全 文 :黑龙江农业科学2012(7):69~72
Heilongjiang Agricultural Sciences 园艺园林
不同浓度PEG模拟干旱胁迫对大叶铁线莲的影响
张 磊,孙慧颖,高 荣,刘仁静,岳 桦
(东北林业大学 园艺学院,黑龙江 哈尔滨150040)
摘要:大叶铁线莲具有耐旱植物特征,根系长达60cm以上。为研究其是否能够在大庆草原沙土干旱生境应
用于园林绿化,选择大叶铁线莲一年生实生苗为试材,以30%、50%、70%浓度的PEG溶液人工模拟干旱渗
透胁迫,测定其在不同干旱胁迫下,叶面积、叶片含水量、根系活力的变化。结果表明:大叶铁线莲的叶面积
和叶片的绝对含水量与PEG的浓度及PEG的处理时间呈负相关:其中以30%PEG处理12h叶片开始出现
皱缩,叶面积减少16.67%;50%PEG处理8h减少21.69%;70%PEG处理4h减少34.00%。根系活力与
PEG的浓度及 PEG 的处理时间呈负相关,胁迫28h,30%、50%、70%PEG 处理的根系活力分别下降
53.36%、72.25%和81.62%。大叶铁线莲在不同干旱胁迫下具有一定的抗旱能力,30%PEG胁迫20h以
内,70%植株能恢复,PEG对恢复后的植株仍有伤害,表现为形态不正常,但能长出新叶;50%PEG胁迫16h
以内,65%植株能恢复;70%PEG胁迫12h植株就失去生命活力。复水28h后,30%、50%PEG根系活力各
恢复44%和14%;70%PEG处理的根系活力没有恢复。
关键词:大叶铁线莲;PEG胁迫;叶面积;叶片绝对含水量;根系活力
中图分类号:S682.36 文献标识码:A 文章编号:1002-2767(2012)07-0069-04
收稿日期:2012-04-20
基金项目:东北林业大学本科生国家级创新实验资助项
目(101022517)
第一作者简介:张磊(1989-),男,湖南省邵东县人,在读硕
士,从 事 园 林 植 物 资 源 研 究。E-mail:scott123scott@
126.com。
通讯作者:岳桦(1962-),女,黑龙江省哈尔滨市人,硕士,教
授,硕士生导师,从事园林植物资源与应用研究。E-mail:
yuehua0123@126.com。
大叶铁线莲(Clematis heracleifolia)为毛茛
科铁线莲属多年生草本。华北、东北有自然分布,
黑龙江省无分布。其高度60~80cm,哈尔滨地
区8~9月期间开花有芳香,叶色与株型观赏价值
较高,病虫害少,在哈尔滨地区的生长质量优于北
京和上海,是高质量的芳香绿化素材。其自然分
布的生境多样,体现出良好的宽适性。马迪在哈
尔滨地区进行大叶铁线莲抗寒、光适应相关研究,
认为其能够抗-40℃低温,全光到50%遮光环境
下生长良好。姜丽颖研究其在大庆不同自然生境
盐碱胁迫下及人工胁迫下的适应能力,其在一定
浓度盐碱生境下能够生长。根据其根系达到
60cm以上的耐旱草本的典型形态特征,同时在自
然生境下,于相对干旱的生境下也有分布的特点,
进一步研究其抗干旱的能力。并期望能够在大庆
草原干旱生境绿化中得以应用。因此,在大叶铁线
莲对低温、光、盐碱适应相关研究的基础上,以不同
PEG浓度人工模拟干旱胁迫处理,通过对其生长
量、叶绿素、根系活力、形态变化因子的动态变化分
析,探讨其对干旱生境的适应特征,为干旱自然生
境地区的园林绿化应用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料于2011年3月播种于哈尔滨东北
林业大学园林学院试验苗圃,2011年5月底从中
选择生长势一致的实生苗120株盆栽,选择20cm
直径的花盆,供试基质配比为 土∶蛭石∶沙 =
5∶1∶1,对苗木进行常规的水分管理。
1.2 方法
待展叶达3~4片叶时,选取长势一致的幼
苗,用清水冲洗干净,速置于1/2hoagland营养溶
液中平衡培养2d,用吸水纸迅速吸干表面水分备
用。将幼苗根系分别浸入30%、50%、70%不同
浓度PEG(1/2hoagland溶解液)处理液中,其水
势为-0.20、-0.53和-0.80MPa,每处理30
株,3次重复。每隔4h取样进行测定。以不加
PEG营养液的蒸馏水(1/2hoagland溶解液)为
对照,供试环境温度(27.6±2)℃、相对湿度
23%±2%、光照为2~150μmol·m-
2·s-1。
根据植株外部形态变化进行萎蔫等级设置,
将萎蔫指数定为5级[1],0级:长势良好,叶色正
常;1级:生长一般,叶色基本正常;2级:叶片开始
失水,稍下垂,叶色基本正常;3级:叶片失水严
重,叶柄开始变软;4级:叶片卷曲下垂,新叶萎
