干旱胁迫对海姆维斯蒂栒子生长及丙二醛和脯氨酸含量的影响

骆建霞 马 莉 柴慈江 王 丹 宗晶莹 卢兴霞 胡妍妍 张津华

摘要:采用盆栽试验法研究了干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子(Cotoneaster hjelmqvistii)生长及叶片中丙二醛和脯氨酸含量的影响。结果表明,新梢生长量随干旱胁迫程度加深而减小,但处理与对照的差异未达显著;叶片中游离脯氨酸的含量和丙二醛的含量均随干旱胁迫程度的加深而增加,但处理与对照间的脯氨酸含量差异不显著,丙二醛含量在45%干旱胁迫处理时与对照差异不显著,在25%时差异极显著。综合各项测定指标认为,海姆维斯蒂木旬子具有较强的抗旱能力。

关键词:海姆维斯蒂木旬子;干旱胁迫;新梢生长量;丙二醛;脯氨酸

中图分类号:Q945.78文献标识码:A文章编号:1006-6500(2009)01-0001-04

Effect of Drought Stress on Growth and MDA and Proline of Cotoneaster hjelmqvistii

LUO Jian-xia1,MA Li1,CHAI Ci-jiang1, WANG Dan1, ZONG Jing-ying2,LU Xing-xia1, HU Yan-yan1,

ZHANG Jin-hua3

(1.Department of Horticulture,Tianjin Agricultural College,Tianjin 300384,China; 2.Tianjin Forestry Bureau,Tianjin 300203,China;3.Greening Management Station of Hongqiao District in Tianjin, Tianjin 300131 ,China )

Abstract:Effect of drought stress on growth and MDA and proline content in the leaves of Cotoneaster hjelmqvistii grown in pats were studied in the experiment.45% and 25% relative water contents in the soil were prepared as two drought stress treatments, regular watering as control. A completely randomized design was used in the experiment and five replicates were arranged. Growth, free proline and MDA content in the leaves were analyzed after treatment. The results showed that the shoot growth increment was declined with increased degree of drought stress, but had no significant difference with CK. Both proline and MDA content in the leaves increased with strong drought stress, proline content had no significant difference between treatments and CK, MDA content had no significant difference between treatments and CK after 45% relative water contents in the soil and very significant difference after 45%.According to comprehensive analysis, Cotoneaster hjelmqvistiicould be considered as ground cover plant with higher drought-tolerance.

Key words: Cotoneaster hjelmqvistii; drought stress;shoot growth;MDA;proline

天津及北方许多城市水资源匮乏,因此,引进、利用抗旱性强的地被植物具有极强的实践意义。而目前在天津地区园林实践中可应用的绿化植物种类相对较少,优良的木本地被植物更是缺乏。海姆维斯蒂木旬子(Cotoneaster hjelmqvistii Flinck and Tylmö)是蔷薇科木旬子属落叶或半常绿低矮灌木,是从英国爱丁堡皇家植物园引进的一种优良木本地被植物。经过几年的试验研究,该木旬子表现出较强的耐盐碱及抗旱能力,具有很高的推广应用价值[1]。

目前,在国内园林绿化中对木旬子的应用种类较少,多集中于平枝木旬子、水木旬子、小叶木旬子和匍匐木旬子等[2-4],而除了柴慈江、史燕山等人[5]对海姆维斯蒂木旬子的组培快繁、引种栽培的相关报道外,尚未见到其它有关海姆维斯蒂木旬子研究内容的报道。本试验对海姆维斯蒂木旬子进行干旱胁迫处理,对该木旬子在干旱胁迫下的生长及叶片中游离脯氨酸及丙二醛含量等指标的变化进行研究,以了解其抗旱能力,为海姆维斯蒂木旬子的推广应用,制定栽培管理措施提供理论参考依据。

1 材料和方法

1.1 材 料

以海姆维斯蒂木旬子(Cotonester hjelmqvistii Flinck and Tylmö)一年生扦插苗为材料。选择生长良好,大小基本一致的植株为试材。

选用规格一致的塑料花盆装入等量培养土(1 400 mg,园土与草炭1∶1配比),将植株移栽入盆中。待缓苗并生长一段时间后,即苗木生长到能基本表现该植物特征时,选择生长发育基本一致的植株用于土壤干旱胁迫处理。

1.2 方 法

本试验采用盆栽法,设置2个干旱胁迫处理,即土壤相对含水量分别为45%和25%,浇足水后,处理不浇水使土壤含水量持续下降,当土壤含水量达到所设置的处理要求时进行各项指标测定。以正常浇水为对照(土壤相对含水量一直保持在70%～80%),用称质量法监控土壤水分含量。对照和处理均进行相同的养护管理。试验采取完全随机设计,5次重复。

1.3 试验指标测定

1.3.1 植株生长量的测定 进行干旱胁迫处理前测定全部植株(处理及CK)的新梢总长度,当土壤含水量达到所设置干旱胁迫处理的要求时再次测定新梢总长度,计算各处理及CK的生长量,并计算处理的相对生长量[6,7]:

生长量(cm)=处理后的新梢平均长度-处理前新梢平均长度

相对生长量=(处理生长量/对照生长量)×100%

1.3.2 叶片中丙二醛含量及游离脯氨酸含量的测定盐胁迫处理后,取各处理及对照的代表性叶片进行丙二醛含量和脯氨酸含量的测定。采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量[8];采用磺基水杨酸提取、酸性茚三酮染色法测定游离脯氨酸含量[8]。对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1 干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子新梢生长量的影响

