山杜英和黧蒴幼苗对干旱胁迫PEG的生理响应

臭氧与干旱胁迫对盆架子和海南蒲桃幼苗荧光生理的影响* 叶龙华1易立飒2黄威龙3赖敏婷1莫云豹1张春花1 【摘要】摘要以臭氧和干旱交叉胁迫下盆架子alstoniascholaris和海南蒲桃syzygium hainanense为研究对象，测定其荧光参数变化，为华南地区选择抗逆树种提供参考。对2种幼苗进 行人工臭氧熏气和干旱处理后，用荧光仪测定其叶绿素荧光参数的动态。随着胁迫时间的延长，盆 架子幼苗的最小初始荧光f0无显著变化，海南蒲桃幼苗则呈上升趋势。盆架子幼苗的fv/fm呈下降 趋势，海南蒲桃幼苗先升后降或波动。e150处理的两种幼苗的psⅱ实际光量子效率先降后升，其余 处理的呈下降趋势。e20、e40+d和e150处理的盆架子幼苗的npq显著上升后降，其余处理的盆 架子幼苗和所有处理的海南蒲桃幼苗呈下降趋势。研究表明，盆架子幼苗

采用聚乙二醇(peg-6000)浓度为0、10%、20%、30%4种溶液,进行模拟干旱试验,对长白山地区的溪荪、玉蝉花、山鸢尾3种鸢尾苗进行渗透胁迫,测定其膜相对透性(rp)、脯氨酸(pro)含量、过氧化物酶(pod)活性的变化,研究在水分胁迫条件下3种鸢尾苗细胞膜透性,渗透调节物质以及保护酶系统的变化情况及对植物的伤害过程和对逆境的反应。结果表明:渗透胁迫36、72h之后,叶片的质膜相对透性均有不同程度的升高,其中以山鸢尾的上升幅度最大,溪荪上升幅度最小;脯氨酸(pro)含量随着干旱胁迫浓度的增加,均有不同程度上升,溪荪上升的幅度较小;过氧化物酶(pod)也均有上升,溪荪和玉蝉花上升幅度较大,而山鸢尾上升趋于平缓。研究表明,较小的质膜透性和脯氨酸含量,及较大pod活性,可以作为鸢尾抗旱的3个重要指标。综合分析认为,3种鸢尾植物的抗旱性由强至弱的顺序为溪荪>玉蝉花>山鸢尾。

采用不同质量分数(0、2%、5%、10%、15%、20%)的peg6000渗透胁迫凤仙花(impatiensbalsamina)种子,研究peg处理对凤仙花种子萌发及幼苗生长的影响.结果表明:在上述质量分数范围内,凤仙花种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗的茎长、根长、侧根数及鲜质量均随peg质量分数的增加呈现下降的趋势;当peg质量分数高于10%时,幼苗体内sod活性和pod活性降低,而mda含量增加,表明凤仙花种子萌发和幼苗生长的抑制作用以及细胞膜受伤害程度随peg质量分数的增加而加重.

通过研究浇水频率对木棉幼苗生理生化特性的影响及外源氯化钙(cacl2)和水杨酸(sa)处理对其抗旱性的影响的结果表明:不同浇水频率间(2天浇1次,4天浇1次,6天浇1次)木棉的叶绿素相对含量、气孔导度和光系统ii最大光化学效率(fv/fm)无显著差异.在处理第6天时,过氧化物酶(pod)和超氧化物歧化酶(sod)的活性在2天浇1次和4天浇1次的处理中显著高于6天浇1次的处理,但到处理第60天时,各处理间的差异不再显著.可见,以上3种浇水频率对木棉的生理生化影响差异较小.停止浇水持续干旱7天时,10mg/lsa处理的叶绿素相对含量显著高于对照;干旱14天时,10mg/lcacl2,40mg/lcacl2和10mg/lsa处理的fv/fm显著高于对照;干旱21天时,10mg/lcacl2处理的fv/fm显著高于对照.可见,10mg/l和40mg/lcacl2及低浓度(10mg/l)的sa在干旱程度较轻时都可以提高木棉的抗旱性,但是在干旱程度较重时,10mg/lcacl2提高木棉抗旱性的效果最好.

