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聚乙二醇模拟干旱胁迫对兔儿伞生理特性的影响



全 文 :·园林花卉·植物 北方园艺2013(11):56~59
第一作者简介:岳桦(1962-),女,硕士,教授,硕士生导师,研究方
向为园林植物资源与应用。E-mail:yuehua0123@126.com.
收稿日期:2013-01-16
聚乙二醇模拟干旱胁迫对兔儿伞生理特性的影响
岳   桦,石 喜 梅
(东北林业大学 园林学院,黑龙江 哈尔滨150040)
  摘 要:以大庆市干旱草原移植的兔儿伞为试材,在室内模拟干旱条件下,研究了不同质量
分数(10%、20%、30%)的聚乙二醇6000(PEG-6000)溶液对兔儿伞形态、叶片相对含水量、细胞膜
透性、超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,以期评价兔儿伞的抗旱能力。结果表明:质量分数为
10%、20%和30%的PEG-6000胁迫40h后,兔儿伞的形态均受到不同程度损害,质量分数为
20%、30%的PEG-6000分别胁迫24、16h后,兔儿伞逐渐失去观赏价值;随着PEG-6000质量分数
的增加和胁迫时间的延长,兔儿伞叶片相对含水量持续下降,复水后各处理均有7%~10%幅度
的上升;细胞膜透性与胁迫程度呈极显著正相关,复水后各处理均有3%~7%幅度的上升;PEG-
6000质量分数为10%、20%、30%处理的SOD活性在胁迫32、16、24h时达到最大值,说明兔儿伞
在受到干旱胁迫伤害时,具有能有效清除超氧离子以抵御干旱胁迫的能力。
关键词:兔儿伞;PEG-6000;干旱胁迫;生理指标
中图分类号:S 567.23+9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2013)11-0056-04
  兔儿伞(Syneilesis aconitifolia)属菊科兔儿伞属多
年生草本植物,生于山坡荒地、林缘和路旁[1]。兔儿伞
株丛茂密、叶形奇特、花朵繁多、花期长,其幼苗和嫩叶
均可食用,全株可入药,兼具观赏、经济和药用价值[2]。
兔儿伞抗逆性强,管理粗放,但是截至目前在城市绿化
中应用很少,这与人们的认识程度和资源的有限性有很
大关系。为了适应日益干旱的生态环境,节约用水,对
抗旱品种的培育及植物抗旱性的研究愈发重要。
聚乙二醇(PEG-6000)作为一种高分子渗透剂,可以
人为的限制水分进入种子的速率,从而控制种子的吸水
速率和发芽进程。目前,实验室条件下大多采用PEG-
6000高渗溶液来模拟干旱胁迫,该方法具有简单易行、
条件容易控制、重复性好、试验周期短等诸多优点,已被
广泛应用到蔬菜、花卉、农作物及林木等多种植物苗期
抗旱性的早期鉴定。现以大庆市干旱草原移植的兔儿
伞为试材,在室内模拟干旱条件下,研究了不同质量分
数(10%、20%、30%)的聚乙二醇6000(PEG-6000)溶液
对兔儿伞形态、叶片相对含水量、细胞膜透性、超氧化物
歧化酶(SOD)活性的影响,以期评价兔儿伞植株的耐旱
能力,同时为兔儿伞城市园林绿化应用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
  2011年6月引种于大庆干旱草原阳生生境的多年
生兔儿伞植株。引种后栽植于东北林业大学苗圃,进行
正常田间管理。2012年7月,在苗圃地中选取长势良
好、株高一致(40cm左右)、无病虫害的植株80株,平均
分成4组,每组20株。
1.2 试验方法
分别随机采取各处理下的叶片,用蒸馏水洗净,再
用滤纸擦干后用保鲜膜包裹,待测。PEG-6000胁迫处
理:7月5日,将80株兔儿伞植株于苗圃中挖出,用清水
洗去根部泥土,移入装有蒸馏水的500mL锥形瓶中进
行无土栽培。适应5d后,再将其移入不同浓度的PEG-
6000溶液中进行模拟干旱胁迫处理。设3个PEG-6000
浓度为处理梯度:10%、20%和30%,以蒸馏水为对照,
室内试验环境条件较为恒定,平均温度为28℃,平均湿
