王曉龍，王召明，王君芳，陳 翔

(內(nèi)蒙古和信園蒙草抗旱綠化股份有限公司 呼和浩特 010030)

18種禾草抗旱性比較研究

王曉龍，王召明，王君芳，陳 翔

(內(nèi)蒙古和信園蒙草抗旱綠化股份有限公司呼和浩特010030)

本試驗(yàn)以18種禾草為試驗(yàn)材料，研究了干旱脅迫處理下不同禾草的脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白、丙二醛、超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶變化的對比。結(jié)果表明：隨著干旱脅迫程度的加劇，脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白、丙二醛含量均呈現(xiàn)上升趨勢；而超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶則呈先上升后下降變化趨勢，因此，運(yùn)用隸屬函數(shù)對不同禾草抗旱性進(jìn)行評價(jià)分析，得出抗旱性強(qiáng)弱次序?yàn)椋貉虿?高羊茅>堿茅>賴草>紫羊茅>蒙農(nóng)雜種冰草>蒙古冰草>新麥草>披堿草>大青山早熟禾>草地早熟禾>長芒草>狼尾草>少葉早熟禾>老芒麥>羊茅>芨芨草>狗尾草。

禾本科牧草；抗旱性；評價(jià)

我國的干旱化區(qū)域除北方缺水地區(qū)外，也有向東南擴(kuò)張的趨勢，特別是近年來，干旱與荒漠化現(xiàn)已成為阻礙農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的主要因素，面對已經(jīng)存在的干旱狀況，研究篩選抗旱的農(nóng)牧作物無疑成為了當(dāng)前的重點(diǎn)項(xiàng)目〔1〕。

在我國東北、華北和西北地區(qū)由于降雨量少、蒸發(fā)量大、土壤干旱瘠薄等情況，因此水分成了影響該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的最大限制因子〔2〕。本研究就是對比分析不同禾草的抗旱性，旨在為擴(kuò)大禾本科牧草在中國北方的栽培利用及抗旱新品種選育提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1供試材料

本研究選取了18種在我國東北、華北和西北地區(qū)分布與利用較為廣泛和普遍的禾本科草種進(jìn)行比較試驗(yàn)。這18種禾草分屬11個不同的屬，大多為中旱生物種，均具有較強(qiáng)的抗旱性和耐寒性。

表1 供試材料

1.2抗旱性試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

試驗(yàn)于2014年7月20日進(jìn)行。將附帶大田土壤的禾草材料移入口徑為20cm，高為18cm的塑料花盆內(nèi)放在溫室進(jìn)行控水管理(每盆保留1～2株大小均勻一致植株)。移入花盆植株進(jìn)行正常供水緩苗15天，干旱脅迫處理用土壤含水量速測儀在土壤含水量分別為對照(50%～40%)，中度干旱(30%～20%)，重度干旱(20%～10%)時取植株葉片進(jìn)行生理指標(biāo)測定，每個處理3次重復(fù)。

1.3抗旱性測定內(nèi)容

游離脯氨酸含量(茚三酮法)；丙二醛含量(硫代巴比妥酸法)；逆境蛋白含量(考馬斯亮藍(lán)法)；SOD測定(氮藍(lán)四唑法)；POD測定(愈創(chuàng)木酚法)；CAT測定(紫外吸收法)〔3〕。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel作圖，SAS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(9.1版)軟件進(jìn)行方差分析和多元統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1干旱脅迫對禾草脯氨酸含量的影響

在逆境條件下游離脯氨酸的積累是植物的普遍反應(yīng)，不同的干旱脅迫下植物體內(nèi)的游離脯氨酸均有不同程度的積累〔4〕。

由圖1可知，隨著干旱脅迫的加強(qiáng)，各禾草葉中脯氨酸含量有不同程度增加，在(20%～10%)處理?xiàng)l件下，老芒麥、狗尾草和芨芨草脯氨酸含量與對照呈現(xiàn)顯著性差異(P<0.05)；狗尾草和芨芨草在(20%～10%)處理時的脯氨酸含量為對照的4.2倍和5.3倍，羊草、高羊茅和堿茅脯氨酸含量增加幅度相對較小，與對照相比分別增加了267.46ug/g、287.87ug/g和302.02ug/g(見圖2)，由此說明在不同的干旱梯度下各材料體內(nèi)的游離脯氨酸均有不同程度積累，游離脯氨酸含量增加幅度越小則該禾草越耐干旱。

