何訪淋 包國章 陳薇薇 孫佳星

摘要：為探討醋酸鈣鎂鹽（calcium magnesium acetate，簡稱CMA）環(huán)保融雪劑及凍融脅迫對高羊茅（Festuca elata Keng ex E. Alexeev）生理的影響，以高羊茅為試驗材料，通過施加CMA環(huán)保融雪劑和凍融脅迫，測定高羊茅葉片相對含水率、可溶性蛋白含量、過氧化氫酶（catalase，簡稱CAT）活性、過氧化物酶（peroxidase，簡稱POD）活性、凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（Tr）的變化規(guī)律。結(jié)果表明：在凍融脅迫下，高羊茅幼苗葉片中相對含水率、凈光合速率和蒸騰速率呈先降低后緩慢升高的趨勢，蛋白質(zhì)含量呈先升高后緩慢降低然后又升高的趨勢，CAT、POD活性均呈先升高后降低再緩慢升高的趨勢;脅迫傷害整體呈現(xiàn)出凍融組>復(fù)合組>不凍融組與CMA組>空白組的規(guī)律。研究結(jié)果顯示，高羊茅在CMA+凍融脅迫下可快速調(diào)節(jié)抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及光合特性，以緩解單一凍融脅迫導(dǎo)致的傷害。

關(guān)鍵詞：高羊茅;CMA環(huán)保融雪劑;凍融脅迫;生理響應(yīng)

中圖分類號： Q945.78? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）05-0125-04

收稿日期：2018-05-22

基金項目：國家自然科學基金（編號：31772669）。

作者簡介：何訪淋（1994—），女，江蘇蘇州人，碩士研究生，主要從事環(huán)境生態(tài)學研究。E-mail：493082049@qq.com。

通信作者：陳薇薇，博士，工程師，主要從事環(huán)境污染與控制化學研究。E-mail：chenvv@jlu.edu.cn。

醋酸鈣鎂鹽（calcium magnesium acetate，簡稱CMA）環(huán)保融雪劑可替代氯鹽，用于機場、高速公路等道路除雪，是一種環(huán)保型融雪劑，與傳統(tǒng)氯鹽融雪劑相比，腐蝕性低，毒性低，融雪效率高[1]。目前，國內(nèi)外關(guān)于使用CMA融雪劑后滲透到土地中對花草樹木影響的研究比較少。凍融不僅作用于土壤，各種植物也會不同程度地受到凍融損傷[2]。

高羊茅（Festuca elata Keng ex E. Alexeev），又名葦狀羊茅，為羊茅屬（Festuca）多年生禾本科（Gramineae）牧草，是可用于放牧、刈割、青儲等用途的草地優(yōu)良牧草，是目前我國應(yīng)用最廣泛的冷季型草坪草之一[3]。目前對高羊茅在鹽脅迫[4-6]、酸雨[7]、低溫脅迫[8]、干旱脅迫[9]下生理參數(shù)變化的研究報道較多，但對高羊茅在凍融及CMA環(huán)保融雪劑復(fù)合脅迫下的生理響應(yīng)研究較少。本試驗研究CMA環(huán)保融雪劑及凍融復(fù)合脅迫下高羊茅幼苗的主要生理參數(shù)變化，分析其在脅迫中的抗逆性機制。

1 材料與方法

1.1 試材培養(yǎng)

本試驗于2017年8—11月在吉林大學環(huán)境與資源學院環(huán)境生態(tài)學實驗室中進行。供試高羊茅品種法恩（FAWN），由北京克勞沃草業(yè)技術(shù)開發(fā)中心提供。