度为53%。处理开始后分别于0、8、16、24、32和40h
后取叶片进行生理指标测定,每个处理设3次重复,胁
迫40h后复水,并于复水后72h采样测定相同指标,
观察其恢复情况[3]。
1.3 项目测定
生理指标的测定:形态指标采用萎蔫指数评价法进
行测定;叶片相对含水量采用烘干法测定[4];细胞膜透
性采用电导率法测定[5-6];超氧化物歧化酶(SOD)活性采
用淡蓝四唑(NBT)法测定[7-8]。
1.4 数据分析
所有试验数据采用Excel和Spss17.0进行统计
分析。
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北方园艺2013(11):56~59 植物·园林花卉·
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫对兔儿伞形态指标的影响
根据干旱胁迫过程中兔儿伞植株形态的总体变化
特征观察,将植物的萎蔫指数划分为5个级别。0级:植
株株型整齐,叶片自然外展,叶片鲜绿,饱满坚挺;1级:
叶片开始萎蔫,质地变软,嫩叶下垂;2级:成叶开始下
垂,叶缘变软微卷,叶色减淡;3级:叶片黄绿色,叶片失
水,叶缘干枯;4级:叶片严重卷曲下垂,叶色发黄,叶片
干枯。兔儿伞能否作为园林花卉应用于园林绿化和干
旱性园林建设中,其在干旱情况下的植株的观赏特性是
选择标准之一。由图1可知,不同质量分数的PEG-6000
胁迫处理后,兔儿伞的形态变化为:CK处理在胁迫0~
40h均为0级;PEG-6000质量分数为10%、20%、30%处
理的植株,8h时20%和30%都达到1级萎蔫指数。
10%、20%和30%处理下的植株达到2级萎蔫指数所需
要的时间分别是32、24和16h。20%和30%处理下的
植株,40h时达到3级、4级萎蔫指数,10%胁迫40h后
只达到2级萎蔫。复水后,10%、20%和30%处理下的
植株形态没有明显变化。结果表明,不同浓度PEG-
6000胁迫开始后,兔儿伞植株的形态均发生变化,并随
干旱胁迫时间的延长,萎蔫指数上升,随着PEG-6000浓
度的升高,其萎蔫指数上升加快。萎蔫指数与胁迫时间
呈极显著正相关,与胁迫浓度也呈极显著正相关。
2.2 干旱胁迫对兔儿伞叶片相对含水量的影响
叶片相对含水量反映了植物体赖以生存的水分状
况。由表1可知,PEG-6000处理下的植株在0~8h叶
图1 PEG-6000干旱胁迫对兔儿伞形态的影响
Fig.1 Efects of PEG-6000drought Stress on the forms of
Syneilesis aconitifolia
片的含水量下降较快,且随着PEG-6000质量分数的增
加,下降幅度增大,降幅为6%左右,差异显著,说明兔儿
伞对干旱较敏感;PEG-6000处理下的植株在8~40h叶
片的含水量下降的幅度减小,相较而言,不同PEG-6000
质量分数处理下的植株,其相对含水量的降幅10%<
20%<30%,40h时达到最低,与对照相比,差异显著,降
幅分别为11%、16%、22%左右。复水后(72h时),PEG-
6000处理下的植株叶片含水量均有上升,与复水前相比,
差异显著,但其叶片含水量未达到对照水平。结果表
明,不同PEG-6000浓度处理下,兔儿伞叶片含水量均
随干旱胁迫时间的延长而降低,随着PEG-6000浓度
增大,降低幅度增大。PEG-6000质量分数为30% 时,
对兔儿伞叶片相对含水量影响最大,兔儿伞叶片相对
含水量与PEG-6000的质量分数、胁迫时间均呈极显
著负相关。
  表1 PEG-6000干旱胁迫对兔儿伞叶片相对含水量的影响
  Table 1 Efects of PEG-6000drought stress on the leaf relative water content of Syneilesis aconitifolia
PEG-6000质量 干旱胁迫时间/h
分数/% 0  8  16  24  32  40 复水
CK  76.01±0.93  80.40±1.17  78.72±0.67  76.22±0.17  78.16±0.53  78.01±0.38  77.91±1.57
