果树对水分胁迫反应研究进展综述

2003,32(2):72-76.

Ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ　Ｐｌａｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　

果树对水分胁迫反应研究进展（综述）　

吴强盛1，夏仁学1，张琼华2

（1.华中农业大学园艺林学学院，湖北武汉 430070；2. 湖北省科技信息研究院，湖北武汉 430071）

摘 要：综述近十多年果树对水分胁迫反应的研究进展。对果树在水分胁迫下叶片、根系的形态和显微结构的变化以及气孔反应、光合作用、水势变化、碳水化合物代谢、矿质营养、活性氧代谢、多胺代谢、内源激素、脯氨酸和甜菜碱等生理生化指标的反应作了全面的阐述。　

关键词：果树；水分胁迫；反应　

中图分类号：S66; Q945.78 文献标识码：A 文章编号：1009-7791(2003)02-0072-05

A review of progress in response to fruit trees under water stress

WU Qiang-sheng1, XIA Ren-xue1, Zhang Qiong-hua2

(1.College of Horticulture and Forestry, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, Hubei China; 2. Scientific and

Technical Information Research Institute of Hubei, Wuhan 430071, Hubei China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　The progress of recent research in response to fruit trees under water stress is reviewed.

The morphological reactions and microstructure changes in leaves and roots of fruit trees under water stress are described. Some physiological and biochemical indexes of fruit trees, such as stomatal reactions, photosynthesis, variation of water potential, metabolism of carbohydrates, plant mineral nutrition, metabolism of lipoxygenase and polyamine, changes of endogenous phytohormones, and contents of proline and betain, are summarized in this paper.

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　fruit trees; water stress; response

随着全球温室效应的加剧和大量工业废水、废气、废渣的排出，水资源日益紧张。目前我国有三分之一以上的地区为干旱及半干旱地区，即使在非干旱地区也经常会发生突发性干旱，干旱成为影响果树生产常见的一种环境胁迫。因此，研究果树对水分胁迫的反应具有理论和实践意义。果树对水分胁迫的反应主要表现在以下两个方面。

1 果树形态和细胞显微结构对水分胁迫的反应

1.1 叶片

叶片是果树外部形态对水分胁迫反应最敏感的器官。在水分胁迫下，随着胁迫程度的加强，枝条节间变短，叶面积减少，叶数增加缓慢，细胞的扩大和分裂受限制；叶多朝北，冠层叶多层分布，幼叶变厚；栅栏组织明显加厚，栅栏细胞变得更长，海绵细胞变小，栅栏组织上、下表皮细胞变扁，其纵/横径变小[1-4]。成龄叶在水分胁迫条件下与幼叶相比表现出叶变薄，栅栏组织的厚度不同程度减小，细胞形状变化不及幼叶明显，纵/横径变小，叶肉下表皮细胞大多数分解[4]。曲桂敏等[4]认为，幼叶可能比成龄叶对水分胁迫更敏感，因为幼叶正处于形态建造过程中，显微结构更富有弹性，更易随着水分的变化而发生变化；而成龄叶形态建成已经完成，水分胁迫影响程度较小。

收稿日期：2003-01-07　

基金项目：国家科技部科技促进三峡移民专项（S200110）　

作者简介：吴强盛（1978-），男，江西临川人，硕士研究生，主要从事果树生理生态和果树菌根研究。

注：1）夏仁学为通讯作者。　

第2期吴强盛,等：果树对水分胁迫反应研究进展（综述）﹒73﹒

叶片气孔细胞的超微结构在水分胁迫下呈长圆形，保卫细胞外覆盖了一层厚的角质层，并形成突起状角质唇形物，这是耐旱的一种特征。气孔密度没有明显变化。抗旱性强的品种气孔下陷，凹入表皮以下，这样可以减少水分蒸发[5]。水分胁迫期间，叶绿体膜受损，中度胁迫可使基粒类囊体膨胀，间质片层空间增大，严重水分胁迫时间质片层空间进一步加大，基粒类囊体进一步膨胀，囊内空间变大，类囊体排列产生“扭曲现象” [6]。

