全 文 ：河北农业科学 , 2009, 13 (2):1-3
JournalofHebeiAgriculturalSciences
　
编辑　杜晓东
干旱胁迫对 2种无芒雀麦光合作用的影响
黄丽丽 , 汪　季＊ , 胡生荣　 (内蒙古农业大学生态环境学院 , 内蒙古 呼和浩特　010019)
摘要:研究了干旱胁迫对美国无芒雀麦和本地无芒雀麦光合作用的影响。结果表明:美国无芒雀麦的光合速率
基本上随着干旱梯度的增加而逐渐下降 , 在不同胁迫天数间也逐渐下降 , 但下降幅度较小;本地无芒雀麦各干
旱处理光合速率在胁迫前中期随胁迫梯度的增加下降不明显 , 到胁迫后期才表现出较为明显的下降趋势 , 但在
各胁迫天数间差别不大 , 仅在胁迫第 20d各处理光合速率较之前有较为明显的降低。可见干旱胁迫对同化作用
有很强的抑制作用 , 从而影响了植物的生长发育。
关键词:无芒雀麦;干旱胁迫;光合作用;叶绿素
中图分类号:S543+.8　　　文献标识码:A　　　文章编号:1008-1631 (2009)02-0001-03
EfectsofDroughtStressonthePhotosynthesisofBromusstamineusandB.inermis
HUANGLi-li, WANGJi＊ , HUSheng-rong
(ColegeofEcologyandEnvironment, InnerMongoliaAgriculturalUniversity, Hohhot　010019, China)
Abstract:TheefectsofdroughtstressonthephotosynthesisofB.stamineusandB.inermiswerestudied.Theresults
showedthatthephotosyntheticrateofB.stamineusdecreasedwiththeincreasingofthedroughtgradient, butthedecrease
amplitudewasles.ThephotosyntheticrateofB.inermisdecreasedindistinctivelywiththeincreasingofthedrought
gradientintheprometaphase, decreaseddistinctivelyinthelaterstage.Thedroughtstressinhibitedtheasimilation
strongly, whichafectedtheplantgrowthanddevelopment.
Keywords:Bromusinermis;Droughtstress;Photosynthetic;Chlorophyl
收稿日期: 2008-12-02
基金项目:科技部农业科技成果转化资金项目 (2006GB24320403);
内蒙古自然科学基金 (200711020601, 200607010607)
作者简介:黄丽丽 (1981-), 女 , 内蒙古开鲁人 , 蒙古族 , 硕士在
读 , 研究方向为荒漠化。
通讯作者:汪　季。
　　在一定的环境条件下 , 当植物蒸腾消耗的水分大于
吸收的水分时 , 植物体内就会出现水分亏缺 , 即发生干
旱胁迫。目前 , 由于水资源分布不均匀和利用不合理 ,
导致我国受旱面积日益增大 , 干旱 、 水资源匮乏已成为
制约我国西部乃至全国生态环境建设的主要因素。由于
干旱胁迫造成植物体内水分失衡并严重影响苗木的成活
率和成活后植物的生长发育 , 因此 , 对植物抗旱性的研
究一直是人们的关注焦点和研究热点 [ 1] 。在我国西北广
大的干旱和半干旱地区 , 水分不足是限制牧草推广和生
产的重要因素。引进 、 筛选或培育抗旱性强而又高产的
牧草品种实为当务之急。
本地无芒雀麦 (Bromusinermiscv.Xilinguole)是禾
本科雀麦属多年生牧草 , 根茎分蘖强 、 抗杂草 、 抗寒 、
抗旱 、 耐涝 , 是适合我国北方广大地区退耕还草 、 牧草
产业化以及公路和铁路护坡的较佳牧草之一 [ 2] 。从美国
