蘇春莉,段 姚,顧振瀛,鄭鵬麗,黃曉蓉,費(fèi)永俊,周明芹
(長(zhǎng)江大學(xué) a.園藝園林學(xué)院;b.楠木種質(zhì)資源評(píng)價(jià)與創(chuàng)新中心,湖北 荊州 434025)
水分脅迫包括澇漬脅迫和干旱脅迫,其中澇漬脅迫根據(jù)地面積水程度可分為水漬脅迫和水澇脅迫,土壤含水量達(dá)到飽和但無積水的環(huán)境條件下稱為水漬脅迫;地面有積水,或已淹沒植物的全部或部分的環(huán)境條件稱為水澇脅迫[1]。導(dǎo)致干旱脅迫的因素分為3 種,分別為土壤干旱、大氣干旱及生理干旱,其中對(duì)植物生長(zhǎng)的形態(tài)與產(chǎn)量影響最大的為土壤干旱[2]。在水分脅迫作用下,不同植物表現(xiàn)出不同的生理生態(tài)響應(yīng)。澇漬脅迫對(duì)土壤中的供氧狀態(tài)造成破壞,影響植物正常生長(zhǎng),特別是對(duì)旱生植物來說,其形態(tài)、生理等均會(huì)遭受到嚴(yán)重影響[3]。在干旱的外界環(huán)境下,植物細(xì)胞擴(kuò)展生長(zhǎng)受到影響,致使氣孔關(guān)閉,植物的光合速率降低,光合作用受到抑制[4]。
閩楠Phoebe bournei(Hemsl.) Yang,系樟科Lauraceae 楠屬Phoebe常綠大喬木,因其材質(zhì)通直圓滿、紋理細(xì)膩美觀、質(zhì)地堅(jiān)硬、并且香味經(jīng)久不衰,在經(jīng)濟(jì)方面具有較高的價(jià)值;又因其樹干高大挺拔、樹形姿態(tài)優(yōu)美、枝繁葉茂、四季常綠,常被廣泛地用于庭院觀賞和園林造景。在生態(tài)方面,因其具備驅(qū)蟲、隔音、防風(fēng)、固土、凈化空氣等功效,而被選為改善生態(tài)環(huán)境的生態(tài)樹種之一[5]。近年來,許多學(xué)者對(duì)閩楠的生境適應(yīng)性特別是在水分脅迫下的生理生態(tài)表現(xiàn)進(jìn)行了研究報(bào)道,陳炳全等[6]分析了2年生閩楠幼苗在持續(xù)干旱(21 天內(nèi)不澆水)、重度淹水(水位位于苗木土表處)、中度淹水(水位維持在盆栽苗木土層2/3 處)及輕度淹水(水位維持在盆栽苗木土層1/3 處)處理后MDA 和SOD的含量變化;靳月等[7]以盆土含水量為田間持水量的80%為對(duì)照,通過測(cè)定MDA、POD、SOD、CAT 等生理指標(biāo)的變化,研究了不同干旱程度(盆土含水量分別為田間持水量的60%、40%、20%)對(duì)1年生閩楠幼苗的影響;盧思等[8]通過分析閩楠幼苗在干旱脅迫處理(7 d 不澆水、14 d 不澆水及14 d 不澆水后復(fù)水7 d)下的蛋白質(zhì)組變化,研究了其響應(yīng)干旱脅迫的分子機(jī)制。
本研究擬在前人研究的基礎(chǔ)上,以2年生閩楠幼苗為材料,以維持盆土含水量為田間持水量的75%~80%為對(duì)照,設(shè)置重度淹水(P1)、輕度水淹(P2)、干旱(P3)3 個(gè)脅迫處理,并且延長(zhǎng)水分脅迫處理時(shí)間至45 d,通過分析閩楠幼苗生理指標(biāo)的變化及對(duì)光合特性的影響,以期為閩楠在苗木培育與園林應(yīng)用中的水分管理提供參考。
選取生長(zhǎng)一致、無病蟲害的2年生閩楠幼苗100 株,盆栽于塑料花盆中(規(guī)格:21.0 cm×15.0 cm×18.5 cm),每盆1 株,以河沙、椰粉、珍珠巖、陶粒按體積比3∶2∶2∶1 充分混合制成栽培基質(zhì)。利用HH2 土壤水分速測(cè)儀(浙江,托普云農(nóng))實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分含量。
試驗(yàn)設(shè)置4 個(gè)處理,P1:重度水淹脅迫(采取雙套盆法,保持水面高于盆土面5 cm)、P2:輕度水淹脅迫(采取雙套盆法,水面在盆土面1/2處。)、CK:對(duì)照(維持盆土相對(duì)含水量為最大持水量的75%~80%,即木本植物正常生長(zhǎng)的最佳土壤含水量。)、P3:干旱脅迫(不澆水,盆土處于自然干旱狀態(tài)。),每個(gè)處理25 個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)期間,每隔3 d 對(duì)處理P1 與P2 換水一次;每日18:00,對(duì)CK 進(jìn)行補(bǔ)水、控水處理。在試驗(yàn)第45 天18:00,對(duì)重度水淹脅迫(P1)和輕度水淹脅迫(P2)去除多余積水,對(duì)干旱脅迫(P3)進(jìn)行復(fù)水,解除各處理脅迫,恢復(fù)正常生長(zhǎng)條件(與CK 生長(zhǎng)條件一致)。
