張鎖科，馬暉玲

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 草業(yè)學院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室/甘肅省草業(yè)工程實驗室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

草地早熟禾(Poapratensis)為禾本科早熟禾屬種質(zhì)資源之一，是我國草原與草甸植被重要的組成部分[1]。其不但是家畜優(yōu)良的牧草資源，而且具有質(zhì)地纖細、再生能力強、耐修剪性強、綠期長、坪質(zhì)優(yōu)美，適應性良好等優(yōu)良特性，被廣泛應用于園林綠化和生態(tài)綠化，是寶貴的草坪植物種質(zhì)資源。

草地早熟禾分蘗主要受其基因的影響，而適宜的環(huán)境條件能提高草地早熟禾的分蘗能力。此外，內(nèi)源激素在其植株體內(nèi)的平衡直接影響分蘗的發(fā)生或分蘗能力的強弱。研究表明，隨著草地早熟禾的生長發(fā)育，草地早熟禾葉綠素[2-7]含量變化成單峰曲線。過氧化氫酶[8]是存在于草地早熟禾體內(nèi)末端的氧化酶，其分解植株體過氧化氫，起抑制氧化并保持植物生長活力的作用。植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)[9，10]大多數(shù)是參與各種代謝的酶類，其含量的多寡是植物代謝旺盛與否的重要指標；可溶性糖[11]被認為是代謝的中間產(chǎn)物或終產(chǎn)物，其調(diào)控植物生長發(fā)育及抗性形成等多個生理過程。因此，測定草地早熟禾體內(nèi)葉綠素含量、過氧化氫酶活性、可溶性糖以及可溶性蛋白含量意義深遠。前人對于植物分蘗期生理指標變化的報道較少，以往相關研究多集中在植物種子發(fā)芽時生理指標變化中[12，13]。

以草地早熟禾午夜2號、巴潤和肯塔基為供試材料，在其分蘗期間測定葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白及過氧化氫酶4種生理指標以及分蘗數(shù)的動態(tài)變化，分析生理指標與其分蘗力的相關性，比較和評價不同品種分蘗能力的大小，以期為草坪適宜草種的選擇提供理論指導和參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

試驗在甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院植物組織培養(yǎng)室進行。2013年3月12日將草地早熟禾品種午夜2號、肯塔基和巴潤播種于直徑為30 cm的花盆，種植土組成為有機質(zhì)∶砂子∶土壤(2∶1∶7)。每個品種設置3個重復。每7 d為一個時間段來取樣直到分蘗基本停止，每次取地上部分1 g，置于-80 ℃超低溫冰箱中保存，待測。

1.2 測定指標與方法

葉綠素含量測定采用丙酮提取法[14，15]；過氧化氫酶測定采用愈傷木酚法[16，17]；可溶性蛋白測定采用考馬斯亮藍法[18]；可溶性糖測定采用文獻[19]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

應對數(shù)據(jù)進行方差分析，以比較不同品種間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 草地早熟禾分蘗過程中葉綠素含量的變化

發(fā)芽時草地早熟禾品種葉綠素含量差異不明顯，隨著生長時間的延長各草地早熟禾品種均呈單峰曲線，與平均分蘗數(shù)變化趨勢相似。發(fā)芽后葉綠素含量隨生長時間的延長而上升，到第35 d午夜2號、肯塔基、巴潤分別為2.2145，2.0134和2.000 mg/g，達到峰值，此時平均分蘗數(shù)亦達到最大，分別是午夜2號2.45分蘗枝/株、巴潤2.15分蘗枝/株、肯塔基1.98分蘗枝/株，隨后葉綠素含量與平均分蘗數(shù)均下降。表明，草地早熟禾葉綠素含量與平均分蘗數(shù)呈正相關(圖1-A)。

2.2 草地早熟禾分蘗過程中過氧化氫酶活性的變化

草地早熟禾過氧化氫酶活性隨著生長時間的增加而增大(圖1-B)。發(fā)芽時各品種過氧化氫酶活性較低。發(fā)芽后14 d，隨著過氧化氫酶活性的升高，草地早熟禾分蘗開始。隨著過氧化氫酶活性的持續(xù)提高，在發(fā)芽后35 d，3個草地早熟禾品種分蘗力達到最大，平均分蘗最高，此后隨著過氧化氫酶含量升高平均分蘗數(shù)開始下降。

