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摘要:通過盆栽控制,采用自然干旱的方法模擬干旱脅迫,并對2年生油松苗木針葉抗氧化酶、細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和丙二醛含量進(jìn)行綜合測定,以探究其耐旱性。結(jié)果表明:油松苗木在受到干旱脅迫時(shí),其過氧化氫酶和超氧化物歧化酶含量分別低于對照30.8%和60%,可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、丙二醛含量分別高于對照23.3%、48%和33%,由此推斷油松苗木在干旱脅迫下,主要通過升高可溶性糖和可溶性蛋白含量來提高細(xì)胞的滲透勢,抵御干旱脅迫帶來的傷害。而丙二醛含量的升高,說明在干旱脅迫下油松細(xì)胞受到一定程度的損傷。
關(guān)鍵詞:油松;干旱脅迫;生理指標(biāo)
20世紀(jì)末以來,隨著人口膨脹和經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展,以及全球氣候變化的背景下,生態(tài)環(huán)境問題不斷加劇,沙塵暴、水旱災(zāi)和泥石流等自然災(zāi)害頻繁發(fā)生[1]。油松Pinustabulaeformis是東北地區(qū)水土保持、荒山綠化和用材林的主要樹種,也是“三北”地區(qū)荒山造林的主要樹種。由于其耐旱性強(qiáng),可以抵御眾多的環(huán)境脅迫,因此在該地區(qū)綠化及生態(tài)建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用[2]。在眾多的環(huán)境問題當(dāng)中,干旱脅迫是世界性的非生物脅迫類型之一,常伴隨著高溫、鹽堿、土壤貧瘠等問題,嚴(yán)重影響植物的生長發(fā)育[3]。隨著全球氣候變化,局部氣溫升高,水熱脅迫加劇等原因,因此有必要對東北地區(qū)油松進(jìn)行耐旱性評價(jià),為油松適應(yīng)干旱環(huán)境奠定理論基礎(chǔ)。
1材料與方法
11.1試驗(yàn)試驗(yàn)材料采用凌源培育的2年生油松實(shí)生苗,在大棚中正常管理。
11.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用盆栽法,選用15cm×13cm規(guī)格的營養(yǎng)缽,每盆裝2kg草炭土。選擇生長健壯、長勢一致的2年生油松幼苗,每盆栽1株。將幼苗栽入后,常規(guī)管理,緩苗1個(gè)月后,將苗木平均分成兩組,每組10盆,一次性澆透水,一組正常管理,另一組不澆水,進(jìn)行自然干旱脅迫處理。處理10d后對苗木針葉進(jìn)行隨機(jī)取樣。超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)和丙二醛(MDA)采用南京建成生物工程公司的試劑盒測定。可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G250法,可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法。
11.3數(shù)據(jù)處理采用Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作圖。
2結(jié)果與分析
22.1干旱脅迫干旱脅迫對油松苗木CAT和SOD的影響干旱脅迫下,苗木的相關(guān)生理代謝均受到抑制。CAT和SOD是生物體內(nèi)重要的抗氧化保護(hù)酶類,可以抵御由于逆境造成的過氧化對生物體的損害,其活性大小直接反映生物體的抗逆性。與對照相比,干旱處理組苗木CAT和SOD活性均有不同程度的降低,CAT和SOD活性分別低于對照30.8%和60%,其中SOD下降較為顯著。該結(jié)果表明,油松體內(nèi)SOD對干旱逆境的反應(yīng)較為敏感。
22.2干旱脅迫對苗木可溶性糖和蛋白含量的影響可溶性糖和蛋白是生物體內(nèi)重要的細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),其含量的變化可以有效體現(xiàn)由于環(huán)境逆境造成的對細(xì)胞滲透損害,增加細(xì)胞的滲透勢。油松干旱脅迫下,苗木的生長和生理代謝均受到抑制。經(jīng)過干旱脅迫處理的苗木,與對照相比,可溶性糖和蛋白含量均有不同程度的升高,分別比對照提高了23.3%、48%,其中可溶性糖含量上升較為顯著。該結(jié)果表明,在細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)方面,油松體內(nèi)可溶性糖對干旱逆境的反應(yīng)較為敏感,其主要通過可溶性糖含量的升高來抵御干旱脅迫。
22.3干旱脅迫對苗木MDA含量的影響MDA是細(xì)胞受到環(huán)境脅迫后的膜脂化產(chǎn)物,其含量的變化可以體現(xiàn)生物細(xì)胞由于環(huán)境逆境對細(xì)胞的損害程度。經(jīng)過干旱脅迫處理的苗木,MDA含量與CK相比有較大程度的升高,苗木MDA含量上升至97mmol•g-1,比CK高33%。
3結(jié)論
干旱脅迫是植物生長中所面臨的主要環(huán)境脅迫之一,其對植物的傷害是使植物體內(nèi)產(chǎn)生大量的活性氧(ROS),進(jìn)而對植物細(xì)胞造成氧化損傷。本研究發(fā)現(xiàn),油松2年生苗木具有較好的耐旱性,其在受到干旱逆境脅迫時(shí),CAT在過氧化去除方面發(fā)揮主要作用,其在植物的體內(nèi)主要起抗氧化祛除的功能,即清除植物體內(nèi)的活性氧,使其免受氧化損害,保持細(xì)胞活性。可溶性蛋白和可溶性糖是植物細(xì)胞中常見的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),當(dāng)植物細(xì)胞受到氧化損傷之后,細(xì)胞會受到不同程度的破壞,通過相關(guān)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累或降低可以有效調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透勢,維持細(xì)胞基本的生命活動。本研究表明,在干旱脅迫下,2年生油松苗的過氧化氫酶和超氧化物歧化酶分別低于對照30.8%和60%,可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)、丙二醛含量分別高于對照23.3%、48%和33%,由此推斷在干旱脅迫下,油松苗木主要通過升高可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)含量來提高細(xì)胞的滲透勢,抵御干旱脅迫帶來的傷害。而丙二醛含量的升高,說明在干旱脅迫下油松細(xì)胞受到一定程度的損傷。
參考文獻(xiàn):
[1]劉江華.黃土高原刺槐人工林生長特征及其天然化程度評價(jià)[D].楊凌:中國科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心,2008.
[2]馬欽彥.油松分布區(qū)氣候區(qū)劃[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1989,11(2):1-9.
[3]賀金生,王政權(quán),方精云.全球變化下的地下生態(tài)學(xué)問題與展望[J].科學(xué)通報(bào),2004,49(13):1226-1233
作者:任貴軍 單位:凌源市林業(yè)設(shè)計(jì)隊(duì)