1)生長(zhǎng)狀況:在脅迫第7、15、30、45 和50 天(解除脅迫后的第5 天)觀察并記錄試驗(yàn)苗木的形態(tài)變化;在解除脅迫后的第5 天,統(tǒng)計(jì)不同處理下閩楠幼苗的存活株數(shù)。
2)生理指標(biāo)測(cè)定
分別采集試驗(yàn)第0、15、30、45 和50 天(解除脅迫后的第5 天)各處理的閩楠幼苗葉片測(cè)定生理指標(biāo),各指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3 次。采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛(MDA)的含量[9],參照李合生[10]的方法,采用考馬斯亮藍(lán)法、酸性茚三酮法分別測(cè)定可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)的含量,采用氮藍(lán)四唑法和愈創(chuàng)木酚顯色法分別測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)的活性。
3)光合參數(shù)測(cè)定
采用Li—6400 型便攜式光合儀,設(shè)定光照強(qiáng)度為1 200 μmol·m-2·s-1,CO2濃度為400 μmol/mol,在試驗(yàn)的第0、15、30、45 天和解除脅迫第5 天9:00—11:30,每個(gè)處理隨機(jī)選取5 株閩楠幼苗,每株選取幼苗中部2~3 片無病蟲害的完全展開葉,分別測(cè)定凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度(Ci),重復(fù)測(cè)定3 次。
利用Excel 2010 和DPS 7.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析。
不同程度水分脅迫下閩楠幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)如表1所示,重度水淹(P1)處理7 d 后,閩楠幼苗下部葉片開始出現(xiàn)下垂和發(fā)黃現(xiàn)象,第15 天開始出現(xiàn)死亡現(xiàn)象;脅迫解除后,部分植株出現(xiàn)不同程度的水漬狀變褐枯死,植株存活率為87.7%。輕度水淹(P2)和干旱脅迫(P3)處理30 d 后,閩楠幼苗生長(zhǎng)正常,無不良癥狀出現(xiàn);隨著脅迫持續(xù),P2 部分植株停止發(fā)新葉,P3 新梢生長(zhǎng)緩慢;但在整個(gè)脅迫過程中未出現(xiàn)植株死亡現(xiàn)象,表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗性。
表1 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗生長(zhǎng)的影響Table 1 Effects of water stress on the growth of P.bournei seedlings
2.2.1 閩楠幼苗葉片MDA 含量變化分析
不同程度水分脅迫下閩楠幼苗葉片MDA 含量如圖1所示,重度水淹(P1)處理下MDA 含量表現(xiàn)為先上升后下降,在第30 天顯著升高且達(dá)到峰值,比對(duì)照(CK)增加了95.42%,且與第0 天存在顯著性差異;輕度水淹(P2)MDA 含量隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸升高,第45 天時(shí)達(dá)到峰值,而在解除脅迫后的第5 天,MDA 含量迅速下降至對(duì)照(CK)水平;干旱脅迫(P3)MDA 含量在第15天時(shí)迅速升高并達(dá)到峰值,與第0 天的MDA 含量差異顯著,而后逐漸下降,復(fù)水后與脅迫第45 天無明顯差異。脅迫第45 天,閩楠幼苗在各處理間葉片內(nèi)的MDA 含量,從高到低依次為P1>P2>P3>CK。由此表明,水淹脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片MDA 含量影響較大,而相對(duì)于CK 組,這3 組不同處理下閩楠幼苗的MDA 含量明顯增多,說明在脅迫處理下閩楠幼苗葉片細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生膜脂過氧化,但對(duì)干旱具有一定的耐受力。
