不同基质对葛萝槭叶片生理指标的影响

谷林林,姚延梼,李永生

(1.山西农业大学 林学院,山西太谷 030801;2.山西省林业科学研究院,山西 太原 030012)

不同基质对葛萝槭叶片生理指标的影响

谷林林1,姚延梼1,李永生2

(1.山西农业大学 林学院,山西太谷 030801;2.山西省林业科学研究院,山西 太原 030012)

为探索出适宜葛萝槭移植的最佳生长基质,以不同基质栽培的葛萝槭叶片为材料,采用生化测试的方法,对不同基质栽培的葛萝槭叶片中的PPO、POD活性及可溶性蛋白的变化进行测定分析,结果表明:处理2(主要成分为松针、菇渣、粉煤灰、羊粪)不仅有利于葛萝槭生长发育,而且有利于提高植物的抗性,为最佳基质配方。

葛萝槭;基质;POD;PPO

葛萝槭(Acer grosseriPax)落叶乔木,花期4月,果期9月;叶在秋季落叶之前变色,果实具长翅宿存树上,非常美观;树冠冠幅较大,叶多而密,遮荫良好,宜引种作行道树及城市绿化树种。近几年来,关于槭树科植物形态特征与地理分布,形态学、细胞学、同工酶、分子水平、化学成分等方面的研究较多[1～3],而对槭树叶片生理特性的研究甚少。2006年缴丽莉[4]等以3年生青榨槭幼树1年生枝条为材料,测定了不同冷冻处理条件下细胞超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量以及枝条的相对电导率。总之,国内外对槭树叶片生理特性的研究有很大的空缺,本文以不同基质栽培的葛萝槭叶片为材料,采用生化测试的方法,对其叶片的PPO、POD活性及可溶性蛋白的变化规律进行分析,以期探索出适宜葛萝槭移植的最佳生长基质。

1 试验区概况

试验地选在山西省林业厅试验苗圃的阳曲基地,该基地位于阳曲县泥屯镇的张家庄村(112°30′57″E,38°04′38″N),基地平均海拔为 889 m,属暖温带大陆性季风气候,四季分明,年平均气温5～7℃,年平均降雨量为441.2 mm,无霜期为164 d。光照充足,昼夜温差大,适于多种林木的栽培。

2 试验材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 基质

以农林废弃物醋渣、松针、菇渣为主要基础性基质,所用材料经粉碎并充分腐熟,分别与粉煤灰、羊粪以不同的体积比混合而成(配方比例暂不能泄露)。

2.1.2 葛萝槭

选用移植成活后苗高生长势相近的植株作为固定的调查植株,选取生长发育较一致的葛萝槭叶片作为试验材料。

2.2 试验方法

2.2.1 处理方法

不同基质栽培移栽的苗采取完全随机区组排列法,共设3个处理分别为处理1(主要成分为松针、醋渣、粉煤灰、羊粪),处理 2(主要成分为松针、菇渣、粉煤灰、羊粪),处理3(主要成分与处理1的相同,但其配比不同)和1个田园土对照(CK),且处理1至处理3的每种基质栽培20株为1个小区,3次重复。

苗木移植采用山西省育苗容器研究中心生产的直径15 cm×高20 cm可降解育苗容器。移植时先在容器底部装填1/5～1/4的基质;将已经修好根的苗木摆在容器中央,每个容器栽1株,深度掌握在小苗茎上埋痕低于袋口1.0～1.5 cm;一手持苗,一手将剩余的4/5～3/4的基质填入,装填基质的同时不断敲击容器,使基质与苗木根系紧密接触;填满土后轻提苗木,使根系舒展开;从上面将土压实,土面略低于袋口;最后浇定根水,使土壤水分达到饱和。

2.2.2 测定方法

多酚氧化酶(PPO)活性测定采用邻苯二酚法测定[5];可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝法测定[6];过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法测定[7,8]。

3 结果与分析

3.1 不同基质配方对葛萝槭叶片中POD活性的影响

不同基质配方对葛萝槭叶片中POD酶活性的影响结果见图1。

图1 不同基质配方对葛萝槭叶片中POD活性的影响Fig.1 Effects of different culture media on POD activity of Acer grosseri Pax