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园艺园林 黑 龙 江 农 业 科 学 7期
蔫;5级:叶片完全萎蔫。
当叶片达到3级萎蔫指数时,分出5株进行
复水,复水溶液为1/2hoagland营养液,观察萎蔫
植株的恢复情况。若植株不能恢复正常生长,说
明3级已是它的干旱极限,若能恢复正常,其余均
做继续胁迫处理,以此类推,每级均做5株的复水
处理直至测出植株的干旱极限。其中,对每级进
行复水处理的植株进行生物量、根系活力、叶片相
对含水量、叶绿素含量和胁迫后的形态变化的测
定。并记录恢复正常生长所需要的时间。
每次重复制备3个测样,取其平均值作为该
次重复的试验观测值。
1.2.1 叶片面积的测定 每隔4h取样,用叶面
仪对试验植株进行叶面积测定。试验植株的叶面
积的数据能反映在干旱胁迫下,大叶铁线莲外部
生理形态的动态变化[2]。
1.2.2 植物叶片含水量的测定 每隔4h取样
进行叶片含水量的测定:剪取植物叶片,迅速放入
已知重量的铝盒,用万分之一电子天平称重,称鲜
重(Wf),放入105℃的烘箱中,杀青15min,再于
80℃下烘至恒重,称出干重(Wd)[3]。绝对含水
量=Wf-Wd。分析干旱胁迫下的叶片含水量的
动态变化特征[3-6]。
1.2.3 根系活力的测定 每隔4h取样:(1)TTC
标准曲线的制作。取0.4%TTC溶液0.2mL放入
10mL量瓶中,加少许Na2S2O4粉,摇匀后立即产
生红色的甲月替。再用乙酸乙酯定容至刻度,摇
匀。分别取0.25、0.50、1.00、1.50、2.00mL配制
的溶液于10mL容量瓶中,用乙酸乙酯定容至刻
度,配制含甲月替25、50、100、150、200μg的标准
比色系列,以空白为参比,在485nm波长下测定
吸光度,绘制标准曲线。(2)称取根尖样品0.5g,
放入10mL烧杯中,加入0.4%TTC溶液和磷酸
缓冲液的等量混合液10mL,将大叶铁线莲根样
浸于溶液内,于37℃下暗保温1~3h,再加入
1mol·L-1硫酸2mL,以停止反应。同时做一空
白实验,先加硫酸,再加大叶铁线连根样品。(3)
将根取出,吸干水分后与乙酸乙酯3~4mL和少
量石英砂,在研钵内磨碎,以提取甲月替。将红色
提取液移入试管,并用少量乙酸乙酯将残渣洗涤
2~3次,移入试管,加乙酸乙酯使总量为10mL,
用分光光度计在波长485nm下比色,以空白样
作参比测出吸光度,查标准曲线,获得四氮唑还原
量。分析在不同干旱胁迫下大叶铁线莲植株根系
活力的变化特征[7-9]。
2 结果与分析
2.1 不同浓度PEG渗透胁迫对大叶铁线莲叶片
面积变化的影响
由图1可知,大叶铁线莲的叶面积与PEG溶
液的浓度及PEG溶液的处理时间呈负相关,叶面
积下降的速率与PEG浓度呈正相关。
图1 PEG渗透胁迫对大叶铁线莲叶片面积的影响
Fig.1 The effect of PEG penetration stress
on the leaf area of Clematis heracleifolia
不同PEG浓度胁迫下,大叶铁线莲叶面积均
比对照有所下降。随胁迫时间的延续,从0~
28h30%PEG 处理叶面积的下降幅度分别为
13.86%、14.86%、16.67%、18.67%、26.51%、
36.35%和47.79%;50%PEG处理下降幅度分别
为21.69%、21.69%、24.50%、27.71%、49.00%、
68.67%和74.50%;70%PEG处理下降幅度分别
为34.00%、38.60%、47.40%、61.00%、73.60%、
88.00%和98.00%。说明,30%与50%PEG处
理叶面积各时间段下降幅度相差不大,但50%
PEG与70%PEG处理差距较大。30%PEG与
70%PEG处理差异显著(P<0.05)。28~100h
大叶铁线莲叶面积继续维持下降趋势。
2.2 不同浓度PEG渗透胁迫对大叶铁线莲叶片
含水量的影响
绝对含水量是反映植物水分状况的参数。逆
境中植物叶片绝对含水量的大小,可在一定程度
上反映其抗逆性能的强弱。
由图2可知,叶片含水量与PEG溶液的浓度
及处理时间呈负相关。不同PEG浓度胁迫下,大
叶铁线莲绝对含水量均比对照有所下降。随胁迫
时间的延续,从0~28h30%PEG处理叶片的绝
对含水量下降幅度分别为 3.37%、12.83%、
30.34%、52.35%、53.08%、66.95%和72.86%;
50%PEG 处 理 下 降 幅 度 分 别 为 12.66%、
44.82%、54.99%、59.73%、64.85%、68.49%和
07
7期 张 磊等:不同浓度PEG模拟干旱胁迫对大叶铁线莲的影响 园艺园林
72.93%;70%PEG 下降幅度分别为15.18%、
