三种观赏草对土壤干旱胁迫的生理响应

摘要

本试验首先对国内外10个观赏草种的抗旱性做出了初步评价，并以此为依据，选出抗旱性不同的三种草并对其在干旱胁迫下的生理特征进行了研究，探讨其对干旱胁迫的适应机制，主要内容和结果如下： 1.以土壤最大田间持水量75-80％为对照(CK)，以30-35％为水分胁迫处理(Treat)，采用生长与生理指标相结合的方法，并通过隶属函数分析，对其抗旱性作出初步评价。10个观赏草种的抗旱性由强到弱的顺序为：蒲苇(白)、蒲苇(粉)、野青茅、柔穗狼尾草、橘草、狼尾草、黄背草、小布尼狼尾草、知风草、弯叶画眉草。选出抗旱性强、中、弱不同的三草种，分别为蒲苇(白)、狼尾草、弯叶画眉草进行下一步的试验。 2.在干旱胁迫条件下，抗旱性最强的蒲苇酶促抗氧化系统SOD、POD、CAT、APX活性和抗氧化物质ASA和Car含量均增加，但由于其POD基础活性较低，推测POD不是蒲苇清除H2O2的主要酶。抗旱性最弱的弯叶画眉草在严重干旱胁迫下保护酶活性(POD除外)和抗氧化物质ASA和Car含量均明显降低，标志着体内活性氧代谢严重失调。在不同的干旱胁迫条件下，膜伤害度的顺序依次为蒲苇<狼尾草<弯叶画眉草。 3.渗透调节能力与胁迫持续时间有关。抗旱性最强的蒲苇渗调能力在胁迫早期较小，但随着胁迫时间的延长，渗调能力持续增大；其中抗旱性最弱的弯叶画眉草随着干旱时间的延长，渗调能力降低；抗旱性中等的狼尾草渗调能力在干旱胁迫期均高于蒲苇，但是随着胁迫程度的加剧和胁迫时间的延长，其渗调能力表现为下降，复水后渗调能力降低幅度最大。 三种观赏草积累的渗调物质有所不同。对蒲苇而言，起渗调作用最大的是可溶性糖，其次是可溶性蛋白，游离氨基酸起的作用较小。对狼尾草和弯叶画眉草来说，可溶性糖和游离氨基酸是其主要的有机渗调物质。脯氨酸不作为三草种的渗调物质，更宜作为干旱胁迫敏感指标。K+、Na+、Ca2+、Mg2+都参与了观赏草的渗透调节，K+、Ca2+是其主要的渗调离子，K+含量最大，Ca2+增幅最大。 4.随干旱胁迫的加强，三种观赏草Pn、Gs、E值均有较大幅度的降低，抗旱性越强的草种Pn下降的幅度越小，且复水后恢复的好。狼尾草和弯叶画眉草随着胁迫水平的加剧，WUE呈下降趋势。蒲苇WUE表现为先升后降。狼尾草和弯叶画眉草自中度干旱胁迫开始就出现光合的非气孔限制。蒲苇在严重干旱胁迫下，出现光合的非气孔限制。 受到干旱胁迫后，狼尾草和弯叶画眉草Ch1a、Ch1b、Ch1a+Chb和类胡萝卜素含量均下降，但弯叶画眉草叶中Ch1b含量下降较小，处理间无显著差异。而蒲苇叶中色素含量均上升。狼尾草叶中Car/Ch1随着干旱胁迫的加剧而增加，蒲苇和弯叶画眉草叶中Car/Ch1随着土壤含水量的下降而降低。 三草种PSⅡ反应中心最大光能转换效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学活性(Fv/Fo)、光化学猝灭系数(qP)、PSII实际光化学效率(φPS II)随着干旱胁迫的加剧而降低。抗旱性越强的草种下降幅度越小，复水后恢复至正常状态的能力强；抗旱性弱的草种则相反。非光化学猝灭系数(NPQ)值总体呈上升趋势，但抗旱性强的蒲苇NPQ值最低。相关分析表明，当用叶绿素荧光参数对干旱胁迫下观赏草的光合作用做出评价时，Fv/Fm、qP、φPS II是较为重要的指标。 5.干旱胁迫下，三种观赏草ABA含量整体呈上升趋势，抗旱性强的蒲苇在干旱胁迫下ABA升高幅度最小，抗旱性最弱的弯叶画眉草ABA升高幅度最大。三种观赏草叶片IAA含量均降低，抗旱性较弱的狼尾草和弯叶画眉草IAA降幅显著高于抗旱性强的蒲苇，但二者相差不大。蒲苇叶中GA含量表现为先升后降，狼尾草GA含量表现为先降后升。弯叶画眉草GA含量随着水分胁迫而持续下降，中度胁迫下降低幅度较小，严重胁迫下明显下降。观赏草叶片中ZR的含量随着干旱胁迫程度的增加均呈下降趋势。胁迫程度越大，下降幅度越大，抗旱性越弱的草种，ZR含量下降幅度越大。干旱胁迫下三种观赏草四种激素之间协调的总趋势均是向着气孔关闭，抑制生长的方向进行的。蒲苇ABA/(IAA+GA+ZR)值在不同的水分胁迫下增加幅度较小，且在中度和严重胁迫下，变化不大，表明干旱胁迫对蒲苇的生长抑制较小。在中度水分胁迫下，对狼尾草生长抑制较大；在严重水分胁迫下，对弯叶画眉草的生长抑制较大。 6.干旱胁迫下，3种观赏草Spm、Spd和多胺总量均增加，但Put含量下降。Spd的积累是多胺类物质增强观赏草抗旱性的主要因素。3种观赏草(Spd+Spm)/Put比值均增加，抗旱性越强的草种，该比值越大。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词表

