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模拟淹水对黄山栾树幼苗的光合特性及部分抗氧化保护酶活性的影响



全 文 :·园林花卉·植物 北方园艺2014(01):68~71
第一作者简介:童丽丽(1970-),女,博士,教授,研究方向为园林植
物应用。E-mail:2636449184@qq.com.
基金项目:金陵科技学院重点学科建设资助项目(0834风景园林
学);江苏省科技厅科研资助项目(SBE201270594)。
收稿日期:2013-09-23
模拟淹水对黄山栾树幼苗的光合特性及
部分抗氧化保护酶活性的影响
童 丽 丽1,王 哲 宇2,吴 世 光1,金 静 娟1,许 晓 岗2
(1.金陵科技学院 园艺学院,江苏 南京210038;2南京林业大学 森林资源与环境学院,江苏 南京210037)
  摘 要:以黄山栾树1a生幼苗为试材,研究了人工模拟淹水胁迫对其生长、光合特性及部分
抗氧保护酶活性的影响。结果表明:经过35d的淹水处理,淹水组的黄山栾树幼苗全部死亡,叶
片也全部脱落,淹水处理的黄山栾树幼苗的生长及光合作用均受到较大的抑制;黄山栾树幼苗的
相对电导率随叶片淹水处理时间的增加而升高,可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性
和过氧化物酶(POD)活性均随淹水处理时间的增加总体呈下降趋势。因此认为,黄山栾树并无
良好的抗涝能力,属于不耐水湿植物。
关键词:黄山栾树;模拟淹水;光合作用;抗氧化保护酶活性
中图分类号:Q 945 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2014)01-0068-04
  黄山栾树(Koelreuteria integrifolia Merr.)属无患
子科栾树属落叶乔木,又名全缘叶栾树,株高15~20m,
    
树冠广卵形。夏末秋初鲜黄色花朵洒满树冠,深秋季节
酷似串串灯笼的红色蒴果与鲜黄色秋叶交相晖映,宜作
亚热带地区的庭荫树、行道树及园景树[1]。由于亚热带
地区多雨水,容易形成涝害,所以很有必要对黄山栾树
的抗涝性进行研究。
目前对栾树的研究较多,如美国学者Steponkus[2]、
Mcconnel[3]和Santamour等[4]曾对栾树(K.paniculata)
根系致死温度、根结线虫抗性及生长调节剂和抗蒸腾剂
    
参考文献
[1] 周文凤.晋陕蒙接壤区水土保持的忧思[J].中国水土保持,1993(2):
6-10.
[2] 杨选民,丁长印.神府东胜矿区生态环境问题及对策[J].煤矿环境
保护,2000,14(1):69.
[3] 侯庆春,汪有科,杨光,等.神府-东胜煤田开发区建设对植被影响的
调查[J].水土保持研究,1994,1(4):128.
[4] 康世勇,高春明.东胜矿区沙漠化土地治理技术[J].煤矿环境保护,
1999,1(2):40-43.
[5] 杨明莉,徐龙君,鲜学福.煤炭开采中的环境保护途径[J].煤炭学报,
2003(2):56.
[6] 康世勇,郝峙.神府东胜煤田自然环境特点与矿区生态环境保护
[J].煤矿环境保护,1999,13(4):16-20.
[7] 陈龙乾.煤矿塌陷区土地复垦中的技术经济分析[J].煤矿环境保
护,1997,11(3):11-12.
Study on Damage Mechanism of Roots of Salix psammophila by Mining Subsidence
MENG Zhong-ju1,REN Xiao-meng2,CHEN Xiao-yan3,GAO Yong1
(1.Colege of Ecology and Environmental Science,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot,Inner Mongolia 010019;2.Inner Mongolia
Meteorological Sciences Institute,Hohhot,Inner Mongolia 010019;3.Inner Mongolia Social Sciences Academy,Hohhot,Inner Mongolia 010010)
Abstract:With Bulianta coal located in Muus Desert in the southeast margin as research object,taking Salix psammophila
as test material,the damage on roots of Salix psammophilain sand mining subsidence areas were analyzed through field
observation methods,in order to reveal plant roots damage mechanism in sandy area by mining subsidence.The results
showed that with subsidence slope increasing,the root damaged more serious.Crack width,dislocation and distance
between plant roots and crack were main factors afecting root damage.In various parts of the cracks,the damages to the
tiny roots were the strongest.
