天，隨脅迫程度加深，qP逐漸減小，于輕度脅迫下較對(duì)照差異不顯著，于中度、重度脅迫下與對(duì)照存在顯著差異，分別較同期對(duì)照減少21.5%、37.5%。由圖4‐E可知，隨脅迫時(shí)間增加，ETR在對(duì)照下變化幅度較小，在輕度脅迫下總體呈下降趨勢(shì)，在中度、重度脅迫下整體呈先升后降趨勢(shì)，其中重度脅迫下ETR變化最明顯，脅迫前期大幅度上升，于脅迫第2天較0天增加74.2%，脅迫末期迅速下降，于脅迫第10天較0天減少55.3%。脅迫處理第2天，隨脅迫程度加深，ETR逐漸增加，輕度脅迫下與對(duì)照差異不顯著，中度、重度脅迫下與對(duì)照差異顯著，分別較對(duì)照增加20.5%、64.7%；脅迫第4、6天，ETR隨脅迫程度加深變化無(wú)明顯規(guī)律，于輕度脅迫下與對(duì)照差異不顯著，于中度脅迫下增加較為明顯，較同期對(duì)照分別增加23.3%、15.7%，差異顯著；脅迫第8天，輕度、中度、重度脅迫下ETR均顯著低于對(duì)照，分別較對(duì)照減少23.9%、24.1%、14.2%；脅迫第10天，隨脅迫程度加深，ETR逐漸減小，輕度、中度、重度脅迫下均顯著低于對(duì)照，分別較對(duì)照減少33.6%、50.6%、61.4%。
圖4 干旱脅迫下鷹嘴紫云英葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fig.4 Effect of drought stress on chlorophyll fluorescence parameters of Astragalus cicer
3 討論
種子萌發(fā)作為植被更新的關(guān)鍵階段，是植物建立過(guò)程中的重要一環(huán)，調(diào)控著植被更新速率及定植范圍，影響著作物種植密度及生產(chǎn)成敗。本研究表明，隨PEG濃度升高，鷹嘴紫云英種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)呈先增后減趨勢(shì)，發(fā)芽率于5%PEG下達(dá)到最大值，發(fā)芽勢(shì)于10%PEG下達(dá)到最大值，相對(duì)脅迫率于5%PEG下為最小負(fù)值，說(shuō)明較低程度干旱脅迫可一定程度上促進(jìn)鷹嘴紫云英種子萌發(fā)，這與楊利艷等［8］研究相同。而當(dāng)PEG濃度大于10%時(shí)，鷹嘴紫云英種子萌發(fā)受到明顯抑制，隨脅迫程度加劇，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等均呈明顯下降趨勢(shì)，相對(duì)脅迫率大幅度上升，這是由于在高濃度干旱脅迫下，環(huán)境中溶液滲透壓過(guò)高，種子獲取水分的速度大大降低，吸水量顯著減少，導(dǎo)致細(xì)胞代謝活動(dòng)嚴(yán)重受阻，從而推遲或阻礙了種子萌發(fā)［18］。種子萌發(fā)后的胚發(fā)育狀況及活力指數(shù)決定著幼苗的生存能力，是植物能否建植成功的關(guān)鍵。本試驗(yàn)中，隨干旱脅迫程度加深，胚根長(zhǎng)度、幼苗干重和活力指數(shù)均先增加后減少，均于5%或10%輕度PEG脅迫下達(dá)到最大值，可見(jiàn)鷹嘴紫云英在其萌發(fā)生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)干旱逆境產(chǎn)生了相應(yīng)的適應(yīng)機(jī)制，在較低水平脅迫下，種子活力增強(qiáng)，胚根生長(zhǎng)加快，有助于幼苗吸收更多的水分與養(yǎng)分，進(jìn)而減弱干旱脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)造成的的負(fù)面影響，這與前人研究［19］相同。而隨脅迫程度繼續(xù)加劇，幼苗生長(zhǎng)逐漸受到抑制，胚芽及胚根長(zhǎng)度、鮮重、干重、相對(duì)含水量均逐漸減少，活力指數(shù)逐漸趨近于0，這是因?yàn)樵谶^(guò)度干旱脅迫下，環(huán)境中水分有限，胚根吸水困難，細(xì)胞逐漸失水，其增殖與發(fā)育受到抑制，從而造成了幼苗生長(zhǎng)的減慢或停滯［20］。
