水淹胁迫对虎尾草生理指标的影响

关键词：论文发表，期刊论文，职称论文，渔业论文发表

    摘要 为探究虎尾草在不同滨水环境下的生理响应机制及水淹适应性,研究了虎尾草在不同水深( 对照、渍水、部分水淹、全淹)、不同时间(0、5、10、15、20、25、30 d)水淹胁迫下,其部分相关生理指标的响应规律及各生理指标间的相关性。 结果表明：随着水淹时间的延长,虎尾草根系活力、叶绿素质量分数逐渐下降,虎尾草地下部分较地上部分更先受到水淹胁迫的伤害,且伤害程度更深。 丙二醛( MDA) 质量摩尔浓度、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性逐渐上升,超氧化物歧化酶活性呈先升后降的趋势;可溶性还原糖质量分数在渍水处理下,变化不显著,在部分水淹及全淹处理下,达到峰值后逐渐稳定;脯氨酸质量分数在渍水及部分水淹处理下,逐渐上升,在全淹处理下,呈先升后降的趋势。 渍水、部分水淹及全淹处理各指标相关性达到显著(P<0.05)或极显著(P<0.01) 的分别占总数的 42.86%、85.71%和 60.71%,高于对照组。 综上,虎尾草通过提高自身抗氧化酶的活性及渗透调节物质的质量分数,同时增强各生理因子间的联动和协作共同抵御水淹胁迫造成的伤害。 虎尾草具有一定的耐水淹能力,可作为滨水地带的备选植物资源。

　　关键词 虎尾草;水淹胁迫;生理响应

　　分类号 S681.9;Q945.78

    《植物遗传资源学报》(双月刊)创刊于2000年，是由中国农业科学院作物科学研究所;中国农学会主办的刊物。本刊报道内容:大田作物、同艺作物、观赏植物、药用植物、林木、牧草及其他一切经济植物的有关遗传资源基础理论研究、应用研究方面的研究报告、学术论文和高水平综述或评论。诸如,种质资源的考察、收集、保存、评价、利用、创新、信息学、管理学等:以及起源、演化、分类

　　处于水域和陆地之间的滨水地带在景观水体规划[1] 、海绵城市建设[2] 及湿地修复[3] 环节中占有重要地位,但受水文活动季节性变化影响,尤其近年极端反常天气及人工过度干预活动的增多,滨水地带受水淹持续时间及频度增加,常形成滨水地带植被退化及可选择用于修复的植物资源不足等现象[4-5] 。虎尾草(Chloris virgata)是禾本科虎尾草属 1 年生草本植物,花序富有野趣,广泛分布于草甸草原及盐碱草地中[6-7] ,在河岸带[8] 、泛洪区[9] 及不同类型的自然湿地[10-11] 等滨水环境中也有分布,是滨水环境可选择的重要的植物资源,具有重要的潜在应用价值,而有关虎尾草对不同水位的水淹适应性的研究目前未见报道。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料

　　植物材料种子采于哈尔滨文化中心湿地,于东北林业大学苗圃内进行播种育苗,将虎尾草幼苗移至上、下口径分别为 15、11 cm,高 13 cm 的花盆中单株栽植,栽培基质为黑色壤土,进行严格的养护管理,待植株高度达到 20 cm 时,选取生长正常、一致的植株进行试验。

　　1.2 试验设计

　　试验共设置 4 个水深梯度,分别为对照( CK,常规水分管理)、渍水(GM,水位控制在土壤表面 1 cm 高度)、部分水淹(PM,水位控制在植株高度2 / 3 处,随植株高度进行调节)、全淹( SM,水位控制在高于植株高度 5 cm,随植株高度进行调节),每个处理设置植物材料 140 株,保证试验采样正常进行。 处理

　　期间,每日对不同处理的水位按照试验设计进行调节。 每隔 5 d 于 06：00—09：00 进行取样,叶片取样时去除叶鞘及叶脉,取样后保存于冰箱- 80 ℃ 超低温中;根系取样时,对植株根系进行小心清洗,清洗后对直径 1 ~2 mm 的根系进行根系活力的测定;共取样 6 次(全淹处理植株取样 5 次,第 30 天虎尾草受损严重,未能取样)。

　　1.3 生理指标测定

　　叶绿素质量分数、 丙二醛( MDA) 质量摩尔浓度、可溶性还原糖质量分数、脯氨酸质量分数、超氧化物歧化酶( SOD) 活性、过氧化物酶( POD) 活性、过氧化氢酶(CAT)活性和根系活力测定参考张志良等[17] 、高俊凤[18] 的方法。