46.31%、58.23%、61.19%、63.08%、69.59%和
78.78%。可见,30%PEG处理下叶片的绝对含
水量均显著高于50%PEG和70%PEG处理,且
30%PEG处理叶片的绝对含水量的降幅小于
50%PEG和70%PEG处理。50%PEG叶片的绝
对含水量及其下降幅度与70%PEG差异不显著。
28~100h大叶铁线莲叶片含水量继续维持下降
趋势。
图2 PEG渗透胁迫对大叶铁线莲叶片含水量的影响
Fig.2 The effect of PEG penetration stress
on the moisture content of Clematis heracleifolia
2.3 不同浓度PEG渗透胁迫对大叶铁线莲根系
活力的影响
由图3可知,大叶铁线莲的根系活力与PEG
溶液的浓度及处理时间呈负相关。3个浓度PEG
处理的大叶铁线莲根系活力随时间延长呈下降趋
势,即根系逐渐失去生活力。
处理28h后,30%PEG处理的根系活力较对
照组下降53.36%,50%PEG处理的根系活力下降
72.25%,70% PEG 处 理 的 根 系 活 力 下 降
81.62%。说明,PEG浓度越高,根系受到的损伤
越大。28~100h大叶铁线莲根系受到的损伤程
度继续加深。
图3 PEG渗透胁迫对大叶铁线莲根系活力的影响
Fig.3 The effect of PEG penetration stress
on the root activity of Clematis heracleifolia
不同浓度渗透胁迫在短时间(16h)内即对大
叶铁线莲根系活力产生了显著的损伤,且随着浓
度的增高,损伤加剧。
2.4 不同浓度PEG渗透胁迫处理时间与其复水
后恢复能力的相关性
同浓度PEG干旱胁迫,处理不同时间后进行
复水试验,其恢复能力不同(见表1)。
30%浓度PEG处理20h以内时,复水处理
后,其中有70%以上的植株能够恢复生长,长出
新叶;当处理24h以上时,复水植株中能恢复生
长的不足50%。
50%浓度PEG处理16h以内时,复水处理
后,其中有65%以上的植株能够恢复生长。
70%浓度PEG处理12h,叶片已萎缩,触碰
即落,说明已失去生命活力。
表1 不同浓度PEG胁迫后不同处理时间复水恢复的差异
Table 1 The recovery differences of watering after different PEG processing
time under different PEG stress concentration
PEG浓度
Concentration of PEG
恢复情况/% Recovery situation
4h 8h 12h 16h 20h 24h 28h 100h
30%PEG 87 83 81 78 72 47 44 7
50%PEG 81 78 73 66 50 29 14 3
70%PEG 36 12 - - - - - -
30%和50%PEG浓度处理达到28h,根系具
有恢复可能性,其中30%处理PEG恢复显著,恢
复了44%,50%处理PEG恢复了14%,70%处理
PEG没有恢复。
结果表明,大叶铁线莲在30%~50%浓度
PEG胁迫下,具有一定的抗干旱胁迫的能力。
30%PEG处理20h以内,有70%以上的植株能
恢复生长;50%PEG处理16h以内,有65%以上
的植株能恢复生长。
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园艺园林 黑 龙 江 农 业 科 学 7期
3 结论
综上所述,在温度(27.6±2)℃,相对湿度
23%±2%,光照2~150μmol·m-
2·s-1环境条件
下,30%、50%、70%浓度PEG干旱胁迫处理大叶
铁线莲对其叶面积、叶片绝对含水量、根系活力有
影响。
大叶铁线莲的叶面积与PEG溶液的浓度及
处理时间呈负相关,30%PEG处理28h,叶面积
减少47.79%;50%PEG处理20h,叶面积减少
49.00%。
大叶铁线莲的叶片绝对含水量与PEG溶液
的浓度及处理时间呈负相关,30%PEG 处理
16h,叶片绝对含水量减少52.35%;50%PEG处
理12h,叶片绝对含水量减少54.99%。
大叶铁线莲的根系活力与PEG溶液的浓度
及处理时间呈负相关,根系活力下降的速率与
PEG浓度呈正相关。处理28h,30%PEG根系
活力为对照组的30.45%,50%PEG根系活力为
对照组的28.17%。
大叶铁线莲对30%~50%浓度PEG具有一
定的适应能力,30%PEG处理20h以内,有70%
以上的植株能恢复生长;50%PEG处理16h以
