土壤干旱与盐胁迫对球花石楠幼苗生理特性的影响
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北方园艺2010(21):87~89 植物・园林花卉・ 土壤干旱与盐胁迫对球花石楠幼苗生理特性的影响 黄晓霞,黄大韧,杨自云,高 昆,程小毛 (西南林业大学园林学院,云南昆明650224) 摘要:以球花石楠2 a生实生苗为试材,分别进行良好水分处理(100 田间持水量),干旱 处理(5O 田间持水量)及盐处理(0.1 mol/L NaC1溶液),测定其部分生理生化指标。结果表明: 干旱及盐胁迫引起植株光合色素含量的改变,叶绿素含量及类胡萝卜紊含量在干旱胁迫下均有 所降低,而在盐胁迫下均有所增加。盐胁迫刺激了膜质过氧化产物丙二醛含量的增加,同时也显 著提高了过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性;干旱胁迫仅增加了过氧化氢 酶(CAT)的活性,对丙二醛含量的影响不显著;渗透调节物质脯胺酸含量在干旱胁迫和盐胁迫下 均显著增加。此外,综合所测指标分析,盐胁迫对球花石楠幼苗的影响要大于干旱胁迫。 关键词:球花石楠幼苗;干旱胁迫;盐胁迫;生理生化 中图分类号:S 682.2 9文献标识码:A文章编号:1001--0009(2010)21一O087—03 环境胁迫是林业生产和生态环境建设中日益严重 的问题,对南方、北方主要造林树种的抗旱及抗盐机理 的研究受到了越来越多的关注,在无花果、沙枣、桑树、 苹果、核桃等经济树种的抗逆性方面也相继取得了一定 的研究成果口 ],而对于林木有机组成部分的园林绿化 干旱处理组(DS)、盐处理组(SS))。试验大棚内白天温 度范围为20 ̄30 ̄C,夜间温度范围为9 ̄18 ̄C,相对湿度 为35 ~8O 。处理时间从2009年9月20日至11月 20日,所有指标测定在处理结束时进行,每株选取从上 到下的第3~5片完全展开的叶作为生理生化指标的测 定样品,5次重复。 水分处理方法:测定土壤的最大田间持水量(FC), 用隔天称重法进行水分控制。对照组为100 FC,干旱 处理组为50 FC。 树种的研究则相对滞后。球花石楠(Photinia glomerata Reh&et Wils.)为蔷薇科石楠属常绿乔木,是一种很好 的园林绿化树种,在云南当地被广泛的应用于园林造景 及城市绿化中。该试验以球花石楠实生幼苗为材料,通 过测定干旱胁迫以及盐胁迫下植株体内生理特性的变 化,研究该树种对干旱及盐胁迫的适应性,可为球花石 盐处理方法:用0.1 mol/L NaC1溶液进行处理,每 盆隔天浇10 n止的盐溶液,再补充水分至100 FC。 1.3指标测定 楠的栽培及园林应用提供理论依据和科学指导,对于扩 大种植云南乡土树种有积极意义。 1材料与方法 1.1试验材料 叶绿素含量测定:参照Inskeep and Bloom的方 法口],称取植物叶片0.2 g,剪碎后用冷的二甲基甲酰胺 暗中4℃下浸提48 h,于663.8和646.8 nlTl下比色。计 试验材料选择健康并生长一致的2 a生球花石楠实 生苗,于2009年9月初移栽到5 L的塑料盆中,基质为 算单位叶鲜重的叶绿素a、叶绿素b及整个叶绿素的含 量。胡萝卜素含量测定:参考Arnon的方法【4],叶片样 品用80 冷丙酮暗中提取48 h,于663、645和470 nm下 红土+珍珠岩+腐殖土(1:1:2)的混合基质。 1.2试验方法 比色。计算单位叶鲜重的胡萝卜素的含量。抗坏血酸 试验共设3个处理组良好水分组(即对照组,ww)、 过氧化物酶(APx,EC 1.11.1.11):参照Knorzer等的方 法[5]。计算每1 min内每1 mg蛋白转化的抗坏血酸量 (摩尔消光系数为2.8 mM ・cm_。),用以表示酶活性 第一作者简介:黄晓霞(198o-),女,四川成都人,博士,讲师,现主 要从事园林植物栽培生理及繁殖应用方面的教学科研工作。 E-mail:huangxx@swfu.edu.cn。 的大小。过氧化氢酶(EC 1.11.1.6,CAT):参考Aebi的 方法 ]。根据摩尔消光系数39.4 mM ・CID-,计算酶 活性。丙二醛MDA含量测定参照Hodges等的方法l_7]。 通讯作者:程小毛(1979一),女,博士,讲师,研究方向为园林植物。 基金项目:云南省部级重点学科省高校重点实验室及校实验室共 可溶性蛋白含量测定参照Bradford的方法|8]。游离脯 氨酸含量测定参照Bates等的方法 j。 享平台资助项目。 