圖1 水分脅迫下閩楠幼苗葉片中丙二醛含量變化圖Fig.1 The changes of MDA content in Phoebe bournei seedling leaves under water stress
2.2.2 閩楠幼苗葉片可溶性蛋白(SP)含量變化分析
各處理下閩楠幼苗葉片SP 含量如圖2所示,重度水淹(P1)和輕度水淹(P2)脅迫下閩楠幼苗的SP 含量在前15 天呈上升的變化趨勢(shì),前者增幅比后者大,而脅迫15 d 后,兩者均呈先下降后上升。3 個(gè)脅迫處理SP 含量均在脅迫的第45 天達(dá)到最大值,對(duì)照(CK)相比,P1 增加了20.94%、P2 增加了6.16%、P3 增加了12.15%,解除脅迫后SP 含量均呈顯著性下降。上述結(jié)果說明,水分脅迫下閩楠幼苗體內(nèi)可溶性蛋白合成增多,解除脅迫后干旱脅迫減少至CK 水平,而兩組水淹脅迫仍高于對(duì)照。
圖2 水分脅迫下閩楠幼苗葉片中可溶性蛋白含量變化圖Fig.2 The changes of soluble protein content in Phoebe bournei seedling leaves under water stress
2.2.3 閩楠幼苗葉片脯氨酸(Pro)含量變化分析
不同程度水分脅迫下閩楠幼苗葉片Pro 含量如圖3所示,重度水淹(P1)的Pro 含量與脅迫時(shí)間呈正相關(guān),第45 天達(dá)到峰值,為3.58 μg·g-1,比對(duì)照(CK)高103.88%,與第0 天相比具有顯著性差異,解除脅迫后下降,但仍顯著高于對(duì)照組;輕度水淹(P2)的Pro 含量在第15 天時(shí)大幅升高,隨后下降,解除脅迫后大幅下降且低于對(duì)照組;干旱脅迫(P3)Pro 含量呈先上升后下降的變化趨勢(shì),第30 天達(dá)到峰值。脅迫至第45 天,各處理閩楠幼苗葉片Pro 含量從高到低依次為P1>P2>CK>P3。以上結(jié)果說明,各脅迫處理在脅迫解除后Pro 含量均呈下降趨勢(shì),且下降篇幅較大,說明解除脅迫后,閩楠幼苗受到的傷害逐漸減輕,表現(xiàn)出一定的自我調(diào)控能力。
圖3 水分脅迫下葉片脯氨酸含量變化圖Fig.3 The changes of proline content in Phoebe bournei seedling leaves under water stress
2.2.4 閩楠幼苗葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性變化分析
水淹和干旱環(huán)境下閩楠幼苗SOD 活性均會(huì)升高。由圖4可知,重度水淹(P1)、輕度水淹(P2)與干旱脅迫(P3)下SOD 活性均在第15 天達(dá)到最大值,分別為128.67 U·g-1、95.34 U·g-1、94.27 U·g-1,分別比對(duì)照(CK)的SOD 活性53.87 U·g-1增加了138.86%、76.9%、75.00%,且均與第0 天存在極顯著差異;脅迫第30 天,P 1 處理的SOD 活性仍維持在較高水平;解除脅迫5 d 后,各處理SOD活性都明顯下降,但均高于對(duì)照組。以上結(jié)果表明,試驗(yàn)前30 天,重度水淹處理下SOD 活性維持在較高水平,說明其SOD 仍具有一定的有效性,將所受到的傷害控制在一定的范圍內(nèi);輕度水淹和干旱脅迫在整個(gè)脅迫期間均表現(xiàn)為先上升后下降再上升的變化趨勢(shì),解除脅迫后各處理SOD 活性均降低。
圖4 水分脅迫下閩楠幼苗葉片中SOD 活性變化圖Fig.4 The changes of SOD activity in Phoebe bournei leaves under water stress
2.2.5 閩楠幼苗葉片過氧化物酶(POD)活性變化分析
不同程度水分處理下閩楠幼苗葉片POD 活性變化如圖5所示,重度水淹(P1)的POD 活性在第15 天時(shí)極顯著增強(qiáng),達(dá)到峰值,比對(duì)照(CK)高110.76%,脅迫至第30 天時(shí)有小幅下降,第45天時(shí)又小幅度上調(diào);輕度水淹(P2)和干旱脅迫(P3)均呈先升高后下降的趨勢(shì),分別于脅迫的第15 天和第30 天最強(qiáng),比CK 分別高28.83%和39.14%;解除脅迫后有所減弱。脅迫第45 天,閩楠幼苗葉片內(nèi)POD 活性在各處理中的強(qiáng)弱依次為P1>P3>P2>CK。以上結(jié)果表明,隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng),重度水淹POD 活性一直處于很強(qiáng)狀態(tài),解除脅迫后有所減弱,但顯著高于對(duì)照組;輕度水淹和干旱脅迫POD 活性在試驗(yàn)前期顯著增強(qiáng),但隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降。