Key words:sandblown wind area;mining and colapse;Salix psammophila;root system;crack
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对苗期生长影响等进行了研究;陈志成等[5]研究了不同
土壤水分条件下栾树光合作用的光响应。而目前国内
外对黄山栾树的研究主要集中在繁殖和抗寒性的研究
方面[6-8],对黄山栾树的抗淹水能力及其在模拟淹水胁
迫下光合和生理生化特性方面的研究尚鲜见报道。现
以黄山栾树1a生幼苗为试材,研究了人工模拟淹水胁
迫对其生长、光合特性及部分抗氧保护酶活性的影响,
以期为该树种在湿地周边及地下水位较高地区应用提
供依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
  试验地设在江苏省南京市金陵科技学院幕府校区
的园艺站。南京属亚热带季风气候,雨量充沛,四季分
明,年平均温度15.4℃,年极端气温最高39.7℃,最低
-13.1℃,年平均降水量1 106mm[9]。试验期间园艺站
日间室内温度28~32℃,绝对湿度18~22g/kg。
1.2 试验材料
供试黄山栾树1a生实生苗于2012年7月购自南京
紫金山苗圃,种植于盛有黄棕壤土的泡沫箱中(长60cm、
宽40cm、高20cm)进行条理性养护,以备试验所用。
1.3 试验方法
2012年10月2日,选择生长良好、长势一致的黄山
栾树36株,每组18株。淹水组:淹水高度保持在土下
2cm,并保持水位稳定;以每天浇1次水为对照(CK)。
试验结束时间为2012年11月7日,共35d。
1.4 项目测定
1.4.1 苗高地径的测定 试验期间每7d进行1次试验
记录,共记录5次。苗高用直尺测量(精确到0.1cm);地
径测定部位为高于土面2cm处,每株用游标卡尺交叉
测定2次(精确到0.01mm),取平均值;同时记录生长的
叶片数。
1.4.2 生理生化指标的测定 光合参数变化测定:试验
期间每隔7d在相同时间段(上午9:00~11:00)进行1
次光合参数变化试验记录,共记录5次。用Li-6400XT
便携式全自动光合仪测定植物的净光合速率、气孔导
度、胞间CO2浓度和蒸腾速率等相关光合参数,每组每
次测定3片叶。超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用
NBT显色法;过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚
显色法;相对电导率采用DDS-307型电导率仪测定;可
溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250法测定[10-11]。
1.5 数据分析
试验数据采用SPSS 19.0软件进行分析处理。
2 结果与分析
2.1 淹水胁迫对黄山栾树幼苗生长的影响
2.1.1 淹水胁迫下黄山栾树幼苗的外观表现 黄山栾
树在淹水胁迫下,生长状况较差,叶片大量变黄脱落,而
CK黄山栾树生长情况良好。淹水15~20d,部分叶片
变黄脱落,至试验结束,淹水组的黄山栾树幼苗全部死
亡,叶片也全部脱落。
2.1.2 淹水胁迫对黄山栾树幼苗苗高、地径的影响 从
表1可以看出,黄山栾树幼苗在淹水胁迫下,苗高的增
长明显受抑制。淹水处理前期,高生长明显受抑制,
15~25d以后,部分黄山栾树停止生长,甚至死亡,而
CK生长良好。淹水胁迫下,黄山栾树地径增长趋势与
高生长相似,其增长速度同样受到了明显抑制。相较于
CK,淹水组黄山栾树地径的增长幅度较小。淹水15~
25d后,部分植株地径增长停止。试验结束时,淹水组
幼苗地径全部停止生长。其中不乏因长期的淹水处理
造成植株韧皮层和皮层腐烂,进而导致数据的降低
现象。
  表1 淹水胁迫对黄山栾树幼苗苗高生长、地径生长及相对生长率的影响
  Table 1 Efect of waterlogging stress on seedling height and diameter growth and relative growth rate of Koelreuteria integrifolia
指标
Index
处理
Treatment
不同时期Diferent time
10月10日
Oct.10th
10月17日
Oct.17th
10月24日
Oct.24th
10月31日
Oct.31th
11月7日
Nov.7th
相对生长率
Relative growth rate/%
苗高 淹水 Waterlog  14.30±0.97a 14.52±0.96a 14.82±0.98a 14.88±0.92a 14.92±0.87a 4.30
Seedling height/cm 对照CK  14.30±0.91a 14.93±0.86ab  15.47±0.85ab  15.83±0.86ab  16.27±0.87b 13.78
地径 淹水 Waterlog  3.55±0.31a 3.59±0.32a 3.68±0.40a 3.71±0.42a  3.71±0.42a 4.20