引进的无芒雀麦 (B.stamineus)抗热性较强 [ 3] , 抗旱性
比多年生黑麦草强 , 此外 , 在干旱季节重度放牧下的生
存能力也比较强 [ 4, 5] 。
干旱对植物的影响严重而广泛 , 它可同时影响植物
的光合生产能力 、 呼吸代谢 、 水分状况和各种酶的变化
等生理生化代谢过程。作物干重的 90%以上来自光合
作用 , 光合作用的强度直接影响到作物的生长发育及最
终产量。作物生长过程对缺水最敏感 , 由于水分供应不
足 , 导致作物生长受抑 , 产量降低。因此 , 作者利用梯
度干旱胁迫和持续干旱胁迫 2种方式 , 研究了无芒雀麦
光合特性的变化。
1　材料与方法
1.1　试验材料
无芒雀麦分引进种和本地种 2种。其中 , 引进种于
2004年从美国引进 , 种子千粒重 9.831g, 种子净度
97.61%;本地种从内蒙古草原站购得 , 2004年秋采自
内蒙古 多 伦 县 , 种 子 千粒 重 1.998g, 种 子 净度
99.53%。试验材料均为 2a生实生苗。用蛭石作为培养
基 , 定期浇营养液 , 在呼和浩特市内蒙古农业大学人工
智能化温室内进行培育。
1.2　试验方法
1.2.1　试验设计　干旱胁迫试验分梯度干旱胁迫和持
续干旱胁迫 2种方式进行。
1.2.1.1　梯度干旱处理。称盆内蛭石重量 , 设干旱水
平为蛭石含水量保持在田间最大持水量 (55%)的
80% (对照 )、 60%、 45%、 30%和 20%共 5个梯度 ,
分别用 CK、 G1 、 G2、 G3 和 G4表示。每 10d测定 1次
光合指标 , 共测定 3次 , 每个水平 5次重复。
DOI :10.16318/j.cnki.hbnykx.2009.02.026
河北农业科学 2009年
1.2.1.2　持续干旱处理。牧草充足灌水 3d, 以后不再
供应水分 , 使其自然干燥。分别在试验第 0d、 5d、
10d、 15d、 20d、 25d和 30d, 测定植物的光合指标 ,
5次重复。持续干旱胁迫用 GG表示。
1.2.2　测定项目与方法
1.2.2.1　叶绿素含量。参照上海植物生理研究所编写
的现代植物生理学实验指南 , 采用分光光度法。称取
0.5g叶片于研钵中 , 加少许 80%丙酮 , 研磨成匀浆 ,
过滤清液于容量瓶中 , 并用 80%丙酮洗涤至残渣无绿
色 , 定容至 100mL。分别在 λ=663nm和 λ=645nm处
测定 OD值 , 分别为 OD663和 OD645。
叶绿素 a和叶绿素 b总含量的计算公式 [ 6]为:
Chl=8.02×OD663 +20.20×OD645
1.2.2.2　光合参数。用 TSP-2光合作用测定系统 (英
国 PPSystems公司生产)测定各光合参数。选择生长良
好的功能叶片在胁迫开始后于 9:00开始测定。参数包
括光合 /呼吸速率 (A)(正值为光合速率 , 负值为呼吸
速率)、 蒸腾速率 (E)、 气孔导度 (G)和胞间 CO2浓
度 (Ci)等。当 A变化较稳定时开始记录 , 每项测定
均 5次重复。由于测定天数不一致 , 为便于不同胁迫时
期光合参数的比较 , 抵消不同测定时间光照强度和温度
等因素差异的影响 , 所有测定值均取相对值 , 即 Pri=
Pi/Pick。
式中 , Pri为第 i个光合特性指标的相对值 , Pi为干
旱胁迫条件下第 i个光合特性指标的实测值 , Pick为对照
条件下第 i个光合特性指标的实测值 , i代表光合速率 、
气孔导度 、 蒸腾速率和胞间 CO2浓度 [ 7] 。
3　结果与分析
3.1　干旱胁迫对无芒雀麦光合参数的影响
表 1和表 2显示了干旱胁迫下 2种无芒雀麦光合参
数的变化情况 , 最后 1列数据采用相对值。
引进种的光合速率 (A)基本上随干旱梯度的增加
而逐渐下降 , 各干旱梯度的光合速率随胁迫时间的延长
而逐渐下降 , 但下降幅度较小 (表 1);与之相比 , 本
地种的光合速率在各处理的表现为:胁迫前期随胁迫梯
度的增加下降不明显 , 到胁迫后期才表现出较为明显的
因胁迫梯度增加而下降的趋势 , 但在各胁迫天数间差别