圖5 水分脅迫下閩楠幼苗葉片中POD 活性變化圖Fig.5 The changes of POD activity in Phoebe bournei leaves under water stress
2.3.1 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片凈光合速率(Pn)的影響
由圖6可知,各脅迫處理在第15 天時(shí)Pn值顯著下降,重度水淹(P1)下降幅度最大,下降了5.17 μmol·m-2·s-1,第30 天時(shí)回升趨勢(shì)顯著,但仍比對(duì)照減少了42.43%;脅迫第45 天,重度水淹(P1)、輕度水淹(P2)、干旱脅迫(P3)的Pn值分別為1.45 μmol·m-2·s-1、2.51 μmol·m-2·s-1、2.85 μmol·m-2·s-1,分別比對(duì)照(CK) 的Pn值4.12 μmol·m-2·s-1低184.14%、64.14%、44.56%,且均與第0 天呈極顯著性差異。解除脅迫5 d 后,各處理Pn值均有所上調(diào),重度水淹(P1)Pn值最小,比對(duì)照(CK)低189.86%,輕度水淹(P2)Pn值比CK 低31.04%,干旱脅迫(P3)Pn值回升到對(duì)照水平。以上結(jié)果表明,各脅迫處理Pn值整體呈先下降后上升再下降的變化趨勢(shì),兩組水淹處理在解除脅迫后,凈光合速率仍處于較低水平,而水淹程度越重,對(duì)凈光合速率影響越大;隨著干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng),凈光合速率會(huì)降低,但復(fù)水后回升至對(duì)照水平,說明其具有一定的抗旱能力。
圖6 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片凈光合速率的影響Fig.6 Effects of water stress on the net photosynthetic rate of Phoebe bournei seedling leaves
2.3.2 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片氣孔導(dǎo)度(Gs)的影響
各處理下閩楠幼苗葉片Gs變化如圖7所示,重度水淹(P1)和輕度水淹(P2)在試驗(yàn)的第15 天降到谷值,分別比對(duì)照降低了78.33%和60.11%,與第0 天存在極顯著性差異;第30 天時(shí)重度水淹的Gs值顯著上升至0.079 mmol·m-2·s-1,但仍低于對(duì)照(CK)水平,輕度水淹仍低于對(duì)照36.05%;第45 天時(shí)再次顯著下降,分別比對(duì)照降低了74.44%和62.96%;干旱脅迫(P3)Gs值在第30 天達(dá)到峰值,為0.106 mmol·m-2·s-1,第45 天時(shí)最小,比對(duì)照(CK)降低了70.5%,而復(fù)水后回升,與第45 天存在顯著性差異,但仍低于對(duì)照水平。以上結(jié)果表明,各處理下Gs值均呈先下降后上升再下降的變化趨勢(shì),解除脅迫后各脅迫處理的Gs值仍小于對(duì)照(CK),說明水淹和干旱脅迫引起了閩楠幼苗葉片氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度下降。
圖7 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片氣孔導(dǎo)度的影響Fig.7 Effects of water stress on stomatal conductance of Phoebe bournei seedling leaves
2.3.3 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片胞間CO2 濃度(Ci)的影響
不同程度水分脅下閩楠幼苗葉片Ci變化如圖8所示,重度水淹(P1)、輕度水淹(P2)、干旱脅迫(P3)處理的Ci值均在試驗(yàn)的第30 天達(dá)到最高值,分別比對(duì)照(CK)高13.51%、-2.36%和-4.75%,顯著高于第0 天的Ci值。解除脅迫后,各脅迫處理Ci值有不同程度下降,且都低于對(duì)照組。整體來看,各脅迫處理Ci值變化趨勢(shì)一致,均為先上升后下降。脅迫第45 天,各處理下Ci值由高到低排序?yàn)镃K>P1>P2>P3。
