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聚乙二醇-6000对山白兰苗木生理特性的影响



全 文 :北方园艺2012(24):77~79 植物·园林花卉·
第一作者简介:蒋林(1970-),男,硕士,工程师,现主要从事林业生
产和科研管理工作。
责任作者:王凌晖(1965-),男,博士,教授,现主要从事园林植物栽
培及森林培育研究工作。E-mail:wanglinghui97@163.com.
基金项目:广西林业厅科学基金资助项目(桂林科字[2009]第22
号)。
收稿日期:2012-08-27
聚乙二醇-6000对山白兰苗木生理特性的影响
蒋   林1,2,於 艳 萍1,刘 昆 成1,谢 安 德1,潘 启 龙1,王 凌 晖1
(1.广西大学 林学院,广西 南宁530005;2.广西国有六万林场,广西 玉林537000)
  摘 要:选择1a生山白兰苗木为试验材料,采用盆栽土培法以不同浓度PEG-6000水溶液对
山白兰进行处理,研究PEG-6000对山白兰幼苗生理特性的影响。结果表明:随着PEG-6000浓度
的增大,MDA含量增加,SOD和POD都呈现先升后降的变化趋势,游离脯氨酸一直呈上升的变
化趋势,可溶性蛋白质呈先升后降再上升的变化趋势。
关键词:园林植物;山白兰;PEG-6000;生理生化指标
中图分类号:S 792 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2012)24-0077-03
  山白兰(Paramichelia bailoni)为木兰科合果木属
高大乔木,其树冠优美、树叶浓绿、花朵大具香气等,是
理想的观赏绿化树种[1],是热带、亚热带珍贵速生用材
树种之一。其天然生长于云南热带、亚热带雨林中,由
于过去乱砍滥伐严重,目前已处于濒危状态,为我国重
点保护的稀有珍贵树种之一。在植物生理上细胞失水
造成渗透胁迫,这是干旱、盐碱和冷害3种胁迫引起的
共同结果。而在全球农林业中,干旱目前是最主要的胁
迫,其损失量估计超过其它逆境造成损失的总和。因此
对山白兰进行渗透胁迫研究具有重大意义。以往有关
山白兰研究的报道中,郭文福等[2]对山白兰苗木移植密
度、遗传育种和生理生长等方面进行了研究,蔡锡安
等[3]、曾小平等[4]对木兰科植物在水分胁迫方面进行
了研究,但对山白兰的干旱胁迫方面却鲜见报道。该
试验以1a生山白兰苗木为试材,采用盆栽土培法以不
同浓度聚乙二醇(PEG-6000)水溶液对山白兰进行处
理,研究PEG-6000对山白兰幼苗生理特性的影响。
   
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为广西国营高峰林场优良苗木山白兰,选
择长势良好、无病虫害、健壮均匀的苗木,2010年3月22
日移至广西大学林学院苗圃试验地(试验地为室外搭建
的塑料遮雨薄膜棚,同时在试验地外侧加盖挡水设备,
减小外界环境对试验的影响),并栽植于口径为20cm,
深18cm的塑料花盆中,每盆栽植1株。盆内的生长基
质为园土和细沙,按照3∶1的比例均匀混合。
1.2 试验方法
试验选用PEG-6000溶液模拟干旱胁迫,采用盆栽
土培法,将PEG-6000以水溶液的形式浇到基质中[5],浓
度为:0(CK)、5%、10%、15%、20%,对山白兰的苗期抗
旱性进行鉴定和比较。上盆1个月后进行渗透胁迫处理,
每隔7d浇灌1次PEG-6000溶液,每次每盆200mL,共进
行3次。盆栽试验期间进行统一的常规苗木管理。
2 结果与分析
2.1 渗透胁迫对山白兰苗木丙二醛(MDA)含量的影响
丙二醛(MDA)作为脂质过氧化作用的主要产物之
一,其含量的多少可以代表膜损伤程度的大小[6]。由图
1可知,随着PEG-6000浓度的增加,山白兰 MDA含量
越来越高。在浓度5%时,MDA含量为CK的1.13倍;
在浓度20%时,为CK的2.99倍。这表明PEG渗透胁
迫浓度越高,山白兰脂质过氧化作用越强,导致丙二
   
some black,brown or white eye spots at the base of the ray flowers.The seed appearance of the morphological of twelve
varieties were diferent among each other.The seed protein of twelve varieties were with roughly the same protein bands,
but there existed some specific bands could clearly reflect the diferences between individuals.That a possibility to
investigate the genetic relationship between the diferent varieties were provided.
