李 陽(yáng)，謝宏偉，徐慶國(guó)

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

隨著全球氣候的變化，溫室效應(yīng)的增加，南方暴雨，西北干旱，北方旱澇，生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞［1，2］。作物及各類牧草都面臨著生存考驗(yàn)，黑麥草（Lolium）是屬于優(yōu)質(zhì)的禾本科牧草，是庭院綠化和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪草中重要的草坪型草種。湖南地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，黑麥草是喜溫暖濕潤(rùn)氣候的草本植物。近年來(lái)，由于自然災(zāi)害的頻頻發(fā)生，其中，高溫干旱對(duì)黑麥草的產(chǎn)量和品質(zhì)造成了嚴(yán)重的影響［3］。通過(guò)對(duì)不同黑麥草品種在自然條件下不同生育時(shí)期的生理生化指標(biāo)的比較研究，篩選出一些具有較好適應(yīng)性的黑麥草品種，并且探索黑麥草抗逆性的篩選鑒定指標(biāo)及方法，為今后選育適應(yīng)逆境環(huán)境條件的黑麥草新品種提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試品種

供試材料共采用了12個(gè)黑麥草品種，其中草坪型黑麥草品種為：頂峰、首相、夜影Ⅱ、潘多拉和冬綠。牧草型黑麥草品種為：特高、沃土、雅晴、俄勒岡四倍體、抗銹王、麥迪和劍寶。12個(gè)品種均購(gòu)自百綠集團(tuán)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖南省長(zhǎng)沙市東郊的湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系科研基地，地理位置為E 113°，N 28°，屬大陸型中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候。年均溫度為16℃～18℃，年均降水量在1 200～1 700mm，主要集中在4～8月份，冬季降水較少，日照時(shí)數(shù)為1 300～1 800h，日均氣溫≥15℃的活動(dòng)積溫為4 200～5 100℃，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)260～310d。

1.3 試驗(yàn)方法

田間試驗(yàn)于2010年9月～2011年6月初在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)教學(xué)科研基地進(jìn)行。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，各黑麥草品種小區(qū)4次重復(fù)，其中3次重復(fù)小區(qū)用于生物產(chǎn)量的測(cè)定，1次重復(fù)小區(qū)用于生理指標(biāo)測(cè)定的田間取樣區(qū)。12個(gè)黑麥草品種共設(shè)48個(gè)小區(qū)，試驗(yàn)小區(qū)面積為3.0m×1.5m。各小區(qū)兩端均設(shè)有保護(hù)區(qū)。各黑麥草品種播種量為5g/m2，種植前施用150g/m2復(fù)合肥作基肥。采用條播播種方式，行距為25cm，播種后細(xì)土覆蓋種子深度為1.5～2cm。

1.4 測(cè)定的生理生化指標(biāo)及方法

生理指標(biāo)測(cè)定在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生理與分子生物學(xué)教育部省部共建重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。各生理指標(biāo)取樣分別在當(dāng)日清晨，2011年1月3日（分蘗期），3月15日（拔節(jié)期）、4月6日（孕穗期）、4月23日（抽穗期）和6月7日（成熟期）進(jìn)行，剪取各黑麥草品種葉片。各生理指標(biāo)分析重復(fù)3次，結(jié)果取其平均值。葉綠素含量采用丙酮浸提法測(cè)定。葉片游離脯氨酸的含量采用酸性茚三酮法測(cè)定。丙二醛含量采用分光光度計(jì)法測(cè)定。葉片質(zhì)膜透性采用相對(duì)電導(dǎo)率法測(cè)定。過(guò)氧化物酶活性采用比色法測(cè)定［4］。

1.5 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)Excel 2003整理，采用DPS軟件分析。統(tǒng)計(jì)分析方法采用單因素方差分析，LSD多重比較法和字母標(biāo)記法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同黑麥草品種不同生育期生理生化指標(biāo)變化

2.1.1 不同黑麥草品種在不同生育期葉綠素含量的變化 植物隨著冬季氣溫的逐漸降低，體內(nèi)將發(fā)生一系列的生理生化變化。植株的葉綠素含量越高，品種的抗逆性越強(qiáng)［5］。由表1可知，在分蘗期，夜影Ⅱ葉片葉綠素含量最高，與其他品種的葉片葉綠素含量相比達(dá)到顯著水平；在拔節(jié)期，首相葉片葉綠素含量最高且極顯著高于冬綠；在孕穗期，首相葉片葉綠素含量最高，與其他品種的葉片葉綠素含量相比達(dá)到極顯著水平；在抽穗期和成熟期，冬綠葉片葉綠素含量最高。

由表2可知，在分蘗期，麥迪葉片葉綠素含量最高，且極顯著高于特高和劍寶的葉片葉綠素含量；在拔節(jié)期，沃土葉片葉綠素含量最高，且與其他品種的葉片葉綠素含量達(dá)到顯著水平；在孕穗期，沃土和俄勒岡四倍體葉片葉綠素含量最高；在抽穗期，沃土葉片葉綠素含量最高；在成熟期，抗銹王葉片葉綠素含量最高。