不大 , 仅在胁迫第 20d各处理光合速率较之前有了较为
明显的降低 (表 1), 可见干旱胁迫对同化作用有很强
的抑制作用 , 从而影响了植物的生长发育。
持续干旱胁迫初期 , 2种无芒雀麦的蒸腾速率 (E)
均略大于对照 , 随着胁迫时间的延长 , 各处理蒸腾速率
均小于对照 , 而且随胁迫时间的延长 , 蒸腾速率下降的
幅度也逐渐增大;持续干旱处理条件下 , 2种无芒雀麦
在不同胁迫时期差别不明显 (表 2)。由此可见 , 持续
干旱胁迫明显降低了 2种无芒雀麦的蒸腾速率 , 表明植
物受到了较为明显的水分胁迫。
2种无芒雀麦气孔导度 (G)和胞间 CO2 浓度
(Ci)的变化规律基本相似 , 即在胁迫初期较对照有所
上升 , 但随后 , 特别是在持续干旱处理下气孔导度均明
显下降;2种无芒雀麦在整个胁迫过程中气孔导度和胞
间 CO2浓度基本上均在 20d后小于对照水平。
表 1　梯度干旱胁迫对 2种无芒雀麦光合参数的影响Table1　EffectsofgradientofdroughtstressonthephotosyntheticparametersofB.stamineusandB.inermis
植物种 处理 指标 5d 10d 15d 20d 25d 30d
引进种
G
1
E 0.77 1.41 1.08 0.75 3.47 1.01
G 0.78 2.22 0.79 0.39 10.86 0.81
T 1.04 1.07 1.13 1.08 0.87 0.99
A 0.85 0.83 0.79 0.78 0.87 0.63
CI 3.79 1.27 2.08 0.48 3.04 1.30
G2
E 0.78 0.47 0.44 0.45 2.20 0.93
G 0.68 0.29 0.21 0.19 6.12 0.61
T 1.06 1.18 1.23 1.12 1.01 1.03
A 0.82 0.73 0.76 0.63 0.64 0.61
CI 1.45 0.51 0.50 0.00 3.86 1.23
G3
E 0.86 0.87 0.65 1.16 0.73 0.56
G 1.10 0.84 0.36 0.70 0.43 0.27
T 1.03 1.11 1.18 1.08 1.14 1.12
A 0.80 0.69 0.76 0.72 0.74 0.59
CI 1.58 1.32 2.78 1.44 1.96 0.75
G
4
E 1.00 2.10 0.90 0.30 0.55 0.16
G 2.07 6.68 0.87 0.12 0.30 0.07
T 0.99 1.04 1.11 1.16 1.17 1.12
A 0.88 0.77 0.55 0.68 0.74 0.75
CI 1.58 1.86 5.03 0.00 1.50 0.00
本地种
G1
E 1.33 1.51 0.83 1.10 1.24 1.42
G 2.12 1.92 0.63 0.73 1.31 1.80
T 0.98 1.04 1.11 1.05 1.04 0.91
A 0.76 0.88 1.00 0.81 0.80 0.71
CI 2.35 1.81 0.80 0.92 0.90 2.27
G2
E 0.83 1.56 1.15 1.07 2.58 1.05
G 0.72 2.38 0.91 0.66 4.51 0.86
T 1.07 1.05 1.12 1.05 0.99 1.00
A 0.88 0.78 0.86 0.74 0.78 0.81
CI 1.04 2.58 3.32 1.21 5.08 1.62
G3
E 0.63 0.99 0.71 0.47 1.26 0.41
G 0.61 1.06 0.41 0.24 1.11 0.24
T 1.05 1.09 1.21 1.13 1.08 1.08
A 0.86 0.84 0.78 0.75 0.73 0.71
CI 0.54 1.19 2.22 0.00 3.70 0.03
G4
E 1.50 1.35 1.10 0.69 0.39 0.35