圖2 干旱脅迫下不同禾草葉片脯氨酸含量變化幅度

2.2干旱脅迫對禾草可溶性蛋白含量的影響

干旱脅迫下羊茅、大青山早熟禾、狗尾草、蒙農(nóng)雜種冰草和賴草5個材料相對于對照都隨著干旱脅迫程度的增加可溶性蛋白含量呈現(xiàn)上升趨勢(見圖3)，其中在(30%～20%)處理時蛋白含量上升較慢，老芒麥和少葉早熟禾在(20%～10%)處理時蛋白上升幅度較大，分別比(30%～20%)處理時高1606.02ug/g和1373.67ug/g，而羊草、高羊茅、堿茅和賴草蛋白上升幅度較小，與對照相比分別增加了781.62ug/g、816.76ug/g、953.79ug/g和1289.89ug/g(圖4)。

圖3 干旱脅迫下不同禾草葉片可溶性蛋白含量的變化

圖4 干旱脅迫下不同禾草葉片可溶性蛋白含量變化幅度

2.3干旱脅迫對禾草丙二醛含量的影響

丙二醛(MDA)是植物體內(nèi)膜脂過氧化的產(chǎn)物，其含量與細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害程度有關(guān)，反映了植物細(xì)胞傷害的程度〔5〕。

如圖5所示，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，各材料葉片中的MDA含量均有不同程度升高，土壤含水量在(30%～20%)處理時禾草葉片中MDA含量變化幅度較小，說明禾草對中度干旱脅迫有一定耐受能力；隨著干旱脅迫的加劇，狗尾草、芨芨草和老芒麥變化較大，其中狗尾草在(20%～10%)處理下為對照的4.75倍(圖6)，與對照相比存在顯著性差異(P<0.05)；羊草隨土壤含水量的降低，MDA含量增加幅度較其他材料低，與對照相比增加了15.48nmol/g。

圖5 干旱脅迫下18種禾草MDA含量的變化情況

圖6 干旱脅迫下18種禾草MDA含量的變化幅度

2.4干旱脅迫對禾草葉片超氧化物歧化酶(SOD)的影響

從圖7中可以看出，隨著土壤含水量的降低，葉片SOD比活力總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在(30%～20%)處理時，18種禾草葉片SOD比活力明顯上升，與對照組相比差異顯著(P<0.05)；當(dāng)干旱脅迫繼續(xù)增加時，SOD比活力下降，狗尾草、長芒草和披堿草SOD比活力下降較明顯。

圖7 干旱脅迫下不同禾草葉片SOD的變化

2.5干旱脅迫對禾草葉片過氧化物酶(POD)的影響

土壤含水量在(30%～20%)時，各禾草葉片POD比活力呈現(xiàn)上升趨勢，隨著干旱脅迫的加劇，各禾草葉片POD比活力又表現(xiàn)出下降的趨勢(見圖8)；在(30%～20%)時，老芒麥葉片POD比活力上升到最大值9.73 u·g-1FW·min-1與對照相比存在顯著性差異(P<0.05)；羊草在(30%～20%)時，葉片POD比活力變化幅度較小差異不顯著。

圖8 干旱脅迫下不同禾草葉片POD的變化

2.6干旱脅迫對禾草葉片過氧化氫酶(CAT)的影響

由圖9可知，隨著土壤含水量的降低，18種禾草葉片CAT比活力總體呈現(xiàn)上升的趨勢，在(30%～20%)時，干旱脅迫處理對狗尾草和少葉早熟禾葉片CAT比活力呈現(xiàn)最大值分別為1.27u·g-1FW·min-1和1.28 u·g-1FW·min-1，與對照相比存在顯著性差異(P<0.05)。