2.3 草地早熟禾分蘗過程中可溶性蛋白含量的變化

在草地早熟禾分蘗期內(nèi)，3個品種可溶性蛋白含量與平均分蘗數(shù)變化趨勢均呈單峰曲線。發(fā)芽后第35 d，午夜2號、肯塔基和巴潤可溶性蛋白含量達到最大值，分別為0.83,0.64和0.77 mg/g，與此同時，各品種分蘗力亦達到峰值。此后隨著可溶性蛋白含量的下降分蘗力減弱，平均分蘗數(shù)降低。表明可溶性蛋白含量與平均分蘗數(shù)呈正相關(圖1-C)。

圖1 草地早熟禾各項生理指標與平均分蘗數(shù)的變化

注：圖中0 d表示發(fā)芽時間，下同

2.4 草地早熟禾分蘗過程中可溶性糖含量的變化

各草地早熟禾品種可溶性糖隨著時間的延長呈上升趨勢(圖1-D)。而在發(fā)芽開始至發(fā)芽后35 d，草地早熟禾平均分蘗數(shù)隨著可溶性糖含量的升高而增加，此時午夜2號、肯塔基和巴潤可溶性糖分別為4.32，4.12和3.93 mg/g。此后隨著可溶性糖含量的繼續(xù)升高平均分蘗數(shù)下降。發(fā)芽后第63 d，午夜2號、肯塔基和巴潤可溶性糖含量達到最大，分別為6.79，6.49和6.18 mg/g，而分蘗力最差，平均分蘗數(shù)達到最小。

3 討論

生理指標是植物生長狀況的最直接體現(xiàn)，在不同生長環(huán)境下植物的生理指標各異。草地早熟禾分蘗是多因素作用的結(jié)果。研究表明，隨著分蘗的發(fā)生，草地早熟禾葉綠素、可溶性蛋白、可溶性糖含量及過氧化氫酶活性差異明顯。當葉綠素含量處于高水平時草地早熟禾分蘗能力增強，相反，分蘗能力減弱或受到抑制，即草地早熟禾體內(nèi)葉綠素含量與分蘗力呈正相關。過氧化氫酶在某些特定的情況下是植物必不可少的，這主要是因為草地早熟禾細胞中的過氧化氫酶參與光呼吸以及生物固氮。

試驗表明，隨著草地早熟禾分蘗的發(fā)生，過氧化氫酶活性呈升高趨勢，即在分蘗開始至分蘗高峰過氧化氫酶與分蘗力呈正比，此后呈反比。過氧化氫酶濃度在小于4 mg/g有利于草地早熟禾分蘗的發(fā)生，而濃度大于4 mg/g時則不利。因此，當過氧化氫酶活性較低時，能有效的清除草地早熟禾植株體內(nèi)的代謝產(chǎn)物過氧化氫，當其活性較高時，過氧化氫的清除受阻，從而草地早熟禾抗逆性減弱，分蘗力開始下降。這個推斷需進一步去研究和驗證。

研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，草地早熟禾分蘗的進行與體內(nèi)可溶性蛋白含量呈正相關。分蘗發(fā)生時頂端優(yōu)勢被打破，植株生長旺盛，可溶性糖較高。分蘗達到峰值后開始減弱，此時可溶性蛋白含量隨之下降。而草地早熟禾品種午夜2號、肯塔基和巴潤可溶性糖含量分別為4.32，4.12和3.93 mg/g時分蘗力達到峰值，表明適宜的可溶性糖有利于分蘗的增強。

草地早熟禾作為冷季型草坪主體草種，其品種繁多。各品種之間對于生長環(huán)境適應性不同，表現(xiàn)出不同的分蘗力。試驗分析，3種草地早熟禾品種之間存在著分蘗能力的差異。在不同的生長時期，午夜2號可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素含量以及過氧化氫酶含量均高于巴潤和肯塔基，分蘗能力最強，平均分蘗數(shù)最大。表明午夜2號分蘗能力強于其他2個品種；肯塔基在不同生長時期可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素含量以及過氧化氫酶含量均低于其他品種，且分蘗能力較弱，平均分蘗數(shù)最小。表明在同等生長環(huán)境下，肯塔基分蘗能力最弱；巴潤可溶性蛋白、可溶性糖、葉綠素含量以及過氧化氫酶含量處于兩者之間，分蘗能力、平均分蘗數(shù)居中。即午夜2號分蘗能力最強，巴潤次之，肯塔基分蘗能力相對較差。