Key words:Gazania rigens L.;seed;physiological indicators;SDS-PAGE
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醛含量增加,对膜的损伤程度越大。方差分析结果表
明,不同浓度PEG-6000渗透胁迫对山白兰丙二醛含量
的影响差异极显著(P<0.01)。多重比较结果表明,CK
与5%、10%浓度胁迫的差异不显著,与15%、20%浓度
胁迫的差异极显著。
图1 不同浓度PEG-6000对叶片丙二醛含量的影响
Fig.1 Efects of diferent concentrations of PEG-6000on
MDA content of leaves
2.2 渗透胁迫对山白兰苗木超氧化物歧化酶(SOD)活
性的影响
SOD是植物处于逆境中最主要的一种抗氧化酶,它
能及时清除自由基和活性氧,提高植物组织的抗氧化能
力,其活性的大小与植物体的抗性是密切相关[7]。由图2
可知,当PEG-6000浓度为5%、10%的胁迫时,SOD活性迅
速上升,在10%浓度时达到最高值,为80.9U·g-1·h-1,
是CK的1.64倍;在浓度15%、20%时,SOD的活性呈
下降趋势,在整个渗透胁迫中SOD的含量都大于CK。
方差分析表明,随着PEG-6000浓度的增加,超氧化物歧
化酶活性之间的差异明显(P<0.05)。多重比较结果表
明,CK与10%浓度胁迫结果相比差异显著;与5%、
15%、20%浓度胁迫的结果相比差异不显著。
图2 不同浓度PEG-6000对叶片SOD活性的影响
Fig.2 Efects of diferent concentrations of PEG-6000on
SOD activity of leaves
2.3 渗透胁迫对山白兰苗木过氧化物酶(POD)活性的
影响
过氧化物酶(POD)广泛分布于植物组织,是细胞内
有毒物质重要清除剂之一。POD主要任务是清除叶绿体
代谢过程中产生的H2O2[8]。由图3可知,随着PEG-6000
浓度的增加,POD的活性呈先上升后下降的变化趋势。
在10%浓度达到最大值,为6 150.00U·g-1·min-1,
为CK的1.33倍。在整个渗透胁迫中POD的含量都大
于CK。说明山白兰产生较多POD来抵抗渗透胁迫,以
维持山白兰的正常生理过程。方差分析结果表明,不同
浓度PEG-6000渗透胁迫对山白兰过氧化物酶活性的影
响差异极显著(P<0.01)。多重比较结果表明,CK与
5%浓度胁迫的结果相比差异不显著,与10%、15%、
20%浓度胁迫的结果相比差异极显著。
图3 不同浓度PEG-6000对叶片POD活性的影响
Fig.3 Efects of diferent concentrations of PEG-6000on
POD activity of leaves
2.4 渗透胁迫对山白兰苗木可溶性蛋白质含量的影响
可溶性蛋白质是细胞内的渗透调节物质之一,当植
物受到干旱胁迫时,可以通过提高可溶性蛋白的浓度来
保护细胞免受伤害,维持正常的生理代谢[9]。由图4可
知,山白兰幼苗叶片中细胞内的可溶性蛋白质在渗透胁
迫下,会随着渗透胁迫浓度的增加而呈现先增大后减小
再增大的趋势。在浓度为15%时,可溶性蛋白质含量达
到最小值,为182.83μg/g,是 CK 的0.70倍。随着
PEG-6000浓度的增高,水解酶活性逐渐减弱,使可溶性
蛋白质含量减少。方差分析结果表明,不同浓度PEG-
6000渗透胁迫对山白兰可溶性蛋白质含量的影响差异
极显著(P<0.01)。多重比较结果表明,CK与5%、20%
浓度胁迫的差异不显著,与10%、15%浓度胁迫的差异
极显著。
图4 不同浓度PEG-6000对叶片可溶性蛋白质含量的影响
Fig.4 Efects of diferent concentrations of PEG-600on
soluble protein content of leaves
2.5 渗透胁迫对山白兰苗木游离脯氨酸的影响
游离脯氨酸是植物蛋白质的组成成分之一,以游离
状态广泛存在于植物体内,它是氨基酸中最为有效的渗
透调节物质,脯氨酸含量增加,有利于细胞膨压的维持,
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同时使得保护酶和膜系统免受伤害,从而增强植物的抗
逆性[8]。由图5可知,随着PEG-6000浓度的增加脯氨
酸含量呈上升状态,CK为372.68μg/g FW,当胁迫浓度
为20%时达到最高值,为457.28μg/g FW,与CK相比