2.1.2 不同黑麥草品種在不同生育期相對(duì)電導(dǎo)率的變化 相對(duì)電導(dǎo)率是反映植物細(xì)胞膜透性的常用指標(biāo)之一。在逆境環(huán)境條件下，植物葉片的相對(duì)電導(dǎo)率隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。由表3分析結(jié)果可知，在分蘗期，首相的相對(duì)電導(dǎo)率最小；在拔節(jié)期，潘多拉的相對(duì)電導(dǎo)率最?。辉谠兴肫诤统墒炱?，冬綠的相對(duì)電導(dǎo)率最小；在抽穗期，頂峰的相對(duì)電導(dǎo)率最小。在抽穗期5種草坪型黑麥草的相對(duì)電導(dǎo)率值整體最低，說(shuō)明黑麥草在抽穗期的細(xì)胞膜透性的傷害最小。

表1 5種草坪型黑麥草在5個(gè)生育期葉片葉綠素含量變化Table 1 Chlorophyll contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages mg/g·FW

表2 7種牧草型黑麥草在5個(gè)生育期葉片葉綠素含量變化Table 2 Chlorophyll contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages mg/g·FW

表3 5種草坪型黑麥草在5個(gè)生育期葉片的相對(duì)電導(dǎo)率Table 3 Relative conductivity of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages %

由表4分析可知，在分蘗期、拔節(jié)期和孕穗期，抗銹王的相對(duì)電導(dǎo)率最小；在抽穗期，俄勒岡四倍體的相對(duì)電導(dǎo)率最??；在成熟期，劍寶的相對(duì)電導(dǎo)率最小。抗銹王在分蘗期、拔節(jié)期和孕穗期的相對(duì)電導(dǎo)率都低于其他品種，說(shuō)明抗銹王黑麥草品種細(xì)胞膜透性的傷害較小。

2.1.3 不同黑麥草品種在不同生育時(shí)期丙二醛含量的變化 不同黑麥草品種在受到逆境脅迫時(shí)，抵抗逆境能力強(qiáng)的品種體內(nèi)氧自由基積累較緩慢，受氧化脅迫的程度較輕，其丙二醛（MDA）的含量較低。由表5分析可知，在分蘗期，夜影Ⅱ葉片丙二醛含量最低；在拔節(jié)期，潘多拉葉片丙二醛含量最低；在孕穗期和成熟期，頂峰葉片丙二醛含量最低；在抽穗期，首相葉片丙二醛含量最低。

表4 7種牧草型黑麥草在5個(gè)生育期葉片的相對(duì)電導(dǎo)率變化Table 4 Relative conductivity of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages %

表5 5種草坪型黑麥草不同生育期丙二醛含量的變化Table 5 MDA contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages μmol/g

由表6分析可知，在分蘗期、孕穗期和抽穗期，特高葉片丙二醛含量最低；在拔節(jié)期，劍寶葉片丙二醛含量最低；在成熟期，抗銹王葉片丙二醛含量最低。

2.1.4 不同黑麥草品種在不同生育期過(guò)氧化物酶活性的變化 過(guò)氧化物酶（POD）在體內(nèi)的主要作用是清除H2O2，將其分解為O2和H2O，有效的保護(hù)細(xì)胞膜避免損傷［6］。從表7分析可知，在分蘗期，首相葉片過(guò)氧化物酶活性最高；在拔節(jié)期，夜影Ⅱ葉片過(guò)氧化物酶活性最高；在孕穗期、抽穗期和成熟期冬綠葉片過(guò)氧化物酶活性均最高。

由表8分析可知，在分蘗期，抗銹王葉片過(guò)氧化物酶活性最高；在拔節(jié)期，特高葉片過(guò)氧化物酶活性最高；在孕穗期和抽穗期，抗銹王葉片過(guò)氧化物酶活性最高；在成熟期，沃土葉片過(guò)氧化物酶活性最高。

表6 7種牧草型黑麥草不同生育時(shí)丙二醛含量的變化Table 6 MDA contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages μmol/g·FW

表7 5種草坪型黑麥草不同生育期葉片過(guò)氧化物酶活性的變化Table 7 MDA activity of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages g/min

2.1.5 不同黑麥草品種在不同生育期脯氨酸含量的變化 當(dāng)植物受到不同環(huán)境因素脅迫時(shí)，植物體內(nèi)游離脯氨酸含量就會(huì)發(fā)生很大的變化，引起游離脯氨酸積累，脯氨酸的大量積累對(duì)其在逆境環(huán)境中起到保護(hù)作用，因此，脯氨酸是植物抗逆性的生理指標(biāo)［7］。從表9分析結(jié)果可知，在分蘗期，潘多拉葉片脯氨酸含量最高；5種草坪型黑麥草在拔節(jié)期，冬綠葉片脯氨酸含量最高；當(dāng)孕穗期，首相葉片脯氨酸含量最高；在抽穗期，夜影Ⅱ葉片脯氨酸含量最高；在成熟期，首相葉片脯氨酸含量最高。