圖8 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片胞間CO2 濃度的影響Fig.8 Effects of water stress on intercellular CO2 concentration of Phoebe bournei seedling leaves
2.3.4 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片蒸騰速率(Tr)的影響
不同程度水分脅迫閩楠幼苗葉片Tr變化如圖9 所示,各處理的Tr值變化趨勢(shì)為先下降后上升再下降。重度水淹(P1)與輕度水淹脅迫(P2)在第15 天時(shí)大幅下降,第45 天時(shí),前者Tr值為0.547 mmol·m-2·s-1,比對(duì)照(CK)降低了75.78%,后者Tr值降到最小,比對(duì)照(CK)降低61.25%,解除脅迫后,重度水淹(P1)Tr值小幅下降,輕度水淹(P2)Tr值有所回升;干旱脅迫(P3)前30 天,Tr值變化不顯著,與CK 相比,有小幅度的下降,脅迫第45 天時(shí),Tr值降到最小值,為0.782 mmol·m-2·s-1,比CK 降低了65.36%。各處理在解除脅迫后Tr值均顯著低于對(duì)照組,Tr值由高到低排序依次為:CK>P3>P2>P1。說明水淹脅迫和干旱處理均降低了閩楠幼苗的蒸騰速率,且水淹程度越嚴(yán)重對(duì)其蒸騰速率的抑制越明顯。
圖9 水分脅迫對(duì)閩楠幼苗葉片蒸騰速率的影響Fig.9 Effects of water stress on transpiration rate of Phoebe bournei seedling leaves
澇漬脅迫下植物下部葉片會(huì)出現(xiàn)黃化或上部葉片發(fā)生水漬狀褐化、植物生長(zhǎng)緩慢、皮孔增生和莖基部長(zhǎng)出不定根等癥狀[11-13]。本研究結(jié)果顯示,閩楠在水淹處理下其表現(xiàn)形態(tài)與前人的研究結(jié)果相似,閩楠幼苗植株生長(zhǎng)狀態(tài)及存活率在水澇脅迫下存活率僅為87.7%,在長(zhǎng)期水澇情況下出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。干旱會(huì)抑制細(xì)胞擴(kuò)展生長(zhǎng),致使植物生長(zhǎng)緩慢[14-15],本次試驗(yàn)后期,干旱處理下的閩楠幼苗新梢長(zhǎng)度基本為對(duì)照的一半,與前人的研究結(jié)果一致,進(jìn)一步說明長(zhǎng)時(shí)間干旱會(huì)延緩閩楠幼苗的生長(zhǎng)速度。
在正常的生長(zhǎng)條件下,植物體內(nèi)O2-的產(chǎn)生與消除處于相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)。一旦外界環(huán)境改變,就會(huì)打破這種相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài),活性氧積累,MDA 含量增加,膜脂過氧化加劇。為了避免或減少植物遭受氧化傷害,抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)(包括POD、SOD)會(huì)清除因脅迫產(chǎn)生的過多的自由基和活性氧[16]。本研究中,在長(zhǎng)時(shí)間處于重度水淹狀態(tài)下,閩楠幼苗葉片的MDA 含量整體呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì),而在輕度水淹和自然干旱狀態(tài)下,則呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì),說明在輕度傷害下,閩南植株幼苗能夠積極有效地進(jìn)行自我調(diào)節(jié),表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐水漬和耐干旱能力。脅迫期間,SOD 活性在重度水淹脅迫下呈先上升后下降的變化趨勢(shì);而在輕度水淹和干旱脅迫下前30 天呈先上升后下降的趨勢(shì),前期SOD 活性的上升緩解了植物受脂膜因過氧化遭受的破壞,而在脅迫后期SOD 活性再次升高是因?yàn)榧?xì)胞抵御活性氧傷害的膜保護(hù)系統(tǒng)再次啟動(dòng),避免植物受到傷害,這與由佳輝等[17]研究結(jié)果相似;在輕度水淹和干旱脅迫下POD 活性呈先上升后下降的趨勢(shì),這與張雕等[18]的研究結(jié)果相似,說明輕度水淹和干旱脅迫前期,閩楠幼苗能夠通過增加POD 活性調(diào)節(jié)自身體內(nèi)平衡,但長(zhǎng)時(shí)間受到脅迫則會(huì)使該平衡遭到破壞;而重度水淹條件下POD活性前期先上升后下降,但隨脅迫時(shí)間延長(zhǎng)又有所回升,與輕度水淹和干旱脅迫下SOD 活性變化趨勢(shì)一致,所以推測(cè)其原因也一致。
