徐振東 楊曼，費永俊

( 湖北省荊州市公園管理處，湖北 荊州 434000)( 長江大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖北 荊州 434025)

高羊茅(Festucaarundinace)又稱葦狀羊茅，系禾本科羊茅屬植物，是一種常用的冷季型草坪草[1]，其綠色期相對較長，是常用的冷季型草坪草中周年綠色期最長的一個草種。冷季型草種適合在我國大部分地區(qū)生長，適應(yīng)性好且成坪效果佳，是倍受人們重視的牧草和草坪草，在畜牧業(yè)、城市園林綠化、水土保持及體育等產(chǎn)業(yè)中都有舉足輕重的作用[2,3]。

培育高產(chǎn)、品質(zhì)好、抗病和抗逆性強的新品種，是目前國際上在牧草輻射育種工作中比較重視的問題，人們也開始用突變育種的方法培育耐寒、耐鹽堿的品種。近年來，費永俊等[4]利用Co60射線輻射后子二代產(chǎn)生了矮化的、葉面積縮小的高羊茅。張彥芹等[5]利用60Co-γ射線輻射獲得葉片變小、變細且具有耐旱(寒)特性的高羊茅突變體，并采用RAPD(隨機PCR擴增)分析了這些突變體在DNA水平上的變異。本研究擬以高羊茅6個品種( 南拳王、普通高羊茅、獵狗5號、新園2號、小英雄、夜明珠)為材料進行抗性生理研究，以期掌握不同品種高羊茅的生態(tài)適應(yīng)性，為栽培管理和遺傳育種提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗材料

選取南拳王、普通高羊茅、獵狗5號、星園2號、小英雄、夜明珠6個高羊茅品種作為試驗材料，其中南拳王、普通高羊茅、夜明珠來源于上海，獵狗5號、小英雄來源于武漢，星園2號來源于北京。

1.2　試驗方法

2015年10月在湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分別采用0( CK)、100、200、300Gy 4個輻射劑量對6個高羊茅品種干種子進行Co60-γ輻射誘變處理[5]。2015年11月在長江大學(xué)科研教學(xué)基地分別對6個品種的4個輻射劑量處理的干種子進行播種，每個處理播種量均為40g/m2。隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理3次重復(fù)，共72個( 24×3)小區(qū)。大田土壤肥力一致，小區(qū)面積1.2m×1.2m，過道寬0.3m。草坪采用常規(guī)管理，不修剪。

1.3　指標測定

2016年10月選取長勢基本一致、無病蟲害、生長健壯的6個高羊茅品種4種輻射劑量處理的植株葉片保存于超低溫冰箱，同期測定各處理后的葉片的葉綠素含量、丙二醛含量、游離脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和過氧化氫酶活性等抗性指標，每個指標測定3次，重復(fù)3次。

葉綠素總含量的測定采用葉綠素儀法[6]，丙二醛含量的測定采用硫代巴比妥酸法[7]，游離脯氨酸含量的測定采用磺基水楊酸法[8,9]，超氧化物歧化酶活性的測定采用氮藍四唑光化還原法[10]，過氧化氫酶活性的測定采用高錳酸鉀滴定法[11]。

1.4　數(shù)據(jù)分析

采用DPS 11.0軟件進行統(tǒng)計分析，多重比較采用SSR法。綜合抗性評價采用數(shù)學(xué)分析——隸屬函數(shù)法[12]。

2　結(jié)果與分析

2.1　Co60-γ輻射對高羊茅葉綠素總含量的影響

由表1可知，Co60-γ輻射對高羊茅的葉綠素總含量存在影響，具體表現(xiàn)為：不同品種間的葉綠素總含量存在極顯著差異，普通高羊茅的葉綠素總含量明顯高于其他品種，小英雄最低；輻射劑量對高羊茅的葉綠素總含量有極顯著效應(yīng)，300Gy輻射下的葉綠素總含量最高，CK的葉綠素含量最低；品種與輻射劑量對葉綠素總含量存在互作效應(yīng)且效應(yīng)顯著，以普通高羊茅×200Gy最高，星園2號×300Gy次之，南拳王×200Gy最低。

表1　不同輻射劑量下6個高羊茅品種的葉綠素總含量

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同輻射劑量間的差異顯著(P<0.05)，同行數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示不同品種間的差異極顯著(P<0.01)。表2～5同。