本文以八棱海棠种子为试材,利用不同浓度peg溶液模拟干旱条件,研究了干旱胁迫对八棱海棠种子萌发及幼苗生理的影响。结果表明:经peg处理的种子,其相对发芽率、发芽势、发芽指数以及活力指数均随着胁迫强度的增大而逐渐降低。幼苗sod酶活性随着peg浓度的增加而逐渐增大,pod酶活性则相反。mda和脯氨酸含量随着胁迫强度的增大而增大,说明peg浓度越大对幼苗有更深的伤害。

以2年生小叶红叶石楠和红叶石楠扦插苗为研究对象,利用peg-6000模拟干旱胁迫,对0(ck),-0.3(t1),-0.9(t2)和-2.0(t3)mpa等4种水势条件下的叶片相对含水量、丙二醛(mda)含量、脯氨酸含量、可溶性糖及可溶性蛋白等5个生理指标进行了测定分析。结果表明:小叶红叶石楠和红叶石楠叶片相对含水量随胁迫加重逐渐降低并与ck有极显著差异(p<0.01),前者在轻度胁迫(t1)时就出现严重的失水,仅为ck的49.84%,而后者逐渐下降,并始终高于前者;2种植物叶片的mda含量随胁迫增强变化趋势不同,前者在轻度胁迫(t1)和中度胁迫(t2)下叶片中mda含量没有明显变化,重度胁迫(t3)时比ck增加73.68%,而后者在t1时急剧上升,t2时达到最大值,超过ck230.56%,膜脂出现了明显的氧化现象;2种植物叶片的脯氨酸含量随胁迫增强呈单峰曲线变化,前者在t1时急剧上升至峰值,为ck的16.26倍,而后者在t2时达到峰值,为ck的10.12倍,各胁迫强度下前者均高于后者;2树种叶片可溶性糖含量在各胁迫强度下均较ck极显著(p<0.01)减低,前者可溶性糖含量在t1时急剧下降至最低值,为ck的25.37%,t2和t3时稳定,而后者可溶性糖含量呈现先减少后增加的趋势,t2时最低,为ck的43.56%;2树种叶片可溶性蛋白含量随胁迫强度增加有不同变化,前者在t1时叶片可溶性蛋白含量迅速上升,超过ck79.07%,并在t2和t3时保持稳定,有利于抵御干旱胁迫造成的伤害,而后者叶片可溶性蛋白含量低于前者,且在t3时明显下降,更易受到干旱胁迫伤害。

以塔克拉玛干沙漠公路防护林的乔木状沙拐枣(calligonumarborescens)、多枝柽柳(tamarixramosis-sima)和梭梭(haloxylonammodendron)2年生苗木为材料,采用盆栽试验,设置10d(处理ⅰ)、20d(处理ⅱ)和40d(处理ⅲ)的自然干旱胁迫周期,探讨其不同干旱处理下的水分生理特征及其耐旱性。结果表明:(1)3种苗木的水势均随着干旱胁迫程度增强而降低,水势最大降幅均在第2个干旱处理周期内,在第3个干旱处理周期内水势有较大回升,且以乔木状沙拐枣水势最高,梭梭水势最低。(2)乔木状沙拐枣的pv水分参数均随着干旱胁迫强度的增强而降低,其渗透势在第3个干旱周期内开始回升,而初始质壁分离的相对含水量(rwctlp)一直呈降低趋势,质外体水分含量(awc)呈现出"降-升-降"的波动状态。乔木状沙拐枣的耐旱能力随着干旱胁迫程度的增强变化不明显,它主要通过减少水分散失适应干旱环境。(3)多枝柽柳的pv水分参数在处理ⅰ和处理ⅱ之间差别很小,处理ⅲ第60天就枯亡;其ψsat和ψtlp在第1个干旱周期降低,第2个干旱周期开始回升,而其awc随胁迫时间在不断增大;多枝柽柳的耐旱能力随着干旱的增强急剧降低,耐旱性最差,它主要通过增加水分散失适应干旱环境。(4)梭梭的ψsat和ψtlp在处理ⅱ、ⅲ之间非常接近,且都低于处理ⅰ,rwctlp与awc随着干旱强度增强而增大,同期处理ⅱ和ⅲ的awc都高于处理ⅰ。梭梭的耐旱能力随着干旱的增强不断增强,它通过增加体内水分含量,减少水分散失应对干旱胁迫。(5)3种植物的耐旱能力强弱为:梭梭>乔木状沙拐枣>多枝柽柳,所以梭梭最适合做沙漠防护林树种。