Pro 和SP 是維持細(xì)胞內(nèi)滲透壓穩(wěn)定所需的主要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),植物在受到外界環(huán)境條件干擾時(shí),會(huì)通過改變Pro 和SP 在植物體內(nèi)的含量來保持細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)膠體的穩(wěn)定狀態(tài),避免植物因失水等原因致使植物體內(nèi)代謝紊亂或死亡[19]。Pro 和SP 含量的積累與植物的抗逆性大小呈正相關(guān)[20]。本研究中,水分脅迫前期,Pro 和SP 含量迅速增加,表明此時(shí)閩楠正在通過提高Pro 和SP含量以降低細(xì)胞滲透壓,提高自身抗逆性,適應(yīng)脅迫帶來的不利環(huán)境。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),Pro和SP 的含量一直維持在較高水平,脅迫解除后,兩者含量均降低,這一結(jié)果與前人研究結(jié)果相似。說明在水分脅迫下,閩楠葉片SP 合成速率高于脅迫過程中的分解速率,閩楠幼苗表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗逆能力。
綠色植物通過光合作用吸收光能,以CO2和O2為原料將太陽能轉(zhuǎn)化為自身生長(zhǎng)所需的化學(xué)能,為維持植物自身生長(zhǎng)發(fā)育提供能量[21]。而水分脅迫是影響植物光合作用的一個(gè)因素,對(duì)植物光合作用的影響分為氣孔限制和非氣孔限制。一般來說,植物光合作用在受氣孔限制影響時(shí),植物葉片光合速率降低,氣孔導(dǎo)度減小,此時(shí)植物葉片細(xì)胞進(jìn)行光合作用將會(huì)造成胞間CO2濃度下降;相反,如果受非氣孔限制影響,即使植物本身光合作用減弱導(dǎo)致光合速率下降及氣孔導(dǎo)度減小,胞間CO2濃度也可能持續(xù)上升或者不變[22]。本研究中,水淹脅迫和干旱脅迫都能降低閩楠幼苗的光合作用和蒸騰作用,在脅迫過程中,閩楠幼苗的凈光合速率、蒸騰速率及氣孔導(dǎo)度的變化趨勢(shì)高度一致。水分脅迫初期,各處理的閩楠幼苗的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均大幅下降,胞間CO2濃度則呈上升趨勢(shì);而在水分脅迫的中后期,三者基本同時(shí)上升或同時(shí)下降,表明導(dǎo)致閩楠幼苗凈光合速率下降的因素存在氣孔限制和非氣孔限制兩種。
綜上所述,本試驗(yàn)重點(diǎn)研究了重度水淹、輕度水淹及干旱脅迫對(duì)閩楠幼苗形態(tài)、生理特征及光合特性的影響,確定了閩楠幼苗對(duì)水淹和干旱都具有一定的適應(yīng)性。未來仍需進(jìn)一步對(duì)閩楠幼苗在水分脅迫下葉綠素?zé)晒鈪?shù)、葉片與莖干的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化及調(diào)控機(jī)制等進(jìn)行研究,系統(tǒng)地解析其對(duì)水分脅迫的響應(yīng)機(jī)制,為閩楠在苗木培育與園林應(yīng)用中的水分管理提供理論參考。
閩楠幼苗對(duì)水分脅迫具有一定的抗旱和抗?jié)衬芰?,但長(zhǎng)期水澇不利于閩楠幼苗的生長(zhǎng),甚至?xí)?dǎo)致植株死亡,過度干旱條件致使其生長(zhǎng)速度緩慢。水淹和干旱脅迫均會(huì)導(dǎo)致閩楠幼苗的光合作用和蒸騰作用降低,且水淹程度越深,對(duì)其光合作用和蒸騰作用的抑制越明顯。閩楠幼苗在水淹和干旱的脅迫下能夠?qū)B透調(diào)節(jié)物質(zhì)如可溶性蛋白(SP)、游離脯氨酸(Pro)的含量維持在較高水平,并提高超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(POD)的活性,能夠自我調(diào)控,表現(xiàn)出一定的抗水淹和抗旱能力,可作為園林綠化樹種及生態(tài)樹種。
中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)2022年6期