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        高溫脅迫下幾個(gè)灌木樹種的生理生化特性

        2010-05-30 10:02:10劉世英劉艷萍王文君
        河南林業(yè)科技 2010年4期
        關(guān)鍵詞:脯氨酸花椒電導(dǎo)率

        劉 飛,劉世英,劉艷萍,曾 輝,王文君

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        高溫脅迫下幾個(gè)灌木樹種的生理生化特性

        劉 飛1,劉世英2,劉艷萍3,曾 輝4,王文君3

        (1.河南省綠洲園林有限公司,鄭州 450008;2.濮陽(yáng)市南樂(lè)縣林業(yè)局,河南 457400; 3.河南省林業(yè)科學(xué)研究院,鄭州 450008;4.河南投資集團(tuán)有限公司,鄭州 450008)

        隨著“溫室效應(yīng)”的加劇,夏季高溫是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要生態(tài)因子之一。利用人工氣候室控制溫度,對(duì)花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞4個(gè)灌木樹種進(jìn)行了高溫脅迫下的生理生化研究。結(jié)果表明:在高溫脅迫下,植物葉片受到明顯的破壞,隨著溫度的升高,葉片的相對(duì)電導(dǎo)率升高;脯氨酸含量也持續(xù)增加;而可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。

        灌木樹種;高溫脅迫;生理生化特性

        植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中往往會(huì)受到各種非生物因子的脅迫,其中溫度是影響植物生長(zhǎng)的主要因子[1]。研究植物在高溫脅迫下的形態(tài)解剖、生理生化變化及其植物適應(yīng)高溫的機(jī)理,將有助于采取有效的措施來(lái)抵御高溫對(duì)植物的危害。試驗(yàn)主要研究在高溫脅迫條件下,不同樹種的幾個(gè)生理生化指標(biāo)的變化規(guī)律,以期闡明各指標(biāo)與樹種高溫脅迫的關(guān)系,為選育適宜城市房頂抗高溫樹種提供參考。

        利用人工氣候室控制溫度,在大氣相對(duì)濕度40%的條件下,分別在30℃、35℃、39℃、41℃的高溫脅迫條件下,對(duì)花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞4種植物葉片的電導(dǎo)率、脯氨酸含量和可溶性糖含量的變化規(guī)律進(jìn)行了研究。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        材料為河南省林科院5層辦公樓樓頂?shù)?年生盆栽花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞苗木。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        采摘生長(zhǎng)良好的花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞的葉片,利用人工氣候箱控制溫度,在相對(duì)濕度40%的條件下,分別在30℃、35℃、39℃、41℃的高溫條件下進(jìn)行24 h脅迫試驗(yàn)。

        1.3 測(cè)定指標(biāo)與測(cè)定方法

        1.3.1葉片相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定用電導(dǎo)率儀法測(cè)定[2]。

        1.3.2脯氨酸含量測(cè)定測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[3]。

        1.3.3可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮法測(cè)定[3]。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同溫度下不同樹種的相對(duì)電導(dǎo)率

        從圖1可以看出:花椒葉片組織的電導(dǎo)率隨著溫度的升高而升高,當(dāng)溫度為41℃時(shí),其電導(dǎo)率值最大,為80.57%, 可見此時(shí)花椒組織細(xì)胞遭到了嚴(yán)重破壞,細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)大量外滲,但此時(shí)花椒組織細(xì)胞還沒(méi)有干枯。黃刺玫葉片組織的電導(dǎo)率隨著溫度的變化而變化,升溫過(guò)程中,當(dāng)溫度達(dá)到41℃時(shí),其電導(dǎo)率值最大,為45.82%, 可見此時(shí)黃刺玫組織細(xì)胞遭到了嚴(yán)重破壞,細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)大量外滲。隨著溫度的變化,百日紅葉片組織的電導(dǎo)率發(fā)生一定程度的變化,升溫過(guò)程中,溫度為30℃時(shí),其電導(dǎo)率值最大,為41.10%; 隨著溫度的繼續(xù)升高,百日紅葉片組織的電導(dǎo)率下降,到39℃時(shí)電導(dǎo)率值最小,為27.74%;溫度繼續(xù)升高,電導(dǎo)率又有較大幅度的升高,升高到41℃時(shí)為36.50%。隨著溫度的升高,小葉女貞葉片組織的電導(dǎo)率先降低后上升,電導(dǎo)率的最大值出現(xiàn)在41℃時(shí),為37.46%。