表9 5種草坪型黑麥草在不同生育時(shí)期葉片脯氨酸含量變化結(jié)果Table 9 Proline contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages μg/g·FW

由表10分析結(jié)果可以看出，在分蘗期和抽穗期，雅晴葉片脯氨酸含量最高；在拔節(jié)期，麥迪葉片脯氨酸含量最高；在孕穗期，沃土葉片脯氨酸含量最高；在成熟期，特高葉片脯氨酸含量最高。

2.2 黑麥草品種的生育期與其生理生化指標(biāo)的關(guān)系

12個(gè)不同品種的黑麥草的生育期（表11）。

表10 7種牧草型黑麥草在不同生育期葉片脯氨酸含量變化結(jié)果Table 10 Proline contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages μg/g·FW

表11 12個(gè)黑麥草品種的的生育期Table 11 Growth satge of 12tested ryegrass cultivars 年－月－日

對(duì)于草坪型黑麥草品種其5個(gè)生理指標(biāo)與實(shí)際生產(chǎn)的物候期相結(jié)合，在分蘗期首相和夜影Ⅱ抗性指標(biāo)較好，當(dāng)首相在2010年10月20日進(jìn)入分蘗期，明顯早于其他幾個(gè)品種，提前分蘗7d。在拔節(jié)期潘多拉抗性指標(biāo)最佳，在12月5日進(jìn)入拔節(jié)期早于大多數(shù)品種；在孕穗期和抽穗期冬綠表現(xiàn)最好，在2011年4月4日和4月20日分別提前進(jìn)入孕穗期和抽穗期。在成熟期冬綠表現(xiàn)最好。綜合不同生育時(shí)期的生理指標(biāo)品種冬綠的抗性較強(qiáng)，均提前進(jìn)入各個(gè)生育時(shí)期，能較好地抵抗逆境環(huán)境，建議在湖南草坪種植。

對(duì)于牧草型黑麥草品種的5個(gè)生理指標(biāo)與實(shí)際生產(chǎn)的物候期相結(jié)合，在分蘗期，抗銹王品種抗性指標(biāo)最佳，在2010年10月20日進(jìn)入分蘗期，明顯早于其他品種。在拔節(jié)期各個(gè)品種的黑麥草生長(zhǎng)均衡；在孕穗期，抗銹王和沃土表現(xiàn)良好，在2011年4月6日和4月8日分別提前進(jìn)入孕穗期。在抽穗期各個(gè)品種均在4月25日之前進(jìn)入抽穗期；在成熟期，抗銹王抗性指標(biāo)最佳。綜合不同生育期的生理指標(biāo)抗銹王的抗性較強(qiáng)，均提前進(jìn)入生育時(shí)期，能夠較好地適應(yīng)逆境環(huán)境，建議在湖南飼用種植。

3 討論

植物在逆境條件下，體內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的代謝變化，其中細(xì)胞膜系統(tǒng)的完整性在植物抗逆性方面起著重要作用，影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育。植物在逆境脅迫過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)剩的自由基引發(fā)或加劇膜脂過(guò)氧化作用，膜脂過(guò)氧化的中間產(chǎn)物自由基和最終產(chǎn)物丙二醛都會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷生物膜［8］。脯氨酸作為植物的代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量的增加在一定程度下可以增強(qiáng)生物體對(duì)逆境脅迫環(huán)境的適應(yīng)。在正常環(huán)境下植物體內(nèi)過(guò)氧化物酶活性保持在一定水平，在逆境條件下，其含量的增加對(duì)減緩和抵抗植物體內(nèi)活性氧的傷害具有重要意義。同時(shí)，葉片相對(duì)電導(dǎo)率數(shù)值相應(yīng)增大說(shuō)明了活性氧代謝的失衡可能是導(dǎo)致植物細(xì)胞質(zhì)膜傷害的一個(gè)重要原因［9］。試驗(yàn)以葉綠素含量、丙二醛含量、過(guò)氧化物酶活性、脯氨酸含量和相對(duì)電導(dǎo)率作為衡量抗逆性的生理生化指標(biāo)，以葉綠素含量高，丙二醛含量低，過(guò)氧化物酶活性高，脯氨酸含量高以及相對(duì)電導(dǎo)率小綜合選出抗逆強(qiáng)的品種。不同品種的抗逆性不僅是單個(gè)因素影響的結(jié)果，而是多個(gè)因素綜合影響的結(jié)果，在逆境環(huán)境脅迫下，不同品種的適應(yīng)性以及遺傳因素的影響需要進(jìn)一步的研究，從而得出更可靠的結(jié)果指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

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