干旱和盐分交互胁迫对紫荆、皂角幼苗保护酶活性的影响

为了探讨紫荆在盐胁迫及干旱胁迫下发生伤害的可能机制,以1年生紫荆幼苗为试材,分别用100mmol/lnacl和15mmol/l聚乙二醇(peg)处理,分析其叶片的超氧化物歧化酶(sod)、过氧化物酶(pod)活性及丙二醛(mda)、可溶性蛋白含量的动态变化,研究盐分和干旱胁迫对紫荆幼苗膜稳定性的影响。结果表明,在nacl和peg处理下,紫荆幼苗sod和pod活性先升高后降低,幼苗对peg的反应比对nacl的反应强烈;mda含量显著增加,与sod和pod活性变化呈负相关;蛋白含量降低,peg胁迫对可溶性蛋白含量的影响大于nacl胁迫。分析认为,紫荆幼苗在干旱和盐胁迫下发生伤害的主要原因是nacl及peg处理降低了膜保护酶sod和pod活性,从而减弱了其清除细胞内自由基的能力,加强了膜脂过氧化作用,最终导致膜脂过氧化作用产物mda含量的增加和幼苗伤害程度的加深。

以温室里一年生的台湾栾树盆栽苗为研究对象,设置0、6、9、12和15g.kg-1的盐浓度对其进行胁迫,测定其生长量、生物量、含水率和营养元素。结果表明:盐胁迫下,台湾栾树幼苗生长受抑制,生物量下降,根冠比增加,15g.kg-1的盐浓度下植株的叶全脱落;植株中的na+含量随盐浓度升高而增加,而k+含量、叶中的ca2+和mg2+含量均降低。

通过盆栽和持续干旱研究了干旱胁迫(以2d为一个处理间隔,持续干旱0-16d)对香樟(cinnamomumcamphora)幼树生长及光合特性的影响.结果显示:(1)干旱胁迫下香樟幼树的地径、树高生长量受到了抑制.轻度、中度干旱处理(干旱时间2-8d)叶片含水量和叶片相对含水量与对照差异均不显著,重度干旱处理(干旱时间>10d)下显著低于对照(p10d)非气孔因素起主导作用;(4)干旱胁迫下香樟幼树叶片的表观量子效率(aqy)、rubp羧化速率(ce)、光补偿点(lcp)、光饱和点(lsp)及co2补偿点(ccp)均显著降低,表明干旱会降低香樟幼树对环境中光照和co2的利用及适应能力.综上,干旱胁迫下香樟幼树的水分生理状况变差,光合能力及光合日变化进程受到影响,对环境中光照和co2的利用及适应能力也明显降低,最终香樟幼树的形态生长受到抑制.图3表3参35

以饱和nacl溶液模拟盐雾胁迫对杜英等11个树种在盆栽条件下测定叶片叶绿素含量、sod活性、mda含量和游离脯氨酸含量4项生理指标动态变化状况。结果表明,不同树种耐盐雾性因胁迫时间长短存在明显差异,其中盐雾胁迫1d时,11个树种中耐盐雾性由强至弱排序依次为木荷、杜英、晚松、南酸枣、杨梅、马尾松、香樟、二次结实板栗、湿地松、玉环长柿和枫香;当盐雾胁迫3d时,11个参试树种中晚松、杨梅、耐盐雾性较强,枫香最弱;而当盐雾胁迫维持时间达6d时,则11个参试树种中木荷、杨梅耐盐雾性最强,枫香依然最弱。

