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化学融雪剂胁迫对翠菊生理特性的影响



全 文 :湖 北 农 业 科 学 2011 年
第 50 卷第 10 期
2011年 5 月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol. 50 No.10
May.,2011
收稿日期:2010-10-27
基金项目:吉林省科技支撑计划项目(20060222-2)
作者简介:崔虎亮(1986-),男,山西长治人,2008 级硕士研究生,研究方向为植物生理学,(电话)13844163285(电子信箱)
cuihuliang2005@126.com;通讯作者,侯建伟,副教授,(电子信箱)jianweihou@126.com。
中国北方城市在冬季除雪普遍采用播撒化学
融雪剂的方法, 而化学融雪剂的主要成分是盐类,
长期使用对生态环境造成的一系列问题已引起广
泛的关注[1,2]。化学融雪剂对植物的危害主要是通过
含融雪剂的积雪融化后在土壤中积累,引起土壤盐
分过高,造成植物出现盐胁迫[3],并且这种盐胁迫对
园林植物生长的抑制作用非常明显[4,5]。草本花卉在
城市绿地中的栽培通常是当年春季冰雪融化后带
土坨直接定植于绿地当中, 且多为浅根系植物,至
于土壤中融雪剂残留对之的影响鲜有报道。 翠菊
(Callistephus chinensis Nees), 又名江西腊、 七月
菊,属菊科(Asteraceae)一年生草本,是典型的城市
绿地常用草本花卉。 吉农大红翠菊 (C. chinensis
Nees cv. Jinongdahong) 是长春市常见的草本花卉,
具有很高的观赏价值 [6]。 试验采用吉农大红翠菊为
试材,从草本花卉栽培的实际出发,就化学融雪剂
胁迫对翠菊生理的影响进行了探讨,旨在为进一步
研究化学融雪剂对城市园林植物的危害提供科学
依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设计
试材吉农大红翠菊由吉林农业大学园艺学院
提供。 试验用化学融雪剂选用 RXJ 型融雪剂,由长
春市经纬化工股份合作公司提供。 试验采用单因素
随机区组试验设计方法,共设 5 个处理,处理 1(T1)
化学融雪剂胁迫对翠菊生理特性的影响
崔虎亮,乔 聪,李 霞,侯建伟
(吉林农业大学园艺学院,长春 130118)
摘要:选用吉农大红翠菊(Callistephus chinensis Nees cv. Jinongdahong)为试材,研究了在不同处理水平
化学融雪剂胁迫下相关生理指标的变化。 结果显示,随着化学融雪剂胁迫处理水平的增大,翠菊体内丙
二醛(MDA)和可溶性糖的含量均在增大,且含量均高于正常情况;超氧化物歧化酶(SOD)活性呈现先降
低后增高然后缓慢下降的变化趋势,在化学融雪剂 0.10%处理水平时活性最低,各处理 SOD 活性低于正
常情况;而过氧化物酶(POD)活性呈现先升高后降低的变化趋势,在化学融雪剂 0.20%处理水平时达到
最大值,但当化学融雪剂处理水平继续增加时活性降低。
关键词:翠菊;化学融雪剂;生理特性
中图分类号:S681.9;X503.233 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2011)10-2044-03
Effects of Chemical Deicing Salt Stress on the Physiological Characteristics
of Callistephus chinensis
CUI Hu-liang,QIAO Cong,LI Xia,HOU Jian-wei
(College of Horticulture,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China)
Abstract: This effect of chemical deicing salt stress on the physiological characteristics of Callistephus chinensis Nees cv. Ji-
nongdahong was studied. The result showed that with the chemical deicing salt concentration increasing, the content of MDA
and soluble sugar increased; the activity of SOD decreased first, increased subsequently and then decreased slightly and
reached the minimum value when the concentration was 0.10%; while the activity of POD increased first then decreased and
the maximum value appeared at the concentration of 0.20%.
