甘草抗旱特性的初步研究
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摘要
甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch．)为国家二类保护植物，具有很高的药用价值和重要的生态保护功能。研究甘草抗旱特性，对于实施节水抗旱培育优质的人工甘草资源和快速恢复西部地区的甘草植被都具有重要意义。试验以甘草2a实生苗为材料，采用每日称重补水控制盆栽苗土壤相对含水量的土壤干旱处理方法，在人工控水的不同干旱条件下，对甘草的形态与生长反应、光合响应、水分状况变化、膜脂过氧化作用和渗透物质含量等方面内容进行了初步研究。主要结论如下：
(1)在形态与生长反应方面，观察发现甘草地下和地上两部分都具有适应干早环境的特征，地下有庞大的根和根茎系统，吸水能力很强，地上茎叶形态表现出很强的节水能力，并且甘草群体抗旱优势很强；同时也观测到干旱对甘草地上茎叶生长抑制较为明显，但在一定程度上对地下根系生长起到了促进作用，导致根冠比增大、根皮颜色变红，即在产量和质量方面都有了很大地提高。
(2)在光合响应方面，当土壤相对含水量下降到45％～50％时，甘草叶片气孔开度变大，净光合速率和水分利用效率最高，但是当干旱胁迫更加严重时，荧光动力学曲线发生明显变化，严重影响了甘草叶片光合作用的进行。
(3)在水分状况变化方面，随着干旱胁迫的加剧，甘草叶水势和组织相对含水量下降，失水速率减缓，组织密度增大，束缚水含量提高，从而使甘草叶片细胞吸水和保水能力渐强，并且能够靠较高的组织弹性来维持膨压。
(4)在膜脂过氧化作用和渗透物质含量的变化方面，处于干旱胁迫下的甘草叶片原生质膜相对透性增大，膜脂过氧化作用加强，但是由于SOD酶活性能够在较长时间内维持较高的水平，所以降低了膜脂过氧化程度，减轻了膜的伤害。另外，可溶性糖和脯氨酸等渗透物质含量在干旱胁迫下持续升高也使其渗透调节能力加强。
综合分析各项抗旱指标，发现45％～50％的土壤相对含水量范围是适宜甘草生长的土壤水分条件，在这种干旱条件下，有利于培育高产优质的人工资源和大面积恢复甘草植被；同时研究结果也表明，甘草对于旱胁迫的反应是积极的，是多种抗旱途径综合作用的结果。
Glycyrrhiza uralensis Fisch., with high value of medicine and high ecological protection function, is belongs to the second degree protective plants in our country. In order to breed and cultivate new species of G.uralensis with the characteristic of water-saved and high medicine value, to fit drought condition in West of China, its drought resistance was Studied. The seedlings, which were two-year-old and planted in pots, were treated with different water stress by means of weighing and watering in the afternoon every day. Its response index to drought stress, including form, growth, photosynthesis, water status change, membrane lipid peroxidation and osmotic matter content, are shown as below.
(1) In the response of form and growth, it is discovered that G. uralensis has the characteristic of adapting drought conditions on the ground and under ground. There were so huge roots and rhizome system under ground that they could absorb water from deep soil; Stems and leaves on ground could decrease water loss. The huge biomes of G.uralensis had strong drought resistance superiority. In the same time, drought stress significantly restrained the growth of G.uralensis. On the contrary, in some extent, drought stress could improve the growth of roots under ground and resulted in increasing the rate of root/shoot; moreover, made the color of velamen become red and enhanced the output and the quality.
(2) In the response of photosynthesis, when the relative water content (RWC) of soil dropped to 40%~50%, the stomatal conductance of G.uralensis enlarged, the net-photosynthesis rate and the water use efficiency reach the top; but with RWC of soil further decreasing, the fluorescence dynamics curve changed obviously so as to affect seriously the performance of photosynthesis in the leaves of G.uralensis.
(3) In water status change, with the water stress increasing, leaves water potential and relative water content of tissue in G.uralensis decreased; the water loss rate decreased; the tissue density increased; bound water content enhanced; which made the ability of cell absorbing and saving water increased gradually so as to maintain turgor by powerful tissue elasticity.
(4) In the membrane lipid peroxidation and osmotic matter content, under the condition of drought stress, the relative membranes permeability of the leaves in the G.uralensis increased; the membrane lipid peroxidation effect enhanced. However, because the activity of SOD could maintain a high level in a long time, it reduced the
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membranes lipid peroxidation so as to lessen the harm to the membranes. In addition, under the condition of drought stress, the continuous rise of the content of fusibility total sugar and proline increased the osmotic adjustment ability.