内,有65%以上的植株能恢复生长。处理28h,
30%PEG处理的根系活力恢复了44%,50%PEG
处理的恢复了14%。将大叶铁线莲实生苗栽植
于大庆草原干旱生境,大叶铁线莲能生长。其应
用的评价有待于进一步深入研究。
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Effect of Different Concentration PEG Simulating Drought
Stress on the Clematisheracleifolia
ZHANG Lei,SUN Hui-ying,GAO Rong,LIU Ren-jing,YUE Hua
(Landscape Architectural Colege of Northeast Forestry University,Harbin,Heilongjiang
150040)
Abstract:Clematis heracleifolia has drought-tolerant plants characteristics with the root over 60cm.For the
purpose of studying whether it could be used for landscaping in area of drought sand habitat like Daqing grass-
land,one-year Clematis heracleifolia was chosen as test materials and 30%,50%,70% PEG simulation
drought osmotic stress were used to determine the leaf area,leaf water content,root vigor changes under differ-
ent drought stress.The results showed that:the leaf area and leaf water content of Clematis heracleifolia had
negative correlation with the concentration of the PEG and PEG processing time:30% PEG processing 12h,
leaves began to appear shrink,leaf area reducing 16.67%;50%PEG processing 8hreduce 21.69%,and 70%
PEG processing 4hreduced by 34.00%.Root vigor has negative correlation with the concentration of the PEG
and PEG processing time.Stressing 28h,root activity of 30%,50%,70% PEG processing were reduced by
53.36%,72.25%,81.62%.Clematis heracleifolia had certain ability of fighting drought in stress:30% PEG
stressing within 20h,70%plant could resume,but PEG stil hurt the restoration of the plant,for the perform-
ance of the form of the Clematis heracleifolia was not normal,but Clematis heracleifolia could leaf out;50%PEG
stressing within 16h,65%plant could restore;70%PEG stressing 12h,plant lost life energy.After watering 28h,
30%,50%PEG root activity each restoration 44%and 14%,70%PEG root vigor had not restored.
Key words:Clematis heracleifolia;PEG stress;leaf area;absolute water content;root vigor
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