Key words: Callistephus chinensis Nees; chemical deicing salt; physiological characteristics
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2011.10.048
第 10 期
化学融雪剂水平 (以干土重量百分比计, 下同)为
0.05%,处理 2(T2)化学融雪剂水平为 0.10%,处理 3
(T3)化学融雪剂水平为 0.20%,处理 4(T4)化学融
雪剂水平为 0.40%,对照(T0)不用化学融雪剂。每个
处理 3次重复,每个重复 15株。
1.2 田间试验方法
试验于 2010 年 4 月至 9 月在吉林农业大学园
艺学院园林试验基地进行。 2010 年 4 月 20 日于园
林试验基地温室播种育苗,待翠菊幼苗长出 2 片真
叶后分苗供试验用。 2010 年 6 月 15 日进行试验处
理,选择长势一致的翠菊幼苗,将不同处理水平的
基质(园土∶草炭∶炉渣的体积比为 3∶2∶1)分置于 20
cm×20 cm×20 cm 的培养钵中, 每个培养钵定植 1
株,各处理随机排列,处理 20 d 后选取上部功能叶
片测量有关生理指标。
1.3 测定项目与方法
超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、可
溶性糖含量和丙二醛(MDA)含量等指标按文献[7]
的方法测定,并略作改进。 细胞膜透性的测定采用
相对电导率法,用电导率仪(DDS-11A 型,上海虹益
仪器厂)测定。 每项测定重复 3 次,试验数据用 Ex-
cel 2000和 DPS专业版软件进行统计分析。
1.4 盐害调查以及盐害指数的计算
在处理缓苗后每 5 d 观察一次受害情况, 在第
30 d 时进行盐害调查统计,调查盐害级别按单株幼
苗受害程度和生成侧根数的多少,将幼苗的盐害程
度由轻到重分成 5级。 0级——幼苗生长正常,表现
该品种应有的生长特征;1 级——幼苗生长稍微受
到抑制,株高、侧根数、真叶数及叶面积等形态指标
部分稍低于 0 级,有少数叶尖、叶脉或叶缘变黄;2
级——幼苗生长受到一定抑制, 株高低于 0 级,叶
面积减小,有大约 1 / 2 的叶尖、叶缘焦枯;3 级——
幼苗生长受到抑制,株高明显低于 0 级,叶片较小,
大部分叶尖、叶缘焦枯,出现落叶;4 级——植株生
长受到明显抑制,株高明显低于 3 级植株,真叶刚
显露,子叶面积明显小于对照,最终叶落趋于死亡。
根据所调查的盐害级别计算盐害指数 (Salt injure
index,SII)和盐害率(Salt injury rate,SIR)。 SII=∑
(盐害代表级别×受害株数) / (总株数×盐害最高级
别)×100%;SIR=(盐害株数 /调查总株数)×100%。
2 结果与分析
2.1 盐害指数和盐害率
不同化学融雪剂处理对翠菊幼苗的盐害指数
和盐害率影响结果见表 1,由表 1 可见,随着化学融
雪剂处理浓度的增大,翠菊的盐害率和盐害指数也
不断增大;对各处理间盐害指数进行方差分析后发
现,各处理间差异显著。 并且化学融雪剂处理的盐
害率均比对照的差异显著。
2.2 对抗氧化酶活性的影响
植物体细胞保护酶系统是植物体防御逆境伤
害的有效体系,不同化学融雪剂浓度处理对翠菊幼
苗抗氧化酶活性的影响结果见图 1,从图 1 可见,翠
菊幼苗的 POD 活性呈先升后降的变化趋势 ,在
0.20%化学融雪剂处理水平下达到最高值, 比对照
增加了 241.00%, 处理达到 0.40%化学融雪剂水平
时略有下降,但依旧高于对照 232.59%,说明在化学
融雪剂 0.05%和 0.10%处理水平下刺激了 POD 活
性,而到 0.40%水平时 POD 活性又受到了抑制。 正
常情况下翠菊幼苗的 SOD 活性较高,化学融雪剂各
处理间大致呈现先降低再升高又下降的趋势,在
0.10%化学融雪剂处理水平下达到最低值, 比对照
下降了 55.39%,0.20%化学融雪剂处理下却明显升
高,但依旧比对照下降了 29.17%,0.40%化学融雪剂
处理下略有下降,却仍高于最低值。
2.3 对可溶性糖含量的影响
植物在逆境中可通过大量合成可溶性糖来维
持自身的渗透压,以缓解逆境带来的伤害。 不同化
学融雪剂浓度处理对翠菊幼苗可溶性糖含量的影
响结果见图 2,从图 2 结果分析可得出,化学融雪剂
各处理的含量均高于对照,0.05%~0.20%各处理水
平间的变化缓慢,到 0.40%处理水平时显著升高,比
表 1 化学融雪剂对盐害指数和盐害率的影响
试验处理
T0(CK)
T1
T2
T3
T4
盐害指数//%
5.0 a
30.0 b
42.5 c
67.5 d
77.5 e
盐害率//%
20 a
60 b
60 b
90 c
90 c
注:同列数据后英文小写字母表示在 P<0.05 水平上的差异显著
性。
图 1 化学融雪剂对抗氧化酶活性的影响
1 000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0抗