10  76.01±0.93d 70.74±0.26c 68.86±1.36b 68.10±0.41b 67.90±1.12b 65.33±0.92a 72.19±0.39c
20  76.01±0.93e 70.07±1.47d 71.22±0.60d 65.39±2.60c 63.12±0.13b 60.07±1.61a 70.80±0.28d
30  76.01±0.93g  68.13±0.25f 65.35±0.19e 60.20±0.38c 59.11±0.39b 54.63±0.48a 62.97±1.26d
  注:表中数据为平均值±标准误;同一行中不同小写字母为差异显著(P<0.05)。下同。
2.3 干旱胁迫对兔儿伞细胞膜透性的影响
细胞质膜透性可以从一定程度上反映原生质膜受
伤害程度大小,即受伤害程度大的质膜透性上升也大,
导致组织渗出液相对电导率增加[4]。膜透性增大的程
度与逆境胁迫强度有关,也与植物抗逆性的强弱有关。
由表2可以看出,随着PEG-6000胁迫时间的延长,兔儿
伞的细胞膜透性逐渐增加,电导率升高;随PEG-6000质
量分数的增加,细胞膜透性的伤害程度也随之增加。说
明细胞膜透性的变化与胁迫时间和PEG-6000质量分数
呈极显著正相关。PEG-6000溶液胁迫下,0~16h电导
率上升速度快,增幅大于5%,差异显著,说明细胞膜结
构受到了一定程度的损坏;16~40h电导率上升的速度
减慢,幅度逐渐降低,说明随干旱胁迫时间的延长,植物
本身的渗透调节发挥了作用,在一定程度上减弱了干旱
对细胞膜透性的伤害。复水后,电导率均有所下降,但
未恢复到对照水平,差异显著,说明植物原生质膜受伤
害后,短期内不可完全恢复。结果表明,随着胁迫时间
的延长和PEG-6000浓度的增大,兔儿伞细胞膜透性也
随之增加,植株本身受到了一定的伤害,及时复水,可以
缓解这种伤害,但无法恢复到原始水平。
2.4 干旱胁迫对兔儿伞SOD活性的影响
目前普遍认为干旱破坏了植物细胞内活性氧产生
和清除的动态平衡,超氧化物歧化酶(SOD)在细胞受到
干旱胁迫损害时,能有效清除超氧离子,防御细胞膜脂
受损,同时还可减少丙二醛(MDA)的增生[5]。SOD活性
随胁迫时间的延长,总体呈现先升高后下降的趋势。各
浓度胁迫下,其峰值点不一致。由表3可以看出,质量
分数为10%的PEG-6000胁迫下,兔儿伞SOD的活性在
75
·园林花卉·植物 北方园艺2013(11):56~59
    表2 PEG-6000干旱胁迫对兔儿伞细胞膜透性的影响
  Table 2 Efects of PEG-6000drought Stress on the membrane permeability of Syneilesis aconitifolia
PEG-6000质量 干旱胁迫时间/h
分数/% 0  8  16  24  32  40 复水
CK  37.49±1.73  35.63±3.25  46.10±1.39  39.42±2.91  43.13±1.46  37.00±4.21  42.27±2.07
10  37.49±1.73a 42.75±1.28a 52.16±0.21b 54.61±3.17bc  57.33±2.25c 61.41±2.28d 54.52±2.92bc
20  37.49±1.73a 46.15±1.94b 51.38±1.84bc  52.56±3.18c 60.21±2.79d 63.17±3.44d 46.11±4.07b
30  37.49±1.73a 47.93±1.51b 55.34±4.53c 57.34±2.31c 64.13±1.87d 69.37±2.75d 66.36±5.82d
  表3 PEG-6000干旱胁迫对兔儿伞SOD活性的影响
  Table 3 Efects of PEG-6000drought Stress on the SOD activity of Syneilesis aconitifolia
PEG-6000质量 干旱胁迫时间/h