        圖1 不同溫度下不同樹種的相對(duì)電導(dǎo)率

        圖2 不同溫度下不同樹種的脯氨酸含量

        2.2 不同溫度下不同樹種的脯氨酸含量

        圖2表明,隨著高溫脅迫進(jìn)行,花椒、黃刺玫和百日紅葉片組織的脯氨酸含量逐漸累積。花椒脯氨酸含量41℃時(shí)達(dá)到最大值:6.85×10-7μg/g;黃刺玫脯氨酸含量41℃時(shí)達(dá)到較大值:3.63×10-7μg/g;百日紅脯氨酸含量39℃時(shí)達(dá)到最大值:5.57×10-7μg/g。

        由圖2還可看出,在整個(gè)溫度控制范圍內(nèi),小葉女貞葉片組織的脯氨酸含量很接近,在2.11×10-7μg/g~2.68×10-7μg/g范圍內(nèi)。35℃時(shí)小葉女貞的脯氨酸含量較高,為2.68×10-7μg/g。

        2.3 不同溫度下不同樹種的可溶性糖含量

        可溶性糖是滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。在逆境下可溶性糖含量的升高有利于植物體對(duì)逆境脅迫的抵抗,從而可增強(qiáng)生物體對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)性[4]。高溫脅迫下,植物體內(nèi)可溶性糖積累,使細(xì)胞滲透勢(shì)下降,這樣可以從外界繼續(xù)吸水,保持細(xì)胞膨壓,使體內(nèi)各種代謝過(guò)程正常進(jìn)行。

        由圖3可見,隨著溫度脅迫的進(jìn)行,花椒、黃刺玫、百日紅和小葉女貞葉片組織細(xì)胞的可溶性糖含量呈先上升后下降的趨勢(shì)?;ń返目扇苄蕴呛吭?9℃時(shí)最大,為22.13%,隨著溫度的繼續(xù)升高,植物處在難以承受的溫度脅迫下,呼吸作用大于光合作用消耗了貯存的糖類,致使花椒的可溶性糖含量降低,降至41℃時(shí)的16.91%。41℃時(shí)黃刺玫的可溶性糖含量較大,為20.28%。39℃時(shí)百日紅的可溶性糖含量最大,為15.48%,隨著溫度的繼續(xù)升高,植物處在難以承受的溫度脅迫下,呼吸作用大于光合作用消耗了貯存的糖類,致使百日紅的可溶性糖含量降低,降至41℃時(shí)的9.61%。41℃時(shí)小葉女貞的可溶性糖含量較大,為15.03%。

        圖3 不同溫度下不同樹種的可溶性糖含量

        3 結(jié)論

        通過(guò)對(duì)高溫脅迫下4個(gè)灌木樹種的相對(duì)電導(dǎo)率分析可知,百日紅的電導(dǎo)率最大值出現(xiàn)在30℃時(shí),花椒、黃刺玫和小葉女貞的電導(dǎo)率最大值出現(xiàn)在41℃時(shí)。

        通過(guò)對(duì)高溫脅迫下4個(gè)灌木樹種的脯氨酸含量分析可知,小葉女貞的脯氨酸含量35℃時(shí)最高,百日紅的脯氨酸含量39℃時(shí)最高,花椒和黃刺玫的脯氨酸含量41℃時(shí)較高。

        通過(guò)對(duì)高溫脅迫下4個(gè)灌木樹種的可溶性糖含量分析可知,百日紅39℃時(shí)的可溶性糖含量較高,花椒39℃時(shí)的可溶性糖含量較高,黃刺玫41℃時(shí)的可溶性糖含量較高,小葉女貞41℃時(shí)的可溶性糖含量較高。

        [1] 歐祖蘭,曹福亮,鄭軍.高溫脅迫下銀杏形態(tài)及生理生化指標(biāo)的變化[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,32(3):31-34.

        [2] 郝建軍,康宗利.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

        [3] 趙世杰,劉華山,董新純.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,1998.

        [4] 喻方圓,徐錫增,Robert D G.水分和熱脅迫對(duì)苗木針葉可溶性糖含量的影響[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2004,28(5):1- 5.

        S718.3

        1003-2630(2010)04-0012-02

        2010-11-25

        林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(200804028)。

        (責(zé)任編輯:王文彬)

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