室内净化植物的生理特性变化研究

陈汉

摘 要：植物生理生化和生物化学是揭示植物生命现象本质、研究植物生命活动规律的科学。植物在催根及髙湿缺氧环境环境下进行诱导，植物根系的生理特性和组织器官发生了特化，形成了特有的形态特征与生理机制。通过下面的试验对土培与水培植物的各个生理特性指标和根系有较明显的特化器官的形态特征的变化进行比较，有利于人们正确认识水培植物与水生诱导技术。

关键词：SOD；吊兰；根系

1实验材料与方法

1.1材料

根据水培筛选实验的筛选情况，我们选取长势较好的6种能够净化室内有毒气体水培花卉：发财树、龙血树、鹅掌柴、绿萝、吊兰、海芋生长条件一致的幼化每个品种重新购置6株，水培、土培各3株共36株。12个相同规格的玻璃容器，作为根系诱导培育设备。

1.2方法

试验于2017年9月到2018年1月在某科技大学生态花圃基地的温室大棚培育植物，生理生化實验在园艺实验室进行。植物水培两周后开始测定其水培和王培时的根系生理指标，并进行水培组和土培组的对比分析。待6种植物全部长出水生根，进行根系活力、脯氨酸、丙二醛和超氧化歧化酶（SOD）的测量及根系切片试验。根系切片采用化冻切片法，根系活力用TTC的方法测量、脯氨酸、丙二醛、超氧化歧化酶（SOD）的测量方法可参照参考文献。

2结论与分析

植物在其全部生长过程中，会不可避免地遇到与其自身要求不吻合的环境条件，比如水分胁迫、盐胁迫、温度胁迫等等。在以上条件下，植物为了防御外部伤害，维持自己正常的生理功能，体内相应地发生一系列物质代谢上的变化。如根系活力、脯氨酸、丙二醛（MDA）超氧化歧化酶（SOD）及根系形态的变化。

2.1脯氨酸的含量变化

从室内植物的脯氨酸含量变化来看：6种植物水培后，除龙血树的脯氨酸含量降低外，其余5种植物的脯氨酸含量均不同程度的升高，其中鹅掌柴的增加量略高于其他。研究表明，植物在水培逆境环境下，抗逆性强的植物的脯氨酸含量上升得迟而慢：抗逆性弱的植物的脯氨酸水平则会快速而大量上升。试验结果表明龙血树对于水生环境逆境抗性较强，易水培且存活率较高。

2.2根系活力的变化

TTC还原量代表了脱氨酶的活性，其一般作为根系活力的指标。6种植物水培过程中四氮唑还原强度都不同程度的得到了增强，这表示在水培逆境下，植物的根系活力变大了。相比而言发财树的根系活力变化最大，相反鹅掌柴变化最小。水培后根系都具有较高的根活性，在水中能够正常生长。

2.3水培后根系组织结构差异

通过对比这6种室内植物水培前后根系的形态变化可以看出，室内植物的陆生根与水生根在根系结构的变化上有相似之处同时也存在着差异。通过4X显微镜观察可以发现，土培根系周围较为光滑，细胞排列紧凑，各部分结构完整，能明显区分开外皮层、皮层薄壁组织细胞、初皮部、木质部等结构；而水培之后的水生根的根部细胞的生长则显著受细胞水分的胁迫的影响，其根呈肉质、膨大、中柱大、皮层细胞小，产生具有薄壁组织的不定根根系，并且根系周围较为粗糙，拥有非常发达的通气组织，是植物薄壁组织内一些气室或空腔的集合。水培后的木本植物的木质部退化明盈，且形成明显凯氏带结构。植物对水生厌氧环境环境的适应，必然导致其在形态结构上产生与之相对应的变化。

3讨论

植物养分的重要吸收器官就是植物的根系，同时其又是许多物质转化、变化以及合成的器官。植物个体的生长情况、营养水平和产量水平都会受到植物根系的生长情况和活动能力的影响。把植物进行水培后，由于水中溶解氧的含量极低，仅仅从水中获取氧气是远远不够的，还需通过水生根的通气性，把暴露于空气中的根系与植物地上部分所吸收的氧气全部输送至浸于水中的水生根系，进而满足水生根对氧气的需求。由于植物水分、氧气及营养物质供应充足，进而适应水中高湿缺氧的环境，许多白色的水生根在根部长出，新产生的水生根根径小、根系较长、皮层细胞层数变、细胞间隙增大、老根渐渐腐烂，新根代替老根进行原来的功能，吸收植物所需要的水分和养分。水生根在自然光照条件下皮层细胞能形成叶绿体进行光合作用而放出氧气，为根系输送能量、氧气及营养物质。研究学者发现，生活在高湿缺氧环境中的植物根系表皮层内一般都会形成类似于水稻的通气组织。通过试验我们观察发现在发财树、龙血树、鹅掌柴、绿萝、吊兰、海芋，根内都形成较发达的通气组织通过净化室内植物的生理生化试验我们可以发现，水培环境对植物的生理特性有明显的影响。植物水培后，在脯氨酸方面：除龙血树的脯氨酸含量降低外，其余5种植物的脯氨酸含量均不同程度的升高，且鹅掌柴的增加量略高于其他。这表明了龙血树相对于其它5种植物对于水生环境逆境具有较强抗性，易水培且存活率较高；在丙二醛方面：海芋、吊兰的丙二醛含量分别增加了0.118umol/g、0.021umol/g，其余4种植物均有不同程度降低。这表明了海芋、吊兰的根系对静水条件的适应性相较其它花卉较弱，而在水生厌氧胁迫逆境下，对海芋、吊兰伤害较其它花巧更大：在超氧化歧化酶（SOD）方面：龙血树的超氧化歧化酶（SOD）活性降低了0.15u/g，吊兰、海芋、绿萝、鹤掌柴、发财树的超氧化物歧化酶（SOD）指标都不同程度增加，其中鹅掌柴的SOD活性最为明显，这表明鹤掌柴能有效清除氧自由基，易水培成功，发财树、绿萝、海芋、吊兰较好清除氧自由基，龙血树不能够有效清除氧自由基，水培起来相较其余几种较为困难；在根系活力方面：水培环境下6种植物的根系四氮唑还原强度都得到了增强，这说明在水培逆境下植物的根系活力会变大。相比而言发财树根系活力变化最大，鹅掌柴根系活力变化最小；在根系切片方面：发现土培植物的根系组织非常致密，植物水培后产生了具有薄壁组织的不定根根系，水生根拥有发达的通气组织。

参考文献：

[1] 李风童，包建忠，刘春贵，等.不同根系类型花卉水生根诱导技术[J].江苏农业科学.2012（12）

[2] 郝君，陈永华，吴晓芙，等.4种木本植物在潜流人工湿地环境下的根系诱导[J].中南林业科技大学学报.2012（12）