POD具有减少-OH生成的作用,因而在抗氧化胁迫中具有重要的作用。从图1可看出,不同基质处理葛萝槭幼苗的POD的酶活性变化规律不统一。5月到7月中旬,不同基质处理的叶片POD活性变化规律不一致,5月8日～6月21日,处理1与处理2的POD活性表现为下降的趋势,在6月21日达到了最低值,处理1明显低于处理2,随后为上升趋势;而处理3与对照的表现为上升趋势,在6月21日达到了最高峰,处理3达到了最高为194.67 U◦μ g◦min-1明显高于对照,之后为下降趋势,在7月13日,处理1上升达到了最高值且高于其他处理。5月份、7月份葛萝槭进入苗木生长初期、速生期,营养生长逐渐旺盛,体内自由基含量也较少,自由基或其衍生物对树体造成的伤害也小,故此时POD酶活性也比较小,因而其活性变化趋势为下降,而处理3和对照表现为上升趋势,表明叶片中POD活性与植物的生长有关。7月13日后处理 1、处理 2、处理3、CK的 POD活性变化规律一致,即降(7.13～8.4)-升(8.4～9.17)的趋势。其中处理1下降幅度与对照相近,在8月4日降到最低值为 7.11 U◦μ g◦min-1,在8月 4日后,处理2的上升幅度最高明显高于对照及其它处理,可能是因为温度逐渐降低和基质的养分发挥了功效,植株受到胁迫,体内的保护系统激发了POD活性,来提高抗性,抵御外界带来的伤害[9,10]。

3.2 不同基质配方对葛萝槭叶片中PPO活性的影响

不同基质配方对葛萝槭叶片中PPO酶活性的影响结果见图2。

图2 不同基质配方对葛萝槭叶片中PPO活性的影响Fig.2 Effects of different culture media on PPO activity of Acer grosseri Pax

从图2可以看出,不同基质处理葛萝槭叶片的PPO酶活性的变化规律性不一致,处理2与处理3的变化规律类似,即降-升-降-升的趋势,5月上述处理的PPO呈下降趋势,在6月21日PPO活性逐渐上升达到了最大值150 U◦μ g◦min-1,随后在7月缓慢下降,在8月PPO酶活性直线上升,在9月 17日达到了185.5 U ◦μ g◦min-1,总体上处理2的PPO酶活性高于处理3。处理1表现为升-降-升-降的趋势,在6月21日达到了第一次峰值为105 U◦μ g◦min-1,在8月26日达到了第二次峰值为163.5 U◦μ g◦min-1。对照表现为降-升-降-升-降,8月PPO酶活性达到了最大值为 244 U◦μ g◦min-1。总体看,不同处理及对照在8月的PPO活性高于5、6、7月的,表明多酚氧化酶与叶生长发育过程中产生的酚类物质多少有关。5、6、7月由于叶生长时间较短,故这几个月叶中酚类物质较少,多酚氧化酶活性亦较低,8、9月是叶的高光合阶段,酚类物质较多,多酚氧化酶活性也高。在6月中旬PPO上升有可能是植株在生长发育过程经常中受到病虫害的侵害,当植株在受到病原菌的侵害时,PPO会氧化植物体内的酚类物质成为比病原菌毒性更大的醌类物质,从而抵抗病原菌的进一步侵染[11]。可见PPO除与抗病性有关,与苗木生长发育也有关。

3.3 不同基质配方对葛萝槭叶片中可溶性蛋白含量的影响

不同基质配方对葛萝槭叶片中可溶性蛋白含量变化的影响结果见图3。

图3 不同基质配方对葛萝槭叶片中可溶性蛋白含量变化的影响Fig.3 Effects of different culture media on contents of soluble protein of Acer grosseri Pax

由图3可以看出,不同基质处理下的葛萝槭叶片中蛋白含量变化规律不一致。处理2、处理3可溶性蛋白含量变化趋势一致,表现为降-升-降-升的规律。5月随着植株逐渐进入生长期,体内蛋白质分解加速,基质养分开始发挥功效,对植株细胞造成了一定的破损,导致蛋白含量开始降低。6月中旬和8月初,蛋白含量升高,6月中旬和7月蛋白含量出现了下降趋势,此期间幼苗中可溶性蛋白质含量的降低不是其机体受到不可逆伤害的反应,而可能与大量正常蛋白合成受阻或是分解的加速有关[12]。在蛋白质含量变化的同时,往往也伴随着蛋白质组分的变化,这种质变的作用很可能对葛萝槭的抗逆性有很大的作用,8月表现为上升趋势。对照表现为降-升-降-升-降,分别在7月上旬和8月21日达到了最高峰,明显高于其他处理,说明在此时期该基质未对植株产生胁迫,有利于植株的生长。处理1表现为降-升-降-升-降-升趋势,分别在6月21日和8月4日达到了最高峰,在8月4日,其它处理达到了最低值,只有处理1为最高,原因比较复杂,有待于进一步的研究与探讨。