分数/% 0  8  16  24  32  40 复水
CK  92±3.21  108±7.93  101±5.09  98±10.16  93±3.57  103±2.91  94±9.16
10  92±3.21a 137±6.19b 147±7.47c 128±4.10b 187±8.81d 163±2.09c 172±12.09c
20  92±3.21a 125±6.45b 168±14.02d 156±4.52cd  148±13.70c 139±6.45c 159±12.54d
30  92±3.21a 167±5.36c 157±13.24c 206±6.41e 197±5.12de  142±9.33b 187±17.88d
0~16h时间段增强,在16~24h时间段活性降低,于
24h降至最低点128U/g,随后又呈现明显上升趋势,于
32h时活性达到最大值,为187U/g;质量分数为20%的
PEG-6000胁迫下,兔儿伞SOD的活性在0~16h时间
段内增强,达到最大值,为168U/g,在16~40h时间段
活性降低,差异不显著。质量分数为30%的PEG-6000
胁迫下,兔儿伞的活性在0~8h活性增强,8~16h时间
段内活性缓慢下降,16~24h活性呈现明显上升趋势,于
24h时达到最大值,为206U/g,随后活性又开始下降;复
水后,PEG-6000胁迫下的兔儿伞SOD活性呈现上升趋
势,72h时,在质量分数为10%、20%、30%的PEG-6000
胁迫下,兔儿伞SOD的活性分别为对照的183%、169%、
199%。结果表明,SOD活性的增强与胁迫时间和PEG-
6000质量分数呈极显著正相关。
3 结论
PEG-6000模拟干旱胁迫兔儿伞试验中,3个梯度
PEG-6000胁迫均对兔儿伞植株产生了伤害作用。兔儿
伞在不同质量分数的PEG-6000胁迫下,植株形态和生
理指标均受到了不同程度的影响。相较而言,质量分数
为10%的PEG-6000胁迫对兔儿伞的伤害最小,在此浓
度下,兔儿伞可通过自身调节能力保持相对正常生长状
态,质量分数为20%、30%的PEG-6000胁迫时,随着胁
迫时间的延长,受到的伤害也越来越大。兔儿伞经质量
分数为10%、20%和30%的PEG-6000处理后,植株分别
于32、24和16h后开始逐渐失去观赏性。随着PEG-
6000浓度的增加和胁迫时间的延长,兔儿伞叶片的相对
含水量呈递减趋势;相对电导率呈递增趋势;SOD活呈
先递增后下降的趋势;复水后,均有恢复现象。综合比
较4个评价指标以及复水后的恢复情况,兔儿伞在轻度
干旱胁迫(PEG-6000 10%~20%)下,0~24h时间段内
具有自我调节能力,而重度干旱胁迫(PEG-6000 30%)下
0~16h时间段内具有自我渗透调节能力,随着胁迫时间
的延长,对植株具有不可逆的伤害。结果表明,兔儿伞对
干旱胁迫具有一定的适应能力,植株具有较强的抗旱性。
参考文献
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Effects of Drought Stress Simulated by PEG-6000 on Physiological Characteristics of
Syneilesis aconitifolia
YUE Hua,SHI Xi-mei
(Colege of Landscape Architecture,Northeast Forestry University,Harbin,Heilongjiang 150040)
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北方园艺2013(11):59~61 植物·园林花卉·
第一作者简介:梁悦萍(1986-),女,硕士研究生,研究方向为园林
植物栽培生理。E-mail:yueping0520@163.com.
责任作者:唐道城(1954-),男,硕士,教授,博士生导师,现主要从事
花卉遗传育种与栽培生理等研究工作。E-mail:tangdaocheng6333@
163.com.