圖9 干旱脅迫下不同禾草葉片CAT的變化

2.7不同禾草抗旱性隸屬函數(shù)分析

用隸屬函數(shù)值〔X(u1)，X(u2)〕計(jì)算方程為：(1)X(u1)=〔X-Xmin〕/〔Xmax-Xmin〕； (2)X(u2)=1-〔X-Xmin〕/〔Xmax-Xmin〕其中 X 為各鑒定禾草材料某一指標(biāo)的測定值；Xmax為所有鑒定禾草此指標(biāo)的最大值；Xmin為所有鑒定禾草此指標(biāo)的最小值。若所測指標(biāo)與禾草材料的抗旱性呈正相關(guān)則用(1)式計(jì)算隸屬值，負(fù)相關(guān)則用(2)式計(jì)算。累加各禾草測定指標(biāo)的具體隸屬值，并求出平均值后進(jìn)行比較，平均值越大禾草的抗旱性越強(qiáng)〔6，7〕。

總體來看，運(yùn)用隸屬函數(shù)對18種禾草材料的抗旱性進(jìn)行綜合評價(jià)分析(見表2)，得出各材料的抗旱能力大小。

表2 18種禾草抗旱性隸屬函數(shù)比較

3 結(jié)論

3.1 本研究中當(dāng)土壤含水量在一定范圍內(nèi)禾草能夠抵抗一定程度的干旱脅迫，隨著干旱脅迫的加劇，破壞或損傷禾草細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能。與對照相比，18種禾草隨干旱脅迫程度的加劇MDA含量、脯氨酸含量和蛋白質(zhì)含量變化情況基本一致。在(30%～20%)處理時，禾草葉片的MDA含量、脯氨酸含量和蛋白質(zhì)含量變化幅度較小，但超過一定范圍時各指標(biāo)值的變化幅度均顯著升高；而SOD、POD、CAT比活力變化則隨著土壤含水量的降低基本呈先升高后降低的變化趨勢。

3.2 運(yùn)用隸屬函數(shù)對18種禾草材料的抗旱性進(jìn)行綜合評價(jià)、分析得出18種禾草材料抗旱性由強(qiáng)到弱的順序依次為：羊草>高羊茅>堿茅>賴草>紫羊茅>蒙農(nóng)雜種冰草>蒙古冰草>新麥草>披堿草>大青山早熟禾>草地早熟禾>長芒草>狼尾草>少葉早熟禾>老芒麥>羊茅>芨芨草>狗尾草。

〔1〕李雪芹,金松恒.干旱脅迫對假儉草氣體交換和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊憽睯〕.中國農(nóng)學(xué)通報(bào).2010,26(8): 170-174.

〔2〕鄭淑霞,上官周平.8種闊葉樹種葉片氣體交換特征和葉綠素?zé)晒馓匦员容^〔J〕.生態(tài)學(xué)報(bào).2006,26(4): 1080-1087.

〔3〕張志良,瞿偉菁.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)〔M〕.3版.北京:高等教育出版社, 2005.

〔4〕武永軍,何國強(qiáng),史艷茹.不同pH值緩沖液處理下蠶豆葉片相對含水量、脯氨酸及丙二醛含量的變化〔J〕.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究.2009,27(6):169-172.

〔5〕喬楓,羅桂花,耿貴工.蠶豆幼苗對NaCl和NaHCO3脅迫的生理響應(yīng)〔J〕.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2011,38(5):783-787.

〔6〕劉大林,邱偉偉,馬晶晶.不同苜蓿品種種子萌發(fā)時期的耐鹽性比較〔J〕.草業(yè)科學(xué),2009, 6(9):163-169.

〔7〕王曉龍,米福貴,郭躍武,閆利軍,劉偉偉.不同禾本科牧草種子萌發(fā)及幼苗耐鹽性鑒定〔J〕.草原與草坪, 2014, 34(1):23-28.

S543

A

2095—5952(2014)04—0034—05

2014-11-02

王曉龍(1986-)，男，內(nèi)蒙古通遼市人，從事草原植物研究。E-mail：wangxiaolong 1640@126.com；

王君芳 E-mail: wangjunfang2005@163.com