对干旱胁迫处理前用于处理和对照的植株的新梢生长量进行测定分析,结果显示(表1),各处理和对照的新梢平均生长量差异不显著,说明用于试验的植株生长发育一致。

由表1可知,干旱胁迫处理后,植株生长受到抑制,新梢生长量和相对生长量都呈下降的趋势。土壤相对含水量为45%时,新梢生长量较对照下降了0.25 cm,含水量为25%时,较对照下降了1.038 cm,说明随着干旱胁迫程度地加深,对植物生长的抑制作用增强。显著性测验结果则表明:两个干旱胁迫处理下,对照与处理新梢生长量间的差异均未达显著水平(但t值随干旱胁迫程度加深而增大,也反映了干旱对新梢生长的胁迫作用加大),这个结果在一定程度上反映了海姆维斯蒂木旬子比较耐旱,如在土壤相对含水量为25%时,该木旬子的相对生长量还达到了68.667%。

2.2 干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子叶片中游离脯氨酸含量的影响

不同干旱胁迫程度下海姆维斯蒂木旬子叶片中游离脯氨酸含量的分析结果见表2。由表2可知,干旱胁迫下海姆维斯蒂木旬子叶片中游离脯氨酸的含量增加,而且随着干旱胁迫程度的增加,脯氨酸含量的增加值升高。t测验结果显示,干旱胁迫处理与对照叶片中的游离脯氨酸含量差异不显著(t0.05=2.306)。

2.3 干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子叶片中丙二醛含量的影响

不同干旱胁迫程度下该木旬子叶片中丙二醛含量的结果分析见表3。由表3可看出,当土壤相对含水量45%时,对照与处理叶片内的丙二醛含量差异不显著(t0.05=2.306),处理组植株叶片内丙二醛含量与对照组相比增加了2.77%,但随着干旱胁迫程度的加深,叶片内丙二醛含量的增加幅度加大,当土壤相对含水量为25%时,处理比对照增加了42.70%,二者的差异达到极显著水平。丙二醛是细胞膜受破坏的一种产物,其含量的多少标志着细胞膜受破坏程度的大小,此试验结果说明在高度干旱胁迫时,该木旬子植物的组织细胞膜受到了一定程度的破坏。

2.4 植株外部形态观察

自干旱胁迫处理后,每天观察海姆维斯蒂木旬子植株的外部形态表现。结果显示:在土壤相对含水量为45% 时,植株外部形态与对照无明显区别。当土壤相对含水量为25%时,与对照相比只是叶面光泽度有些减退、发暗。土壤相对含水量降到17%左右时,叶片才表现出轻度萎蔫现象。在土壤相对含水量降到15%以下时,表现出明显的萎蔫现象,但复水后植株恢复状况和程度较好。由此可以看出,该木旬子是一种较为耐旱的地被植物。

3讨论与小结

逆境胁迫会影响植株的生长[6,7,9,10 ],干旱胁迫对植株的影响最直观的表现就是引起叶片、幼茎的失水萎蔫、抑制植株的生长。植株生长量及相对生长量的大小可以反映其抗性的强弱,相对生长量越大忍受逆境的能力愈强[6,7]。海姆维斯蒂木旬子在土壤相对含水量为45%和25%时,新梢生长量减小,与对照相比差异均未达到显著水平,且在土壤相对含水量为25%时,相对生长量还达到了68.667%。这说明干旱胁迫对该木旬子的生长影响较小,其抗旱能力较强。

逆境下植物体内游离脯氨酸含量增加是一种普遍现象,关于脯氨酸含量在逆境下产生积累的生理效应以及与抗逆性的关系有许多不同的观点[10-16]。本试验中,不同干旱胁迫程度下,海姆维斯蒂木旬子叶片中游离脯氨酸含量均有增加,但增加幅度较小,与对照相比均未达到显著水平,若结合该木旬子在干旱胁迫下外部形态变化,可以说明干旱胁迫对海姆维斯蒂木旬子的生理代谢影响较小,耐旱性较强。这一试验结果与马宗仁[11]、史燕山等人[10]有关脯氨酸积累速度与抗旱性强弱关系的研究结果一致。因此,本试验结果分析认为,逆境下植物组织内游离脯氨酸含量的变化作为干旱胁迫下的一种响应特征比较合理,此看法支持了束怀瑞[13]、卢少云等人[15]的研究观点。

MDA是膜脂过氧化过程中的分解产物,MDA含量越高,则细胞膜损伤程度越大[8]。本试验中,不同干旱胁迫处理下海姆维斯蒂木旬子叶片中的MDA含量均较对照增加,但增加的幅度不一样。在土壤相对含水量45%时,MDA比对照增加了2.77%,二者间差异不显著;而在土壤相对含水量为25%时,木旬子叶片中MDA含量的增加幅度加大,比对照增加了42.70%,二者间差异达到极显著,说明此时细胞膜遭受到了一定的破坏,这与外部形态观察的表现结果一致。

干旱胁迫对植物的影响是多方面的,判断植物耐旱性的强弱应从多方面给予综合分析,本试验结合干旱胁迫下的新梢生长量、叶片中游离脯氨酸和MDA含量的测定结果以及结合植株的外部形态表现,可初步认为:海姆维斯蒂木旬子受干旱胁迫影响较小,抗旱能力较强。

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