2.2　Co60-γ輻射對高羊茅丙二醛(MDA)含量的影響

由表2可知，不同品種間的丙二醛含量存在顯著差異，南拳王明顯高于其他品種，星園2號最低；輻射劑量對高羊茅的丙二醛含量有顯著效應(yīng)，100Gy輻射下的丙二醛含量最高，200Gy輻射下的最低；品種與輻射劑量對丙二醛含量存在顯著互作效應(yīng)，以南拳王×100Gy最高，獵狗5號×300Gy次之，星園2號×200Gy和普通高羊茅×200Gy最低。

表2　不同輻射劑量下6種高羊茅品種的丙二醛含量

2.3　Co60-γ輻射對高羊茅游離脯氨酸含量的影響

由表3可知，不同品種間的游離脯氨酸含量存在極顯著差異，以夜明珠的游離脯氨酸含量最高，獵狗5號最低。輻射劑量對高羊茅的游離脯氨酸含量有極顯著效應(yīng)，以100Gy輻射下含量最高。從品種與輻射劑量互作角度，以夜明珠×100Gy的游離脯氨酸含量最高。

表3　不同輻射劑量下6個高羊茅品種的游離脯氨酸含量

2.4　Co60-γ輻射對高羊茅超氧化物歧化酶( SOD)相對活性的影響

由表4可知，不同品種間的SOD相對活性存在極顯著差異，夜明珠的SOD相對活性顯著高于其他5個品種，星園2號的最低。輻射劑量對高羊茅的SOD相對活性有極顯著效應(yīng)，以200Gy相對活性最高。從品種與輻射劑量的互作來看，以夜明珠×200Gy和小英雄×200Gy的SOD相對活性最高。

表4　不同輻射劑量下6個高羊茅品種的超氧化物歧化酶活性

2.5　Co60-γ輻射對高羊茅過氧化氫酶活性的影響

由表5可知，不同品種間的CAT活性存在極顯著差異，以新園2號的CAT活性最低，普通高羊茅的CAT活性明顯要高于其他品種。輻射劑量對高羊茅的CAT活性無顯著效應(yīng)。從品種與輻射劑量互作來看，以普通高羊茅×200Gy最高，星園2號×100Gy最低。

表5　不同輻射劑量下6個高羊茅品種的過氧化氫酶活性

2.6　抗性綜合評價

對于大多數(shù)草坪草而言，研究抗性生理的目的是為了產(chǎn)生一種景觀效應(yīng)與生態(tài)效應(yīng)，不在于收獲其生物或經(jīng)濟產(chǎn)量，其抗性的研究與牧草相比，相異之處在保持草坪草的景觀質(zhì)量是最終目的[13]。

抗性綜合評價是按品種對逆境抵抗能力大小進行篩選、評價和歸類的過程，通過抗性鑒定，能很好地掌握品種特性，從而應(yīng)用于生產(chǎn)?？剐跃C合評價既需要合適的研究方法，也需要合適的研究方法上建立起來的數(shù)量化指標體系，來進行抗性綜合評價。

采用數(shù)學(xué)分析法—隸屬函數(shù)法，對6個高羊茅品種的5個生理生化指標進行綜合分析評價，得出各品種綜合抗性大小順序( 表6)。由表6可知，對于南拳王，綜合抗性大小表現(xiàn)為：300Gy>200Gy>100Gy>CK；對于普通高羊茅，綜合抗性大小表現(xiàn)為：200Gy>300Gy>100Gy>CK；對于獵狗5號，綜合抗性大小表現(xiàn)為：300Gy>200Gy>100Gy>CK；對于星園2號，綜合抗性大小表現(xiàn)為：300Gy>200Gy>100Gy>CK；對于小英雄，綜合抗性大小表現(xiàn)為：200Gy>100Gy>CK>300Gy；對于夜明珠，綜合抗性大小表現(xiàn)為：100Gy>300Gy>200Gy>CK。

表6　不同輻射劑量下高羊茅生理指標的綜合評價

3　討論與結(jié)論

抗性是多種因素綜合作用的結(jié)果，除用形態(tài)指標及產(chǎn)量性狀指標來鑒定外還通過一些生理生化指標表現(xiàn)出來，這些指標與抗性的關(guān)系復(fù)雜。如何確定各指標與抗性的關(guān)系以及如何使這些指標有機地整合起來綜合評價的抗性，正是理論研究和實踐生產(chǎn)中需要解決的問題。