G 3.71 1.91 1.11 0.37 0.23 0.20
T 0.97 1.06 1.10 1.11 1.17 1.09
A 0.85 0.82 0.70 0.85 0.82 0.73
CI 2.55 1.59 6.72 0.43 0.13 0.00
3.2　干旱胁迫对无芒雀麦叶绿素含量的影响
从图 1 ～ 3可以看出 , 在梯度干旱和持续干旱胁迫
下 , 2种无芒雀麦各处理叶绿素总含量 (Chla+Chlb)
较对照均有不同程度的下降。可见干旱胁迫导致 2种无
芒雀麦叶绿素含量下降 , 导致光捕获减少 , 进而在一定
·2·
第 2期 黄丽丽等:干旱胁迫对 2种无芒雀麦光合作用的影响
表 2　持续干旱胁迫对 2种无芒雀麦光合参数的影响Table1　EffectsofsustainabledroughtstressonthephotosyntheticparametersofB.stamineusandB.inermis
植物种 指标 5d 10d 15d 20d 25d 30d
引进种
E 1.03 1.50 1.00 0.31 0.31 0.27
G 2.10 2.43 0.85 0.10 0.13 0.16
T 0.97 1.05 1.11 1.24 1.20 1.07
A 0.78 0.74 0.45 0.73 0.47 0.71
Ci 1.79 1.69 1.05 0.00 0.10 0.42
本地种
E 1.27 1.02 0.78 0.52 0.28 0.30
G 3.11 1.24 0.61 0.22 0.15 0.40
T 0.95 1.10 1.14 1.22 1.20 1.04
A 0.80 0.73 0.52 0.61 0.61 0.68
Ci 1.48 0.97 1.52 0.00 0.17 0.55
图 1　梯度干旱胁迫对引进种叶绿素含量的影响Fig.1　EffectofgradientofdroughtstressonthechlorophylcontentofB.stamineus
图 2　梯度干旱胁迫对本地种叶绿素含量的影响Fig.2　EffectofgradientofdroughtstressonthechlorophyllcontentofB.inermis
图 3　持续干旱胁迫对无芒雀麦叶绿素含量的影响Fig.3　EffectofsustainabledroughtstressonthechlorophylcontentofB.inermisandB.stamineus
程度上降低了光合速率 , 影响了植物的生长。与引进种
相比 , 本地种各处理随着胁迫时间的延长变化相对较
小 , 并且随着干旱胁迫天数的增加叶绿素含量越来
越小。
2种无芒雀麦在持续干旱胁迫下叶绿素含量表现出
类似的趋势 , 即在胁迫 15d与对照相差较多 , 胁迫第
20d时基本上大于其对照水平 , 而随着胁迫时间的进一
步延长 , 至胁迫第 30d, 各交叉处理叶绿素又有所下
降 , 并基本上小于对照水平;引进种在胁迫 20d时与对
照相差最大 , 至胁迫第 30d达到与对照相当的水平。并
且引进种叶绿素含量的最大值比本地无芒雀麦叶绿素含
量的最大值偏大。
4　结论与讨论
　　试验采用无芒雀麦引进种和本地种进行不同干旱梯
度的胁迫处理 , 结果表明 , 2种无芒雀麦在持续干旱胁
迫受害情况与在单一干旱胁迫各指标的变化趋势基本相
同 , 即随着胁迫时间的延长 , 2种无芒雀麦叶片中总叶
绿素含量的持续降低 , 都表明 2种无芒雀麦受到不同干
旱胁迫伤害的程度也越来越大;干旱胁迫明显降低了
2种无芒雀麦的光合速率 , 进而抑制了它们的生长和发
育。 2种无芒雀麦在梯度干旱胁迫和计干旱胁迫下 , 其
叶绿素和含量以及光合参数都有不同程度的下降 , 说明
干旱胁迫对植物的结构造成了一定的破坏。
对试验结果进行分析可以看出 , 2种无芒雀麦在不
同干旱梯度胁迫下 , 各处理间的差异较小 , 这可能是由
于这些梯度引起的胁迫强度之间本身差异较小所致。
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