总体看,对照的可溶性蛋白含量高于其他处理,5、6、7月植物处于生长期,体内蛋白质分解加速,故这段时间蛋白含量处于降低趋势,8月、9月植物为高光合时期,体内蛋白含量会升高。还有可能由于可溶性蛋白质的亲水胶体性质强,能增加细胞持水力,遭受低温胁迫的植物,体内的可溶性蛋白质有所增加,以此对植物抗冷起调节作用[13]。

4 结论与讨论

(1)处理 1与处理2的 POD、PPO、可溶性蛋白含量变化规律类似,酶活性大小为处理2＞处理 1;处理2与处理3的PPO活性和可溶性蛋白含量变化规律类似,酶活性大小为处理2＞处理 3;从上述结果及分析表明,处理2不仅有利于葛萝槭生长发育,而且有利于提高植物的抗性,为最佳基质配方。

(2)葛萝槭的树姿优美,叶色、叶形、果色、果形上变化极其丰富,这些变化在园林中可形成丰富的景观效果,对于园林造景起着举足轻重的作用。本试验通过对其叶片的POD、PPO、可溶性蛋白含量变化规律分析,筛选出了最佳移植基质,为今后葛萝槭和其他珍稀树种的科学繁殖提供指导,同时也将为北方地区提高葛萝槭苗木质量保证园林绿化用苗提供科学的理论及实践依据。

[1]刘海学,范冰,孙振雷,等.不同种槭树过氧化物酶同工酶分析[J].内蒙古民族大学学报:自然科学版,2001(3):11-12.

[2]李倩中,刘晓宏,苏家乐.我国槭树科植物研究进展[J].江苏农业科学,2008(6):83-84.

[3]李珊,蔡宇良,徐莉.云南金钱槭果实、种子形态分化研究[J].云南植物研究,2003(5):13-14.

[4]缴丽莉,倪志云,路丙社,等.低温胁迫对青榨槭幼树抗寒指标的影响[J].河北农业大学学报,2006,29(4):44-47.

[5]乔富廉.植物生理学实验分析测定技术[M].中国农业科学技术出版社,2002:56-57,107-108.

[6]高峻凤.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2006:142,217.

[7]侯福林.植物生理学实验教程[M].北京:科学出版社,2004:33.

[8]和红云,田丽萍,薛琳.植物抗寒性生理生化研究进展[J].天津农业科学,2007,13(2):10-13.

[9]李晓强.热胁迫对华北落叶松、油松针叶SOD、POD活性的影响[J].山西农业大学学报:自然科学版,2007,27(2):120-124.

[10]梁艳荣,胡晓红,张颖力,等.植物过氧化物酶功能研究进展[J].内蒙古农业大学学报,2003,24(2):110-113.

[11]王忠.植物生理学[M].北京:中国农业出版社,2000:205.

[12]王淑杰,王家民,李亚东,等.可溶性全蛋白、可溶性糖含量与葡萄抗寒性关系的研究[J].北方园艺,1996(2):13-14.

[13]王荣富.植物抗寒指标的种类及其应用[J].植物生理学通讯,1987(3):49-55.

Effects of Different Culture Media on Physiological Indices ofAcergrosseriPax

GU Lin-lin,YAO Yan-tao,LI Yong-sheng
(1.Colleage of Forestry,Shanxi Agricultural University,Taigu Shanxi 030801,China;2.Shanxi Academy of Forestry Sciences,Taiyuan Shanxi 030012,China)

In order to obtain the suitable culture forAcergrosseriPax tansplantation,this paper takesAcer grosseriPax leaves cultured in different media as material,using the ways of biochemical tests,to study the variation of PPO、POD activity and soluble protein ofAcer grosseriPax leaves.The results showed that the T reatment 2(the major ingredients:pine needle,mushroom residure,coal ash,sheep manure)is the best matrix formula,because it was not only suitable for theAcer grosseriPax growth and development,but also helpful to improve plant resistance.

Acer grosseriPax;Media;POD;PPO

S688

A

1671-8151(2010)01-0070-04

2009-10-14

2009-11-20

谷林林(1984-),女(汉),山西太谷人,硕士研究生,主要从事园林植物栽培与应用方面的研究。

姚延梼,教授,硕士生导师。Tel:0354- 6288329;E-mail:sxndyaoyantao@126.com

国家十一五科技支撑项目(2006BAD07B08)

(编辑:武英耀)