//U
/(

m
in

T0 T1 T2 T3 T4
处理
SOD
POD
崔虎亮等:化学融雪剂胁迫对翠菊生理特性的影响 2045
湖 北 农 业 科 学 2011 年
图 2 化学融雪剂对可溶性糖含量的影响
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0






//g
/k
g
T0 T1 T2 T3 T4
处理
对照增加了 195.16%, 这说明化学融雪剂各处理对
翠菊幼苗均造成了逆境伤害,0.40%处理水平下翠
菊幼苗体内的可溶性糖含量显著升高,说明翠菊幼
苗的体细胞渗透调节能力很强,受到的伤害较大。
2.4 对相对电导率的影响
植物细胞的膜损伤较大时,会导致植物体内的
电解质和有机质大量外渗,而相对电导率的变化反
映了电解质外渗的程度。 不同化学融雪剂浓度处理
对翠菊幼苗相对电导率的影响结果见图 3, 从图 3
可见,翠菊幼苗相对电导率的变化呈现缓慢升高的
趋势, 且化学融雪剂各处理均高于对照,0.05%和
0.10%两个处理水平比对照增加了 8.32%,0.20%处
理水平比对照增加了 14.86%,0.40%处理水平比对
照增加了 16.27%,这说明植物体内的电解质和有机
质在逆境下大量外渗,不过单从变化趋势还无法全
面判断化学融雪剂胁迫对植物相对电导率的显著
影响。
2.5 对丙二醛含量的影响
植物受到逆境伤害时会发生膜脂化作用,丙二
醛(MDA)是植物膜脂化过程的最终分解产物,所以
它的含量可以反映出植物受逆境伤害的程度。 不同
化学融雪剂浓度处理对翠菊幼苗丙二醛含量的影
响结果见图 4,从图 4 可看出,正常情况下丙二醛含
量很低,随着化学融雪剂处理水平的升高,各处理
间的丙二醛含量也逐渐升高, 并且在 0.40%处理水
平下升高较明显 , 达到最大值 , 比对照增加了
129.18%, 这说明化学融雪剂处理水平的升高导致
翠菊的膜脂氧化程度加重, 其中尤以 0.40%的处理
水平对细胞膜系统造成的伤害较大。
3 小结与讨论
盐胁迫主要通过离子胁迫和水分胁迫影响植
物的一系列代谢过程[8],从而影响植物的生长。盐害
指数(SII)可反映盐胁迫对植物生长的抑制程度,在
胁迫条件下,植物盐害指数和盐害率与植物的耐盐
性呈负相关关系。 植物抗氧化系统的活性与植物的
抗性密切相关,盐胁迫会导致植物体内活性氧的产
生增加,从而产生氧化胁迫[9]。 本试验中,随着化学
融雪剂胁迫程度的增加,翠菊幼苗的 POD 活性不断
增强,表明翠菊叶片在化学融雪剂胁迫下清除自由
基的能力在不断增强,当化学融雪剂处理水平进一
步升高时,POD 活性略微下降,表明 POD 活性受到
抑制,可认为化学融雪剂胁迫已超出了翠菊幼苗自
身的调节能力,这与于爽等 [10]的研究结果相似,但
是翠菊幼苗 SOD 活性却呈现出先下降后升高然后
又下降的变化趋势, 在处理水平达到 0.10%时活性
最低,随着浓度的增加活性又升高,之后又降低,但
仍高于最低值。 分析认为,在化学融雪剂低浓度胁
迫下, 翠菊幼苗的 SOD 活性降低可能是 SOD 活性
已受到抑制,但随着 POD 活性的增强,翠菊幼苗叶
片清除自由基的能力增加,使得翠菊幼苗叶片细胞
膜氧化伤害得以缓解,从而使 SOD 活性抑制程度减
轻,开始升高;但在高胁迫水平下,POD和 SOD活性
均受到抑制,表明在高胁迫水平下,翠菊幼苗可能
受到了较大的伤害。
盐胁迫对植物的直接危害之一是渗透胁迫,在
盐胁迫来临后,植物体通过调节体内的渗透调节物
质含量来缓解渗透压力。 可溶性糖就是植物体内重
要的渗透调节物质,其含量变化可反映植物体渗透
调节的能力。 随着胁迫程度的加深,其含量也不断
增加。 试验中翠菊幼苗叶片的可溶性糖含量各处理
水平均高于对照,说明翠菊自身通过提高可溶性糖
含量来缓解渗透压力,以减少盐害。 研究表明,相对
电导率和丙二醛含量之间存在着线性正相关关
图 4 化学融雪剂对丙二醛(MDA)含量的影响
图 3 化学融雪剂对细胞膜透性的影响
30
25
20
15
10
5
0