以红叶石楠“红罗宾”、红叶石楠“鲁班”与紫叶石楠3个品种的盆栽苗为试材,采用人工控水的方法,研究了上述3个观赏品种在干旱胁迫下的形态与生理指标的变化。结果表明:随着土壤含水量的降低,3个品种的外部形态均发生变化,叶片相对电导率和脯氨酸含量增加,叶片相对含水量降低,且各指标变化幅度因树种的不同而不同。综合这些指标并进行分析,得出3个品种的耐旱能力依次为:紫叶石楠,红叶石楠“鲁班”,红叶石楠“红罗宾”。

对不同程度干旱胁迫下红叶石楠的叶片膜伤害和光合生理特性进行了研究。结果表明,随着干旱程度的增加,叶片含水量、光合色素含量以及净光合速率等生理指标都有不同程度的下降,而花青素含量、丙二醛含量和细胞膜透性大幅增加。在轻度干旱下,净光合速率、气孔导度和胞间co2浓度同步下降,光合受抑的主要限制因子为气孔因素;中度、重度干旱胁迫下,净光合速率、气孔导度下降的同时,胞间co2浓度上升,此时光合受抑的主要限制因子为非气孔因素。

为了探索人工施肥对山杜英生长量的影响,结合林木抚育,对山杜英进行了施肥处理,并对山杜英的保存株数、平均胸径、平均高度及蓄积量等材性指标进行了系统测试,探讨了对山杜英进行人工施肥的经济、生态、社会意义。

为探讨植物碳代谢对土壤干旱的响应,以湖北麦冬为供试材料,采用盆栽试验,研究持续干旱20d对叶片内叶绿素含量、核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(rubisco)活力、非结构性碳(可溶性糖和淀粉)及脯氨酸含量的影响。结果表明,当干旱持续10d时,光合色素含量和rubisco活力均显著降低(p<0.05),可溶性糖和脯氨酸含量显著升高(p<0.05),与此同时,淀粉含量显著降低(p<0.05)。表明在干旱条件下湖北麦冬对叶片内的碳水化合物进行了重新分配和利用,将有限的碳更多地分配给可溶性糖和脯氨酸等富碳分子,以提高细胞的渗透调节能力,从而抵御干旱胁迫。但随着干旱时间的进一步延长,碳代谢及渗透调节能力均降低。

在peg胁迫处理4d后,对4个高羊茅(festucaarundinaceaschreb.)品种幼苗中的几个生理生化指标进行测定。结果表明,不同高羊茅品种的幼苗中可溶性糖和蛋白质含量对peg胁迫的响应差异较大;而丙二醛(mda)含量的变化规律与游离脯氨酸在不同品种的幼苗中一致,在胁迫处理后含量均升高。品种‘拂浪’和‘千年盛世’幼苗中的超氧化物歧化酶(sod)活性增强,而‘贝壳’和‘雅典娜’幼苗中活性非常低;另外2种酶过氧化物酶(pod)和过氧化氢酶(cat)在peg处理后活性均增强。mda和游离脯氨酸含量或氧化酶类的活性在不同高羊茅品种间的变化规律,可为抗旱性品种的筛选提供一定的参考。