光合色素是影響植物光合作用的關(guān)鍵因素之一，主要包括葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素，是植物在光合反應(yīng)中捕獲光能并產(chǎn)生還原性能量（如ATP、NADPH等）的關(guān)鍵物質(zhì)，對(duì)植物而言至關(guān)重要。葉綠素a和葉綠素b是高等植物中大量存在的葉綠素，其含量是植物葉片光合能力和生長(zhǎng)狀況的鑒定指標(biāo)，含量比值在葉片中通常為3：1。類(lèi)胡蘿卜素是人體必需的色素，也是葉綠素捕獲光能的輔助色素，在光合作用中起著不可忽視的作用。有研究報(bào)道［21］，光合色素含量可以反映植物在干旱脅迫下受損的程度，隨干旱脅迫程度增加，植物光合色素合成受到抑制，產(chǎn)量逐漸減少。茍蓉［22］在構(gòu)樹(shù)（（Broussonetia papyrifera））幼苗抗旱研究中發(fā)現(xiàn)，隨脅迫程度加深，葉綠素a、葉綠素b含量均呈先增后減趨勢(shì)，類(lèi)胡蘿卜素含量和葉綠素a/b不斷增加，且輕度、中度脅迫下葉綠素a、葉綠素b含量顯著高于對(duì)照，中度、重度脅迫下類(lèi)胡蘿卜素含量和葉綠素a/b顯著高于對(duì)照。同樣，在赤霞珠（Cabernet Sauvignon）葡萄中也發(fā)現(xiàn)［23］，干旱脅迫增加了除新梢基部外所有葉片中類(lèi)胡蘿卜素含量，除上部葉片外所有葉片中葉綠素含量在中度脅迫下均有一定程度增加，而在重度脅迫下顯著降低。李丹丹［24］發(fā)現(xiàn)隨PEG濃度增加，苜蓿葉片中葉綠素含量先增加后減少，其中雷達(dá)克之星在15%PEG脅迫下達(dá)到最高值，保定苜蓿在5%PEG脅迫下達(dá)到最高值。
本研究中發(fā)現(xiàn)，輕度脅迫下，鷹嘴紫云英幼苗葉片內(nèi)葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量與對(duì)照相比均有一定程度上升，這與前人［24］研究相同。中度脅迫下，葉綠素a變化不明顯，葉綠素b含量隨脅迫時(shí)間增加先升高后下降，葉綠素a/b于脅迫中期明顯降低，這可能是由于葉綠素b對(duì)干旱脅迫敏感度高于葉綠素a，干旱脅迫中期，產(chǎn)生了更多的葉綠素b，導(dǎo)致葉綠素a/b降低［25］。而在重度脅迫下，類(lèi)胡蘿卜素含量于脅迫中期顯著高于對(duì)照（P<0.05），葉綠素a、葉綠素b含量于脅迫末期顯著低于對(duì)照，這可能是因?yàn)樵诿{迫中期鷹嘴紫云英利用葉黃素循環(huán)中的環(huán)氧化酶和脫環(huán)氧化酶催化反應(yīng)，在增加類(lèi)胡蘿卜素含量的同時(shí)，消耗掉過(guò)量的電子和活性氧，避免細(xì)胞內(nèi)類(lèi)囊體膜產(chǎn)生損傷，保護(hù)葉綠素免受光氧化傷害，幫助光合系統(tǒng)在缺水狀態(tài)下正常運(yùn)轉(zhuǎn)［26］，而在過(guò)度干旱脅迫下，葉綠體受到損害，葉綠素合成受阻、分解加快，含量逐漸降低［22］。
通常情況下，葉綠體擁有3種光能轉(zhuǎn)換途徑：光合電子傳遞、葉綠素?zé)晒忉尫藕蜔岷纳?，它們之間存在著此消彼長(zhǎng)的高度關(guān)聯(lián)性［10］。葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)作為研究植物光合作用的有效探針，可以通過(guò)測(cè)量葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化分析植物在干旱下的光合響應(yīng)特征，了解光系統(tǒng)在逆境下的受損嚴(yán)重程度［11］。最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）反映光系統(tǒng) II（PSII）中天線色素吸收并轉(zhuǎn)化光能的能力，是體現(xiàn)光反應(yīng)抑制程度的可靠指標(biāo)；實(shí)際光化學(xué)量子產(chǎn)量（Yield）反映PSⅡ部分關(guān)閉時(shí)的原初光能捕獲效率，為光化學(xué)反應(yīng)利用的能量占總吸收光能的比例；非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）反映PSⅡ反應(yīng)中心的散熱狀況，即天線色素吸收的光能不用于光合電子傳遞，而以熱能形式耗散的情況，可在光能過(guò)剩時(shí)保護(hù)光合系統(tǒng)；光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）反映PSII反應(yīng)中心的開(kāi)放程度，可在一定程度上代表PSII的電子傳遞活性；相對(duì)光合電子傳遞速率（ETR）反映光化學(xué)反應(yīng)中用于碳固定的電子傳遞情況，代表電荷分離產(chǎn)生的電子沿電子傳遞鏈向下傳遞的速率。