Ground diameter/mm 对照CK  3.56±0.30a 3.63±0.31a 3.73±0.38a 3.85±0.42a 4.07±0.42a 14.32
2.2 淹水胁迫对黄山栾树幼苗部分生理生化指标的
影响
2.2.1 淹水胁迫对黄山栾树幼苗叶片光合作用的影响
 从图1可以看出,淹水胁迫下,黄山栾树幼苗叶片的
净光合作用受到明显抑制,始终处于较低水平,整体水
平明显低于同期CK。从图2可以看出,黄山栾树幼苗
叶片气孔导度变化情况与净光合速率相似,始终处于较
低水平;CK则有明显波动,整体水平高于淹水组。从图
3可以看出,淹水胁迫下,黄山栾树幼苗叶片胞间CO2
浓度随胁迫时间的增加呈下降趋势,淹水处理结束后远
低于CK。从图4可以看出,随着淹水时间的增加,淹水
组黄山栾树幼苗的蒸腾速率逐渐降低,总体低于CK。
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图1 模拟淹水对黄山栾树净光合速率的影响
Fig.1 Efect of waterlogging stress on net photosynthesis rate of
Koelreuteria integrifolia
图2 模拟淹水对黄山栾树气孔导度的影响
Fig.2 Efect of waterlogging stress on stomatal conductance of
Koelreuteria integrifolia
图3 模拟淹水对黄山栾树胞间CO2浓度的影响
Fig.3 Efect of waterlogging stress on internal CO2
concentration of Koelreuteria integrifolia
图4 模拟淹水对黄山栾树蒸腾速率的影响
Fig.4 Efect of waterlogging stress on transpiration rate of
Koelreuteria integrifolia
2.2.2 淹水胁迫对黄山栾树幼苗部分抗氧化保护酶活
性的影响 从图5可以看出,黄山栾树幼苗叶片SOD活
性在淹水胁迫处理前期有所上升,于第2周期末开始呈
下降趋势,而CK幼苗SOD活性总体呈逐渐上升的趋
势。从图6可以看出,淹水胁迫对黄山栾树幼苗叶片的
过氧化物酶(POD)活性影响较大。经过淹水处理的幼
苗,其POD活性呈下降趋势,而CK的POD活性在平稳
中有所波动。相较于CK而言,淹水组的POD活性
较低。
图5 模拟淹水对黄山栾树SOD活性的影响
Fig.5 Efect of waterlogging stress on SOD activity of
Koelreuteria integrifolia
2.2.3 淹水胁迫对黄山栾树幼苗叶片相对电导率的影
响 从图7可以看出,区别于相对稳定的CK,经过淹水
处理的幼苗叶片的相对电导率有明显的上升趋势,且整
体数值也高于CK,只是在后期有所回落。所以在研究
淹水胁迫对黄山栾树幼苗的影响中,相对电导率可以起
图6 模拟淹水对黄山栾树POD活性的影响
Fig.6 Efect of waterlogging stress on POD activity of
Koelreuteria integrifolia
图7 模拟淹水对黄山栾树相对电导率的影响
Fig.7 Efect of waterlogging stress on membrane relative
conductivity of Koelreuteria integrifolia
到一定的指示作用。
2.2.4 淹水胁迫对黄山栾树幼苗叶片可溶性蛋白质含
量的影响 从图8可以看出,在CK基本平稳时,淹水处
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理的黄山栾树叶片的蛋白质含量有一定的降低,但整体
影响不大,可忽略不计。
图8 模拟淹水对黄山栾树可溶性蛋白质含量的影响
Fig.8 Efect of waterlogging stress on soluble protein
concent of Koelreuteria integrifolia
3 结论
该试验结果表明,淹水胁迫对黄山栾树的幼苗生长
有很大程度的抑制,具体表现在淹水20d后,苗高、地径
几乎全部停止增长,与CK有明显的差别;淹水处理结束
后,黄山栾树幼苗几乎全部死亡,叶片全部脱落。
黄山栾树的幼苗由于受到因淹水胁迫而引起的低
氧胁迫导致气孔关闭,气孔导度下降,叶片吸收二氧化
碳的能力降低,胞间CO2 浓度随之降低,而光合酶的底
物减少直接导致净光合速率降低。
在淹水胁迫初期,体内活性氧代谢平衡被打破,黄
山栾树幼苗叶片抗氧化保护酶表现出积极的响应,超氧
化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性均有所
上升,以减弱活性氧对植物体的破坏作用。但随着淹水
时间的延长,二者活性均表现出了下降的趋势。整个淹
水处理过程中,黄山栾树幼苗叶片相对电导率持续上
    
升,说明细胞质膜结构遭到破坏,细胞膜选择性逐渐丧
失,黄山栾树幼苗叶片发生不可逆转的伤害。而在淹水
处理过程中,淹水组黄山栾树幼苗叶片中的可溶性蛋白
质含量变化与CK组相似,均随着时间的延长而减少,可
以看出其对淹水胁迫的响应并不明显。