声明

1引言

1.1研究目的和意义

1.2研究综述

1.2.1干旱胁迫下植物的适应机制研究

1.2.2观赏草研究现状

2十种观赏草抗旱性的评价及筛选

2.1材料与方法

2.1.1供试材料

2.1.2材料种植

2.1.3试验设计

2.1.4测定内容及试验方法

2.1.5统计方法

2.2结果与分析

2.2.1干旱胁迫对观赏草株高的影响

2.2.2干旱胁迫对观赏草表观性状和伤害率的影响

2.2.3干旱胁迫对观赏草生物量根冠比及根系活力的影响

2.2.4干旱胁迫对观赏草叶片相对含水量的影响

2.2.5干旱胁迫对观赏草叶片质膜相对透性的影响

2.2.6观赏草抗旱性的隶属函数分析

2.3讨论与结论

2.3.1讨论

2.3.2结论

3不同观赏草活性氧清除系统对土壤干旱胁迫的响应

3.1材料与方法

3.1.1材料

3.1.2试验方法

3.1.3测定内容

3.2结果与分析

3.2.1土壤干旱胁迫对观赏草叶片SOD活性的影响

3.2.2土壤干旱胁迫对观赏草叶片POD活性的影响

3.2.3土壤干旱胁迫对观赏草叶中CAT活性的影响

3.2.4土壤干旱胁迫对观赏草叶中APX活性的影响

3.2.5土壤干旱胁迫对观赏草叶中抗坏血酸含量影响

3.2.6土壤干旱胁迫对观赏草叶中类胡萝卜素(Car)含量的影响

3.2.7土壤干旱胁迫对观赏草叶中丙二醛(MDA)含量的影响

3.2.8土壤干旱胁迫对观赏草叶片质膜相对透性的影响

3.3讨论与结论

3.3.1讨论

3.3.2结论

4干旱胁迫下三种观赏草叶片的水分代谢与渗透调节

4.1材料与方法

4.1.1材料

4.1.2试验方法

4.1.3测定内容

4.2结果与分析

4.2.1土壤干旱胁迫对三种观赏草叶片水分状况的影响

4.2.2土壤干旱胁迫对三种观赏草渗透调节能力的影响

4.2.3土壤干旱胁迫对观赏草积累渗透调节物质的影响

4.3讨论与结论

4.3.1讨论

4.3.2结论

5不同观赏草光合作用对干旱胁迫的生理响应

5.1材料与方法

5.1.1材料

5.1.2试验处理

5.1.3试验方法

5.2结果与分析

5.2.1土壤干旱胁迫下观赏草叶片光合参数的变化

5.2.2土壤干旱后复水观赏草叶片光合参数的变化

5.2.3土壤干旱胁迫对观赏草叶中叶绿素荧光参数的影响

5.3讨论与结论

5.3.1讨论

5.3.2结论

6干旱胁迫对不同观赏草内源激素的影响

6.1材料与方法

6.1.1材料

6.1.2试验处理

6.1.3激素的测定

6.2结果与分析

6.2.1土壤干旱胁迫及复水后对叶片内源ABA含量变化的影响

6.2.2干旱胁迫及复水对叶片内源IAA含量变化的影响

6.2.3干旱胁迫及复水对叶片内源GA含量变化的影响

6.2.4干旱胁迫及复水对叶片内源ZR含量变化的影响

6.2.5干旱胁迫及复水对观赏草叶片内源激素之间比值的影响

6.3讨论与结论

6.3.1讨论

6.3.2结论

7干旱胁迫对不同观赏草内源多胺含量的影响

7.1材料与方法

7.1.1材料

7.1.2试验处理

7.1.3多胺的测定

7.2结果与分析

7.2.1干旱胁迫对3种观赏草多胺总量的影响

7.2.2干旱胁迫对观赏草Spm含量及Spm相对含量(Spm／PAs)的影响

7.2.3干旱胁迫对观赏草Spd含量及Spd相对含量(Spd／PAs)的影响

7.2.4干旱胁迫对观赏草Put含量及Put相对含量(Put／PAs)的影响

7.2.5干旱胁迫对3种观赏草(Spd+Spm)／Put比值的影响

7.3讨论与结论

7.3.1讨论

7.3.2结论

8综合结论

参考文献

致 谢

攻读博士期间发表论文情况