Through comprehensive analysis,, the results showed the range of 45%~50% relative water content of soil was the best condition to suit the growth of G.uralensis, which benefited to cultivate the artificial resources of high production and high medicine value, recovered wild area of G.uralensis plant. In the same time, the results also demonstrated G. uralensis was active to the response of drought stress with multiple ways of drought resistances.
(1)在形态与生长反应方面，观察发现甘草地下和地上两部分都具有适应干早环境的特征，地下有庞大的根和根茎系统，吸水能力很强，地上茎叶形态表现出很强的节水能力，并且甘草群体抗旱优势很强；同时也观测到干旱对甘草地上茎叶生长抑制较为明显，但在一定程度上对地下根系生长起到了促进作用，导致根冠比增大、根皮颜色变红，即在产量和质量方面都有了很大地提高。
(2)在光合响应方面，当土壤相对含水量下降到45％～50％时，甘草叶片气孔开度变大，净光合速率和水分利用效率最高，但是当干旱胁迫更加严重时，荧光动力学曲线发生明显变化，严重影响了甘草叶片光合作用的进行。
(3)在水分状况变化方面，随着干旱胁迫的加剧，甘草叶水势和组织相对含水量下降，失水速率减缓，组织密度增大，束缚水含量提高，从而使甘草叶片细胞吸水和保水能力渐强，并且能够靠较高的组织弹性来维持膨压。
(4)在膜脂过氧化作用和渗透物质含量的变化方面，处于干旱胁迫下的甘草叶片原生质膜相对透性增大，膜脂过氧化作用加强，但是由于SOD酶活性能够在较长时间内维持较高的水平，所以降低了膜脂过氧化程度，减轻了膜的伤害。另外，可溶性糖和脯氨酸等渗透物质含量在干旱胁迫下持续升高也使其渗透调节能力加强。
综合分析各项抗旱指标，发现45％～50％的土壤相对含水量范围是适宜甘草生长的土壤水分条件，在这种干旱条件下，有利于培育高产优质的人工资源和大面积恢复甘草植被；同时研究结果也表明，甘草对于旱胁迫的反应是积极的，是多种抗旱途径综合作用的结果。
Glycyrrhiza uralensis Fisch., with high value of medicine and high ecological protection function, is belongs to the second degree protective plants in our country. In order to breed and cultivate new species of G.uralensis with the characteristic of water-saved and high medicine value, to fit drought condition in West of China, its drought resistance was Studied. The seedlings, which were two-year-old and planted in pots, were treated with different water stress by means of weighing and watering in the afternoon every day. Its response index to drought stress, including form, growth, photosynthesis, water status change, membrane lipid peroxidation and osmotic matter content, are shown as below.
(1) In the response of form and growth, it is discovered that G. uralensis has the characteristic of adapting drought conditions on the ground and under ground. There were so huge roots and rhizome system under ground that they could absorb water from deep soil; Stems and leaves on ground could decrease water loss. The huge biomes of G.uralensis had strong drought resistance superiority. In the same time, drought stress significantly restrained the growth of G.uralensis. On the contrary, in some extent, drought stress could improve the growth of roots under ground and resulted in increasing the rate of root/shoot; moreover, made the color of velamen become red and enhanced the output and the quality.
(2) In the response of photosynthesis, when the relative water content (RWC) of soil dropped to 40%~50%, the stomatal conductance of G.uralensis enlarged, the net-photosynthesis rate and the water use efficiency reach the top; but with RWC of soil further decreasing, the fluorescence dynamics curve changed obviously so as to affect seriously the performance of photosynthesis in the leaves of G.uralensis.
(3) In water status change, with the water stress increasing, leaves water potential and relative water content of tissue in G.uralensis decreased; the water loss rate decreased; the tissue density increased; bound water content enhanced; which made the ability of cell absorbing and saving water increased gradually so as to maintain turgor by powerful tissue elasticity.
(4) In the membrane lipid peroxidation and osmotic matter content, under the condition of drought stress, the relative membranes permeability of the leaves in the G.uralensis increased; the membrane lipid peroxidation effect enhanced. However, because the activity of SOD could maintain a high level in a long time, it reduced the
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membranes lipid peroxidation so as to lessen the harm to the membranes. In addition, under the condition of drought stress, the continuous rise of the content of fusibility total sugar and proline increased the osmotic adjustment ability.
Through comprehensive analysis,, the results showed the range of 45%~50% relative water content of soil was the best condition to suit the growth of G.uralensis, which benefited to cultivate the artificial resources of high production and high medicine value, recovered wild area of G.uralensis plant. In the same time, the results also demonstrated G. uralensis was active to the response of drought stress with multiple ways of drought resistances.
引文
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