收稿日期:2O1O—O7—29 87 ・园林花卉・植物 北方园艺2010(21):87~89 量下降;而在盐胁迫下总叶绿素含量却显著增加,总叶 1.4统计分析 所有的数据分析都利用SPSS 11.5统计分析软件 进行一元方差分析(one-way ANOVA),平均数间的多重 绿素含量的变化主要是由叶绿素b的变化引起的,因为 叶绿素a含量在干旱下虽有所下降,但并不显著。叶绿 素a/叶绿素b在3个处理组中变化不大。类胡萝卜素、 类胡萝卜素/总叶绿素在干旱胁迫下显著减小,而盐处 理下则变化不大。 比较采用Ducan’s检验方法。P%0.05时差异显著。 2结果与分析 2.1干旱与盐胁迫对叶片光合色素含量的影响 从表1可看出,干旱胁迫下植株叶片中总叶绿素含 表1 干旱与盐胁迫对叶片光合色素含量的影响 注:WW,水分良好条件,100 ̄FC;I38,干旱处理,50 FC;SS,0.1 tool/I NaC1溶液处理。I司一列中不同字母表不差异显著(邓肯式新复极差法),P<O.05。每个值代表5次 重复的平均值±标准误。IIS,差异不显著; ,o.01<P ̄0.05; ,0.001<CP≤0.01;…,P≤0.001。下表同。 2.2干旱与盐胁迫对叶片抗氧化酶活性的影响 从表2可看出,干旱处理组植株叶片过氧化氢酶 CAT活性显著增强,抗坏血酸过氧化物酶APX活性有 所增加但不显著;而在盐处理下,过氧化氢酶CAT活 性、抗坏血酸过氧化物酶APX活性都显著增强,并且其 增加的程度大于干旱胁迫下增加的程度。可看出,球花 石楠植株抗氧化酶对盐胁迫比对干旱胁迫的响应更为 积极 萝卜素含量均显著降低,相似的结果在许多植物中都有 报告,如芦苇(Phragmites australis)【 和桐花树(Ae— giceras corniculat“ )[] 。叶绿素含量的降低可能是干 旱胁迫激活了叶绿素降解酶活性_l ,有研究表明叶绿素 含量的降低可以使植物叶片有效的散失过量的激发能, 减少活性氧的生成,其抗氧化能力可以得到加强L1 。类 胡萝卜素在紫黄质转化为玉米黄质的过程中起作用,可 以参与叶黄素循环,促进过量激发能的散失,可以清除 表2干旱与盐胁迫对叶片抗氧化酶活性的影响 活性氧 ,而该研究中干旱下类胡萝卜素含量的降低也 表明干旱胁迫对球花石楠叶片造成了一定程度的氧化 伤害。球花石楠叶绿素含量在盐胁迫下显著增加,盐胁 迫下叶绿素含量增加在前人的研究结果中也有过报道, 如董晓霞等口朝通过对几种非盐生植物的研究认为,盐胁 迫可以显著增大植物叶绿素含量,认为植物I1t-片中叶绿 2.3 干旱与盐胁迫对叶片膜质过氧化及可溶性物质影响 从表3可看出,盐胁迫下,植株叶片中丙二醛的含 素含量的增加是为了降低盐胁迫带来的生理紊乱。 丙二醛是植物细胞膜脂过氧化产物之一,能够强烈 的与细胞内各种成分发生反应,从而引起酶和膜的严重 损伤,丙二醛含量的多少可以直接反映植物在逆境胁迫 下受伤害的程度 引。试验结果可看出,无论干旱胁迫还 量表现出显著增长的趋势,是水分良好情况的2倍以 上,而干旱下叶片丙二醛的含量虽有所增加,但并不显 著,说明球花石楠在盐胁迫下受到膜质过氧化的伤害程 度更大。与水分充足的对照组相比,干旱处理及盐处理 下,可溶性蛋白含量没有显著变化,而脯胺酸含量却显 著增加,并且盐处理组的增加程度大于干旱处理组。 表3干旱与盐胁迫对叶片膜质过氧化及 可溶性物质的影响 是盐胁迫下,植株叶片中丙二醛的含量都在增加。但在 干旱胁迫下,丙二醛的含量增加并不明显,而盐处理下, 植株中丙二醛的含量表现出剧烈增长的趋势。说明球 花石楠在盐胁迫下受到的膜质过氧化伤害程度更大。 而另一方面,干旱及盐胁迫也激活了该植物的抗氧化系 统活性,如CAT及APX酶活性的增加,以此来清除逆 境所带来的膜质过氧化及活性氧等伤害。 很多研究证明,盐胁迫降低了植物叶片的水势,而 促进了渗透调节物质(可溶性蛋白、可溶性糖及游离脯 氨酸)的积累,增加了植物的渗调能力口 删。试验中,干 3讨论 该研究中干旱胁迫下球花石楠叶绿素含量及类胡 88 旱与盐胁迫都没有引起球花石楠幼苗可溶性蛋白含量 的增加,但却显著增加了脯胺酸的积累。脯氨酸积累可 北方园艺2010(21):87~89 为植物幼苗的渗透调节提供一种经济有效的方式,因为 幼苗的根系不够发达,只能吸收土壤浅层的水分 。因 此从该试验的结果可看出,球花石楠在干旱及盐处理下 的渗透调节可以通过脯胺酸的累积来进行,并且在盐胁 迫下脯胺酸的增加量要大于干旱胁迫,说明了植物在逆 lt1.tl ̄・园林花卉 in Beta vulgaris口].Plant Physiol,1949,24:1-15. 