有研究［27］報(bào)道，隨干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，紫花苜蓿幼苗中Fv/Fm、Yield、qP和ETR逐漸減小，且葉綠素?zé)晒馓匦砸蜃訉?duì)隴中苜蓿（Medicago sativacv.Longdong）幼苗抗旱性影響最大。在地被植物抗旱研究［11］中發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫導(dǎo)致鳶尾（Iris tectorum）和景天（Sedum erythrostictum）幼苗Fv/Fm和Yield大幅度降低，NPQ明顯上升。張玉玉等［10］測(cè)定側(cè)柏（Platycladus orienta?lis）幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)時(shí)也發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫降低了Fv/Fm、Yield和ETR，而增加了NPQ。
本研究發(fā)現(xiàn)，輕度脅迫下，鷹嘴紫云英幼苗NPQ上升幅度較大，ETR于脅迫末期明顯減小，而其余熒光參數(shù)無(wú)明顯變化，說(shuō)明輕度干旱脅迫對(duì)鷹嘴紫云英影響較小，幼苗葉片中光合電子傳遞速率雖然降低，但吸收的多余光能可以通過(guò)熱耗散方式來(lái)釋放，以此來(lái)保障光系統(tǒng)正常運(yùn)行［10］。中度脅迫下，隨脅迫時(shí)間增加，F(xiàn)v/Fm、ETR逐漸減小，而NPQ明顯增加，這與康紅梅等［11］研究結(jié)果相同。重度脅迫下，F(xiàn)v/Fm顯著降低，Yield、qP、NPQ、ETR隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)均呈先增加后減少趨勢(shì)，這可能是由于在干旱脅迫前期，鷹嘴紫云英幼苗內(nèi)光保護(hù)機(jī)制啟動(dòng)，采取加快電子傳遞效率、提升光化學(xué)電子產(chǎn)量等生理調(diào)節(jié)措施來(lái)適應(yīng)逆境，并通過(guò)增強(qiáng)熱耗散來(lái)消耗過(guò)剩的激發(fā)能量［28］，而隨脅迫時(shí)間持續(xù)增加，光合器官逐漸受損，電子傳遞受限，熱耗散性能下降，當(dāng)進(jìn)入脅迫末期時(shí)，光合系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，反應(yīng)中心進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，熒光參數(shù)顯著下降［29］。
4 結(jié)論
（1）輕度干旱脅迫（5%~10%PEG）下，種子萌發(fā)和胚根生長(zhǎng)得到一定程度促進(jìn)，發(fā)芽勢(shì)、胚根長(zhǎng)度于10%PEG下較對(duì)照分別增加10.5%、30.7%，差異顯著（P<0.05），而隨脅迫程度繼續(xù)加深，種子萌發(fā)及生長(zhǎng)受到明顯抑制，于30%PEG下，發(fā)芽率趨近于0，相對(duì)脅迫率趨近于100%，于25%PEG下，胚芽及胚根長(zhǎng)度分別較對(duì)照顯著減少65.3%、59.3%。
（2）輕度脅迫下，光合色素含量小幅度上升，NPQ顯著增加，第10天較對(duì)照增加110.6%；中度脅迫下，葉綠素b含量、NPQ呈先升高后降低趨勢(shì)，Yield、ETR于脅迫末期顯著降低，第10天較對(duì)照分別減少34.2%、50.6%；重度脅迫下，葉綠素含量呈降低趨勢(shì)，而類(lèi)胡蘿卜素含量于脅迫中期明顯增加，第6天較對(duì)照增加20.5%，Yield、ETR于脅迫后期明顯減小，第10天較對(duì)照分別減少42.5%、61.4%。
（3）綜合而言，鷹嘴紫云英對(duì)輕度、中度干旱脅迫具有較強(qiáng)耐受性，能通過(guò)在幼苗期提升葉片內(nèi)光合色素含量、加快光合電子傳遞速率、增加光化學(xué)電子產(chǎn)量、增強(qiáng)熱耗散性能等一系列生理調(diào)節(jié)措施來(lái)減少脅迫傷害，從而更好地適應(yīng)逆境；而對(duì)重度干旱脅迫抵抗性較差，種子萌發(fā)及生長(zhǎng)受到嚴(yán)重抑制，幼苗光合系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，葉綠素含量明顯減少，熒光參數(shù)顯著下降。
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