基金项目:国家科技部资助项目(2009GJG20047);西宁市攻关资
助项目(2009-G-01)。
收稿日期:2013-01-17
栽培基质对郁金香鳞茎形态发育及
还原糖含量的影响
梁 悦 萍,唐 道 城
(青海大学 高原花卉研究中心,青海 西宁810016)
  摘 要:以郁金香品种“Apeldoorn”鳞茎为试材,以栗钙土、草炭、河沙为栽培基质,研究了6
种不同配比的栽培基质对郁金香新鳞茎周径、干重、含水量及还原糖含量的影响。结果表明:在
郁金香新鳞茎生长发育过程中,干重和周径表现为缓-快-缓的变化趋势;齐苗后前4周含水量缓
慢上升,之后逐渐下降,以50%栗钙土+30%草炭+20%河沙下降幅度最大,达到14.9%,以河沙
下降幅度最小,为11.6%;齐苗后前6周还原糖含量变化缓慢,6~8周急剧增加,在齐苗后第8周
出现1个峰值,之后又迅速下降,其中以50%栗钙土+30%草炭+20%河沙下降幅度最小,为
2.53mg/g FW。 
关键词:郁金香;栽培基质;周径;干重;含水量;还原糖
中图分类号:S 682.2+63 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2013)11-0059-03
  郁金香是具有地下鳞茎的多年生草本植物,中亚为
其分布中心。目前,国内外对郁金香生长发育的影响因
素报道较多。不同的栽植时间、栽植后温度、湿度、光
照、营养供应等均对郁金香生长发育有很大影响[1-8]。
同的郁金香品种所需要的最适生长温度也有所不同[9]。
栽培基质的组成和特性也是决定其生长发育、产
    
量和品质的主要因素[10-13]。郁金香鳞茎的生长发育伴
随着复杂的生理变化,其中还原糖的变化体现了碳水化
合物的供应及转化,其它碳水化合物也可水解生成还原
糖[14]。现以郁金香为试材,通过研究其生长过程中鳞茎
形态特征及还原糖含量的变化,旨在探求不同栽培基质
对郁金香鳞茎生长发育期间水分消耗及糖分转化的影
响,以期为郁金香的种球繁育及膨大提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
以郁金香品种“Apeldoorn”周径6~8cm的鳞茎
为试材,单球重8.9g/粒;以不同配比的6种基质进行盆
栽试验,6种基质配比分别为栗钙土、河沙、草炭、栗钙
土∶河沙=1∶1、栗钙土∶草炭=1∶1、栗钙土∶草炭∶
河沙=5∶3∶2。栽培基质的理化性质见表1


Abstract:Taking Syneilesis aconitifolia transplanted from arid grassland habitats of Daqing as test materials,the
influence of diferent mass concentrations(10%,20%and 30%)of PEG-6000osmotic stress on S.aconitifolia’s forms,
leaf relative water content,membrane permeability and superoxide dismutase(SOD)activity under the condition of indoor
simulation drought were studied in order to evaluate its drought resistance.The results showed that its forms were
subject to varying damage after 40hof the mass concentration of 10%,20%and 30%PEG-6000stress,the ornamental
value of S.aconitifoliabegan to disappeared gradualy after 24hand 16hof PEG-6000stress by 20%and 30%PEG-
6000,respectively.With the concentration of PEG-6000increasing and the time of stress prolonging,the leaf relative water
content continued to decline,and then increased by 7%~10%after rewatering.It existed a very significant positive
correlation between the membrane permeability and the level of stress,and then increased by 3%~7%after rewatering.
The maximum value of SOD activity appeared at 32h,16hand 24hof stress by 10%,20%and 30% PEG-6000,
respectively,it showed that the protective enzyme system of S.aconitifoliacould efectively remove uperoxides to resist
the drought stress under drought stress damage.
Key words:Syneilesis aconitifolia;PEG-6000;drought stress;physiological indices
95