葉綠素作為重要的光合色素分子，參與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，在光合作用中占有重要地位。植物受到逆境脅迫時，各種生理過程都會受到影響，從而直接或間接影響到生理指標的含量。草坪草在逆境脅迫或衰老過程中，細胞內(nèi)自由基代謝的平衡被破壞而有利于自由基的產(chǎn)生，過剩的自由基的毒害之一就是引發(fā)或加劇膜脂過氧化作用，造成膜系統(tǒng)的損傷，嚴重時導(dǎo)致草坪草細胞的死亡。丙二醛被確認為是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，其含量的多少是細胞膜過氧化作用強弱的一個重要指標，可代表細胞損傷程度的大小[14]。植物所積累的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)主要調(diào)節(jié)細胞質(zhì)中的滲透勢，同時對酶、蛋白質(zhì)、生物膜等起保護作用[15]。游離脯氨酸就是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。在高鹽和干旱等逆境下，植物體內(nèi)游離Pro含量急劇上升，可比原始量增加幾十倍到幾百倍[16]。在逆境脅迫下脯氨酸含量升高有利于植物體對逆境脅迫的抵抗，從而在一定程度上可增強生物體對脅迫環(huán)境的適應(yīng)性[17]。另外，游離脯氨酸的積累指數(shù)與植物的抗逆性有關(guān)[18]。SOD在植物體內(nèi)充當(dāng)活性氧的清除劑，能減輕活性氧造成的膜傷害。許多研究[19～21]表明，在逆境脅迫下，植物體內(nèi)SOD活性發(fā)生相應(yīng)變化，目前已被作為評價逆境傷害程度和植物適應(yīng)性的指標而廣泛應(yīng)用。植物受到脅迫時，體內(nèi)產(chǎn)生大量的活性氧，導(dǎo)致植物細胞膜脂過氧化作用，影響植物正常的生理活動，CAT含量直接反應(yīng)植物受所受脅迫的傷害程度。通過研究Co60-γ輻射脅迫下高羊茅的抗性生理變化及其內(nèi)在的生理指標和機制，更好地掌握不同品種高羊茅的生態(tài)適應(yīng)性，可為栽培管理和遺傳育種提供科學(xué)依據(jù)。輻射對蛋白質(zhì)生物合成的影響比較復(fù)雜，有激活，有抑制，有的呈雙相交化，即先抑制而后增強。照射后蛋白質(zhì)分解代謝增強是非常顯著的，主要是許多蛋白質(zhì)水解酶活力增加。受到輻射影響時，高羊茅細胞內(nèi)發(fā)生了劇烈的生理反應(yīng)，導(dǎo)致體內(nèi)葉綠素含量、MDA含量、游離脯氨酸含量、SOD含量、CAT活性發(fā)生變化。

本研究探討了不同Co60-γ輻射劑量脅迫下6個高羊茅品種的葉綠素總含量、MDA含量、游離脯氨酸含量、SOD活性、CAT活性變化，結(jié)果表明Co60-γ射線輻射誘變處理能引高羊茅抗性發(fā)生改變。從品種比較來看，普通高羊茅葉綠素的含量和CAT活性明顯高于其他品種，南拳王MDA含量最高，夜明珠游離脯氨酸含量和SOD相對活性最高。輻射誘變育種首先要確定適宜的輻照劑量，才可獲得有效的誘變[22]。從輻射劑量比較來看，300Gy輻射下葉綠素的含量最高，100Gy輻射下丙二醛含量和游離脯氨酸含量最高，200Gy輻射下SOD相對活性最高。普通高羊茅×200Gy和星園2號×300Gy的葉綠素含量最高；南拳王×100Gy和獵狗5號×300Gy的丙二醛含量最高；夜明珠×100Gy的游離脯氨酸含量最高；普通高羊茅×200Gy的CAT含量最高；夜明珠×200Gy和小英雄×200Gy的SOD相對活性最高。采用隸屬函數(shù)法對Co60-γ輻射下的6個高羊茅品種抗性進行綜合分析評價，結(jié)果表明，對于南拳王，綜合抗性大小表現(xiàn)為：300Gy>200Gy>100Gy>CK；對于普通高羊茅，綜合抗性大小表現(xiàn)為：200Gy>300Gy>100Gy>CK；對于獵狗5號，綜合抗性大小表現(xiàn)為：300Gy>200Gy>100Gy>CK；對于星園2號，綜合抗性大小表現(xiàn)為：300Gy>200Gy>100Gy>CK；對于小英雄，綜合抗性大小表現(xiàn)為：200Gy>100Gy>CK>300Gy；對于夜明珠，綜合抗性大小表現(xiàn)為：100Gy>300Gy>200Gy>CK。

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