上升了84.60μg/g FW。方差分析结果表明,不同浓度
PEG-6000渗透胁迫对山白兰游离脯氨酸含量的影响差
异极显著(P<0.01)。多重比较结果表明,CK与20%浓
度胁迫的差异极显著;与5%、10%、15%浓度胁迫的差
异不显著。
图5 不同浓度PEG-6000对叶片游离脯氨酸含量的影响
Fig.5 Efects of diferent concentrations of PEG-6000on
proline content of leaves
3 结论与讨论
当植物受到逆境胁迫时细胞膜会首先受到伤害,其
透性会增大[10-11],脂质过氧化作用将增强,MDA含量的
高低是脂质过氧化作用水平高低的直接反应[12],该试验
中MDA的含量随着渗透胁迫浓度的上升而上升,表明
了渗透胁迫浓度越高,质膜相对透性和 MDA含量增加
越多,脂质过氧化作用水平越高,细胞受损越严重,这与
杨絮茹的研究一致[10]。
一般情况下,脂质过氧化作用发生时,植物体会通
过调节保护酶系统(SOD、POD、CAT)活性等方式,形成
一定的防护和保护机制,降低活性氧自由基的伤害。该
试验结果表明,随着渗透胁迫浓度的增大,山白兰幼苗
体内的SOD、POD活性呈现出先增大后减小的变化规
律,但是整体高于对照,并且其峰值都是在渗透胁迫浓
度10%时出现,说明山白兰幼苗对渗透胁迫比较敏感,
在较低渗透胁迫浓度时就能提升SOD、POD等保护性酶
   
活性,以便维持其体内的生理代谢平衡,同时也表明山
白兰幼苗对渗透胁迫具有一定的抗性。
游离脯氨酸和可溶性蛋白质与植物的抗逆性有着
密切关系,是植物体内重要的渗透调节物质,其积累大
小可以作为植物抗旱性指标。该试验中,随着渗透胁迫
浓度的上升,其游离脯氨酸含量一直呈现出上升趋势,
表明在整个胁迫过程中,游离脯氨酸一直发挥着渗透调
节作用。可溶性蛋白质表现出先增大后减小的变化趋
势,说明在低浓度(浓度不超过5%)时可溶性蛋白质能
起到一定的渗透调节作用。山白兰幼苗遭受胁迫时游
离脯氨酸和可溶性蛋白质共同调节细胞渗透压以抵抗
苗木缺水,使山白兰适应一定程度的干旱,与杨絮茹[10]、
王蔚等[13]在大花萱草、芦苇上的研究结果基本一致。
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Effect of PEG-6000 on Physiological Characteristics of Michelia alba Seedlings
JIANG Lin1,2,YU Yan-ping1,LIU Kun-cheng1,XIE An-de1,PAN Qi-long1,WANG Ling-hui 1
(1.Colege of Forestry,Guangxi University,Nanning,Guangxi 530005;2.National Liuwan Forest Farm of Guangxi,Yulin,Guangxi 537000)
Abstract:Taking one-year-old Michelia alba seedlings as test materials,pot experiment was conducted,the efects of
diferent concentrations of PEG-6000aqueous solution on physiological characteristics of Michelia alba seedlings were
studied.The results showed that with the increasing of concentrations of PEG-6000aqueous solution,MDA content
increased,SOD and POD content increased first and then decreased,but overal than the control.Free proline had shown a
rising trend.The soluble protein content decreased firstly and then increased.
Key words:garden plants;Michelia alba;PEG-6000;physiological and biochemical index
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