　　1.4 数据处理

　　利用 Excel 2013 进行数据录入及制作表格,用 SPSS 22.0 对数据进行统计分析。

　　2 结果与分析

　　2.1 水淹胁迫对虎尾草根系活力的影响

　　试验结果表明( 表 1),对照植株根系活力随着试验时间延长而上升,水淹处理植株根系活力呈下降趋势。 与对照组相比,从第 10 天至试验结束,水淹处理植株根系活力显著( P<0.05) 小于对照植株。相同时间点,植株根系活力与水淹深度呈负相关,说明水淹深度越深,虎尾草根系受损害程度越大。

　　2.2 水淹胁迫对虎尾草叶绿素质量分数的影响

　　绿素质量分数随着处理时间的延长,呈下降趋势,随着水淹深度的增加植株叶绿素质量分数发生骤降的时间点提前且下降程度也更大。 与对照组相比,水淹处理组的叶绿素质量分数显著(P<0.05) 小于对照组的叶绿素质量分数,说明水淹使植株的叶绿素发生降解。 从处理时间和水淹深度两方面综合来看,虎尾草叶绿素质量分数与水淹胁迫程度呈负相关。

　　2.3 水淹胁迫对虎尾草丙二醛质量摩尔浓度的影响

　　从试验结果( 表 1) 来看,对照植株丙二醛质量摩尔浓度随试验时间的变化不显著( P >0.05)。 水淹处理植株的丙二醛质量摩尔浓度随胁迫时间的延长,整体呈上升趋势,但渍水和部分水淹处理植株丙二醛质量摩尔浓度在第 20 天后停止上升。 与对照组相比,水淹胁迫植株的丙二醛质量摩尔浓度显著( P<0.05)高于对照植株。 同一时间点,随着水淹深度的增加,丙二醛质量摩尔浓度升高。

　　2.4 水淹胁迫对虎尾草 SOD、POD、CAT 活性的影响

　　如表 1 所示,对照组植株 SOD 活性随时间的变化表现为不显著(P>0.05)。 在水淹胁迫的第 5 天,水淹胁迫植株体内的 SOD 活性达到最大值,之后全淹处理植株 SOD 活性大幅度下降,而渍水和部分水淹处理的植株 SOD 活性最大值维持到第 10 天开始下降,至第 15 天停止下降,维持稳定直至试验结束。

　　从水淹开始到第 10 天,水淹处理植株 SOD 活性显著(P<0.05)高于对照组,从第 15 天至试验结束,水淹处理植株 SOD 活性与对照组无显著性差异( P > 0.05)。 如表 1 所示,渍水与部分水淹胁迫处理植株POD 活性与对照组 POD 活性变化趋势相同,呈先上升后逐渐稳定的趋势,但水淹处理组 POD 活性高于对照组。 全淹处理植株 POD 活性随试验时间延长,总体呈上升趋势,且显著( P <0.05) 高于对照植株。 同一处理时间点,POD 活性与水淹深度呈正相关。 试验结果表明( 表 1),对照植株与水淹胁迫植株 CAT 活性变化趋势相同,均表现为随着处理时间的增加而逐渐升高。 同一时间点下,与对照植株相比水淹胁迫植株的 CAT 活性显著( P<0.05) 高于对照植株;在不同水深处理植株之间,水深越深植株的 CAT 活性越高。

　　2.5 水淹胁迫对虎尾草脯氨酸、可溶性还原糖质量分数的影响

　　如表 1 所示,对照植株脯氨酸质量分数随处理时间变化不显著( P >0.05)。 渍水处理植株脯氨酸质量分数呈上升趋势,部分水淹植株脯氨酸质量分数在第 20 天达到最大值,之后趋于稳定;全淹胁迫处理植株脯氨酸质量分数先上升后下降,其最大值稳定在第 10 ~ 20 天,之后下降。

　　水淹胁迫牵涉到多种因素,对植物的影响也复杂多样,同样的,植物对于水淹胁迫的反应也不是单因子的响应,而是多种生理因子共同作用。 根据生理指标的相关性可以得出水淹胁迫增加了各生理因子间的联动和协作,能及时有效的传递信号和更大限度的减弱伤害[46] 。 参与联动和协作的生理因子个数和协作体系的完整度随着水深的增加先升后降,各生理因子在部分水淹胁迫时表现出较强的调

　　节能力,而随着胁迫的加重,虎尾草的调节能力减弱。

　　综上,虎尾草在全淹胁迫时受到了较严重的伤害。 虎尾草通过提高自身抗氧化酶的活性及渗透调节物质的质量分数,同时增强各生理因子间的联动和协作共同抵御水淹胁迫造成的伤害。 虎尾草具有

　　一定的耐水淹能力,可作为滨水地带的备选植物资源。

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