因此认为,黄山栾树并无良好的抗涝能力,属于不
耐水湿植物,无法在地下水位过高地区或湖泊、河流、湿
地边缘栽培应用。
参考文献
[1] 李馨,姜卫兵,翁忙玲.栾树的园林特性及开发利用[J].中国农学通
报,2009,25(1):141-146.
[2] Steponkus P L.Root hardiness of container-grown ornamentals[J].
Hort Science,1987,13(2):172-174.
[3] Mcconnel D B,Short D E.Combining Pesticides and growth regufactors
may cause phytotoxic reactions in plants[J].American Nurseryman,1987,166
(4):170-178.
[4] Santamour Jr F S,Riedel L G H.Susceptibility of various landscape tree
to root-knot nematodes[J].Journal of Arboriculture,1993,19(5):257-259.
[5] 陈志成,王荣荣,王志伟,等.不同土壤水分条件下栾树光合作用的
光响应[J].中国水土保持科学,2012,10(3):105-110.
[6] 卢芳,岳媛,周瑞玲.黄山栾树1年生播种苗生长发育规律[J].安徽
农业科学,2010,38(32):18202-18203,18215.
[7] 庹祖权,陈万章,仇才楼,等.黄山栾树引种试验初报[J].江苏林业科
技,2003,30(1):9-13.
[8] 冯献宾,董倩,李旭新,等.黄连木和黄山栾树的抗寒性[J].应用生态
学报,2011,22(5):1142-1146.
[9] 童丽丽,孔跃,许晓岗,等.南京城市森林的植物区系组成及区系特
征研究[J].安徽农业科学,2008,36(35):15433-15435,15440.
[10]郝建军,康宗利,于洋.植物生理学实验技术[M].北京:化学工业出
版社,2006.
[11]薛应龙.植物生理学实验[M].北京:高等教育出版社,1985:12.
Effects of Simulated Waterlogging on Photosynthetic Characteristics and
Some Antioxidant Enzymes Activity of Koelreuteria integrifolia
TONG Li-li 1,WANG Zhe-yu2,WU Shi-guang1,JIN Jing-juan1,XU Xiao-gang2
(1.Horticulture School,Jinling Institute of Technology,Nanjing,Jiangsu 210038;2.Colege of Forest Resources and Environment,Nanjing
Forest University,Nanjing,Jiangsu 210037)
Abstract:Taking one-year-old seedlings of Koelreuteria integrifoliaas test material,the efects of waterlogging stress on
their growth,photosynthetic characteristics and some antioxidant enzymes’activity were studied.The results showed that
after 35dwaterlogging treatment,al of Koelreuteria integrifoliaseedlings died,and al of their leaves fel.The growth
and photosynthesis of seedlings of Koelreuteria integrifolia were subject to great inhibition.The relative conductivity of
Koelreuteria integrifoliaincreased as the time went by;the activity of soluble protein,SOD activity and POD activity
reduced as the waterlogging kept on.Thus,Koelreuteria integrifolia seedlings do not have a good ability to
waterlogging,they belong to wet intolerance plants.
Key words:Koelreuteria integrifolia;simulated waterlogging;photosynthesis;antioxidant protection activity
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