1.2 根系

水分胁迫抑制根的发生，并且加速根细胞的衰老和死亡，但水分胁迫对根系发生的影响更大[7]。

在水分胁迫下，根系的超微结构发生明显的变化。中、轻度胁迫使新根的中柱加粗，严重胁迫时又变扁，而且凯氏带越来越不明显；与此同时，导管比正常供水时发达，木质部向心分化速度加快，导管分子直径加大[4]。这些变化都是根系适应水分逆境，增强抗性的主动响应。

2 果树生理生化指标对水分胁迫的反应

2.1 气孔反应

气孔是水分蒸发和光合作用所需CO2进入的门户，是气体交换的场所。一旦胁迫来临，气孔通过关闭使树体减缓或避免大量失水而造成伤害。

气孔对水分胁迫的反应分为前馈式反应和反馈式反应。前馈式反应指空气湿度下降引起气孔关闭，可以自动阻止叶水势的下降，因而也称“预警系统”，如葡萄、草莓、桃、杏、樱桃、苹果等果树午休就是典型的例子；反馈式反应指叶水势低于临界值而引起的气孔关闭，如水分胁迫引起ABA累积，从而促使气孔关闭[8]。反馈抑制维持一种稳定的叶水势，引起气孔关闭的叶水势临界值因不同品种而异，如柑橘为﹣1.4～﹣1.7MPa，葡萄为﹣1.3～﹣1.4MPa，苹果则是﹣1.8～﹣2.2MPa[9]。

2.2 光合作用

水分胁迫对果树的光合抑制包括气孔抑制和非气孔抑制。气孔抑制指气孔导度的改变影响CO2从大气向叶片扩散的能力。水分胁迫使气孔阻力升高，升高幅度随水分胁迫强度的加剧而增大。气孔阻力日变化表现为早晚较高，中午较低[10]。水分胁迫导致光合作用的下降以气孔抑制为主，以能量转移和电子传递的生物物理过程为辅[11]。枇杷叶片气孔导度下降与光合速率下降大致同步，但也存在异步现象[12]，说明气孔导度不是抑制光合作用的唯一因子。非气孔抑制是光合器官的光合能力直接受到影响所致。在水分胁迫下，叶片光合色素的质量分数降低，膜透性急剧增大，表明光合膜受损加剧。膜的损伤可能促使Chl分子从Chl复合蛋白中解脱或暴露，更易与O2接触，促使O2－、OH－等活性氧生成，加剧了光合色素的降解及光合膜的损伤，使植株的光合能力降低[13]。聂磊等[14]报道，柚树叶片的叶绿素荧光参数中光系统Ⅱ光化学原初效率（Fv/Fm）、光系统Ⅱ电子传递量子效率（QPSⅡ）和光化学猝灭（q p）下降，非光化学猝灭（q n）和热能耗散系数（k d）升高，显示膜系统和PSⅡ是水分胁迫的主要抑制位点。在水分胁迫下，光补偿点上升，光饱和点下降，表明叶肉细胞光合能力下降。光合速率的日变化由单峰型转变成双峰型曲线，与气孔和非气孔因素有关。轻度水分胁迫与这两种因素有关，而中度、严重水分胁迫主要与非气孔因素有关[10]。综上所述，水分胁迫对光合抑制既有气孔因素也有非气孔因素。

果树在水分胁迫下还存在“光合驯化”的现象，如柑橘，其机理是通过渗透调节完成的[15]。

2.3 水势变化

过去人们常将叶水势的变化作为植物对水分胁迫反应的一个最直接指标。但大量研究发现，茎水势比叶水势对水分胁迫更敏感[16]。杨朝选等[17]研究揭示，3年生苹果树在土壤干旱条件下叶片水势稍低于湿润土壤上的苹果树，一般仅相差0.3MPa，但两者的午间茎水势之间一直相差1～1.2MPa，浇水后的茎水势和叶水势都开始恢复，茎水势一直比叶水势高。在严重水分胁迫下存在茎水势低于叶水势的现象，由此认为，可能是叶肉细胞存在细胞膜，使之与蒸腾流相隔离的状态而使水分散失缓慢。2.4 碳水化合物代谢