草地早熟禾的分蘗受其基因的影響，不同品種分蘗高峰出現(xiàn)的時間不同。孫建華等[21]研究表明，大多數(shù)草地早熟禾品種的分蘗高峰期在春季(4～5月)，少數(shù)品種延遲至6月中旬，分蘗速度快品種的分蘗高峰出現(xiàn)在4月24日前后。研究表明，各品種在出苗后第35 d (4月22日)平均分蘗數(shù)達到高峰，與孫建華研究基本一致。此階段各品種的平均分蘗數(shù)達到總分蘗數(shù)的25%(午夜2號)、26%(巴潤)、27%(肯塔基)。

各品種葉綠素含量與可溶性蛋白含量與分蘗力呈正相關，可溶性糖和過氧化氫酶與分蘗力相關性不明顯。3個草地早熟禾品種分蘗力大小為：午夜2號>巴潤>肯塔基。

參考文獻:

[1] Anton A M，Connor H E.Floral Biology and Reproduction inPoa(Poeae:Gramineae)[J].Australian Journal of Botany,1995,43(6):577-599.

[2] 奇鳳,宋桂龍.草坪草分蘗特征及調(diào)控機理研究進展[J].草原與草坪,2012,32(1):79-86.

[3] 陳寶書.草原學實習實驗指導書[M].蘭州:甘肅科學技術出版社,1991.

[4] 董恒,孟慶野,王金梁,等.一種改進的葉綠素提取植被指數(shù)[J].紅外與毫米波學報,2012,31(4)：28-31.

[5] 馬萬棟,邢前國,張淵智,等.水體紅波段反射光譜對葉綠素濃度變化的響應[J].光譜學與光譜分析,2010,30(2)：9-13.

[6] 任紅,羅豐,許彥,等.菜心葉綠素測定方法比較研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2012,40(3):1455-1456.

[7] 李合生,王曉峰.植物生理學實驗指導(第二版)[M].廣州:華南理工大學出版社,2006:21-49.

[8] 張兆英,秦淑英,王文全,等.人工老化過程中黃芩種子發(fā)芽率、酶活性等變化規(guī)律的研究[J].河北林果研究,2003(6):120-123.

[9] 張良成,郭維明,陳永盛.紅松種子中過氧化物酶活性與萌發(fā)的關系以及種子中的代謝抑制物[J].植物學報,1983(1):53-60.

[10] 張家政,陳鳳玉,王榮富.植物生理學實驗技術[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,1994.

[11] BRADFORD M M.A rapid and sertsitive method for the quanfitation of Tnicrogram quanfidofpmteif udlizing the principle ofprotein-dye binding[J].Anal Biochem,1976,72:248-254.

[12] 宋倩,李志輝,童方平,等.黧蒴栲種源種子發(fā)芽的生理生化特性研究[J].中國農(nóng)學通報，2013,29(7):6-11.

[13] 王艷,張其安,方凌,等.茄子種子發(fā)育過程中生理指標變化研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2010,38(24)：12946-12947,12968.

[14] 劉金祥,譚杏嬋,劉家瓊.高溫脅迫對香根草含水量、膜透性、脯氨酸和葉綠素含量的影響[J].草原與草坪,2005(6):58-61.

[15] 張志良.植物生理學實驗指導(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1990:1-5．

[16] 吳曉玲,楊芳,邵生榮,等.植物生長延緩劑和修剪對多年生黑麥草的硝酸還原酶和過氧化氫酶活性的影響[J].草原與草坪,2004(3):29-31.

[17] 鄒琦.植物生理生化實驗指導[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1995.

[18] 田曉艷,劉延吉,張蕾,等.鹽脅迫對景天三七保護酶系統(tǒng)、MDA、Pro及可溶性糖的影響[J].草原與草坪,2009(6):11-14.

[19] 劉廣平.繡球可溶性糖提取與測定方法研究[J].浙江農(nóng)業(yè)科學,2012,40(4):253-255.

[20] 郝建軍,劉延吉.植物生理學實驗技術[M].遼寧:科學技術出本社,2001:162-168.

[21] 孫建華,王彥榮,李世雄.草地早熟禾不同品種生長與分蘗特性的研究[J].草業(yè)學報,2003,12(4):20-25.