白三葉對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性研究.pdf

1、當(dāng)前,環(huán)境惡化嚴(yán)重威脅人類的生存與發(fā)展,干旱是世界危害最為嚴(yán)重的災(zāi)害之一。近幾年來(lái)由于園林綠化事業(yè)被日益重視,白三葉在園林綠化和水土保持方面起到越來(lái)越大的作用。白三葉根系不發(fā)達(dá),對(duì)干旱脅迫很敏感。本項(xiàng)目以不同品種白三葉為供試植物,采用植物生態(tài)、生理及生物化學(xué)方法,研究白三葉對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)及反應(yīng)的品種間差異, 研究成果可為我國(guó)干旱半干旱地區(qū)人工草場(chǎng)建造、城市園林綠化以及恢復(fù)與重建退化生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)和科學(xué)指導(dǎo),也可為將來(lái)抗旱植物的培

2、育與篩選提供理論參考。主要研究結(jié)果如下： 1 品比試驗(yàn) 收集原產(chǎn)地不同的白三葉12個(gè)品種進(jìn)行盆栽對(duì)比試驗(yàn),觀察其生長(zhǎng)狀況和耐旱情況。結(jié)果表明,不同品種白三葉的農(nóng)藝性狀有較大差異,其耐旱能力也各不相同,其中,‘碧盛’、‘草地胡以阿’、‘納努克’、‘考拉’、‘海發(fā)’、‘拉丁諾’、‘百霸’的耐旱能力較強(qiáng), ‘繆克羅文’、‘蓋達(dá)爾夫’、‘薩克雷門特’、‘泰坦’、‘瑞文德’的耐旱能力較差。從農(nóng)藝性狀方面來(lái)看, ‘海發(fā)’、‘百霸’、

3、‘考拉’、‘拉丁諾’、‘納努克’、‘瑞文德’較適合于園林栽培。 2 不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)白三葉葉片光合作用和葉綠素?zé)晒鈪?shù)日變化的影響 以品種‘海發(fā)’為試材,研究了不同強(qiáng)度干旱脅迫對(duì)白三葉葉片光合作用和葉綠素?zé)晒鈪?shù)日變化的影響。結(jié)果表明,土壤相對(duì)含水量為75％和50％時(shí),白三葉的光合參數(shù)日變化呈雙峰趨勢(shì),葉綠素?zé)晒鈪?shù)受到的影響不大,說(shuō)明白三葉在這兩種水分條件下能夠正常生長(zhǎng)：土壤相對(duì)含水量為25％時(shí),PS II反應(yīng)中心遭

4、到破壞,原初光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)、PS II電子傳遞量子產(chǎn)量(φPS II)和光化學(xué)猝滅系數(shù)降低；凈光合速率、蒸騰速率下降明顯,日變化曲線表現(xiàn)為單峰特征：氣孔導(dǎo)度顯著降低,而胞間CO2濃度升高,非氣孔限制成為Pn下降的主要原因；說(shuō)明白三葉在重度干旱(HD)條件下,生理機(jī)能遭到破壞,不能正常生長(zhǎng)。 3 白三葉光合特性和根系空間分布對(duì)土壤水分梯度的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 通過(guò)對(duì)兩個(gè)品種白三葉‘海發(fā)’和‘瑞文德’盆栽試驗(yàn),模擬3種不同

5、的土壤水分狀況(無(wú)水分脅迫：保持植株良好的水分供應(yīng)；輕度脅迫：表層0cm～20cm土壤處于干旱狀態(tài)：重度脅迫：表層0cm～20cm土壤處于極干旱狀態(tài),20cm～40cm土壤處于干旱狀態(tài))對(duì)白三葉光合作用和根系生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明,當(dāng)植株未遭受水分脅迫時(shí),兩個(gè)品種白三葉的光合作用和根系生長(zhǎng)狀況沒(méi)有明顯差異；當(dāng)表層0cm～20cm處于干旱狀態(tài)時(shí), ‘海發(fā)’在處理后期的凈光合速率和水分利用效率高于對(duì)照,根系生長(zhǎng)量增大,表現(xiàn)出適宜性調(diào)節(jié)作用,

6、‘瑞文德’受到的影響不顯著；當(dāng)表層0cm～20cm處于極干旱、20cm～40cm處于干旱狀態(tài)時(shí), ‘海發(fā)’在處理前期受到輕微影響,隨后恢復(fù)正常狀態(tài),‘瑞文德’則受到較嚴(yán)重的影響。隨著干旱程度的加深和時(shí)間的延長(zhǎng),白三葉的根冠比逐漸增大。與‘瑞文德’相比,在相同時(shí)期相同脅迫程度下, ‘海發(fā)’的根冠比沒(méi)有顯著差異,但深根數(shù)量大大超過(guò)‘瑞文德’,因而, ‘海發(fā)’的耐旱能力強(qiáng)于‘瑞文德’。 4 持續(xù)干旱對(duì)白三葉滲調(diào)物質(zhì)積累和水分利用的影響