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[81 Bradford M M A rapid and sensitive method for quantification of mi— crogram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye bindig[J].n Anna1.Biochem,1976,72:248-254. 起植株光合色素含量的改变,叶绿素含量及类胡萝卜素 含量在于旱胁迫下均有所降低,而在盐胁迫下均有所增 加。盐胁迫刺激了膜脂过氧化产物丙二醛含量的增加, [9]Bates C J,Waldren R P,Teare I n Rapid determination of free proline for water-stress studias l_Jl Plant Soil,1973,39:205—207. 同时也显著提高了过氧化氢酶(cAr)和抗坏血酸过氧 化物酶(APX)的活性;干旱胁迫仅增加了过氧化氢酶 (CAT)的活性,对丙二醛含量的影响不显著;渗透调节 [i01 Pagter M,Bragato C,Brix H.Tolerance and physiological responses of Phragnfites australis to water deficit[J].Aquat.t3ot.,2005,81:285—299. 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E43 Arnon D I.Copper enzymes in isolated chloroplasts,polyphenol oxidase Physiological Traits of Photinia glomerata Seedlings as Affected by Soil Drought and Salt Stress HUANG Xiao-xia,HUANG I)a-ren,YANG Zi-yun,GAO Kun,CHENG Xiao-mao (Faculty of Landscape Architecture,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650224) Abstract:The two-year old seedlings of Photinia glomerata Rehd.et Wils.as experiment materials,the physiological traits as affected by drought and salt under three treatments(well-watered,100 field capacity;drought stress,5O field capacity;salt stress by 0.1 mol/L NaCI solution)were studied.The results showed that the contents of photosynthetic pigments were very different under three treatments.Compared with control treatment,the contents of chlorophyll and carotenoid were lower under drought treatment while higher under salt treatment.Moreover,salt stress significantly stimulated MDA accumulation,at the same time,it activated the antioxidative system of plant and improved the activities of CAT and APX;drought stress improved the actiity of CAT enzyme whivle the drought effect on MDA content was not significant.Furthermore,the free proline content significantly increased under drought and salt stresses. Key words:Photinia glamerata seedlings;drought stress;salt stress;physio1ogy and biochemistry 89