//%
T0 T1 T2 T3 T4
处理
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0
M
DA


//μ
m
ol
/g
T0 T1 T2 T3 T4
处理
(下转第 2051页)
2046
第 10 期
度的升高而呈先上升后下降的趋势,即在低盐浓度
时盐胁迫对叶绿素含量和 POD 活性有较好的促进
作用,在达到最适宜浓度后,盐浓度的增大对其产
生了抑制作用。 脯氨酸含量与盐浓度呈正相关,在
盐浓度升高的同时, 脯氨酸的含量也呈增长趋势。
由此可以看出,脯氨酸含量越多,植物的耐盐性越
强; 高羊茅是 4 种草坪草中脯氨酸含量最高的,也
就是说高羊茅最耐盐胁迫。 从各指标测定数值及相
关性的综合分析来看,4 种草坪草的抗盐能力大小
为高羊茅>匍匐翦股颖>细弱翦股颖>紫羊茅。
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(责任编辑 王 珞)
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率的改变并不能完全反映盐胁迫导致的细胞膜透
性的改变[12]。 本试验中,随着化学融雪剂胁迫浓度
的增加,翠菊幼苗叶片的相对电导率和丙二醛含量
均在不断地增加, 尤其在化学融雪剂 0.40%处理水
平下丙二醛含量明显升高,说明此时翠菊的细胞膜
透性较高, 但相对电导率升高变化趋势并不显著,
表明该处理水平对翠菊生长有较大的伤害。 因此,
化学融雪剂胁迫处理水平达到 0.40%时, 各项指标
变化较大,此时的有关生理指标不宜反映翠菊受化
学融雪剂胁迫的程度。
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(责任编辑 王 珞)
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王 娜等:冷季型草坪草耐盐性研究 2051