利用li-6400光合作用系统在沙漠腹地测定分析塔里木沙漠公路防护林植物梭梭(haloxylonammodendron)、多枝柽柳(tamarixramosissima)和乔木状沙拐枣(calligonumarborescens)光合特性对干旱胁迫的响应,探讨了水分亏缺对防护林植物光合积累的影响作用。结果显示:沙拐枣的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、光能利用效率及潜在光合作用能力对水分亏缺最敏感,而柽柳则最不敏感;不同处理下3种植物光合特性变化的差异表明,不同植物对水分亏缺有着不同的响应变化和适应方式;此外,干旱胁迫未提高3种植物的水分利用效率,反而降低了其光能利用效率;c3植物多枝柽柳在干旱高温条件下保持着比c4植物梭梭和沙拐枣更为稳定的光合积累和水分利用效率,说明部分c3植物具备不弱于c4荒漠植物的干旱耐受适应能力;虽然水分亏缺对3种植物的光合作用能力均存在不同程度抑制作用,但未对其光合积累造成不可逆转的影响。可见3种植物都有很强的干旱适应与耐受能力,这种能力表明沙漠公路防护林的灌溉管理还有进一步的节水空间。

利用开顶式气室(otc)研究了o3胁迫(空气o3浓度加118μg·m-3)、干旱胁迫(土壤水分保持在田间持水量的40%~50%)以及o3与干旱复合胁迫(空气o3浓度加118μg·m-3和土壤水分保持在田间持水量的40%~50%)对元宝枫(acertruncatumbunge.)叶片气孔特征的影响。结果表明:o3胁迫41d时气孔密度变化不明显,62和110d时显著增加(p<0.05);干旱胁迫和复合胁迫下气孔密度增加显著(p<0.05);o3、干旱及复合胁迫处理110d气孔面积、周长、长度和宽度明显减小(p<0.05),气孔指数明显增加(p<0.05);各胁迫气孔开度均明显减小(p<0.05),o3和干旱对气孔开度影响存在协同作用,干旱减小了o3胁迫下的气孔开度。o3和干旱胁迫下气孔特征响应不同表明影响气孔的机制不同,o3对气孔影响具有累积效应,干旱可限制o3摄入量从而减小了o3对植物的伤害。

[目的]研究紫叶小檗和小叶黄杨在不同土壤水分胁迫下的光合生理特性。[方法]在盆栽试验中,将土壤相对含水量设90%~95%、60%~65%、40%~45%和20%~25%4个梯度,分别为对照、轻度、中度和重度干旱胁迫处理,干旱胁迫后第10天测定2种植物的叶绿素荧光和光合作用参数。[结果]随着水分胁迫的加重,2种植物主要光合参数pn、tr、gs逐渐降低;wue先升后降,紫叶小檗在轻度水分胁迫时wue最高,小叶黄杨在中度水分胁迫时wue最高;两植物叶绿素荧光参数fo升高,fm、fv、fv/fm、fv/fo降低,其中紫叶小檗的变幅均大于小叶黄杨。[结论]水分胁迫对紫叶小檗和小叶黄杨的光合生理特性产生较大影响,但二者变化幅度有差异,紫叶小檗对土壤水分胁迫更为敏感,小叶黄杨的抗干旱能力明显大于紫叶小檗。

采用盆栽方法研究了不同浓度处理水平的铜对国槐(sophorajaponica)生长及叶片部分生理指标的影响。结果表明:国槐幼苗的株高及地径随铜胁迫浓度的增加表现出先增加后下降的趋势,在浓度1000mg·kg~(-1)时,株高和地径与对照相比达到极显著差异(检验水平,p500mg·kg~(-1)),叶绿素含量及sod活性显著下降,mda含量、相对电导率、脯氨酸含量显著上升,表明国槐幼苗受害明显加重。

以peg-6000(聚乙二醇)模拟不同程度的水分胁迫对青竹复叶槭幼苗进行处理,结果表明,随着胁迫浓度的增加和时间的延长,青竹复叶槭的质膜透性与mda的含量增幅较缓;保护酶的活性明显增强,sod活性表现为"双峰"变化曲线,cat与sod协同反应,呈现"n"字型的变化趋势,pod的活性则随着胁迫时间的延长经历了先降后升的变化趋势,3种保护酶协同作用,有效清除自由基,减轻干旱胁迫对细胞膜的伤害,增加了青竹复叶槭的抗旱性.