7、 土壤水分變化首先影響到生物量在植物不同器官的分配,即累積性的C02凈同化產(chǎn)物的分配,白三葉能夠通過(guò)提高匍匐莖、根系的干物質(zhì)分配比例來(lái)規(guī)避干旱。同時(shí),在干旱脅迫發(fā)生時(shí),植株內(nèi)可溶性糖含量、脯氨酸含量都大幅度增加?？购灯贩N通過(guò)增加可溶性糖、脯氨酸含量提高滲透勢(shì)的能力顯著大于不抗旱品種。在水分脅迫發(fā)生時(shí),白三葉葉片相對(duì)含水量不斷下降,甚至干枯或死亡；土壤水分變化還影響到白三葉根系在土壤中的生長(zhǎng)狀況,使不同層次土壤中的根量和根活力發(fā)生

8、改變,從而改變了白三葉的吸水狀況,抗旱性較強(qiáng)的品種通過(guò)增加深根數(shù)量提高對(duì)深層土壤水分的吸收能力顯著大于抗旱性較差的品種。 5白三葉抗氧化清除系統(tǒng)對(duì)干旱脅迫的響應(yīng) 在輕度水分脅迫下,白三葉幼苗可以通過(guò)提高酶活性來(lái)清除因脅迫產(chǎn)生的過(guò)量活性氧,減少氧化脅迫傷害,使MDA含量、膜透性降低。耐旱性不同的品種間差異不顯著；在重度脅迫下,抗旱性差的品種酶活性在脅迫初期有一定程度的提高,但提高的幅度不足以維持活性氧產(chǎn)生與清除之間的平衡,

9、使植株產(chǎn)生氧化傷害,最終導(dǎo)致酶活性下降。而抗旱性強(qiáng)的品種酶活性提高的幅度能夠維持這種平衡,使植株在-定程度上避免了傷害。在干旱脅迫下,抗旱品種利用ASC、MDHAR、ASPX、SOD等的調(diào)節(jié)能力較不抗旱品種強(qiáng),這表明在不同干旱時(shí)期白三葉體內(nèi)起主要作用的抗氧化物質(zhì)不同。 6干旱脅迫下白三葉的激素調(diào)節(jié) 在輕度干旱脅迫下,白三葉葉片、根系中的ABA含量都顯著升高。在重度脅迫下,‘海發(fā)’和‘瑞文德’根系中的ABA含量都迅速升高,

10、而在葉片中, ‘瑞文德’的ABA含量升高后有迅速下降。干旱條件下,兩種白三葉葉片內(nèi)的CTK含量均下降,根系中CTK的表現(xiàn)則相反。輕度干旱脅迫條件下, ‘海發(fā)’葉片和根系中的IAA含量均呈上升的趨勢(shì),而根系上升的幅度更大。‘瑞文德’根系中的IAA含量也上升,但上升幅度較小。在重度脅迫下, ‘海發(fā)’葉片中的IAA含量前期上升,隨后開(kāi)始下降,而根系中的IAA含量始終保持上升趨勢(shì)?！鹞牡隆~片中IAA含量迅速上升,但很快即開(kāi)始下降,根系中的I

11、AA含量始終保持上升趨勢(shì)。在輕度脅迫下,白三葉‘海發(fā)’葉片內(nèi)的GA含量在脅迫期間變化不明顯：在重度脅迫下,僅在脅迫后期有小幅升高?！鹞牡隆~片中GA含量在輕度脅迫時(shí)緩慢升高,在重度脅迫時(shí)小幅升高后又表現(xiàn)為緩慢下降的趨勢(shì)。在根系中, ‘海發(fā)’GA含量隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)小幅上升,而‘瑞文德’在輕度脅迫時(shí)變化不明顯,在重度脅迫時(shí)表現(xiàn)為下降的特征。干旱脅迫下四種激素之間協(xié)調(diào)的總趨勢(shì)是向著氣孔關(guān)閉,促進(jìn)根系發(fā)展的方向進(jìn)行,但不同抗旱強(qiáng)度的白三葉

12、其內(nèi)源激素的調(diào)節(jié)機(jī)制有區(qū)別。 7 滲透脅迫對(duì)白三葉幼苗根系離子分泌和質(zhì)膜ATP酶活性的影響 用PEG-6000滲透脅迫處理,白三葉根系質(zhì)膜透性升高,抗旱品種‘海發(fā)’增幅小于不抗旱品種‘瑞文德’。根系分泌物中K+、Ca2+、H+的含量變化與根系質(zhì)膜透性的變化呈顯著正相關(guān)。水分脅迫早期,白三葉根系PM H+-ATPase活性升高,脅迫時(shí)間延長(zhǎng),不抗旱品種‘瑞文德’的PM H+-ATPase酶活性下降,但抗旱品種‘海發(fā)’的酶活