試驗材料的培養(yǎng)：挑選顆粒飽滿、大小相似的高羊茅種子（發(fā)芽率為48.39%），用0.1%高錳酸鉀（KMnO4）溶液消毒 2 h，再用蒸餾水將種子沖洗干凈，將種子按40?！?00粒整齊排放于鋪有2層濾紙，大小為18 cm×26 cm×3 cm的托盤上，加適量蒸餾水。將托盤置于MGC-450BP光照培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)箱設(shè)置為08：00至20：00，溫度設(shè)為25 ℃，光照;20：00 至次日 08：00，溫度設(shè)為20 ℃，黑暗。每天早、中、晚3次察看幼苗水量，每盤添加20 mL蒸餾水保持濾紙濕潤。

1.2 母液配制

CMA環(huán)保融雪劑的配制參考高效率CMA中鈣鎂比例，用醋酸鈣和醋酸鎂配制Ca+、Mg2+物質(zhì)的量的比例=3 ∶ 7，CMA環(huán)保融雪劑溶液濃度為100 mmol/L。

1.3 試驗處理和取樣

1.3.1 模擬環(huán)保融雪劑試驗 4盤幼苗分別為空白組、CMA環(huán)保融雪劑組、凍融組和CMA+凍融復(fù)合脅迫組。待測幼苗培養(yǎng)至第10天，對CMA環(huán)保融雪劑組和CMA+凍融復(fù)合脅迫組，每盤施加10 mL CMA環(huán)保融雪劑，其余2組加蒸餾水，處理4 d。處理期間經(jīng)常察看水量，適當補充蒸發(fā)的水分。

1.3.2 人工模擬凍融試驗 幼苗培養(yǎng)第14天，將凍融組和CMA+凍融復(fù)合脅迫組放入BPHJ-120A高低溫交變試驗箱中，設(shè)定溫度變化曲線，進行模擬凍融試驗。設(shè)置7個溫度梯度，分別為10、5、0、-5、0、5、10 ℃，每2 h變溫5 ℃?？瞻捉M和CMA環(huán)保融雪劑組在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每2 h從4個處理組中隨機剪取植株中上部葉片，混勻后用錫箔紙包裹并放入液氮中固定，然后放入-80 ℃超低溫冰箱中，用于蛋白質(zhì)、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）指標測定，同時取部分新鮮葉片用于相對含水率、凈光合速率、蒸騰速率的測定。

1.4 試驗方法

1.4.1 葉片相對含水率（relative water content，簡稱RWC） 用比重法測定相對含水率，每個溫度梯度、每個處理組取外形良好的新鮮葉片，稱質(zhì)量并記錄，加入去離子水至葉片質(zhì)量恒定，放入烘箱烘至恒質(zhì)量，則RWC=（鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）/（飽和鮮質(zhì)量-干質(zhì)量）×100%。

1.4.2 葉片可溶性蛋白的含量 測定葉片中的蛋白質(zhì)時，將葉片研磨成組織勻漿離心后，用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量，以去離子水為空白對照，在波長595 nm下測定吸光度，計算葉片中可溶性蛋白的含量。

1.4.3 葉片中CAT、POD活性 用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒測定CAT和POD的活性，每個指標設(shè)3組平行樣。

1.4.4 葉片光合參數(shù)的測定 將高羊茅群體放入CIRAS-3便攜式光合測定系統(tǒng)同化室中，儀器讀數(shù)穩(wěn)定后進行凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（Tr）的測定。

4 結(jié)論

綜上，在凍融脅迫下，抗氧化酶活性的穩(wěn)定或增加，減輕了高羊茅幼苗葉片細胞的膜脂過氧化程度，維持了細胞膜的完整性，是幼苗對低溫脅迫適應(yīng)性反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)機制，高羊茅受到持續(xù)水分脅迫，幼苗葉片中的相對含水率降低以維持植株生理功能的正常進行。低溫脅迫下光合作用羧化酶活性下降，使光合速率降低，影響植物正常生長發(fā)育。

以上各生理參數(shù)在一定溫度范圍內(nèi)與溫度呈負相關(guān)，表明CMA環(huán)保型融雪劑能在一定范圍內(nèi)緩解凍融對植物的傷害且對植物生長的損害較小。

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